Опубликовано: 16.11.2020, 10:15
 

Cверхманевренный самолет X-Plane DARPA: новейшие принципы управления полетом


Компания AuroraFlight Sciences - дочерняя компания корпорации Boeing, представила новый летательный аппарат X-Plane по технологии AFC.

AuroraFlight Sciences представила конструкцию самолета, которая выполнена по технологии управления активным потоком (AFC, Active Flow Control). Она позволит самолетам будущего стать более маневренными.

До этого, разработчикам было предложено спроектировать и построить самолет, который смог бы маневрировать без помощи подвижных плоскостей управления.

В прошлом веке управление самолетом, как известно, осуществлялось с помощью подвижных элементов управления, таких как элероны и рули направления: стоит изменить их положение, как изменится форма крыльев или хвоста, а с ними - обтекающий воздушный поток и, следовательно, давление воздуха. Назначение подвижных поверхностей - управлять маневрированием самолета. Но с другой стороны, наличие таких подвижных элементов управления предполагает появление в конструкции внешних швов, которые несложно обнаружить с помощью радара. Встал вопрос - а возможно ли создать бесшовный самолет? Тогда его бы было труднее обнаружить. К тому же в этом случае можно было бы уменьшить его вес, размеры, упростить конструкцию и снизить стоимость по сравнению с самолетами, которые используют подвижные плоскости управления.

DARPA заявила, что управление таким самолетом должно осуществляться с помощью технологии под названием "активное управление обтекающим потоком" (AFC от англ. Active Flow Control). Вместо того, чтобы изменять воздушный поток, обтекающий самолет, при помощи отклонения подвижных элементов управления, AFC делает это по-другому. Например, один из методов заключается в следующем: воздушный поток, созданный реактивным двигателем, выпускается через отверстия шириной от одного до четырех миллиметров, которые расположены в разных частях обшивки корпуса. Другой метод подразумевает использование электродов; они дают электрические разряды, которые мгновенно нагревают прилегающий воздух, вызывая его расширение - таким образом, происходит термическое изменение воздушного потока. С помощью точно рассчитанных электрических разрядов можно влиять на подъемную силу и лобовое сопротивление в любой точке корпуса и тем самым управлять углом тангажа (подъем или опускание носа), крена (поворот вокруг продольной оси движения) или рыскания (поворот корпуса в горизонтальной плоскости).

И вот на днях компанией AuroraFlight Sciences был представлен макет нового летательного аппарата X-Plane, разрабатываемого по заказу агентства перспективных исследований DARPA министерства обороны США в рамках проекта CRANE (Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effecters - Управление принципиально новым летательным аппаратом с помощью инновационных исполнительных устройств).

Пока заявлена "нулевая фаза" разработки - AuroraFlight Sciences совместно с DARPA и Университетом Аризоны изучит различные варианты реализации активного управления потоком.

Согласно техническому заданию разработчикам предлагается спроектировать и построить самолет, который смог бы маневрировать без помощи подвижных плоскостей управления. Такой летательный аппарат должен быть полностью готов к 2024 году.

Теоретические работы по созданию технологии AFC велись уже в начале 1900-х годов. Но особый интерес к ним появился после Второй мировой войны. По словам Даниэля Миллера (Daniel Miller), старшего научного сотрудника по авиационным системам и научным исследованиям в области авиации в одном из подразделений "Локхид Мартин" (Lockheed Martin), некоторые из наиболее значительных разработок уже проводились в одном из опытных подразделений этой компании - "Сканк уоркс" (Skunk Works). (Добавим, что у "Сканк уоркс" - более пятидесяти патентов в области технологий AFC, при этом "Локхид Мартин" даже включила некоторые элементы AFC в свои самолеты "SR-71 Blackbird" и "F-104 Starfighter".)

Несмотря на это, технологии AFC так и не получили распространение, потому что управление воздушным потоком, обтекающим самолет, слишком энергозатратно. "Систему AFC не удавалось интегрировать в большинство самолетов из-за того, что у самолета на это оставалось лишь 10% (доступной энергии)", - поясняет Миллер.

Однако, начиная с 1950-х годов, разработчики научились эффективнее управлять воздушным потоком; им удалось точно определять те места корпуса самолета, где необходимо менять силу воздушного потока или создавать электрический импульс, - образно говоря, инженеры научились стрелять по мишени вместо того, чтобы кидать в нее бомбу. В наше время, благодаря сильному снижению энергозатратности методы активного управления обтекающим воздушным потоком (AFC) стали намного более точными. "Сейчас у нас все идет неплохо, поскольку мы уже хотим использовать всего один процент всей энергии самолета", - говорит Миллер.

 

Дайджест прессы за 16 ноября 2020 года | Дайджест публикаций за 16 ноября 2020 года
Авторские права на данный материал принадлежат журналу «Наука и техника». Цель включения данного материала в дайджест - сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.

Комментарии к новости