В будущем самолет, на котором вы будете летать, может значительно отличаться от сегодняшних: у него будут более длинные и тонкие крылья, обеспечивающие более плавный полет и экономию топлива. Эти крылья стали бы революционной конструкцией для коммерческой авиации, но, как и любая прорывная технология, они сопряжены со своими собственными проблемами в процессе разработки, над решением которых сейчас работают эксперты из НАСА и компании Boeing.
При создании подъемной силы более длинные и тонкие крылья могут уменьшить сопротивление, что делает их эффективными.
Однако в полете они могут стать очень гибкими.
В рамках сотрудничества по разработке интегрированной адаптивной технологии крыла НАСА и компания Boeing недавно завершили испытания в аэродинамической трубе «модели крыла с большим удлинением», стремясь найти способы повышения эффективности без потенциальных проблем, которые могут возникнуть у крыльев такого типа.
«Когда у вас очень гибкое крыло, вы сталкиваетесь с большими колебаниями», — сказала Дженнифер Пинкертон, инженер-аэрокосмист НАСА из исследовательского центра НАСА имени Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния.
«Такие факторы, как порывы ветра и нагрузки от маневров, могут вызывать еще большее возбуждение, чем в случае крыла с меньшим удлинением.
Крылья с большим удлинением также, как правило, более экономичны с точки зрения расхода топлива, поэтому мы пытаемся использовать это преимущество, одновременно контролируя аэроупругий отклик».
Без надлежащего проектирования длинные и тонкие крылья могут деформироваться или подвергнуться явлению, известному как флаттер крыла, что приведет к вибрации и тряске самолета при порывистом ветре.
«Флаттер — это очень сильное взаимодействие, — сказал Пинкертон. — Когда поток над крылом взаимодействует со структурой самолета и возбуждаются собственные частоты крыла, колебания крыла усиливаются и могут расти экспоненциально, что может привести к потенциально катастрофическому разрушению.
Часть проводимых нами испытаний направлена на изучение аэроупругих неустойчивостей, таких как флаттер, для концептуальных моделей самолетов, чтобы в реальном полете этих неустойчивостей можно было безопасно избежать».
Чтобы продемонстрировать и понять это, исследователи из НАСА и компании Boeing стремились смягчить воздействие порывов ветра на самолет, уменьшить нагрузки на крыло от поворотов и движений самолета, а также подавить вибрацию крыла.
Снижение или контроль этих факторов может оказать существенное влияние на летно-технические характеристики самолета, топливную экономичность и комфорт пассажиров.
Проведение подобных испытаний в контролируемых условиях на полноразмерном коммерческом авиалайнере невозможно, поскольку ни одна аэродинамическая труба не подходит для таких условий.
Однако в аэродинамической трубе трансзвукового диапазона НАСА в Лэнгли , которая уже более 60 лет вносит свой вклад в проектирование коммерческих транспортных самолетов, военной авиации, ракет-носителей и космических аппаратов США, имеется испытательный участок высотой 16 футов и шириной 16 футов, достаточно большой для крупномасштабных моделей.
Чтобы уменьшить полноразмерный самолет до нужного масштаба, НАСА и компания Boeing сотрудничали с компанией NextGen Aeronautics, которая разработала и изготовила сложную модель, напоминающую самолет, разделенный пополам, с одним крылом длиной 13 футов.
Модель, закрепленная на стенке аэродинамической трубы, была оснащена 10 управляющими поверхностями — подвижными панелями — вдоль задней кромки крыла.
Исследователи регулировали эти управляющие поверхности для управления потоком воздуха и уменьшения сил, вызывающих вибрацию крыла.
Приборы и датчики, установленные внутри модели, измеряли силы, действующие на модель, а также реакции транспортного средства.
Эта модель крыла представляла собой значительный шаг вперед по сравнению с меньшей по размеру моделью, разработанной в рамках предыдущего сотрудничества НАСА и компании Boeing под названием Subsonic Ultra Green Aircraft Research (SUGAR).
«Модель SUGAR имела две активные управляющие поверхности, — сказал Патрик С.
Хини, главный исследователь НАСА в рамках проекта по совершенствованию технологии интегрированного адаптивного крыла.
— А теперь на этой конкретной модели их десять. Мы увеличиваем сложность, а также расширяем круг задач управления». Первая серия испытаний, проведенная в 2024 году, предоставила экспертам базовые данные, которые они сравнили с результатами компьютерного моделирования НАСА, что позволило им усовершенствовать свои модели.
Вторая серия испытаний, проведенная в 2025 году, использовала дополнительные управляющие поверхности в новых конфигурациях.
Наиболее очевидные преимущества этих новых возможностей проявились во время испытаний по снижению воздействия порывов ветра, когда исследователи заметили значительное уменьшение вибрации крыла.
После завершения испытаний эксперты НАСА и компании Boeing анализируют данные и готовятся поделиться результатами с авиационным сообществом.
Авиакомпании и производители оригинального оборудования смогут извлечь пользу из полученных уроков, решив, какие из них следует применить к следующему поколению самолетов.
«Первоначальный анализ данных показал, что контроллеры, разработанные НАСА и компанией Boeing и использованные во время испытаний, продемонстрировали значительное улучшение характеристик», — сказал Хини.
«Мы рады продолжить анализ данных и поделиться результатами в ближайшие месяцы». Проект НАСА «Передовые технологии воздушного транспорта» направлен на совершенствование конструкции и технологий летательных аппаратов в рамках программы агентства «Передовые летательные аппараты», которая занимается изучением, оценкой и разработкой технологий и возможностей для новых авиационных систем.
Проект и программа входят в состав Управления аэронавигационных исследований НАСА.
Рубрика: Технологии. Читать весь текст на android-robot.com.