Ala adaptable conforme
Un ala que se adapta a la adaptación es un ala que es flexible para que los aspectos de su forma se puedan cambiar en vuelo. Ala controlada adaptativa: el ala de la aeronave, cuyo perfil adopta una forma casi óptima para cada modo de vuelo dado. El diseño de tal ala permite que suavemente (debido a la piel flexible) desvíe la nariz y la cola del ala, cambiando así la curvatura a lo largo del tramo, dependiendo de la altura, la velocidad de vuelo y la sobrecarga. El ala adaptativa está destinada principalmente para aviones de usos múltiples y altamente maniobrables. Los elementos de ala están controlados por un sistema variable remoto eléctrico altamente automatizado.
Una variedad para mejorar la calidad aerodinámica del ala también es un sistema de mecanización de ala «de hendidura» adaptativa. Proporciona un cambio suave (dentro de la precisión requerida, tal vez paso a paso) en los ángulos de instalación de los calcetines y las aletas, según el ángulo de ataque y el número de Mach. Sin embargo, este sistema permite un cambio discontinuo en los derivados aerodinámicos en toda la gama de parámetros, en contraste con el ala adaptativa. También se está trabajando en la implementación de un flujo continuo alrededor de las superficies de mecanización cambiando la curvatura de los elementos de la mecanización de ranura. Debido a la cinemática simplificada de extender las aletas, la mecanización de ala adaptativa es atractiva porque elimina el uso de configuraciones complicadas y aumenta el peso de los rieles guiados por las alas, y también reduce la pérdida de propiedades de los cojinetes para el balanceo.
Cita
El vuelo efectivo en la atmósfera requiere una aerodinámica diferente del aparato, dependiendo de la velocidad de vuelo, el modo de vuelo. El enfoque clásico del diseño de nuevas aeronaves ahora permite solo un poco (no más del 1-2%) mejorar la calidad aerodinámica y mejorar las características de despegue y aterrizaje. La mecanización del ala en forma de simples calcetines y colas desviables del perfil o cambio de barrido no permite alcanzar valores altos del coeficiente de elevación máximo en condiciones de operación variables.
Por lo tanto, en los últimos años, en relación con el desarrollo de la base técnica y el surgimiento de nuevos materiales de aviación, se está prestando cada vez más atención a la posibilidad de mejorar las características aerodinámicas de la aeronave cambiando la geometría del ala dependiendo de El modo de vuelo – el uso de un ala adaptativa. La adaptación del sistema de portaaviones puede llevarse a cabo cambiando la extensión y el barrido del ala, así como la forma, la curvatura y el grosor del perfil.
Está diseñado para utilizar una carcasa exterior elástica, y los marcos de potencia dentro de esta carcasa se adaptarán para cambiar sin problemas su propia geometría.
Un rasgo distintivo importante de tal ala es la preservación de la suavidad de sus perfiles durante la deformación de la superficie mediana. La resistencia reducida se puede lograr de dos maneras. En primer lugar, debido al cambio óptimo en función del modo de vuelo de la deformación de la superficie mediana. Esto permite que los modos de crucero hagan que el ala sea casi plana, lo que reduce la resistencia a la fuerza de elevación cero, y durante la maniobra, se deforma de manera óptima con la distribución de la circulación a lo largo del tramo del ala cerca de la elíptica, lo que reduce la resistencia inductiva. En segundo lugar, en grandes ángulos de ataque, en lugares de fractura de la superficie superior del ala, cuando se desvía una mecanización convencional, se produce una separación local del flujo. El uso de calcetines de ala adaptables con una gran cuerda relativa y tapicería flexible puede resolver este problema.
La desviación de los elementos móviles, al tiempo que mantiene la suavidad de sus contornos de acuerdo con alguna ley, seleccionada sobre la base de investigaciones experimentales y calculadas, permite redistribuir la presión en la superficie del ala de tal manera que evite que el flujo se detenga o debilite significativamente Desarrollo en el modo de vuelo seleccionado. Como resultado, el límite de la ocurrencia de sacudidas y amortiguación se desplaza a grandes ángulos de ataque, lo que aumenta la eficiencia de las superficies de giro que operan en el modo de control. Durante la maniobra, al evitar la separación del flujo, el ala adaptativa proporciona una ganancia tangible en calidad aerodinámica.
Si un cambio en la forma de un ala adaptativa está subordinado a las condiciones en las que el punto crítico en cada sección del ala se desplaza al pie del perfil, y la distribución de la circulación de la velocidad a lo largo del tramo se vuelve elíptica, entonces a un coeficiente de elevación seleccionado Valor, el coeficiente de arrastre es mínimo. En el primer caso, la rarefacción alcanza su punto máximo cerca del borde de ataque, lo que en un ala convencional conduce a un ángulo de flujo y pérdida de fuerza de succión, es decir, un aumento de la resistencia, que disminuye. Cuando se cumple la segunda condición, se minimiza la resistencia inductiva.
La desviación de los elementos del ala adaptativa, llevada a cabo de modo que el centro de presión de las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre la aeronave no cambie su posición, hace posible controlar directamente la elevación aerodinámica.
La moderna base tecnológica y el desarrollo de materiales de aviación hacen posible garantizar la creación de mecanismos de accionamiento para controlar el flujo de un sistema portador sin utilizar los recursos de una central eléctrica de marcha, basada en fuentes autónomas de aire comprimido. Las bases estructurales y tecnológicas de los sistemas de control de chorro pueden ser actuadores dinámicos de gas activos que operan según el principio de inyección paralela utilizando pistones dinámicos de gas.
Gestión de envoltura
Una de las formas de mejorar la calidad aerodinámica en el modo de vuelo de crucero y mejorar las características de despegue y aterrizaje de una aeronave es controlar activamente el flujo alrededor de las compañías aerodinámicas y controlar las superficies utilizando métodos de energía: control de la capa límite, soplando los chorros de los elementos De la mecanización de ala y aterrizaje, jet y jet flap. El control de la capa límite mediante su succión desde la superficie del ala, el ensamblaje de la cola y la góndola del motor es una forma efectiva de reducir la resistencia a la fricción (por laminarización artificial del flujo). Además, soplar la capa límite puede proporcionar un flujo continuo alrededor del ala a altos ángulos de ataque y grandes ángulos de desviación de los elementos de mecanización del ala y, por lo tanto, aumentar el coeficiente de elevación máximo y el ángulo crítico de ataque.
Ejemplos de implementacion
El desarrollo de un ala adaptativa capaz de cambiar la curvatura en vuelo mientras se mantienen contornos suaves se inició en los EE. UU. En 1979 utilizando el programa AFTI (Advanced Fighter Texnology Integration) implementado por la NASA y la USAF. Esta ala se instaló por primera vez en la década de 1980 en un avión experimental F-111. El cambio en la curvatura del ala en vuelo se realizó en función de la altura del vuelo, el número de Mach, el ángulo de barrido y la fuerza de elevación requerida. El objetivo era asegurar el menor coeficiente de arrastre en cada valor del coeficiente de sustentación. Las partes delanteras y traseras del ala con una piel flexible permitieron cambiar suavemente la curvatura del ala, de modo que el polar sería la envoltura de los polares correspondientes a diferentes configuraciones de ala. Luego requirió enormes gastos de capital y las decisiones constructivas más complicadas. En la actualidad, debido a la llegada de los materiales compuestos elásticos, la situación se ha vuelto más simple.
Más tarde, a partir de 1987, se llevaron a cabo estudios similares en Airbus Industrie al desarrollar un ala con curvatura controlada para los aviones A330 y A340. Se asumió que el control de la curvatura del ala debido al cambio automático de los ángulos de desviación de dos pares de aletas y alerones para cada media ala, debe proporcionar la curvatura óptima del perfil para cada modo de vuelo, como resultado de los cuales se debe lograr una mejora significativa en la calidad aerodinámica en el modo de crucero con un valor de elevación aumentado. Las pruebas de modelos de ala en un túnel de viento mostraron que la calidad aerodinámica del ala con curvatura controlada es solo un 1.5% más alta de lo normal. Por lo tanto, los investigadores llegaron a la conclusión de que la mecanización y complejidad adicionales del sistema de control de curvatura, así como un aumento en la masa de la estructura, no justifican una ligera mejora en la eficiencia de combustible de la aeronave.
Sin embargo, en 2008 – 2012 años de investigación continua sobre el proyecto SADE (SmArt High Lift Devices para la próxima generación de alas) del 7º Programa Marco Europeo. El objetivo del proyecto fue estudiar un borde delantero adaptativo sin espacio, un borde posterior adaptable y suavemente desviable para aumentar la calidad aerodinámica del ala de la próxima generación de aeronaves, al mismo tiempo que reduce significativamente el peso de la estructura, reduce el ruido durante los modos de despegue y aterrizaje y aumenta eficiencia de combustible.
La última modificación del avión Boeing 787 Dreamliner aplicó un cambio en la curvatura de la parte trasera del perfil del ala en el despegue y el aterrizaje. En este caso, con la liberación de las aletas, sus techos también se desvían, lo que no solo aumentará la eficiencia de las aletas, sino también la capacidad de carga de la parte principal del ala debido a la mayor curvatura de su perfil.
En los Estados Unidos, se está trabajando para crear un ala adaptativa de FlexSys Inc., Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU., En Rusia. De acuerdo con el programa del ala aeroelástica activa de Boeing X-53 Active Aeroelastic Wing.
Un ala adaptable y adaptable diseñada por FlexSys Inc. presenta un borde de salida variable que se puede desviar hasta ± 10 °, de modo que actúa como un ala equipada con un alerón, pero sin los segmentos y huecos típicos en un sistema de aletas. El ala en sí puede torcerse hasta 1 ° por pie de tramo. La forma del ala se puede cambiar a una velocidad de 30 ° por segundo, lo que es ideal para el alivio de la carga de ráfaga. El desarrollo del ala de adaptación adaptativa está siendo patrocinado por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. Inicialmente, el ala se probó en un túnel de viento, y luego se probó en vuelo una sección de ala de 50 pulgadas (1,3 m) a bordo del avión de investigación Scaled Composites White Knight en un programa de siete vuelos y 20 horas operado desde Mojave Puerto espacial Se proponen métodos de control.
Las alas que cumplen con la adaptación también se investigan en ETH Zurich en el marco del proyecto Smart airfoil.
En Rusia, se desconocen los ejemplos del uso del despegue adaptativo y la mecanización de aterrizaje en el ala de un avión de pasajeros, los estudios para evaluar su efectividad comenzaron en TsAGI hace más de 20 años. Se usó una puntera adaptable del ala con una piel flexible en un experimentado luchador de cubierta Su-33UB.