Table of Contents
مؤسسة الطيران الأيرودينامي للطيران
فالمركبات الكهربائية للهبوط والهبوط الرأسي تعمل على مجموعة فريدة من نظم الطيران التي تتحدى التصميم الهوائي التقليدي، وعلى عكس المركبات التقليدية للطائرات ذات الأجنحة الثابتة، يجب أن تقفز المركبات الإلكترونية وتنتقل وترحل بكفاءة في إطار موجز واحد للبعثة، وتطالب القوى الجوية التي تحكم كل مرحلة بإجراء عمليات تداول دقيقة في مواقع الطيران، وتوضع فيها تحت سطح البحر، وتتحول هيكليا إلى حركة السحب الأمامية.
كل برنامج من برامج الإنترنت يستثمر بقوة في البحوث الهوائية لأنه حتى التحسينات الصغيرة في الحد من الجر أو رفع الكفاءة تترجم مباشرة إلى نطاق واسع، انخفاض وزن البطاريات، وانخفاض الضوضاء، وتتوقف صلاحية الطائرة كمنتج تجاري على تحقيق توازن بين متطلبات التضارب: ارتفاع الدفع خلال الزوال، وانخفاض الجرعة أثناء الرحلة، وقابلية التنبؤ بمساوئها في جميع السرعة، والأدوات الحاسوبية المتقدمة، والأساليب التجريبية للتنقل
توزيع الرش الكهربائي وربط الجناحين
إن انتشار الصواريخ الكهربائية الموزعة هو سمة مميزة للعديد من تشكيلات الشبكة الإلكترونية، إذ أن العديد من الدوارات الصغيرة المنتشرة عبر جناح أو قصب تولد زخماً في الوقت نفسه، مما يزيد من الضغط الدينامي على سطح الرفع، ويرفع هذا التقريب أعلى مستوى للمواصلات مما يمكن أن يحققه جناح ضيق، ويمكِّن من اختصار مسافات الإقلاع، ويخلق المزيد من أجنحة الارتباط.
إن التقلبات التي تُجرى من كل دوار يمكن أن تُنقّض أو تعطل التدفق على الجناح خلفه، كما أن نماذج السوائل الحاسوبية التي تحل ممرات الصدر الفردية تبين أن ترتيباً مُبالغ فيه من المرتفعات المتبدلة أو الزوايا المُسببة للميلات قد يخفف من التدخل المُدمّر ويحسن الكفاءة في التصرّف مقارنةً بعمل مركز البحث الوطني.
منخفض رينولدز عدد الآثار على روتور بلاديس ووينغز
وتشغل طائرات القاذفات وأجنحة الطائرات الإلكترونية أرقاماً تتراوح عادة بين 000 50 و 000 500 خلال الرحلة الجوية ذات السرعة المنخفضة، وفي هذا النظام، تهيمن عليها القوات الفاسدة، وتواجه طبقات الحدود درجة حرارة في الفصل بين السفن، وتتسبب فقاعات الفصل المتدنية في زيادات حادة في الجرات وتخفيضات في المصعد التي يمكن أن تؤدي إلى كسور في أداء المروحيات.
وقد أصبحت محاكاة النطاق الترددي العالي التي تستخدم نماذج الاضطراب التي تراعي ظروف الانتقال أدوات قياسية لتصميم هذه الأجهزة الهجينة، ويمكن للمهندسين الآن أن يتوقّعوا على بداية ونطاق فقاعات الفصل الحرفي بما يكفي من الدقة لتوجيه اختبار النفق الريحي، كما أن مراقبة طبقة الحدود النشطة، مثل المولدات الكهربائية للطلاب أو الفتحات الضوضاء العالية، يجري استكشافها في الأصل لقمع الاختراق في المركبات.
استراتيجيات الحد من السحب للزنزانة الممتدة
وتفرض كثافة الطاقة في البطاريات الحالية لليثيوم حدا صارما على نطاق جميع الطائرات الكهربائية، وكل ساعة يتم توفيرها عن طريق خفض الجر، تزيد مباشرة من المسافة التي يمكن أن يطير بها أي فيتو إل تي إل.
:: تكنولوجيات عرض وتصريف المواد الانشطارية
ويجب أن يستوعب تطهير نظام " إي في تي إل " الركاب والبطاريات والفيونيات والعتاد الهبوطي في شكل يقلل من الضغط، غير أن اشتراط استقرار الهوافير المنخفض السرعة يفرض قيوداً على طول النسيج وقطعاً تتضارب مع التصميمات المبسطة، وتبين البحوث أن التقلبات المعتدلة - مثل الأنف المدور، والجهاز الممزق للصوت، والخفض المتكامل لحجم
كما أن السطح المتناثر له أهمية حاسمة في تأخير الانتقال من طبقة الحدود والحد من احتكاك الجلد، إذ يجب أن تحافظ سطح الإنتاج على الشفقة في إطار من التسامح الشديد لتجنب الانتقال المبكر، وقد أثبت الباحثون في مركز الفضاء الجوي الألماني (DLR) أن تطبيق المعاطف السطحية ذات الصبغة الحرارية مع سلاسة المايكروم الصغر يمكن أن يقلل من الارتداد بالأنفاق.
Wing-Body Fairings and Pylon Integration
ويظهر تشكيلات المحركات المتحركة والمتفجرات ازدهار أو بيلوانات تدعم المروحيات الأمامية، ويخلق هؤلاء الأعضاء الهيكلية جراً للتدخل حيث يلقون الجناح أو النسيج، ويظهر التكوين الدقيق للخطوط الجوية المستعملة للربط، أو السلال، أو الأسطح المنزوعة، هذا التدخل بسلاسة المعالم الخفيفة التي تسبب في حدوث ضغط.
وقد أصبحت عمليات المحاكاة الشاملة التي تقوم بها لجنة تنمية الحوافظ والتي تشمل جميع المروجين وهياكل الدعم قادرة الآن على التنبؤ بسحب التدخل بدقة تتراوح بين 2 و3 في المائة من بيانات النفق الريحي، مما يتيح لأفرقة التصميم تقييم عدة جراثيم للبلونات في وقت مبكر من دورة التنمية، وتستكشف بعض البرامج التصميمات المتسقة التي يجب أن يدمج فيها الزنبق بصورة سلسة في الجناح نفسه، مما يؤدي أساسا إلى إيجاد جذر مركب يضيف يضيف السحب العجلات.
الانتقالي للطيران الهوائي والاستقرار
والانتقال بين المصعد الرأسي والرحلة الأمامية التي تنقلها أجنحة هو أكثر المراحل التي تتطلبها الطائرات من بعثة إلكترونية، ومع تعجيل الطائرة، يزداد الرفع الذي تولده الأجنحة بينما يعاد توجيه أو تخفيض الاتجاه من المروحيات، وقد يتغير تدفقها بسرعة على سطح الجناح والخلف، وقد يكون الضغط الدينامي غير كاف لسطح السيطرة التقليدية لتوفير السلطة الكافية.
فعالية سطح الأرض
وخلال الرحلة المنخفضة السرعة، يكون الضغط الدينامي على المرتفعات والرودرز والآيلورون منخفضا جدا، فالهبوط الهوائي الذي يثبّت عادة طائرة ما ضعيفا، مما يجعل المركبة عرضة للاختلاف في القذف أو اللف أو اليوط، ويستخدم الباحثون ديناميات الطيران المقترنة ونماذج الديوكسينات لتحديد فعالية كل سطح من خطوط توجيه الطائرات المتحركة كوظيفة من وظائف المسح الجوي المتصدع.
اختبار النفق الفائز بنموذج متطور دينامياً يمكن أن يتأكد من هذه التنبؤات مثل قياس مشتقات استقرار السيارة وفعالية التحكم عبر الممر الانتقالي الكامل
عملية تخفيف عبء العمل في المناطق الحضرية
وستعمل هذه المركبات في طبقة الحدود في الغلاف الجوي الحضري، حيث تخلق المباني والجسور وغيرها من الهياكل دوارات اضطراب وفتحات ريح قوية، ويمكن أن تسبب الغواصات تقلبات مفاجئة في تدفق الدوارات، مما يؤدي إلى حدوث توقف في النسيج وخسائر مؤقتة في المصعد، وقد وضعت البحوث الجوية نماذج مخفضة من الطرازات تنبأ باستجابة المركبة لتكييف نظم التص الحضري النموذجية الثانية.
وقد أجرى مختبر الطاقة المتجددة الوطني في الولايات المتحدة قياسات ميدانية لظروف الرياح المنخفضة الارتفاع في المدن، التي تستخدم الآن لصقل نماذج الكتل لإصدار شهادات على شبكة الإنترنت، ومن الضروري وجود نموذج مثبت للثعلب لإثبات أن الطائرة تستطيع المحافظة على السيطرة والسلامة الهيكلية في ظل أسوأ الظروف التي تحددها اللوائح، ويجري اختبار نظم تخفيف الضغط النشطة على نماذج المقياس الافتراضي للشبكة الإلكترونية للمركبات، التي تبين النتائج المبكرة.
أدوات البحوث المتقدمة: من المحاكاة إلى اختبار الطيران
ويتطلب تعقيد الديناميات الهوائية للشبكة نهجاً مطبقاً يجمع بين المحاكاة الحاسوبية، واختبار النفق الريحي، وتجربة الطيران المجهزة، ويوفر كل أداة نظرة فريدة، ويكتسي التفاعل بينها أهمية حاسمة في الحد من المخاطر والتعجيل بالتنمية، ويتجه قطاع الصناعة نحو نهج نموذجي لإصدار الشهادات، حيث يتم التحقق من عمليات المحاكاة العالية الملاءمة بواسطة اختبارات محددة الهدف ثم تستخدم لاستكشاف مسافات الطيران.
طرق الحاسوب العالية الأداء وتقنيات البرمجيات
ويمكن لمذيبات الـ CFD الحديثة أن تحاكي كامل قياسات هندسة المركبات بالدوارات الدوارة، وأن تلتقط التفاعلات غير الثابتة بين عدة صفوف مائلة والإطار الجوي، وطرق الـ (لاتيس - بولتزمان) فعالة بشكل خاص بالنسبة لتشكيلات الـ (اي في تي إل تي إل) لأنها تعالج المطيافات المعقدة ذات الأجزاء المتحركة بكفاءة.
ويظل التقييم خطوة حاسمة، وقد نظم المعهد الأمريكي للملاحة الجوية وتقنيات الملاحة الفضائية (AIAA) عدة حلقات عمل تقارن التنبؤات التي تقدمها لجنة مصائد الأسماك في تشكيلات الديوكسينات الإلكترونية من بيانات نفق الرياح، وأبرزت هذه الحلقات أهمية خيارات تصميم الشبكة ونموذج الاضطرابات، ولا سيما فيما يتعلق بتلقي التفاعلات المسبقة عن طريق الموجات المنخفضة.
اختبار النفق الفائز: نماذج متصاعدة ومصارف كاملة
ولا تزال نماذج النفق الريحي المتصاعدة تشكل الوسيلة الرئيسية للتحقق من صحة الديناميكا الهوائية الإجمالية للمركبات، إذ يمكن لمرافق مثل مجمع الأيروديناميات الوطني الكامل أن تستوعب نماذج مزودة بالطاقة ذات مراقبة تشغيلية للدوارات، مما يتيح قياسا مباشرا للقوات واللحظات والضغوط السطحية، وتوفر القياسات الصوتية باستخدام صفائف الميكروفونات المرحلية بيانات ضوضاء متزامنة، وهو أمر أساسي للتحقق من المعلومات الجوية.
ويحول اختبارات الدوارات الكاملة على المكشوفات المخصصة أداء وحدة الدفع في ظروف التدفق المراقَب، وتلتقط هذه الاختبارات آثاراً على عدد رينولدز لا يمكن قياسها من النماذج الصغيرة، وتستخدم البيانات المستمدة من هذه الاختبارات لتحديد نماذج أقل جودة تستخدم في محاكاة الرحلات الجوية والتحقق من سلامة هيكلية صارخة تحت حمولات الطاردة المركزية والمركبات الهوائية، ويضمن الجمع بين نماذج الاختبارات الجوية الكاملة.
التصميم الجوي للمعارف المجتمعية
وسيكون الإزعاج من عمليات الشبكة الإلكترونية للمرور العابر للطائرات الإلكترونية عاملاً رئيسياً في القبول العام والموافقة التنظيمية، ويمكن اعتبار الضوضاء المتميزة من الطوابق ذات النطاق العريض من الدوارات أكثر إزعاجاً من الضوضاء التي تصدرها الطائرات التقليدية، حتى على المستويات الدنيا من الصوت، وتعالج البحوث الجوية الضوضاء من المصدر من خلال قياس الأرض الصارخ، ومن خلال استراتيجيات تشغيلية تقلل إلى أدنى حد من الانتشار السليم إلى الأرض.
Rotor Blade Design for Low Noise
سرعة البقشيش في الدوار هي الضوضاء المهيمنة على البارامترات، حيث يقترب مستوى الضغط الصوتي من القوة الخامسة لسرعة البقشيش، مما يقلل سرعة البقشيش بنسبة 10 في المائة، ويمكن أن يقلل الضوضاء من جراء عدة علامات، غير أن سرعة البقشيش تقلل من قوة الدفع لكل منطقة من مناطق الوحدة، مما يتطلب دوارات أكبر أو قدرة أعلى على الصمود، ويستخدم علماء البارامترات لإيجاد السرعة القصوى التي تتوازن بين الضوضاء وكفاءة القفزات، وأدارة.
كما أن الإكراميات المخففة تقلل من قوة موجات الصدمات وما يرتبط بها من ضوضاء عندما تقترب البقشيشة من سرعة الصوت، ويمكن أن تبعث القاذورات الهوائية وأجهزة التقاط الحافة على الترددات العريضة إلى ترددات أقل اعتراضاً، كما أن البحث في جامعة مركز ميريلاند روتورففترافات قد أظهر أن هناك مزيجاً من الإلغاء الصارخ.
Distributed Propulsion and Rotor Phasing
ويقلل نظام إدارة البيئة سرعة الذوبان الفردي، ولكنه يستحدث تفاعلاً من القضبان المحصورة عن كثب، ويستخدم الإلغاء التدريجي للأجهزة ذات الصلصة - التي يمكن استخدامها لإلغاء ترددات كلية محددة، وقد أظهرت اختبارات الأنفاق ذات الصبغة الدوارة ذات الصبغة المتحكم بها تخفيضات في الضوضاء تصل إلى 6 د.ب في نطاق الـ 200-500 هرتز، وهو أمر هام للغاية لأن الأذن البشري حساسة بالنسبة للرحلتين.
المناطق الناشئة: الرقابة على تدفق السفن والهياكل المكيفة
وقد يأتي الجيل القادم من التحسينات الهوائية التي أدخلت على شبكة الإنترنت من النظم النشطة التي تغير تدفق الطائرة في الوقت الحقيقي، وهذه التكنولوجيات تتيح إمكانية توسيع مظروف الطيران، وخفض احتياجات القدرة على التحكم، وتحسين الكفاءة في ظل ظروف غير محددة، وفي حين أن العديد منها لا يزال في مرحلة البحث، فقد تدفق العديد منها إلى المتظاهرين الصغار وأظهرت وعودا قوية.
التحكم في تدفق المركبات باستخدام الجيتس التركيبية
وقد يعيد مُلَحَف الطائرات التركيبية ضخ طبقات الحدود على الأجنحة والمزلاجات، ويؤخر الفصل ويزيد من الحد الأقصى للرفع، وبالنسبة للمركبات الإلكترونية، فإن هذه المُلَكِّمات قد تتيح لجناح أصغر إنتاج نفس المصعد أثناء الانتقال، ووفرت الوزن وسحب الرحلات السياحية، وقد أظهرت اختبارات النفق الفائزة على جناح تمثيلي من طراز eVTOL مجهزة بمجموعة من الطائرات الاصطناعية درجة الحرارة 8 في المائة.
رفات الصدر وجواحي السام الضوئية
ويمكن أن تحافظ هياكل الاختراع التي تغير شكلها في الرحلة على الكفاءة القصوى للطيران عبر كامل البعثة، وعلى سبيل المثال، فإن الجناح الذي يزيد من حجم الكامبر خلال التسلق المنخفض ويقلل من حجمه خلال الرحلة البحرية يمكن أن يقلل من السحب بنسبة عدة في المائة مقارنة بتصميم مطاطي ثابت، ويجري تطوير آليات للشحن باستخدام محاور للذاكرة أو عضلات ذات طابع خلوي لقياس حجم الطائرات.
مسارات التصديق والتعظيم المتعدد التخصصات
شهادة تنظيمية لطائرة (اي في تي إل) ستتطلب أدلة جوية تفي بالمعايير التي وضعتها القوات المسلحة الأنغولية و (إيسا) و سلطات أخرى، وسائل الامتثال ستتضمن التحليل والاختبار معاً مع التركيز المتزايد على المحاكاة المتكاملة، البيانات الجوية يجب أن تغطي كامل مظروف الطيران بما في ذلك الظروف غير المتوقعة مثل السيناريوهات ذات المحرك الإصطناعي
أما الأطر المتعددة التخصصات لتحقيق الاستخدام الأمثل فهي الآن النهج الموحد لموازنة الأداء الهوائي بالوزن الهيكلي والإدارة الحرارية والقيود المفروضة على الضوضاء، وتستخدم هذه الأطر نماذج بديلة مدربة على تحقيق درجة عالية من التكافؤ بسرعة، ومن ذلك مثلا أن تحقيق التلوي الأمثل في استخدام البخار مع وضع البطاريات يمكن أن يقلل من الكتلة الإجمالية للمركبات بنسبة تصل إلى 10 في المائة مع الحفاظ على نفس النطاقات والتحميل الأمثل.
ويُمهد الطريق من المفهوم إلى الطائرات المصدَّقة للمركبات الإلكترونية بواسطة البحوث الهوائية، وكل شكل وكل زاوية وكل قانون مراقبة يتم صقله من خلال مزيج من المحاكاة المتقدمة، والتجارب المتأنية، والتثبت المتكرر، كما أن المركبات الهاشمة والكفؤة والآمنة التي ستنقل في نهاية المطاف الركاب عبر المدن يجري تصميمها في الأنفاق الريحية وعلى الحواسيب الخارقة للبرامج البحثية التي تُجرى حالياً من قبل الجامعات الأساسية.