Aripă oblică
Aripa oblică este un anumit tip de aripă săgeată variabilă. Un avion cu o aripă oblică are un mecanism capabil să rotească întreaga aripă în jurul unui punct de pe fuzelaj, astfel încât o aripă să aibă un unghi de săgeată pozitiv, iar cealaltă să aibă un unghi de săgeată negativ.
Prin variația unghiului săgeții în acest fel, este posibil să se micșoreze tracțiunea indusă în zborul de mare viteză folosind un unghi de rotație ridicat, fără a sacrifica performanța la viteză mică utilizând un unghi zero sau aproape pentru zborul subsonic.
Pe o aeronavă de acest tip, o aripă se rotește doar într-o singură direcție, adică cele două aripi își pot varia unghiul de deviere numai de la zero la o anumită valoare și de la acea valoare înapoi la zero.
Istorie
Conceptul de aripă oblică a fost dezvoltat independent de diferiți designeri. Primele exemple de modele de avioane cu aripi oblice au fost dezvoltate la sfârșitul celui de-al doilea război mondial pentru aeronavele germane Blohm & Voss P.202 [1] și Messerschmitt P.1109 [2] de Richard Vogt care ulterior a lucrat și pentru Statele Unite ale Americii. America . [3] [4]
Primele studii practice sunt realizate de Robert T. Jones , inginer aeronautic la Centrul de Cercetare Ames al NASA de la Aeroportul Federal Moffett din California.
Studiile analitice și testele de tunel de vânt efectuate de Jones au arătat că o aeronavă de dimensiuni utile echipată cu aripi cu geometrie variabilă care zboară la viteze de până la Mach 1,4 ar funcționa substanțial mai bine decât o aeronavă cu o geometrie aripă mai mică.
Până în prezent, doar o singură aeronavă, NASA AD-1 , a fost construită pentru a dezvolta acest concept. A efectuat mai multe zboruri de test între 1979 și 1982 .
Teorie
Ideea generală din spatele proiectării unei aeronave cu aripă oblică și, în general, din spatele principiului aripii cu săgeată variabilă este aceea de a avea o aeronavă care are performanțe ridicate atât la viteze mici, cât și la valori apropiate sau mai mari decât sunetul.
Deoarece în aceste două regimuri de zbor rezistența aerodinamică este dominată de diferite componente, deoarece viteza variază, proiectarea unei aripi care să funcționeze eficient în toate condițiile este problematică.
La viteze mici, tracțiunea indusă (datorită formării vârtejurilor la vârfurile aripilor) este componenta dominantă a tracțiunii aerodinamice, care este mai mare pe măsură ce viteza scade și, prin urmare, este deosebit de mare la viteza de decolare sau aterizare. Cu toate acestea, în acest regim de zbor este necesar să aveți o aripă mare și suprafețe mari de control pentru a avea o bună ridicare și o manevrabilitate bună. O modalitate de a combina o aripă mare și o rezistență redusă este de a crește raportul de aspect al aripii , iar aceasta este soluția obișnuită pentru planori, care au aripi subțiri și alungite.
La viteze apropiate de cele ale sunetului și la viteze mai mari, rezistența la undă devine dominantă. Pentru a-l minimiza, ar fi necesar să aveți aripi scurte cu un unghi mare de deviere, dar acestea ar fi ineficiente la viteze mici.
Din acest motiv, aripa cu geometrie variabilă a fost mult timp dezvoltată, care își poate varia unghiul săgeții de la valori apropiate de zero (pentru zborul cu viteză mică) la valori mari (pentru zborul cu viteză mare).
O aripă oblică ar avea o performanță mai bună decât o aripă în care ambele aripi au același unghi de deviere, deoarece studiile efectuate până acum arată că această soluție reduce foarte mult rezistența la undă. O aeronavă cu aripă oblică ar putea, prin urmare, să aibă o rezistență mai mică la viteză mică, ceea ce este însoțit de un consum mai redus de combustibil și, prin urmare, o autonomie mai mare pentru aceeași performanță.
O aripă cu această structură ar fi și mai solidă, deoarece centrul de greutate al aripii și liftul ar fi întotdeauna aliniate, prin urmare, fără nicio tensiune care ar putea deforma aripa. O aripă de săgeată variabilă este de fapt supusă unei forțe de torsiune proporționale cu unghiul săgeții.
Principalul dezavantaj care a evitat introducerea aripilor oblice este comportamentul aerodinamic complex, ceea ce face ca planificarea și managementul zborului să fie complexe până la introducerea metodelor avansate de calcul și a sistemelor de zbor servo-asistate eficiente.
Cu toate acestea, în teorie, utilizarea avioanelor cu aripi oblice ar putea îmbunătăți drastic transportul aerian comercial, reducând consumul și costurile de combustibil și scăzând zgomotul în vecinătatea aeroporturilor.
Cercetări efectuate de NASA
S-au efectuat cercetări pentru a aplica principiul aripii oblic la un avion de transport transcontinental. NASA Ames Research Center efectuat studii preliminare pentru construirea unei 500 de locuri, oblic-aripa supersonic avion de linie în 1991 .
În urma acestor studii, a fost construit un mic demonstrator radio-controlat, cu o anvergură a aripilor de 6,1 metri. A zburat o singură dată timp de patru minute în mai 1994 , dar a demonstrat totuși posibilitatea unui zbor stabil cu o aripă oblică cu unghiuri de 35 până la 50 de grade. În ciuda succesului, programul NASA de cercetare de mare viteză ( programul de cercetare privind viteza mare) și studiile viitoare pe aripile oblice au fost anulate.
Proiectul DARPA
Agenția SUA de cercetare avansată pentru proiecte ( DARPA ) a semnat un contract de 10,3 milioane de dolari cu Northrop Grumman pentru studiile preliminare pentru un avion cu aripă zburătoare bazat pe aripa oblică. [5] Proiectul este cunoscut sub numele de Switchblade , care poate fi literalmente tradus ca un cuțit de prindere .
Programul își propune să producă un demonstrator de tehnologie pentru a explora diferitele provocări pe care le prezintă un astfel de proiect radical nou.
Aeronava propusă va fi o aripă zburătoare pură, adică o aeronavă fără plan de coadă sau fuzelaj . Aripa va fi de tip oblic. [6] Această configurație ar trebui să ofere o combinație de viteze mari, autonomie lungă și durată lungă de viață. [7]
Programul se va desfășura în două etape. În prima fază, aspectele teoretice vor fi explorate pentru a dezvolta un design conceptual. Faza a doua implică proiectarea, construcția și testul de zbor al unei aeronave experimentale. Rezultatul va fi un set de date care vor fi utilizate în dezvoltarea viitoarelor proiecte similare.
Testele tunelului eolian au fost finalizate acum, iar designul părea a fi „utilizabil și robust”. [8]
Notă
- ^ http://www.luft46.com/bv/bvp202.html .
- ^ http://www.luft46.com/mess/mep1109.html .
- ^ ( DE ) Werner Heinzerling, TU Darmstadt p.7 + 8 german Arhivat 27 martie 2009 la Internet Archive ..
- ^ Istoria aerodinamicii .
- ^ G. Warwick - Flight International , Num 5029, Vol 169, Pg 20.
- ^ DARPA Arhivat 8 martie 2016 la Internet Archive . Aripă zburătoare oblică.
- ^ DARPA Arhivat 8 martie 2016 la Internet Archive . DARPA începe un program unic de aripă zburătoare.
- ^ New Angles: Rezultatele tunelului eolian indică drumul înainte pentru studiul aripilor zburătoare oblice, Aviation Week și Space Technology, 8 octombrie 2007, p. 34-35.
Elemente conexe
linkuri externe
- Analiză tehnică detaliată a conceptului de aripă oblică , la aerodyn.org . Adus la 11 februarie 2008 (arhivat din original la 14 mai 2006) .
- Informații generale despre aripă , la mwilliams.info . Adus la 11 februarie 2008 (arhivat din original la 9 octombrie 2006) .
- Informații despre proiectul DARPA , pe darpa.mil . Adus la 11 februarie 2008 (arhivat din original la 21 aprilie 2006) .
- Informații despre proiectul de cercetare NASA și DARPA , la aerosml.com . Adus la 11 februarie 2008 (arhivat din original la 17 februarie 2008) .
- Detalii matematice ale aerodinamicii unei aripi oblice , pe desktopaero.com . Adus la 11 februarie 2008 (arhivat din original la 8 mai 2006) .
- Oblique Flying Wings: An Introduction and White Paper Desktop Aeronautics, Inc. iunie 2005 , la desktopaero.com . Adus la 11 februarie 2008 (arhivat din original la 2 martie 2009) .
