AFRL успешно протестировала крыло с переменной кривизной, повышая производительность самолёта

Лаборатория исследований ВВС (AFRL, База ВВС Райт-Петтерсон, Огайо, США) недавно завершила успешную полётную демонстрацию технологии крыла с меняющейся кривизной, способной значительно увеличить дальность полёта и производительность самолёта.

Разработанное AFRL Крыло с переменной кривизной и гибкой конструкцией (VCCW) способно менять форму для улучшения аэродинамической производительности и адаптировать себя к различным полётным условиям и миссиям. Кривизна крыла, или форма поверхности крыла, является фундаментальным элементом аэродинамического полёта. Конвенциональные крыла с дискретными шарнирными управляющими поверхностями имеют большее лобовое сопротивление, тогда как крыла с гладкой кривизной эффективны и маневренны. Способность менять кривизну крыла в соответствии с аэродинамическими условиями даст самолёту повышенную подъёмную силу когда нужно без штрафа по весу — обычно при взлёте и посадке — и большую топливную эффективность и маневренность в полёте.

Этот полётный эксперимент продемонстрировал вторую итерацию VCCW, меньшую, более компактную версию первой, которая использовалась в основном в аэродинамических трубах. Это восьмифутовое крыло было спроектировано для полёта на коммерчески доступном радиоуправляемом самолёте, имитирующем беспилотный летательный аппарат. Во время серии полётов, проведённых в сентябре и октябре 2019 года, крыло летело на низких скоростях, выполняя ряд манёвров и демонстрируя активный контроль формы для оптимизированного снижения лобового сопротивления и повышения маневренности.

Монолитная композитная обшивка

VCCW обладает гладкой и непрерывной конструкцией обшивки, которая не только снижает шум за счёт устранения острых поверхностей и зазоров, но и улучшает аэродинамическую производительность. По словам д-ра Джеймса Дзю, руководителя команды Advanced Structural Concepts AFRL и менеджера программы VCCW, улучшенная аэродинамика переводится в потенциально значительную экономию топлива.

«Ранние оценки показывают, что технология VCCW экономит потребление топлива самолётом на 10 процентов», — сказал Джо. «Это была одна из наших главных целей, и это соответствует усилиям ВВС по снижению общих энергозатрат».

По статье в TechBriefs.com за декабрь 2019 года:

«Крыло может активно переконтурировать кривизну профиля до 6%, и вся обшивка бесшовная, непрерывная и сделана из монолитного, нерастяжимого композитного обшивки. Гладкая конформная форма крыла достигается распределённой эластической деформацией от лежащего в основе гибкого механизма и 3D изменение формы также возможно через вариацию кривизны вдоль размахового направления с использованием распределённой системы привода вдоль размаха. Единое управленческое воздействие для обоих переведений переднего и заднего краёв — ещё один очень уникальный аспект VCCW по сравнению с предыдущими технологиями. Оно было изготовлено с использованием передовых производственных технологий, обеспечивающих решение, которое лёгкое, низкое по потреблению энергии и низкое по стоимости».

Развитие гибкой крылатехнологии

Джаред Нили, исследовательский инженер AFRL и дизайнер морфинг-крыла, назвал эту демонстрацию важным шагом в продвижении гибкой крылатехнологии для военного использования.

«Успех этой демонстрации дал нам уверенность, что эта технология может быть использована для более высоких классов самолётов, чтобы воспользоваться множеством выгод, которые эта технология может действительно предложить».

Джо добавил, что хотя другие исследовательские организации исследовали концепцию морфинг-кривизны, версия AFRL уникальна тем, что это истинное гибкое крыло без каких-либо дискретных управляющих поверхностей для помощи при взлёте и посадке. Эта бесшовная поверхность может увеличить общую дальность, делая её идеальной для множества дальних платформ. Он говорит, что команда продолжит уточнять концепцию и смотреть на дополнительные способы, как она может принести пользу существующим самолётам.

«Мы взволнованы успехом этой демонстрации», — сказал Джо. «Мы продолжаем исследовать возможности, которые эта технология может предложить для развития будущих самолётов ВВС».