Aktywne skrzydło aeroelastyczne Boeinga X-53 - Boeing X-53 Active Aeroelastic Wing

„X53” przekierowuje tutaj. Aby uzyskać informacje o autobusach, zobacz Jurassic Coaster .
X-53
X-53 Active Aeroelastic Wing NASA samolot testowy EC03-0039-1.jpg
Skonfigurowany X-53 F/A-18
Rola Demonstrator technologii
Pochodzenie narodowe Stany Zjednoczone
Producent McDonnell Douglas
Northrop Corporation
Boeing
Pierwszy lot 15 listopada 2002 r.
Główny użytkownik NASA
Liczba zbudowany 1
Opracowany z McDonnell Douglas F/A-18 Hornet

X-53 Aktywny aeroelastyczne Skrzydło ( AAW ) program rozwoju jest zakończona amerykański projekt badawczy, który został zorganizowany wspólnie przez Air Force Research Laboratory (AFRL), Boeing Phantom Works i NASA „s Dryden Flight Research Center , gdzie technologia został przetestowany lot na zmodyfikowanym McDonnell Douglas F/A-18 Hornet . Active Aeroelastic Wing Technology to technologia, która integruje aerodynamikę skrzydeł, elementy sterujące i konstrukcję, aby ujarzmić i kontrolować aeroelastyczny skręt skrzydła przy dużych prędkościach i dynamicznym ciśnieniu. Korzystając z wielu elementów sterujących krawędzią natarcia i spływu, takich jak „wypustki aerodynamiczne”, można kontrolować subtelne ilości aeroelastycznego skrętu, aby zapewnić dużą moc sterowania skrzydłami, jednocześnie minimalizując manewrowe obciążenia powietrza w warunkach dużego obciążenia skrzydła lub opór aerodynamiczny w warunkach niskiego obciążenia skrzydła. Ten program był pierwszym pełnowymiarowym dowodem technologii AAW.

Rozwój

Opracowanie początkowej koncepcji przeprowadzono podczas testów w tunelu aerodynamicznym w połowie lat 80. na podstawie umowy z Siłami Powietrznymi. Oznaczenie „X-52” zostało pominięte w kolejności, aby uniknąć pomyłki z bombowcem B-52 Stratofortress Boeinga .

Przedprodukcyjna wersja F/A-18 była idealnym samolotem do udowodnienia technologii AAW, stosunkowo wysokiego wydłużenia skrzydła dla myśliwca, o odpowiedniej wytrzymałości, ale nie trzeba było dodawać dodatkowej sztywności, aby zmienić jego zachowanie podczas skręcania. X-53 F/A-18 został zmodyfikowany, aby umożliwić współpracę dwóch powierzchni kontrolnych krawędzi natarcia z dwiema powierzchniami krawędzi spływu w celu kontrolowania aeroelastycznego skrętu skrzydła i zapewnienia doskonałej wydajności toczenia przy dużych prędkościach.

Film poklatkowy aktywnego skrzydła aeroelastycznego (AAW) Test obciążenia skrzydła

AAW został opracowany na podstawie wiedzy, że aeroelastyczność skrzydła, spowodowana odchyleniem jednej powierzchni sterowej, może zostać skompensowana odchyleniem innych powierzchni sterowych. W szczególności prawie wszystkie nowoczesne samoloty używają jakiejś formy listwy wzdłuż krawędzi natarcia skrzydła, aby zapewnić większą siłę nośną podczas niektórych części lotu. Poprzez rozłożenie listew w tym samym czasie co lotek ich skręcanie na główne elementy konstrukcyjne skrzydła przeciwstawiają się sobie, co eliminuje skręcanie. Poprawia to zdolność lotek do wytwarzania dużych momentów toczenia samolotu. Oznacza to, że do wytworzenia wymaganego ruchu potrzebne jest mniejsze wychylenie lotek, co z kolei zmniejszy opór lotek i związaną z nim niechcianą tendencję do powodowania odchylania się samolotu .

Jeżeli elementów sterujących można użyć do wyeliminowania skręcenia i jego negatywnego wpływu na sygnał sterujący, następnym krokiem jest celowe wprowadzenie pewnych skręceń, które potęgują efekt odchylenia elementu sterującego. Przy prawidłowym założeniu skrzydło będzie skręcać się mniej i w przeciwnym kierunku do konwencjonalnego skrzydła podczas manewrowania. Tak więc ta zmiana, którą można wprowadzić w oprogramowaniu, korzystnie wpływa na ogólną wydajność.

Testy w locie

Test w locie X-53 Active Aeroelastic Wing (AAW), marzec 2005 r.

Aby przetestować teorię AAW, NASA i USAF zgodziły się sfinansować opracowanie jednego demonstratora, opartego na F/A-18. Prace rozpoczęto od przejęcia istniejącego płatowca F/A-18 zmodyfikowanego za pomocą skrzydła przedprodukcyjnego i dodania zewnętrznego napędu klap natarcia oraz zaktualizowanego komputera sterowania lotem. Opracowano aktywne prawa aeroelastycznej kontroli skrzydła, aby zginać skrzydło, a do dokładnego pomiaru aeroelastyki kształtu planu skrzydła wykorzystano oprzyrządowanie lotu . Oprogramowanie lotu zostało następnie zmodyfikowane do testów w locie, a samolot po raz pierwszy poleciał w zmodyfikowanej formie 15 listopada 2002 roku. Samolot z powodzeniem udowodnił wykonalność koncepcji w pełnej skali podczas testów manewru toczenia w latach 2004-2005. Samolot testowy został przemianowany na X-53 w dniu 16 sierpnia 2006 r. na podstawie notatki zastępcy szefa sztabu USAF ds. planów i programów strategicznych.

Specyfikacje

Ogólna charakterystyka

  • Załoga: 1
  • Rozpiętość skrzydeł: 38 stóp 5 cali (11,71 m)
  • Wysokość: 15 stóp 3 cale (4,65 m)
  • Maksymalna masa startowa: 39 000 funtów (17 690 kg)
  • Zespół napędowy: 2 x General Electric F404-GE-400 dolnoprzepustowe silniki turbowentylatorowe, 16 000 lbf (71 kN) ciągu każdy

Występ

  • Prędkość maksymalna: 1188 mil na godzinę (1912 km/h, 1032 węzły)
  • Pułap serwisowy: 50 000 stóp (15 000 m)

Awioniki
podstawowy system napędu klapy krawędź została zmodyfikowana w McDonnell Douglas (obecnie Boeing Widmo działa) za pomocą urządzenia uruchamiającego przyczepnego opracowany przez Moog Inc . Prawa sterowania lotem AAW zostały zaprogramowane w komputerze badawczym sterowania lotem zmodyfikowanym tak, aby zawierał niezależnie uruchamiane zewnętrzne powierzchnie sterowe krawędzi natarcia.

Zobacz też

Bibliografia

Przypisy

Dalsza lektura

  • Miller, GD, Active Flexible Wing (AFW) Technology , Air Force Wright Aeronautical Laboratories TR-87-3096, luty 1988.
  • Miller, GD, AFW Design Methodology Study , Rockwell-Aerospace Report nr NA 94-1731, grudzień 1994.
  • Pendleton, E., Griffin, K., Kehoe, M. i Perry, B., „Program badań w locie dla aktywnej technologii skrzydeł aeroelastycznych”, Paper 96-1574, Proceedings of 37. AIAA Structures, Structural Dynamics and Materials Konferencja, Salt Lake City, Utah, 15–17 kwietnia 1996.
  • Zillmer, S., „Integrated Multidisciplinary Optimization for Aeroelastic Wing Design”, Wright Laboratory TR-97-3087, sierpień 1997.
  • Zillmer, S., Integrated Structure/Maneuver Design Procedure for Active Aeroelastic Wings, User's Manual , Wright Laboratory TR-97-3087, marzec 1997.
  • Pendleton, E., Bessette, D., Field P., Miller, G. i Griffin, K., „Active Aeroelastic Wing Flight Research Program: Technical Program & Model Analytical Development”, Journal of Aircraft , tom 37, numer 4 , lipiec-sierpień 2000.
  • Pendleton, E., "Aktywne skrzydło aeroelastyczne", AFRL Technology Horizons, Selected Science and Technology Article, Vol. 1, nr 2, czerwiec 2000.
  • Edmund W. Pendleton, „How Active Aeroelastic Wings are a Return to Aviation’s Begining and a small step to Future Bird-like Wings”, Invited Paper, Sympozjum Japońskiego Towarzystwa Nauk Lotniczych i Kosmicznych, Sendai, Japonia, 11 października 2000 r.
  • The Boeing Company, The Active Aeroelastic Wing Flight Research Program (The X-53) Raport końcowy , tom 1 i II, AFRL-VA-WP-TR-2005-3082, październik 2005.
  • E. Pendleton, P. Flick, D. Voracek, E. Reichenbach, K. Griffin, D. Paul, „X-53: Podsumowanie programu badań lotnictwa z wykorzystaniem aktywnego skrzydła aeroelastycznego”, Artykuł 07 -1855, Proceedings of 48th AIAA Structures, Structural Dynamics and Materials Conference, Honolulu, Hawaje, 23-26 kwietnia 2007 r.

Linki zewnętrzne