Активное аэроупругое крыло Boeing X-53
Экспериментальный самолет
Х-53
X-53 сконфигурирован F/A-18
Общая информация
ТипДемонстратор технологий
Национальное происхождениеСоединенные Штаты
ПроизводительMcDonnell Douglas
Northrop Corporation
Боинг
Основной пользовательНАСА
Количество построенных1
История
Первый полет15 ноября 2002 г.
Разработано изМакдоннелл Дуглас F/A-18 Хорнет

Программа разработки активного аэроупругого крыла X-53 ( AAW ) — это завершенный американский исследовательский проект, который был реализован совместно Исследовательской лабораторией ВВС (AFRL), Boeing Phantom Works и Исследовательским центром летной подготовки NASA Dryden , где технология была испытана в полете на модифицированном McDonnell Douglas F/A-18 Hornet . Технология активного аэроупругого крыла — это технология, которая объединяет аэродинамику крыла, элементы управления и структуру для использования и управления аэроупругой круткой крыла на высоких скоростях и динамических давлениях. Используя несколько элементов управления передней и задней кромками, таких как «аэродинамические вкладки», можно контролировать небольшие количества аэроупругой крутки, чтобы обеспечить большую мощность управления крылом, при этом минимизируя маневренные воздушные нагрузки в условиях высокой деформации крыла или аэродинамическое сопротивление в условиях низкой деформации крыла. Эта программа стала первым полномасштабным доказательством технологии AAW.

Разработка

Разработка первоначальной концепции проводилась в середине 1980-х годов в рамках контракта с ВВС США с помощью испытаний в аэродинамической трубе. [1] Обозначение «X-52» было пропущено в последовательности, чтобы избежать путаницы с бомбардировщиком B-52 Stratofortress компании Boeing. [2]

Предсерийная версия F/A-18 была идеальным самолетом для проверки технологии AAW, относительно высокое удлинение крыла для истребителя, с достаточной прочностью, но без необходимости добавления дополнительной жесткости для изменения его поведения на скручивание. X-53 F/A-18 был модифицирован, чтобы позволить двум управляющим поверхностям передней кромки работать вместе с его двумя поверхностями задней кромки для управления аэроупругой круткой крыла и обеспечения превосходных характеристик качения на высокой скорости.

Покадровая съемка испытания активного аэроупругого крыла (AAW) на нагрузку

AAW был разработан на основе знания того, что аэроупругость крыла, вызванная отклонением одной поверхности управления, может быть компенсирована отклонением других поверхностей управления. В частности, почти все современные самолеты используют некоторую форму предкрылка вдоль передней кромки крыла , чтобы обеспечить большую подъемную силу на определенных участках полета. При развертывании предкрылков одновременно с элеронами их скручивающее воздействие на основные структурные части крыла противодействует друг другу, что устраняет скручивание. Это улучшает способность элеронов создавать большие вращающие моменты на самолете. Это означает, что для создания требуемого движения требуется меньшее отклонение элеронов, что, в свою очередь, уменьшит сопротивление элеронов и связанную с ним нежелательную тенденцию вызывать рыскание самолета .

Если элементы управления могут быть использованы для устранения скручивания и его негативного влияния на управляющий ввод, следующим шагом будет намеренное введение некоторого скручивания, которое усиливает эффект отклонения управления. При правильном применении крыло будет скручиваться меньше и в противоположном направлении по сравнению с обычным крылом во время маневрирования. [3] Таким образом, это изменение, которое может быть выполнено программным обеспечением, улучшает общую производительность.

Летные испытания

Летные испытания активного аэроупругого крыла (AAW) X-53, март 2005 г.

Для проверки теории AAW НАСА и ВВС США согласились профинансировать разработку одного демонстратора на основе F/A-18. Работа началась с того, что был взят существующий планер F/A-18, модифицированный предсерийным крылом, и добавлена ​​система привода закрылков передней кромки и обновленный компьютер управления полетом. Были разработаны активные законы управления аэроупругим крылом для изгиба крыла, а для точного измерения аэроупругих характеристик формы крыла использовались летные приборы . Затем программное обеспечение для полетов было изменено для летных испытаний, и самолет впервые поднялся в воздух в измененном виде 15 ноября 2002 года. [4] Самолет успешно доказал жизнеспособность концепции в полном масштабе во время испытаний маневра крена в 2004–2005 годах. Испытательный самолет был переименован в X-53 16 августа 2006 года в соответствии с меморандумом заместителя начальника штаба ВВС США по стратегическим планам и программам. [1]

Технические характеристики

Общая характеристика

  • Экипаж: 1
  • Размах крыльев: 38 футов 5 дюймов (11,71 м)
  • Рост: 15 футов 3 дюйма (4,65 м)
  • Максимальный взлетный вес: 39 000 фунтов (17 690 кг)
  • Силовая установка: 2 турбовентиляторных двигателя General Electric F404-GE-400 с малой степенью двухконтурности, тягой 16 000 фунтов силы (71 кН) каждый

Производительность

  • Максимальная скорость: 1188 миль/ч (1912 км/ч, 1032 узла)
  • Практический потолок: 50 000 футов (15 000 м)

Авионика
Система привода закрылков передней кромки была модифицирована в McDonnell Douglas (теперь Boeing Phantom works) с использованием внешнего исполнительного устройства, разработанного Moog Inc. Законы управления полетом AAW были запрограммированы в исследовательском компьютере управления полетом, модифицированном для включения независимо приводимых в действие внешних поверхностей управления передней кромкой. [5]

Смотрите также

Ссылки

Сноски
  1. ^ ab Jordan, Holly (2006-12-11). "Active Aeroelastic Wing flight research vehicle receives X-53 designation". База ВВС Райт-Паттерсон . Архивировано из оригинала 2011-06-05.
  2. ^ Пендлтон, Э., Гриффин, К., Кехо, М. и Перри, Б., «Программа летных исследований для технологии активного аэроупругого крыла», статья 96-1574, Труды 37-й конференции AIAA по конструкциям, динамике конструкций и материалам, Солт-Лейк-Сити, штат Юта, 15–17 апреля 1996 г.
  3. ^ Активное аэроупругое крыло Архивировано 18 июня 2006 г. на Wayback Machine
  4. ^ "Boeing F/A-18 с активным аэроупругим крылом завершил первый полет". Boeing. 18 ноября 2002 г. Архивировано из оригинала 6 ноября 2011 г. Получено 30 июня 2011 г.
  5. ^ NASA F/A-18 Активное аэроупругое крыло Информационный листок

Дальнейшее чтение

  • Миллер, Г.Д., Технология активного гибкого крыла (AFW) , Авиационные лаборатории ВВС Райт TR-87-3096, февраль 1988 г.
  • Миллер, Г.Д., Исследование методологии проектирования AFW , отчет Rockwell-Aerospace № NA 94-1731, декабрь 1994 г.
  • Пендлтон, Э., Гриффин, К., Кехо, М. и Перри, Б., «Программа летных исследований для технологии активного аэроупругого крыла», статья 96-1574, Труды 37-й конференции AIAA по конструкциям, динамике конструкций и материалам, Солт-Лейк-Сити, штат Юта, 15–17 апреля 1996 г.
  • Зиллмер, С., «Комплексная многопрофильная оптимизация для проектирования аэроупругого крыла», Лаборатория Райта TR-97-3087, август 1997 г.
  • Зиллмер, С., Интегрированная процедура проектирования конструкции/маневренности для активных аэроупругих крыльев, Руководство пользователя , Лаборатория Райта TR-97-3087, март 1997 г.
  • Пендлтон, Э., Бессетт, Д., Филд П., Миллер, Г. и Гриффин, К., «Программа исследований полета активного аэроупругого крыла: техническая программа и аналитическая разработка модели», Журнал авиации , том 37, номер 4, июль–август 2000 г.
  • Пендлтон, Э., «Активное аэроупругое крыло», AFRL Technology Horizons, Избранные статьи по науке и технике, т. 1, № 2, июнь 2000 г.
  • Эдмунд В. Пендлтон, «Как активные аэроупругие крылья являются возвращением к истокам авиации и небольшим шагом к будущим крыльям, подобным крыльям птиц», приглашенный доклад, симпозиум по самолетам Японского общества аэронавтики и космических наук, Сендай, Япония, 11 октября 2000 г.
  • Компания Boeing, Программа летных исследований активного аэроупругого крыла (X-53), Заключительный отчет , том 1 и II, AFRL-VA-WP-TR-2005-3082, октябрь 2005 г.
  • Пендлтон, Э., Флик, П., Ворачек, Д., Райхенбах, Э., Гриффин, К., Пол, Д., «X-53: Краткое изложение программы летных исследований активного аэроупругого крыла», доклад 07-1855, Труды 48-й конференции AIAA по конструкциям, динамике конструкций и материалам, Гонолулу, Гавайи, 23–26 апреля 2007 г.
На Викискладе есть медиафайлы по теме Boeing X-53 .
  • Коул, Уильям (май 2002 г.). «Технология, позволяющая „деформировать“ крыло, представлена ​​в Драйдене, Boeing». Boeing Frontiers .
  • Страница активного аэроупругого крыла Boeing
  • Галерея AAW NASA
  • Boeing X-53 (2006): активное аэроупругое крыло Неделя авиации и космических технологий
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Boeing_X-53_Активное_аэроупругое_крыло&oldid=1256293188"