Адаптивное податливое крыло — это крыло , которое достаточно гибкое для изменения аспектов его формы в полете. [1] [2] Гибкие крылья имеют ряд преимуществ. Обычные механизмы управления полетом работают с использованием шарниров, что приводит к нарушениям воздушного потока, вихрям и, в некоторых случаях, разделению воздушного потока. Эти эффекты способствуют лобовому сопротивлению самолета, что приводит к снижению эффективности и повышению затрат на топливо. [3] Гибкие аэродинамические профили могут манипулировать аэродинамическими силами с меньшими нарушениями потока, что приводит к меньшему аэродинамическому сопротивлению и повышению экономии топлива.
Изменение формы аэродинамической поверхности оказывает прямое влияние на ее аэродинамические свойства. В зависимости от условий потока и исходной формы детали каждое изменение формы (кривизна, падение, закручивание...) может по-разному влиять на результирующие силы и моменты.
Эта характеристика активно используется в адаптивных крыльях, которые — в силу своей распределенной податливости — могут достигать изменений формы непрерывным, плавным, без зазоров образом. Изменяя эти геометрические параметры, можно изменять силы и моменты, что позволяет адаптировать их к конкретным условиям полета (например, для снижения сопротивления ) или выполнять маневры (например, крен ).
Адаптацию формы можно классифицировать в соответствии с движением, которое она обеспечивает. Движения, которые влияют на общую форму крыла в плане «как видно сверху», включают изменения размаха (тем самым изменяя длину крыльев), стреловидности ( изменяя угол между крылом и осью фюзеляжа), длины хорды (увеличивая или уменьшая длину поперечного сечения крыла ) и двугранного угла (изменяя угол между крыльями и горизонтальной плоскостью транспортного средства). Изменения формы аэродинамического профиля включают изменение его крутки и изменение его изгиба и распределения толщины.
Адаптивное совместимое крыло, разработанное FlexSys Inc., имеет заднюю кромку с изменяемым изгибом , которая может отклоняться до ±10°, таким образом действуя как крыло, оборудованное закрылками , но без отдельных сегментов и зазоров, типичных для системы закрылков . Само крыло может быть скручено до 1° на фут размаха. Форму крыла можно изменять со скоростью 30° в секунду, что идеально подходит для снижения нагрузки от порывов ветра. Разработка адаптивного совместимого крыла спонсируется Исследовательской лабораторией ВВС США . Первоначально крыло было испытано в аэродинамической трубе , а затем 50-дюймовая (1,3 м) секция крыла была испытана в полете на борту исследовательского самолета Scaled Composites White Knight в семи полетах, 20-часовая программа выполнялась с космодрома Мохаве . [4] Предлагаются методы управления. [5]
Адаптивные крылья также исследуются в Швейцарской высшей технической школе Цюриха в рамках проекта Smart airfoil. [6] [7]
Финансируемая ЕС программа Flexop направлена на разработку более высокого удлинения крыла для меньшего индуцированного сопротивления с более легкими, более гибкими крыльями авиалайнера , а также на разработку активного подавления флаттера для гибких крыльев. Партнерами являются венгерская MTA SZTAKI, Airbus , австрийская FACC, греческая Inasco, Делфтский технический университет , немецкий аэрокосмический центр DLR, TUM , британский университет Бристоля и RWTH Aachen University в Германии. [8]
19 ноября 2019 года в Оберпфаффенхофене , Германия, был запущен демонстрационный образец БПЛА с реактивным двигателем и размахом крыльев 7 м (23 фута) с аэроупруго адаптированным крылом для пассивного снижения нагрузки, который ранее летал с жестким крылом из углеродного волокна для установления базовых характеристик. Он имеет обычную конфигурацию трубы и крыла, в отличие от смешанного крыла корпуса Lockheed Martin X-56 . Он следует за демонстрационным образцом Grumman X-29 1984 года с более утонченной ориентацией волокон. Гибкое крыло на 4% легче жесткого. 54-месячный проект стоимостью 6,67 млн евро (7,4 млн долларов США) заканчивается в ноябре 2019 года, за ним следует программа FLiPASED стоимостью 3,85 млн евро с сентября 2019 года по декабрь 2022 года, в которой используются все подвижные поверхности . [8]
Стекловолоконное флаттерное крыло должно быть запущено в 2020 году с нестабильными аэроупругими режимами ниже 55 м/с (107 кН), которые должны быть активно подавлены. С оптимизированной аэроупругой подгонкой и активным подавлением флаттера удлинение 12,4 может сократить расход топлива на 5%, а целевое значение составляет 7%. FLiPASED также возглавляется MTA SZTAKI и включает партнеров TUM, DLR и французское аэрокосмическое исследовательское агентство ONERA . [8]