Ala adattabile adattabile

Un’ala adattabile adattativa è un’ala che è flessibile in modo che gli aspetti della sua forma possono essere cambiati in volo. Ala con controllo adattivo – l’ala dell’aereo, il cui profilo assume la forma più vicina a quella ottimale per ciascuna modalità di volo. Il design di tale ala consente di deviare il muso e la coda dell’ala, in modo uniforme (a causa della pelle flessibile), modificando la curvatura lungo la campata, a seconda dell’altezza, della velocità di volo e del sovraccarico. L’ala adattiva è destinata principalmente a velivoli polivalenti e altamente manovrabili. Gli elementi dell’ala sono controllati da un sistema variabile a distanza elettrico altamente automatizzato.

Una varietà di miglioramento della qualità aerodinamica dell’ala è anche un sistema di meccanizzazione adattiva delle ali “a fessura”. Fornisce una variazione uniforme (entro la precisione richiesta, forse graduale) negli angoli di installazione delle calze e dei lembi, a seconda dell’angolo di attacco e del numero di Mach. Tuttavia, questo sistema consente un cambiamento discontinuo nei derivati ​​aerodinamici nell’intero intervallo di parametri, in contrasto con l’ala adattiva. Sono inoltre in corso i lavori per l’implementazione di un flusso continuo attorno alle superfici della meccanizzazione modificando la curvatura degli elementi della meccanizzazione delle cave. A causa della cinematica semplificata dell’estensione delle alette, la meccanizzazione adattiva delle ali è attraente perché elimina l’uso di configurazioni complicate e aumenta il peso delle rotaie guidate dell’ala, e riduce anche la perdita delle proprietà dei cuscinetti per il bilanciamento.

Appuntamento
Il volo effettivo nell’atmosfera richiede un’aerodinamica diversa dall’apparecchio, a seconda della velocità di volo, della modalità di volo. L’approccio classico alla progettazione di nuovi velivoli ora consente solo leggermente (non più dell’1-2%) di migliorare la qualità aerodinamica e migliorare le caratteristiche di decollo e atterraggio. La meccanizzazione dell’ala sotto forma di calze e code semplici deflettibili del profilo o cambio di spazzata non consente di raggiungere valori elevati del coefficiente di sollevamento massimo in condizioni operative variabili.

Pertanto, negli ultimi anni, in connessione con lo sviluppo della base tecnica e l’emergere di nuovi materiali aeronautici, si presta sempre più attenzione alla possibilità di migliorare le caratteristiche aerodinamiche del velivolo modificando la geometria dell’ala a seconda di la modalità di volo: l’uso di un’ala adattiva. L’adattamento del sistema di portaerei può essere effettuato cambiando lo span e lo sweep dell’ala, nonché la forma, la curvatura e lo spessore del profilo.
È inteso per usare l’involucro esterno elastico e le cornici elettriche all’interno di questo involucro saranno adattate per cambiare la propria geometria.

Una caratteristica distintiva importante di una tale ala è la conservazione della scorrevolezza dei suoi profili durante la deformazione della superficie mediana. La resistenza ridotta può essere raggiunta in due modi. In primo luogo, a causa del cambiamento ottimale in base alla modalità di volo della deformazione della superficie mediana. Ciò consente alle modalità di crociera di rendere l’ala quasi piatta, riducendo la resistenza alla forza di sollevamento zero e durante la manovra – deformata in modo ottimale con distribuzione della circolazione lungo l’apertura alare vicino a quella ellittica, che riduce la resistenza induttiva. In secondo luogo, a grandi angoli di attacco, in punti di frattura della superficie superiore dell’ala, quando una meccanizzazione convenzionale devia, si verifica la separazione locale del flusso. L’uso di calzini adattivi ad ala con una grande corda relativa e un rivestimento flessibile può risolvere questo problema.

La deviazione degli elementi mobili mantenendo la scorrevolezza dei suoi contorni secondo una certa legge, selezionata sulla base di una ricerca sperimentale e calcolata, consente di ridistribuire la pressione sulla superficie dell’ala in modo tale da impedire al flusso di arrestarsi o indebolirlo significativamente sviluppo nella modalità di volo selezionata. Di conseguenza, il limite dell’occorrenza di scuotimento e buffering viene spostato a grandi angoli di attacco, aumentando l’efficienza delle superfici di svolta che operano nella modalità di controllo. Durante la manovra, impedendo la separazione del flusso, l’ala adattiva dà un guadagno tangibile nella qualità aerodinamica.

Se un cambiamento nella forma di un’ala adattiva è subordinato a condizioni in cui il punto critico in ogni sezione dell’ala si sposta sulla punta del profilo, e la distribuzione della circolazione di velocità sull’intervallo diventa ellittica, quindi a un coefficiente di sollevamento selezionato valore, il coefficiente di resistenza è minimo. Nel primo caso, i picchi di rarefazione in prossimità del bordo anteriore, che su un’ala convenzionale determinano un angolo di flusso e una perdita di forza di aspirazione, cioè un aumento della resistenza, diminuiscono. Quando viene soddisfatta la seconda condizione, la resistenza induttiva viene ridotta al minimo.

La deviazione degli elementi dell’ala adattiva, effettuata in modo che il centro di pressione delle forze aerodinamiche che agiscono sull’aereo non cambi la sua posizione, consente di controllare direttamente il sollevamento aerodinamico.

La moderna base tecnologica e lo sviluppo di materiali aeronautici consentono di garantire la creazione di meccanismi di attuazione per il controllo del flusso di un sistema di trasporto senza utilizzare le risorse di una centrale elettrica in marcia, basata su fonti autonome di aria compressa. Le basi strutturali e tecnologiche dei sistemi di controllo del getto possono essere attuatori gas-dinamici attivi che operano sul principio dell’iniezione parallela utilizzando pistoni a gas dinamico.

Wrap Management
Uno dei modi per migliorare la qualità aerodinamica in modalità volo di crociera e migliorare le caratteristiche di decollo e atterraggio di un aereo è quello di controllare attivamente il flusso attorno a vettori aerodinamici e superfici di controllo usando metodi energetici: controllo dello strato limite, soffiando i getti sugli elementi della meccanizzazione dell’ala e del pianerottolo, del jet e del jet flap. Il controllo dello strato limite mediante la sua aspirazione dalla superficie dell’ala, il gruppo di coda e la navicella del motore è un modo efficace per ridurre la resistenza di attrito (mediante laminarizzazione artificiale del flusso). Inoltre, il soffiaggio dello strato limite può fornire un flusso continuo attorno all’ala ad alti angoli di attacco e ampi angoli di deflessione degli elementi della meccanizzazione dell’ala e quindi aumentare il coefficiente di portanza massimo e l’angolo critico di attacco.

Esempi di implementazione
Lo sviluppo di un’ala adattiva in grado di modificare la curvatura in volo mantenendo intorni morbidi è stato avviato negli Stati Uniti nel 1979 utilizzando il programma AFTI (Advanced Fighter Texnology Integration) implementato dalla NASA e dall’USAF. Questa ala fu installata per la prima volta negli anni ’80 su un velivolo sperimentale F-111. La modifica della curvatura dell’ala in volo è stata effettuata in base all’altezza del volo, al numero di Mach, all’angolo di sweep e alla forza di sollevamento richiesta. L’obiettivo era quello di garantire il coefficiente di resistenza più piccolo ad ogni valore del coefficiente di portanza. Le parti anteriore e posteriore dell’ala con una pelle flessibile hanno permesso di cambiare dolcemente la curvatura dell’ala, in modo che il polare fosse l’involucro delle polari corrispondente alle diverse configurazioni dell’ala. Quindi ha richiesto enormi spese in conto capitale e le decisioni costruttive più complicate. Allo stato attuale, a causa dell’avvento di materiali compositi elastici, la situazione è diventata più semplice.

Successivamente, a partire dal 1987, analoghi studi sono stati effettuati presso Airbus Industrie nello sviluppo di un’ala con curvatura controllata per gli aeromobili A330 e A340. Si presumeva che il controllo della curvatura dell’ala dovuto al cambio automatico degli angoli di deflessione di due coppie di flap e alettoni per ciascuna semiala, avrebbe dovuto fornire la curvatura ottimale del profilo per ogni modalità di volo, come risultato di cui un miglioramento significativo della qualità aerodinamica dovrebbe essere raggiunto nella modalità di crociera con un valore di sollevamento maggiore. Prove di modelli di ala in una galleria del vento hanno mostrato che la qualità aerodinamica dell’ala con curvatura controllata è solo ~ 1.5% superiore al normale. Pertanto, i ricercatori sono giunti alla conclusione che l’ulteriore meccanizzazione e complessità del sistema di controllo della curvatura, nonché un aumento della massa della struttura, non giustifichino un leggero miglioramento del rendimento del carburante dell’aeromobile.

Tuttavia, nel 2008 – 2012 anni di continua ricerca sul progetto SADE (SmArt High Lift Devices for Next Generation Wing) del 7 ° Programma Quadro Europeo. L’obiettivo del progetto era quello di studiare un bordo d’attacco gapless adattivo, un bordo di uscita adattivo facilmente deflessibile per aumentare la qualità aerodinamica dell’ala di aeromobile della prossima generazione riducendo significativamente il peso della struttura, riducendo il rumore durante le modalità di decollo e atterraggio e aumentando efficienza del carburante.

L’ultima modifica del velivolo Boeing 787 Dreamliner ha applicato un cambiamento nella curvatura della parte posteriore del profilo dell’ala sul decollo e l’atterraggio. In questo caso, con il rilascio delle alette, anche i loro tetti sono deviati, il che non solo aumenterà l’efficienza dei flap, ma anche la capacità portante della parte principale dell’ala a causa della maggiore curvatura del suo profilo.

Negli Stati Uniti, è in corso il lavoro per creare un’ala adattiva da parte di FlexSys Inc., il laboratorio di ricerca aeronautico statunitense. secondo il programma dell’ala attiva aeroelastica di Boeing X-53 Active Aeroelastic Wing.

Un’ala adattabile adattabile progettata da FlexSys Inc. presenta un bordo di uscita a camber variabile che può essere deflessa fino a ± 10 °, in modo che si comporti come un’ala dotata di patta, ma senza i singoli segmenti e gli spazi vuoti tipici di un sistema a flap. L’ala stessa può essere ruotata fino a 1 ° per piede di campata. La forma dell’ala può essere cambiata a una velocità di 30 ° al secondo, che è l’ideale per alleggerire il carico di raffica. Lo sviluppo dell’ala adattativa conforme è stato sponsorizzato dal laboratorio di ricerca aeronautico statunitense. Inizialmente, l’ala è stata testata in una galleria del vento, e poi una sezione di ala da 50 pollici (1,3 m) è stata testata a bordo dell’aereo di ricerca Scaled Composites White Knight in un programma di sette ore di volo operato dal Mojave di 20 ore. Spaceport. I metodi di controllo sono proposti.

Ali polari adattive vengono anche studiate presso l’ETH di Zurigo nell’ambito del progetto Smart airfoil.

In Russia, esempi di utilizzo del decollo adattivo e della meccanizzazione di atterraggio sull’ala di un aereo passeggeri sono sconosciuti, studi per valutare la sua efficacia sono iniziati a TsAGI più di 20 anni fa. Una punta adattabile deflazionabile dell’ala con una pelle flessibile è stata utilizzata su un combattente di deck esperto Su-33UB.