Деформация крыла была ранней системой бокового (кренового) управления самолетом. Методика, использованная и запатентованная братьями Райт , состояла из системы шкивов и тросов, скручивающих задние кромки крыльев в противоположные стороны. Во многих отношениях этот подход аналогичен тому, который используется для корректировки характеристик бумажного самолетика путем скручивания бумаги в задней части его крыльев.
В 1900 году Уилбур Райт писал: «...мои наблюдения за полетом птиц убеждают меня в том, что птицы используют более позитивные и энергичные методы восстановления равновесия, чем метод смещения центра тяжести... они восстанавливают свое боковое равновесие... путем кручения кончиков крыльев. Если задний край правого крыла закрутить вверх, а левый вниз, птица превращается в ожившую ветряную мельницу и мгновенно начинает поворачиваться, осью которой является линия от головы к хвосту. " После того как Уилбур продемонстрировал этот метод, Орвилл заметил: «Из этого стало очевидно, что крылья машины двухпалубного типа «Шанут » со снятыми продольными фермами могут деформироваться аналогичным образом, так что при полете крылья на правой и левой сторонах могли быть деформированы так, чтобы их поверхности были обращены в воздух под разными углами падения и, таким образом, обеспечивали неравную подъемную силу с обеих сторон». [1]
Птицы явно используют деформацию крыльев для достижения контроля. Это оказало значительное влияние на первых авиаконструкторов. Братья Райт были первой группой, которая использовала деформирующие крылья. Их первый самолет имитировал схему полета и форму крыльев птиц. [2]
На практике, поскольку большинство конструкций деформации крыла включали изгиб элементов конструкции, их было трудно контролировать, и они могли привести к разрушению конструкции. Элероны начали заменять деформацию крыла как наиболее распространенное средство достижения поперечного управления еще в 1911 году, особенно в конструкциях бипланов . Крылья монопланов того периода были гораздо более гибкими и оказались более поддающимися деформации, но даже для конструкций монопланов после 1915 года элероны стали нормой.
Боковое управление (крен) на первых самолетах было в лучшем случае проблематичным. Чрезмерно гибкое, непроизвольно скручивающееся крыло может вызвать непроизвольное кренение, но, что еще хуже, оно может превратить попытки коррекции, либо за счет деформации крыла, либо за счет элеронов, в противодействующий эффект « подкладки сервопривода ». Как только это было полностью понято, конструкции крыла стали становиться все более жесткими, полностью исключая деформацию крыла, и самолет стал гораздо более управляемым в боковой плоскости.
Современные технологии позволили ученым пересмотреть концепцию деформации крыльев (также известную как морфинг крыльев).
Деформация крыла была обычной чертой ранних самолетов, в том числе:
В нескольких репродукциях самолетов, построенных для фильма « Великолепные люди в своих летательных машинах», использовались системы управления короблением крыла оригинального самолета - с неоднозначными результатами. Деформация крыла триплана Авро оказалась на удивление успешной, тогда как на копии Антуанетты с ее очень гибким крылом деформация крыла не обеспечивала эффективного бокового управления. Поскольку оригинальные элероны в стиле Антуанетты, вероятно, были бы еще менее эффективными, были установлены ненавязчивые «современные» элероны - даже с ними боковое управление оставалось очень плохим. [3]
Морфинг крыла — это современное расширение деформации крыла, при котором аэродинамическая форма крыла изменяется под контролем компьютера. Исследования в этой области в основном проводятся НАСА , например, с использованием адаптивного крыла миссии (MAW), испытанного с 1985 года на самолете General Dynamics – Boeing AFTI/F-111A Aardvark .
Многие крупные компании и ученые работают над разработкой трансформирующихся крыльев. НАСА работает над разработкой трансформирующегося крыла, состоящего из клеток, которое будет изгибаться, имитируя птиц. Ячейки, которые НАСА использует для создания крыла, представляют собой небольшие черные модули, состоящие из углеродного волокна. В настоящее время НАСА фокусируется на беспилотных летательных аппаратах. [4]
Привлекательность крыльев, меняющих форму, заключается в гладкости получаемой геометрии без зазоров. В отличие от обычных крыльев, которые полагаются на отдельные подвижные части ( элероны , закрылки , предкрылки ...) для достижения изменений своей формы – и, следовательно, аэродинамических свойств – морфируемые крылья достигают этих геометрических изменений с непрерывными деформациями их внешней поверхности. Отсутствие дискретных изменений кривизны и зазоров потенциально может снизить сопротивление формы, связанное с крылом, тем самым повысив их аэродинамическую эффективность. Эта характеристика делает адаптивные крылья хорошо подходящими для работы в различных условиях эксплуатации, поскольку они могут оптимально адаптировать свою форму и, таким образом, минимизировать результирующее сопротивление.