Cверхманёвренный самолёт X-Plane DARPA: новейшие принципы управления полетом
Компания AuroraFlight Sciences — дочерняя компания корпорации Boeing, представила новый летательный аппарат X-Plane по технологии AFC.
AuroraFlight Sciences представила конструкцию самолета, которая выполнена по технологии управления активным потоком (AFC, Active Flow Control). Она позволит самолётам будущего стать более манёвренными.
До этого, разработчикам было предложено спроектировать ипостроить самолет, который смог бы маневрировать безпомощи подвижных плоскостей управления.
В прошлом веке управление самолетом, какизвестно, осуществлялось спомощью подвижных элементов управления, таких какэлероны ирули направления: стоит изменить их положение, какизменится форма крыльев илихвоста, ас ними— обтекающий воздушный поток и, следовательно, давление воздуха. Назначение подвижных поверхностей— управлять маневрированием самолета. Но сдругой стороны, наличие таких подвижных элементов управления предполагает появление вконструкции внешних швов, которые несложно обнаружить спомощью радара. Встал вопрос – а возможно ли создать бесшовный самолет? Тогда его бы было труднее обнаружить. К тому же вэтом случае можно было бы уменьшить его вес, размеры, упростить конструкцию иснизить стоимость посравнению ссамолетами, которые используют подвижные плоскости управления.
DARPA заявила, что управление таким самолетом должно осуществляться спомощью технологии подназванием «активное управление обтекающим потоком» (AFC отангл. Active Flow Control). Вместо того, чтобы изменять воздушный поток, обтекающий самолет, припомощи отклонения подвижных элементов управления, AFC делает это по-другому. Например, один изметодов заключается вследующем: воздушный поток, созданный реактивным двигателем, выпускается черезотверстия шириной отодного дочетырех миллиметров, которые расположены вразных частях обшивки корпуса. Другой метод подразумевает использование электродов; они дают электрические разряды, которые мгновенно нагревают прилегающий воздух, вызывая его расширение— таким образом, происходит термическое изменение воздушного потока. С помощью точно рассчитанных электрических разрядов можно влиять наподъемную силу илобовое сопротивление влюбой точке корпуса итем самым управлять углом тангажа (подъем илиопускание носа), крена (поворот вокруг продольной оси движения) илирыскания (поворот корпуса вгоризонтальной плоскости).
И вот на днях компанией AuroraFlight Sciences был представлен макетнового летательного аппарата X-Plane, разрабатываемого по заказу агентства перспективных исследований DARPA министерства обороны США в рамках проекта CRANE (Control ofRevolutionary Aircraft withNovel Effecters — Управление принципиально новым летательным аппаратом с помощью инновационных исполнительных устройств).
Пока заявлена «нулевая фаза» разработки — AuroraFlight Sciences совместно с DARPA и Университетом Аризоны изучит различные варианты реализации активного управления потоком.
Согласно техническому заданию разработчикам предлагается спроектировать ипостроить самолет, который смог бы маневрировать безпомощи подвижных плоскостей управления. Такой летательный аппарат должен быть полностью готов к2024 году.
Теоретические работы посозданию технологии AFC велись уже вначале 1900-х годов. Но особый интерес кним появился после Второй мировой войны. По словам Даниэля Миллера (Daniel Miller), старшего научного сотрудника поавиационным системам инаучным исследованиям вобласти авиации водном изподразделений «Локхид Мартин» (Lockheed Martin), некоторые изнаиболее значительных разработок уже проводились водном изопытных подразделений этой компании— «Сканк уоркс» (Skunk Works). (Добавим, что у «Сканк уоркс»— более пятидесяти патентов вобласти технологий AFC, приэтом «Локхид Мартин» даже включила некоторые элементы AFC всвои самолеты «SR-71 Blackbird» и «F-104 Starfighter».)
Несмотря наэто, технологии AFC так ине получили распространение, потому что управление воздушным потоком, обтекающим самолет, слишком энергозатратно. «Систему AFC неудавалось интегрировать вбольшинство самолетов из-за того, что усамолета наэто оставалось лишь 10% [доступной энергии]»,— поясняет Миллер.
Однако, начиная с1950-х годов, разработчики научились эффективнее управлять воздушным потоком; им удалось точно определять те места корпуса самолета, где необходимо менять силу воздушного потока илисоздавать электрический импульс,— образно говоря, инженеры научились стрелять помишени вместо того, чтобы кидать внее бомбу. В наше время, благодаря сильному снижению энергозатратности методы активного управления обтекающим воздушным потоком (AFC) стали намного более точными. «Сейчас унас все идет неплохо, поскольку мы уже хотим использовать всего один процент всей энергии самолета»,— говорит Миллер.