הגדלה צריכה למכשירי קומפקטית High Lift

כלי טיס קטנים וכלי רכב אוויריים בלתי מאוישים (UAVs) פועלים בסביבות שבו מרחקי ההמראה והנחיתות הם לעתים קרובות מוגבלים, וקיבולת המטען מוגבלת.מערכות להרים גבוהות מסורתיות - כמו flaped ו-Seltats חדשניים מובילים - הם כבדים מדי, מורכבים מדי, או גדולים עבור פלטפורמות אלה. במהלך העשור האחרון, מהנדסים פיתחו דור חדש של מכשירים קומפקטיים המספקים את המרידות הנדרשת תוך כדי צמצום משקל מופחת, ונפחים של חומרים אלה הם רק קומפקטיים של קומפקטיים, רק מנגנונים מסחריים, רק מנגנונים מנפחים, רק קומפקטיים של קומפקטיים, הם רק מנגנונים מנפחים של מנגנונים מנפחים של קומפקטיים של מנגנונים מנפחים של קומפקטיים של קומפקטיים של מנגנונים מנפחים, רק מנגנונים מסחריים.

המשמעות של מכשירים אלה משתרעת מעבר ליכולת שדה קצר.עבור רחפנים המבצעים חקלאות מדויקת, משלוח חבילה או מעקב, היכולת לפעול משטחים לא מוכנים או אזורים עירוניים מוגבלים תלוי בביצועי מעלית גבוהים. בדומה, Light Sport (LSA) ו- לכידת אנכית חשמלית ונחתה (VTOL) כלי רכב ליהנות ממערכות הרמפה קלות משקל ויעילות המפחיתות את ההטעינה והבטיחות.

אתגרים מרכזיים ב Scaling Down High Lift Systems

כאשר מערכת משיכה קונבנציונלית מופחתת בגודל, כמה בעיות מופיעות.הפועלים, הירכיים, ומסילות אינם במידה רבה - המסה והמורכבות שלהם יכולים לשלוט במבנה האגף.המספר ריינולדס של הזרם על כנף קטנה הוא נמוך משמעותית מזו של מטוס בקנה מידה מלא, שינוי התנהגות הגבול וצמצום היעילות של מעצבים מסורתיים מלוטשים, יתר על כן, אורך היפורד הוא קטן יותר ממנגנון של כוח מכני לשנות את עצמו פחות מגורמי עיצוב.

(ה-FLT:0) השפעות מספר ה-Reynolds מספר אפקטים (FLT:103) הם קריטיים במיוחד.במאזונים קטנים (ReFLT:2L,maxFLT 3:3) אך עושים זאת ללא עוררות דוכנים פתאומיים או גרור פרפיל גבוה.זה הוביל לפיתוח של מכשירים הממריץ את שכבת הגבול, לנהל הפרדה, ולספק מאפיינים הדרגתיים - הכרחיים שונים ממטוסי תחבורה גדולה אלה.

פיתוח מפתח

1.הופנה מהדף Wing Technologies

במקום לפסל משטחים מתפתלים, כנפיים מורפיום משתמשים בשינויים צורה רצופים כדי לשנות את הסומבר והעובי. Actuators - כגון סגסוגת זיכרון צורה, סיבים אדזואלקטריים, או מערכות קישור מונעות על ידי servo - עיוות עור גמיש או מבנה פנימי תואם. גישה זו מבטלת פערים, צירים, ומסילות, צמצום משקל צנחני עבור מטוסים קטנים, מורם אחד, ותפקוד פנימי.

(ב) [ה][דרוש מקור]] [ה]] [ה[[המאה ה-1],[2]][2FlexSys מורפם את ה-FLT]: [ה] ‭ ‬הההתוכנית האווירית הנטועה‭ ‬המצב‭ ‬המופת‭ ‬ה‭ ‬מ‭ ‬של‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬של‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬ה‭ ‬

כנפיים מורט מאפשרות גם ל-FLT:0 [תיקון:0] תזמון תזמון תזמון תזמון תזמון תזמון תזמון ריצוף 1 (FLT:1 ), ניתן לייעל את העיוות השברירי לכל מצב טיסה, לא רק לקחתוף ולנחתה.יכולת זו היא שינוי משחק עבור רחפנים שצריכים לעבור בין הפלגה מהירה במהירות גבוהה לבין מהירויות נמוכות, כל זאת תוך שמירה על יציבות העור הגממים הם עמידות של גמישות וכוח הנדרש לפעולה, אך באופן עקבית מכשולים אלה הם מסובכים, אך ורק מסובייקטים מהירים ומכשולים יציבים.

מערכות קומפקטיות מכניות

כאשר כנפיים מורפיום נשארות יקרות או מערכות קומפקטיות, מכניות קומפקטיות מציעות אלטרנטיבה אמינה.

  • (ב) ניתן לפרוס את החוד החנית: (ב) ל"ד"ר: "ה' (ב"ב) ל"החלק העליון של האגף" (במדבר כ"ד) ו"התחמיח" (ב) ו"התרד" (ב)"התתחילה" (="ב)"ב"ב"ב"ב) ו"ה'"ה'"ה'"ב"ה')"ה' (ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב)"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב"ב
  • (ב) [ה]] [ה] [ה]] [ה]]] [ה]] ב[ה] [ה]]], [ה],] ב[ה], [ה][ה]], [ה]]], [ה[[המאה ה-20]]], ב[[1924]],]], ב[[1924]],]],]], [[1924]],]],]],]], [[1924]],]],]],]],]], [[1924]], [[1924]],]], [[1924]],]],]], [[1924]],]]]],]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
  • (FLT:0) איורים מחולקים: ⁇ 1 (במקום משטח חד-פעמי יחיד, הפלט מחולק לשני חלקים או יותר אשר מתפזרים באופן עצמאי.זה מאפשר לחלק המבצר לפעול כמכשיר מרומם גבוה בעוד החלק הקדמי נותר נייטרלי לשליטה רול.

מערכות אלה נבנות באמצעות (FLT:0) פחמן-מבר-מברס פולימרים (CFRP)FLT:1 ו 3D-rated titanium hinges, השגת חיסכון המוני של 30-50% בהשוואה לכפיפות אלומיניום שוות ערך.

2. Blown Wing and Circulation control

במקום שינויים בצורת מכנית, מושגי כנף מכווצים משתמשים במטוס של אוויר מפוצץ על פני השטח העליון של הזרוע (או דרך חריץ בקצה השביל) כדי לעכב הפרדה ולהגביר את המעלית.זהו צורה של שליטה זרימה:0אקטיבית זרימה (AFC) מיושמת FLT:1 שניתן יהיה ללא מעבר משטחים.

(ב) [ה]] [ה]][דרושה] [ה]] [ה]] [ה]], [ה]], [ה], [ה]][ה]]]], [ה[[המאה ה-20]],], היא ה[[המאה ה-20]], ו[[המאה ה-20]], היא בעלת השפעה של [[המאה ה-20]], ו[[ה[[המאה ה-20]].

(FLT:0) שכבת הדחיסות (BLI) propulsorsFLT:1 גם אינטראקציה עם מכשירים מרים גבוהה. על ידי הצבת מאוורר מנוקד ליד קצה השביל, זרימת האוויר על ה flap יכול להיות פעיל energggized, המאפשר סטיות מפלה גבוהות יותר ללא הפרדה.

Integrated Aerodynamic Surfaces and Multi-Functional Structures

הקומפקטיות האולטימטיבית היא לחסל את מכשירי המעלית הגבוהים בנפרד לחלוטין על ידי הטמעת תפקוד התרומם הגבוה למבנה האגף הבסיסי. שתי גישות צוברות דחיפות:

  • (FLT:0 Morphing הקצוות המובילים עם סלאטים משולבים:FLT) 1 עור גמיש מתמשך מחליף את הפער בין הזחל לאגף הראשי.כאשר הוא פרוס, העור מתמתח או עיוותים כדי לשמור על משטח חלק העליון בעוד הזחלים מתפזרים מטה.זה מקטין ורעש בהשוואה למשטח קונבנציונאלי.
  • (ב) [13] כנפיים של הונאה באמצעות תרכובות אנזוטרופיות: FLT:1 על ידי laminating שכבות של סיבים פחמן עם אוריינטציה סיבים שונים, הזרוע יכול להיות מתוכנן לכווץ לתוך צורה מסומנת תחת עומס אווירודינמיקה או באמצעות הפעלת כוח פנימי, דוגמה אלגנטית היא FLT:2passive aerosticalsticallastalphp 3, שבו יש צורך במהירות גבוהה או למטה על ידי לחץ עצמי נמוך זה למטה.

אינטגרציה גם מרחיבה את המושגים של ההרחבה:0 (המכונים:0) ,(0) ,(ה-) ,(FLT: 1) , כאשר ה-FLT ואגף מיוצרים כפיסת חיים אחת עם ציר חיים דק ורד.זה מבטל את בעיות מהירות והתאמה, חיתוך זמן הרכבה ב-50% וצמצום ספירת חלק.

מדע וייצור מתקדם

כל החידושים לעיל תלויים בחומרים שהם בו-זמנית קלים, נוקשים ועמידים (FLT:0Shape Memoryסגסוגתs (SMAs)cioFLT:1, כגון NiTi, משמשים כפועלים בכנפיים מורפיום; הם יכולים ליצור כוחות גבוהים כאשר מחומם מבחינה חשמלית, וגודלם הקומפקטי הוא אידיאלי עבור מטוסים קטנים לסבול:2hybridsdsds מורכבים 3:3Feratives) כדי לנפח מחדש של סיבים גמישים (מדומים).

ייצור פרו-דינטיבי (3D הדפסה) FIRLT:1 מהפכה בייצור פרוטוטיפטציה ונמוך-כולה ייצור. מורכב פיזור ג'ממטות כי לא יהיה אפשרי למכונה ניתן להדפיס ב titanium או סגסוגת אלומיניום. לדוגמה, מנגנון רב-joint dro-nose עבור 1 מ"מ כנפיים UAV מודפס כרכב יחיד, צמצום תצורה במהירות ל קיבולת 4D2D.

אזור מתפתח נוסף הוא (FLT:0) חומרים הניתנים להשגה של ההרחבה 1 (FLT:0) אשר משנים נוקשות על גבי הפיקוד.על ידי הטמעת נוזל מגנטי-רחאולוגי או אלקטרורחולוגי לתוך לוחות כנף גמישים, המבנה יכול להיות נוקשה במהלך השייט וגמיש במהלך פריסת ה-Fap. בעוד עדיין ניסיוני, חומרים כאלה יכולים לאפשר מערכות להרים גבוה אולטרה-שותפים ללא מעשים קונבנציונליים.

ביצועים אוויריים ובדיקת טיסות

אימות של מכשירים גבוהים קומפקטיים להרים דורש גם דינמיקות נוזלי חישובי (CFD) וניסויים מנהרות רוח.מספרי ריינולדס נמוכים אופייניים למטוסים קטנים .10-106 אתגר CFD, אשר חייב לחזות במדויק היפרדות ומעבר ל-Halar. עם זאת, מודלים משופרים של זעזועים (למשל, Langtry-Menter) מספקים כעת תחזיות אמינות עבור רבים ממורפים ותצורת החיתולים.

בדיקות מנהרות רוח האחרונות הגדירו את הביצועים של מספר עיצובים קומפקטיים:

  • (ב) ,(FishBAC) על 0.45 מ' כורד אוויר פודל ב- Re = 150,000 גדל CIRFLT:0L,maxcioFLT:1 ב 0.45 (מ-1.15 עד 1.60) עם דה של רק 10 מעלות.הדוכן נשאר עדין ומתקדם.
  • דגם מיניאטורה Fowler על דגם 1.2 מ"מ (Re= 300,000) העלה את קופה המעלית המקסימלית מ-108 ל-1.65 בזווית של 35 מעלות, בעוד העלייה בגרור הייתה רק 15% מעל הזרוע הנקיה באותו קואט המעלית.
  • כנף בקרת מחזור באמצעות דופק (50 הרץ, מחזור חובה 30%) השיג CFLT:0L,maxcioFLT 1 של 3.8 ב- Re = 200,000 עם coefficient של 0.02.הכוח נדרש היה 12 W, אשר בתוך התקציב החשמלי האופייני של מזל"ט בינוני.

בדיקות טיסה בוצעו על ידי כלי טיס שנבנו באופן מותאם אישית. במחקר אחד, מטוס 1.5 מ"מ מצויד עם טיפות droop ו קצה שביל מתפתל הראה ירידה של 30% במרחק ההמראה (מ-12 מ"ל עד 8.5 מ"מ) ושיפור 20% בשיעור הטיפוס.המשקל הנוסף של מערכת ההפעלה היה פחות מ -2% מסך ההמראה הכולל, מה שמאמת את יכולת הקונספט המעשי של פעולות.

אתגרים ומגבלות

למרות התוצאות המבטיחות, מכשירים קומפקטיים מעלים פנים כמה מכשולים לפני אימוץ נרחב:0DurabilityFLT:1 הוא דאגה עיקרית: עור גמיש ושקעים חיים חייבים לעמוד בפני אלפי מחזורים ללא דלמנציה או עייפות אפקטים סביבתיים (UV, לחות, פסולת) חמורים יותר בגובה נמוך שבו רחפנים פועלים לעתים קרובות, ותחזוקה על פלטפורמות קטנות הוא מוגבל.

(FLT:0) אינטגרציה של Actuator 1 נשאר קשה.עבור כנפיים מורפיום, את הפעולות יש לחלק לאורך כל הזמן, הדורשת חיוט, חלוקת חשמל, ואלקטרוניקה בקרה האלקטרוניקה להוסיף מורכבות.הכישלון של פועל יחיד יכול להוביל למעלית סימטרית ובקרת בעיות. Redundancy הוא לעתים קרובות לא מעשי על כלי רכב ממונעים במשקל, ולכן מעצבים חייבים להסתמך על מנגנונים פשוטים, אמינים מאוד, פשוט.

(FLT:0) אישורים של FLT:1 הוא מחסום נוסף, במיוחד עבור מטוסים קטנים המשמשים בפעולות מסחריות (למשל, מונית אווירית, משלוח) תקני ערך אוויר נוכחי (כגון חלק 23 עבור מטוסים קלים) נכתב עם דליפים קונבנציונליים וסדקים בראש (למשל, מערכות מעלית גבוהה עשויות לדרוש תנאים מיוחדים או אמצעי חלופי של עמידה, פיתוח זמן עבור מסלולים הפעלה פחות מקבילה), אך פחות קריטיים (או דרישות מקבילות) של דרישות בטיחותיות פחות קריטיות (ראויות, אך פחות קריטיות) הן פחות מאשר דרישות).

(FLT:0) CostveFLT:1 ), הוא גם גורם בעל ביצועים גבוהים של סגסוגת זיכרון ורכיבים גמישים הם יקרים יותר מאשר חומרים מסורתיים.עם זאת, כמו טכניקות ייצור בוגר ועלייה בנפח הייצור, עלויות אלה צפויים לרדת. עבור ייצור סדרה קטנה (למשל, 100-500 יחידות בשנה), 3D מודפס מרכיבים מתכתיים מציעים פתרון יעיל יחסית לרכיבים מותאמים אישית.

כיוונים עתידיים

במבט קדימה, כמה תחומי מחקר מתעוררים יכולים לשפר עוד יותר את מכשירי המעלית הגבוהים הקומפקטיים:

  • (ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]] [ההה] [ה]]][ה]]][ה]]][ה]]][ההההההההתנורות של ציפורים, בייחוד אלולה וההתנורות הראשיות הראשונות, מספקות מנגנוני הרמת גבוהה הן קלושה והן יעילות.
  • (FLT:0) למידה של תאים ומכונה: FIRLT:1 תאום דיגיטלי של מערכת המעלית הגבוהה, מעודכנת בזמן אמת על ידי נתוני חיישן (אימון, מיקום, זרימת אוויר), יכול לחזות את תחילת ההפרדה או הפעלת הפחתת אלגוריתמים למידת מכונה יכול אז לקבוע הגדרות רפה לביצועים אופטימליים לאורך כל המעטפת הטיסה.
  • (FLT:0Distributed חשמל הנעה (DEP):Felo:FLT:1 בעיצובים רבים eVTOL וAV, מספר ממריצים קטנים מותקנים לאורך הקצה המוביל.החלקה מהעיכובים המדחף הללו, ופועלת ביעילות כמכשיר מרומם גבוה.

יתר על כן, פיתוח של מבנים מנפחים (FLT:0) של פיזור אור (Ultra-light in מנופחים מבנים מפלט 1) יכול לאפשר משטחים גבוהים כי הם פרוסים רק כאשר הם נחוצים ומורכבים באופן קומפקטי.

מסקנה

מכשירים גבוהים קומפקטיים אינם מותרות עבור מטוסים קטנים ורחפנים - הם הכרחיים להשגת גמישות התפעולית הנדרשת על ידי יישומים מודרניים.מפרי שבילים שבילים שבילים ו flaps זעירים לשליטה במחזור וזרימה פעילה משולבת, הקהילה ההנדסה סיפקה חבילה של פתרונות חדשניים אשר מכבדים את המגבלות הנוקשות של פלטפורמות משקל.התפתחויות אלה ממינוף חומרים מתקדמים, ייצור, והבנה עמוקה של מספר נמוך של אנדינמינמינמי.

היתרונות המשתרעים מעבר לנקודות תורפה קצרות יותר ומרחקי נחיתה: ביצועים משופרים, מהירויות גישה נמוכות יותר, ורווחי בטיחות משופרים הופכים מטוסים קטנים יותר המסוגלים בסביבות מאתגרות.כפי שמחקר ממשיך לעבר משטחים המונעים בהשראת הביו-שנופים וכנפיים מוגדלים, הפער בין הביצועים של מל"טים קטנים ומטוסי בקנה מידה מלא ימשיך לצר.

לקריאה נוספת על טכנולוגיות ספציפיות, המשאבים הבאים מספקים מידע טכני מפורט:

  • (אנ') פיתוח כנף של נאס"א (NASA Technical Reports Server, 2019)
  • (ב) ⁇ 0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) סקירת טכניקות בקרת זרימה Active Flow עבור כלי אוויר בלתי מאוישים (Progress in Aerospace Sciences, 2021)
  • מחקר:0 (DJI Research) - מגמות בעיצוב אווירי של UAV Aeroדינמית