Ukośne skrzydło

Ukośne skrzydło na NASA AD-1

Skośne skrzydło (zwane również skrzydłem obrotowym ) to koncepcja skrzydła o zmiennej geometrii . W tak wyposażonym samolocie skrzydło jest zaprojektowane tak, aby obracało się na środkowej osi, tak że jedna końcówka jest przesunięta do przodu, a druga do tyłu. Zmieniając w ten sposób kąt odchylenia, opór można zmniejszyć przy dużej prędkości (przy odchylonym skrzydle) bez utraty osiągów przy niskiej prędkości (przy skrzydle prostopadłym). Jest to wariacja na temat klasycznej konstrukcji wahliwego skrzydła, mająca na celu uproszczenie konstrukcji i zachowanie środka ciężkości przy zmianie kąta odchylenia.

Historia

Najstarszymi przykładami tej technologii są niezrealizowane niemieckie projekty samolotów Blohm & Voss P.202 oraz Messerschmitt Me P.1009-01 z 1944 roku, oparte na patencie Messerschmitta. Po wojnie konstruktor dr Richard Vogt został sprowadzony do USA w ramach operacji Paperclip . Koncepcja ukośnego skrzydła została wskrzeszona przez Roberta T. Jonesa , inżyniera aeronautyki w Centrum Badawczym NASA Ames w Moffett Field w Kalifornii. Tunel analityczny i aerodynamiczny badania zainicjowane przez Jonesa w Ames wykazały, że samolot ze skośnymi skrzydłami wielkości transportowej, lecący z prędkością do 1,4 Macha (1,4 razy większą niż prędkość dźwięku), miałby znacznie lepsze osiągi aerodynamiczne niż samolot z bardziej konwencjonalnymi skrzydłami .

W latach 70. bezzałogowy samolot napędzany śmigłem został skonstruowany i przetestowany w Moffett Field. Znany jako NASA Oblique Wing, projekt wskazywał na nieprzyjemne cechy statku przy dużych kątach odchylenia.

Do tej pory zbudowano tylko jeden samolot załogowy, NASA AD-1 , w celu zbadania tej koncepcji. Przeleciał serię prób w locie, począwszy od 1979 roku . Ten samolot zademonstrował szereg poważnych sprzęgania rolek i dalsze eksperymenty zakończyły się.

Teoria

Ogólną ideą jest zaprojektowanie samolotu, który działa z wysoką wydajnością, gdy liczba Macha wzrasta od startu do warunków lotu (M ~ 0,8 dla samolotu komercyjnego). Ponieważ w każdym z tych dwóch reżimów lotu dominują dwa różne rodzaje oporu, łączenie projektów o wysokich osiągach dla każdego reżimu w jeden płatowiec jest problematyczne.

Przy niskich liczbach Macha opór indukowany dominuje w obawach związanych z oporem. Samoloty podczas startu i szybowce są najbardziej zainteresowane oporem indukowanym. Jednym ze sposobów zmniejszenia oporu indukowanego jest zwiększenie efektywnej rozpiętości skrzydeł powierzchni nośnej. Dlatego szybowce mieć takie długie, wąskie skrzydła. Idealne skrzydło ma nieskończoną rozpiętość, a opór indukowany jest zredukowany do właściwości dwuwymiarowej. Przy niższych prędkościach, podczas startów i lądowań, ukośne skrzydło byłoby ustawione prostopadle do kadłuba, tak jak konwencjonalne skrzydło, aby zapewnić maksymalną siłę nośną i kontrolę. Gdy samolot nabierał prędkości, skrzydło obracało się, aby zwiększyć kąt nachylenia, zmniejszając w ten sposób opór spowodowany obszarem zwilżonym i zmniejszając zużycie paliwa.

Alternatywnie, przy liczbie Macha rosnącej w kierunku prędkości dźwięku i dalej, opór fal dominuje w kwestiach projektowych. Gdy samolot przemieszcza powietrze, generowana jest fala dźwiękowa. Odsunięcie skrzydeł od dziobu samolotu może utrzymać skrzydła za falą dźwiękową, znacznie zmniejszając opór. Niestety, dla danego projektu skrzydła, zwiększenie odchylenia zmniejsza współczynnik kształtu . Przy dużych prędkościach, zarówno poddźwiękowych, jak i naddźwiękowych , ukośne skrzydło byłoby obrócone pod kątem do 60 stopni w stosunku do kadłuba samolotu, aby uzyskać lepsze osiągi przy dużych prędkościach. Badania wykazały, że te kąty zmniejszyłyby opór aerodynamiczny, umożliwiając zwiększenie prędkości i większy zasięg przy takim samym zużyciu paliwa.

Zasadniczo wydaje się, że żaden projekt nie może być całkowicie zoptymalizowany dla obu reżimów lotu. Jednak ukośne skrzydło zapowiada zbliżenie. Dzięki aktywnemu zwiększaniu przemiatania wraz ze wzrostem liczby Macha możliwa jest wysoka wydajność dla szerokiego zakresu prędkości.

Teoretyzuje się [ przez kogo? ] , że ukośne skrzydło latające może drastycznie usprawnić komercyjny transport lotniczy, zmniejszając koszty paliwa i hałas w pobliżu lotnisk. Operacje wojskowe obejmują możliwość użycia myśliwca / pojazdu szturmowego o dużej wytrzymałości.

Badania samolotów pasażerskich NASA OFW

Prowadzono dochodzenie w sprawie przekształcenia platformy OFW w transkontynentalny samolot pasażerski. NASA Ames przeprowadziła wstępne badanie projektowe teoretycznego naddźwiękowego samolotu pasażerskiego na 500 miejsc, korzystając z tej koncepcji w 1991 roku. Po tych badaniach NASA zbudowała mały zdalnie sterowany samolot demonstracyjny o rozpiętości skrzydeł 20 stóp (6,1 m). Leciał tylko raz, przez cztery minuty w maju 1994 roku, ale robiąc to, zademonstrował stabilny lot z ukośnym odchyleniem skrzydeł od 35 stopni do 50 stopni. Pomimo tego sukcesu program NASA High Speed ​​Research i dalsze badania skośnych skrzydeł zostały odwołane.

Projekt DARPA Oblique Flying-Wing (OFW).

Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obronie Stanów Zjednoczonych (DARPA) przyznała Northrop Grumman kontrakt o wartości 10,3 miliona dolarów (USD) na zmniejszenie ryzyka i wstępne planowanie demonstracyjnego X-plane OFW, znanego jako Switchblade . Program ten został ostatecznie odwołany, powołując się na trudności z systemami kontroli.

Program miał na celu wyprodukowanie samolotu będącego demonstratorem technologii w celu zbadania różnych wyzwań związanych z radykalnym projektem. Proponowany statek powietrzny byłby czystym latającym skrzydłem (samolot bez innych powierzchni pomocniczych, takich jak ogony, kanistry lub kadłub ), gdzie skrzydło jest zamiatane jedną stroną samolotu do przodu, a drugą do tyłu w asymetryczny sposób. Uważa się, że ta konfiguracja samolotu zapewnia połączenie dużej prędkości, dużego zasięgu i dużej wytrzymałości. Program obejmował dwa etapy. Faza I miała na celu zbadanie teorii i zaowocowanie projektem koncepcyjnym, podczas gdy faza II obejmowała projekt, produkcję i próby w locie samolotu. Program miał na celu stworzenie zestawu danych, który można następnie wykorzystać przy rozważaniu przyszłych projektów samolotów wojskowych.

Zakończono testy w tunelu aerodynamicznym projektu samolotu. Projekt został uznany za „wykonalny i solidny”.

Zobacz też

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Oblique_wing&oldid=1135979346 ”