Table of Contents

האבולוציה של מערכות המעלית הגבוהות במטוסי ההתחדשות הבאים

ענף התעופה נמצא תחת לחץ גובר על מנת להדהיר את המטוסים ההיברידיים והמימניים של התעופה מייצגים שניים מהנתיבים המבטיחים ביותר להשגת פליטות אפסיות נטו עד אמצע המאה. עם זאת, שינוי ארכיטקטורות הנטומנטריות החדשות הללו מציג שינויים יסודיים בעיצוב מסגרת האוויר, הפצה, עומסי משקל, ועומסי הנדסה תרמיים.

תפקידה של מכשירי טיסת עילית ב- Modern Aviation

מכשירים גבוהים להרים הם משטחים אווירודינמיקה אשר משנים באופן זמני את הצורה, סומבר, או אזור של כנף כדי להגדיל את המקדם המקסימלי מעליות המעלית המהיר בשלבי טיסה נמוכים.הם מאפשרים למטוסים לרדת ולקרקע במהירויות נמוכות יותר, צמצום דרישות אורך המסלול ושיפור שולי הבטיחות.על מטוס צינור קונבנציונלי וwing-wing-, לוחות מתקדמים ו-Fretsatesatesup-edgeaps הם פרוסים במהלך מהירות, ולאחר מכן לקחת יעילות ממושכות.

במושגים היברידיים-חשמליים ומימן-מעצמות, הצורך הבסיסי של שרידי מעלית גבוהה - אבל שינויי החלל העיצוביים.חבילות סוללה או ערמות תאי דלק מוסיפים מסה משמעותית, במיוחד כאשר ממוקמים במזג האוויר או במפרץ האגף. מיכלי אחסון הידרוגן, בין אם זוכי או צרוגניים, כופים נפח ועצבנים.גורמים אלה משפיעים על העומסים האנדינמיים, שולי אחסון ופעולות מהירות של דרישות גבוהות יותר, תוך כדי ניהול משקל גבוה יותר, הוא חזק יותר, תוך ניהול מתחמי, או לחץ גבוה יותר, כמו גם כן, הוא אתגר גדול יותר, כמו גם כן, כמו גם לחץ גבוה יותר, כמו גם כן, ניהול מתחמי, כמו גם לחץ גבוה יותר, לחץ גבוה יותר, לחץ גבוה יותר, לחץ, לחץ גבוה יותר, לחץ גבוה יותר, ותפקוד יעיל יותר, לחץ על עומס ותפקוד יעיל יותר, ותפקוד יעיל יותר, ותפקוד יעיל יותר, ותפקוד יעיל יותר, יעיל יותר, ותפקוד יעיל יותר, יעיל יותר, ותפקוד יעיל יותר, כמו גם כן, יעיל יותר, כמו גם כן, כמו גם כן, לחץ גבוה יותר, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם לחץ על עומס אנרגיה, כמו גם לחץ גבוה יותר, לחץ גבוה יותר, לחץ גבוה יותר

מדוע גבוה יותר למניעה בת קיימא

חשמל היברידית וחשמלית יכולות לספק מומנט גבוה במהירויות נמוכות, אשר עשוי להציע כי מכשירים להרים גבוה פחות קריטי.

  • (FLT:0) משקלי פלסוף: FLT:1 Batteries ומערכות מימן להוסיף מסה.האגף חייב לייצר יותר מעליות באותה מהירות או נמוכה יותר כדי להשיג סיבוב וטפס על ⁇ .
  • (FLT:0) ,Reduced Wing טעינה אפשרויות:FLT:1 כדי למזער את גרגור בשיוט, הרבה מושגים של מטוסים בר קיימא לאמץ כנפיים גבוהות יותר של יחס היבט.
  • (FLT:0) מגבלות רעש: 1FLT:1 מנועים חשמליים שקטים יותר מאשר טורבינות, כך רעש מסגרת אווירי - כולל ערימה ופרקות - הופך למקור דומיננטי יותר.
  • (FLT:0) פעילות שדה קצרה: 1FLT:1 הרבה ניידות אווירית עירונית ומושגים של מטוסים אזוריים מכוונים שדות תעופה קטנים יותר.מעלית גבוהה מכשירים מאפשרים זוויתיות גישה תלולה יותר ומרחקי נחיתה קצרים יותר.

אתגרים הנדסיים ייחודיים במטוסי ה-Hydary-Electric וה- Hydrogen

תכנון מכשירים גבוהים לטיסות בר קיימא דורש פתרון מגבלות פחות חמורות בפלטפורמות kerosene-powered קונבנציונליות.

משקל ואינטגרציה סטרקטיבית

מערכות סוללות בדרך כלל שוקלות 5-10 פעמים יותר מאשר תוכן אנרגיה שווה ערך של דלק סילון.במטוס אזורי היברידי-חשמלי, חבילת הסוללה עשויה לקחת בחשבון 20-30% של מסה מקסימלית של השתלטות מסה זו לעתים קרובות מופצה בבטן הפתיחת או ירידים של כנף, שינוי מרכז הכבידה קדימה והחלפת התפלגות הרגע ההפוך.

אחסון מימן הידרוגן מוסיף שכבה נוספת של מורכבות.טנקים מימן Cryogenic במזג האוויר או כנף דורשים בידוד עבה, וכל רכיב מערכת הרים גבוה שחדור לאזור הטנק חייב להכיל ⁇ טמפרטורה קיצונית.על מושגים מימן ממזגים, סלילת צפי קצה יכול להיות ממוקם מאחורי האזור טנק, הדורש בידוד תרמי וקשרים גמישים.

ניהול וחוק אחריות

מנועים חשמליים, מופנים ואלקטרוניקה כוח יוצרים חום שיש לדחות.במטוס היברידי-חשמלי, מחליפי חום עשויים להיות ממוקמים בקצה המוביל כנף או לאורך המיזוג.אם סלאטים או מפלטים מובילים ממוקמים ליד משטחים דחיית חום אלה, צורת האירודינמיקה עומסים תרמיים.מערכת המעלית הגבוהה חייבת לתפקד באופן אמין על פני טווח רחב, מתנאי שיוט קרים ועד לפעולות חום.

הבעירה מימן-שרוף טרמפאן מייצרת מים, אשר יכול להקפיא על פני השטח המובילים. Slat או Croeger flap עיצובים חייב לשלב מערכות הגנה קרח ללא תוספת משקל מופרז או גרר. ניהול הטרמאל של פועלים - בין אם אלקטרו-mechanical או אלקטרו-hydrostatic - גם הופך קריטי כי לולאות נוזליות עלולות להיות מוגבלות בחלל ליד משטחים מסובכים.

חללים באגף

במטוסי גוף אזוריים וצריים, הזרוע כבר ארוזה בצפיפות עם מיכלי דלק, מפרץ ציוד נחיתה, וריצה בקרה. במושגים המופעלים על ידי מימן, הזרוע כולה עשויה להיות מלאה בטנקים מבוהלים או תמיכה מבנית עבור החזקות מכלי חוץ.זה משאיר מעט מקום למסילות הרים קונבנציונליות ותוספים הוגנים. מעצבים חייבים לשקול תצורה חדשה כגון:

  • (ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד: "וְאֶת עַכְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבְתָּעָה" (בראשית כ"ד).
  • (ב) ,0) , חליל (ה) , 1 (ה) , אשר מבדיל את פני השטח התחתון.
  • (ב) ,0) ,ב"התחילה (ב"ב) על פי ה[[המאה ה-1]], על פי ה[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]], [[1924]]]]

מדיניות מחקר ופיתוח של המדינה

כמה יוזמות מחקר גדולות מטפלות באופן פעיל באינטגרציה של מכשירים עם אדריכלות הנעה בת קיימא.

נאס"א: מטוס ה-Powertrain של נאס"א (EPFD)

תוכנית EPFD של נאס"א כוללת שותפים בתעשייה רבים לחקור מטוסים אזוריים היברידיים-חשמליים. ביצועי המעלית גבוהה היא מדד מפתח, עם מחקרים המתמקדים כיצד מיקום סוללה משפיע על רגעים של פירעון, וכיצד בקרת זרימה פעילה יכולה להגדיל במהירויות נמוכות.מחקר בעומסים 14-by-22-Footsonic של נאס"א יכול להפחית את מאמצי הפיקוח על מערכת ההפעלה המתקדמת של נאס"א ו-Fot% FLT%, אשר נדרשים על ידי מטוסי בקרה מתקדמים של 20.

נמל התעופה הנקי האירופי

במסגרת תוכנית התעופה נקייה, שותפים כגון Airbus, DLR (מרכז התעופה הגרמני), ו- OneRA (בצרפתית: France Aerospace Lab) מפתחים מערכות להרים גבוהות עבור מושגים המופעלים על ידי מימן.ה-HYPHA (Hydrogen Powered Aircraft), ו- OneRA (בצרפתית: RRA) למערכות הגנה על קרח מתקדמות התואמות של מנועי איסוף מימן.com, LTs, מתמקדת על פני משטחים מתקדמים באמצעות צורות של 20 סגסוגת אוויריות ו-Foelectric Acts: 1.com: 1.com.

אוניברסיטת לימוזינה גבוהה מפגינים

קבוצות מחקר אקדמיות נבנות מפגינים בקנה מידה בינוני המשלבים מעליות גבוהה עם הנעה חשמלית מבוזרת (DEP) באוניברסיטת שטוטגרט, מודל של מטוס היברידי 19-חשמלי עם 12 מנועים חשמליים ממומשים בשרשרת נבדק כיצד דחף מתעורר אינטראקציה משפר את יעילות החיסרון הרגיל בארצות הברית, חוקרים ב-MIT וסטפורד חקרו "מפוצץ" שבו אוויר חשמלי מחשמלים מ- 40DFducating טכנולוגיה ל-Ricer כדי להפחית את המורכבות של 1D5 ל-HD ל-Ricer.

טכנולוגיות ל- Sustainable Platforms for Sustainable Platforms

מגוון של גישות מעלית גבוהות חדשניות מפותחות במיוחד עבור כלי טיס היברידיים חשמליים ומימן.

צוק איתן ומשורר צוק

לוחות אמנה מתרגמים קדימה ולמטה על מסלולים מעוקלים, יצירת חריץ בין קצה שבילי הזחל ואת היסוד הראשי כנף. מזל זה עולה להרים אבל גם יוצר רעש ודורש הפעלה מורכבת. התאמות מוביל הקצוות להשתמש עור גמישים או לוחות מקטעים כי deform תחת פעולה של סגסוגת אדמדן צורה או ממריצים אלקטרו-מכימיים.

עבור כנפיים המופעלות מימן עם טנקים בכפגניים פנימיים, קצה מוביל הסתגלות המסלק מסלולים וההגינות הוא אטרקטיבי במיוחד.העדר מסלולים נעים להפחית נתיבי דליפה תרמיים וסימולציות עיצוב בידוד.הפרויקט במימון האיחוד האירופי SABRE (חלק מתואם את ה-SECBRE) הוכיח אבטיפוס באורך 2 מטר שמגיע לשיא של קומפלקס מקבילה ל-Straattat רגיל בעוד שמתחם ורעש מכווץ.

Active Flow Control (AFC) ל- Lift Augmentation

במקום לנוע פיזית משטח גדול, בקרת זרימה פעילה משתמשת במטוסים קטנים או מטוסים סינתטיים כדי למריץ את שכבת הגבול, לעכב הפרדה, להגדיל את ה-Saming היעיל. על מטוס היברידי-חשמלי עם שפע של חשמל מסוללה או תא דלק, AFC יכול להיות מיושם עם דחוסים כוח נמוך או diaphragms אדזואלקטרי.

  • (ב) ,0) ,התמדה של מורכבות מכנית: 1FLT:1 No Tracks, hings, או מעשים כבדים.
  • (FLT:0) משקל:0 (Lower Weight:FLT:1) מערכות AFC שוקלות 50-70% פחות ממערכות סלאט ושפל קונבנציונליות למעלה שווה ערך.
  • (FLT:0) ביצועים משתנים באופן עקבי: FLT:1 ניתן לשנות את התנופה של המטוס עבור יחס המעלית אופטימלי ל-drag לאורך כל הגישה.

דוגמאות תעופה מסחריות עדיין התפתחותיות.בואינג ונאס"א בחנו במשותף את AFC-enhanced flap על מטוס אלקטרוני 757, AFC יכול לאפשר גישות תלולות יותר כדי למנוע אזורים מיושבים ועלייה של 2 מעלות בזווית יעילה של flap ללא תוספת. עבור מטוסים היברידיים אזוריים היברידיים, AFC יכול לאפשר גישות תלולות יותר כדי למנוע אזורים מאוכלסים תוך שמירה על נוחות תא מקובל.

האותיות הקטנות של Wing-Propeller High Lift

הנעה חשמלית מחוספסת (DEP) יוצרת הזדמנות ייחודית: המדחף עצמם הופכים למכשירים מרים גבוהים.כאשר מדחף רכוב לפני או מעל הקצה המוביל, ההתעוררות שלו מגבירה את הלחץ הדינמי מעל פני השטח של הכנפיים, מעכב הפרדה והעלאה מקסימלית זה אפקט "שלוחה" הוכח על סף X-57 מקסוול, שבו ממריצים גבוהים ממוקמים לאורך קצה המאפשר לחוד החנית לייצור כנף קטנה כדי להרים את הנחיתה הדרושה.

בתצורה היברידית-חשמלית, ניתן לשתף את תפקוד המעלית הגבוה בין הטיפות המקובלות לבין המעלית המושרה על ידי הדחף.זה מאפשר לכיסויי ערימה קטנים יותר, צמצום עומס אקטוטור ומשקל מבני. חוקרים מאוניברסיטת אילינוי הראו כי שיעור של 50% flap בשילוב עם DEP המושרה משיג את אותה מהירות הנחיתה כמו פליטה מלאה, עם חיסכון נטו של 12-15% על המבנה.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

כנפיים בקרת Circulation להשתמש סילון של אוויר מוקרן באופן טנגנטי על קצה מעוגל כדי לשנות את נקודת ההדבקה האחורי ולהגדיל את המעלית ללא מפלט מכני.עבור מטוסים המופעלים על ידי מימן, שבו עודף מים או מדמם אוויר מתא דלק יכול להיות זמין, שליטה יכול להיות מושג באמצעות זרמי פסולת.אפקט קונדה שומר את המטוס המצורף על פני השטח מעוקל, מייצר עלייה שווה ערך ל קיבולת של 30 מעלות.

אתגרים מעשיים כוללים שמירה על פני השטח של Coanda ללא קרח וניהול התנופה של המטוס עבור תנאי טיסה שונים.המעבדה של חיל האוויר האמריקני חקר את בקרת מחזור הדם על מודל תחבורה בקנה מידה גדול, בעוד חוקרים אירופיים חוקרים לחקור שליטה במחזור פסיבי באמצעות מקלקלנים שפנימים את הזרם מעל כתף השבר.

ההרחבה של System-Level Trade-Offs and Optimization

בחירת טכנולוגיית המעלית הנכונה עבור מטוס בר קיימא כרוך איזון מטרות מרובות.

משקל לעומת מורכבות

לוחות האמנה וסדקים הם כבדים אך מובנים היטב.מערכות בקרת זרימה Active Flow לחסוך במשקל אבל להציג מצבי כשלון חדשים, סיכונים הסמכה וצריכת חשמל. עבור מטוס אזורי היברידי 50 מושבים היברידיים, ה-Fol-off עשוי לטובת AFC כי הסוללה כבר מספקת כוח מיידי גבוה, וכל משקל שנשמר על מערכות להרים גבוה ישירות מרחיב.

רעש והשפעה קהילתית

הנעה חשמלית היא שקטה, ולכן רעש של מסגרת האוויר שולט החתימה האקוסית. Slat ו flap Edges לייצר רעש פס רחב במהלך הגישה. , נקודות מובילות אדפטיות ו- AFC יש פוטנציאל להפחית את הרעש ב 3-5 dB, אשר משמעותי עבור השגת קבלה קהילתית בשדות תעופה ליד מרכזי אוכלוסייה.עם זאת, כמה מערכות AFC לייצר רעש כללי מפעולת סילון שעשויה לדרוש טיפול נוסף.

הסמכה ונאמנות

התקנים רוממות גבוהים חייבים לעמוד באותם תקני הסמכה כמו מערכות קונבנציונליות.מורפינג עור חייב להפגין חיי עייפות על פני אלפי מחזורי פריסה.AFC Actuators חייב להיות לא בטוח או מחוסנים.הסיכוןים הספציפיים של מימן - גילוח מפונק, מנבא, ובעירה - להוסיף עוד שכבה של מינהל התעופה הפדרלי (A) ו- EU Aviation Safety Agency (EA) פרסמו תנאים מיוחדים למימן, אך דורשות של מערכת בקרה גבוהה של פחמן-FSA.

כיוונים עתידיים למחקר

עשר השנים הבאות יראו התקדמות משמעותית באינטגרציה של מכשיר המעלית הגבוהה לתעופה בת קיימא.

אופטימיזציה של מערכות Full-Wing

עיצובי מעלית עתידיים לא ניתן לפתח בבידוד.הם חייבים להיות מעורבים עם מערכת ההנעה, מבנה, ניהול תרמי ובקרת טיסה. מסגרות אופטימיזציה רב תחומית משולבת (MDO) כי זוג אופטימיזציה צורה אווירודינמית, ניתוח אלמנט מבני סופי, מודלים רשת תרמית מודלים, ובקרת סינתזה החוק כבר בשימוש על ידי Airbus ובואינג.כלים אלה יהיו מורחבים לכלול מערכות אחסון ו Cryogenic, המאפשרים למהנדסים לנפחים כמו נפח מסחר קומפקטי.

תאומים דיגיטליים להתאמה בשירות

מטוס היברידי-חשמלי ומימן עשוי לפעול בטווח רחב יותר של פרופילי משימה - החל מקווי קרב אזוריים קצרים יותר לקווי גומלין ארוכים יותר.תאום דיגיטלי של מערכת המעלית הגבוהה יכול ללמוד מכל טיסה ולהתאים את לוח הזמנים של פריסה, עומסי הפעלה, ו- AFC סילון כדי למזער את צריכת ללבוש ואנרגיה.לדוגמה, לוח זמנים של פריסה בעיטות המפחית את הלחץ של הפעלתו עלות מעט גבוה יותר יכול להיות מוגבל על גבי חיישנים בזמן אמת, כאשר הם עשויים להיות מופעלים על גבי לוח זמנים קצר יותר על גבי לוח זמנים של אנרגיה, כאשר הם יכולים להיות מופעלים יותר, כאשר הם יכולים להיות מופעלים יותר על גבי לוח זמנים אגרסיבי יותר, כאשר הם יכולים להיות מופעלים יותר על גבי לוח זמנים אגרסיבי יותר על גבי לוח זמנים של זמן קצר יותר, כאשר הם יכולים להיות מופעלים על גבי לוח זמנים של זמן קצר על גבי לוח זמנים של אנרגיה, כאשר הם יכולים להיות מופעלים על גבי לוח זמנים של זמן קצר על גבי לוח זמנים של פעילות גופנית, כאשר הם יכולים להיות מופעלים על גבי לוח זמנים של פעילות לחץ זמן קצר יותר על גבי לוח זמנים של פעילות לחץ זמן קצר על גבי לוח זמנים של פעילות גופנית, כמו גם על גבי לוח זמנים של פעילות גופנית, למשל, כמו גם על גבי לוח זמנים של

High-Temperature and Cryogenic Actuation

ממריצים עבור מערכות להרים גבוהות על מטוס מימן חייבים לפעול באופן אמין בסביבות טמפרטורה קיצונית. מנועי חשמל Cryogenic שפועלים ב-20 K עבור שסתום ומנגנונים ממוכלים הם אזור מחקר פעיל. בדומה, פועלים עתירי זמן גבוהים עשויים מ- סיליקון carbide (SiC) אלקטרוניקה יכול להיות ממוקם ליד ערימות תאים דלק או חילופי חום.

דירות בדיקה סטנדרטיות ו-Open-Source

התעשייה תרוויח מנתוני מבחן הזמינים לציבור על ביצועי מעלית גבוהה עם הנעה חשמלית ומימן.מרכז המחקר של לנגלי של נאס"א ו-DLR בגרמניה מתכננים את הרשומות של מנהרות רוח ייעודיות עבור כנפיים היברידיות-חשמליות עם מעלית גבוהה פעילה. קוד פתוח-מקור מסדי נתונים מבניים יסייעו לסטארט-אפים קטנים וקבוצות באוניברסיטה שלהם לאמת את העיצובים שלהם במהירות רבה יותר, תוך כדי צמצום המעבר לציים בת קיימא.

מסקנה

העתיד של מכשירי מעלית גבוהים במטוסים היברידיים חשמליים ומימן מונעים מפיתוח פשוט של טכנולוגיות קיימות – הוא חשיבה יסודית של איך המעלית מיוצרת במהירויות נמוכות. מגבלות משקל, מגבלות חלל, קיצוניות תרמיות, דרישות רעש דורשות פתרונות חדשניים החל ממשטחי מורפיום מתאימים לזרימת בקרה אקטיבית ומניעה של תוכניות מחקר תחת נאס"א, אוויר נקי, ואוניברסיטאות מובילות כבר מדגימים טכנולוגיות אלה או מרשימות, תוך כדי להפחית את ההשפעה הסביבתיות או ממות, תוך כדי להתאים את המורכבות של ביצועים סטנדרטיים, ומניעה, ומניעה של ביצועים מתקדמים יותר, ומניעה של מורכבות, ומניעה של ביצועים סביבתיים.

בעוד התעשייה מתקדמת לקראת אישור וכניסת שירות של המטוס האזורי בר קיימא הראשון סביב 2030, מערכות להרים גבוה יהיה קריטי המאפשר טכנולוגיה. מהנדסים אשר לאמץ חשיבה רב תחומית, מערכתית - שילוב אווירודינמיקה, מבנים, מערכות חשמל ושליטה - יהיו אלה אשר יספקו את המטוס הבטוח, היעיל ושקט כי העבודה שנעשתה היום על גבי מכשירים גבוהים תעזור לקבוע במהירות את ההבטחה של המציאות ללא תשלום - הופך להיות מי ייתן ובטחון של המציאות היומיומית.