अगली पीढ़ी के एयरोनॉटिकल इंजीनियरिंग में कम ड्रैग के लिए डिजाइनिंग फ्लैप्स

अनुकूली और Morphing सतह

फ्लैप नवाचार की अंतिम अभिव्यक्ति पूरी तरह से अनुकूली विंग है, जहां पूरे ट्रेलरिंग एज - या यहां तक कि विंग स्वयं - विभिन्न स्थितियों के लिए अनुकूलन करने के लिए उड़ान में आकार बदलता है। ये सिस्टम लचीली खाल, आंतरिक अनुपालन तंत्र और वितरित actuators के संयोजन को नियोजित करते हैं। लाभ में ड्रैग-प्रोडक्शन अंतराल का उन्मूलन, प्रेरित ड्रैग को कम करने के लिए लिफ्ट वितरण की क्षमता, और सूक्ष्म सतह के आकार में बदलाव के माध्यम से प्रवाह अलगाव को दबाने की क्षमता शामिल है। एक उल्लेखनीय उदाहरण है सक्रिय एरोएलैस्टिक विंग तकनीक, जहां विंग का उपयोग 5 प्रतिशत तक पहुंच सकता है और डिस्क-स्पीड ऑपरेशन के बिना ड्रैग-आउट को कम करने के लिए खींच सकता है।

उन्नत सामग्री और एक्ट्यूएशन सिस्टम

आधुनिक फ्लैप्स के लिए सामग्री विकल्प उच्च कठोरता से वजन अनुपात, थकान प्रतिरोध और आकार संरचनाओं को समायोजित करने की क्षमता की आवश्यकता से प्रेरित हैं। कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलिमर (सीएफआरपी) वर्तमान उच्च-लिफ्ट घटकों पर हावी है क्योंकि वे हल्के और मजबूत हैं। हालांकि, फ्लैप्स को आकार देने के लिए पारंपरिक सीएफआरपी में आकार परिवर्तन के लिए आवश्यक लचीलापन की कमी है। इसके विकास का नेतृत्व किया गया है:

• ]Shape-memory alloys (SMAs)] - जैसे Nitinol, जो गर्म होने पर आकार बदल सकता है और फिर पूर्वनिर्धारित ज्यामिति में वापस आ सकता है। SMA न्यूनतम चलती भागों के साथ कार्य करने और चिकनी आकृति उत्पन्न करने की अनुमति देता है।
• ]Piezoelectric actuators - सक्रिय प्रवाह नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए तेजी से, सटीक आकार समायोजन प्रदान करते हैं, हालांकि स्ट्रोक की लंबाई में सीमित है।
• ]Flexible समग्र खाल - फाइबर-जालों के साथ प्रबलित elastomeric matrices से बनाया गया, तनाव एकाग्रता के बिना बड़े लोचदार विरूपण में सक्षम।

बोइंग के इकोडेमस्ट्रेटर कार्यक्रम ने एकीकृत आकार-मेमोरी मिश्र धातु actuator के साथ समग्र ट्रेलिंग-एज फ्लैप्स का परीक्षण किया है, जो पारंपरिक hinged flaps की तुलना में 90% से अधिक की तुलना में आंशिक गिनती में कमी दिखा रहा है, साथ ही साथ मापने योग्य ड्रैग कमी के साथ। इसी तरह, एयरबस के शोध पर स्मार्ट बुद्धिमान विमान संरचनाओं (SARISTU) ने फ्लैप अवधारणाओं को आकार देने का प्रदर्शन किया है जो SMA और अति उच्च-molecular-वजन पॉलीथीन सुदृढीकरण के साथ लचीली खाल को जोड़ती है।

प्रालंब अनुकूलन में कम्प्यूटेशनल फ्लूइड डायनेमिक्स

आधुनिक फ्लैप डिजाइन पर भारी निर्भर करता है ]कंप्यूटेशनल तरल गतिशीलता (CFD) सिमुलेशन भौतिक प्रोटोटाइप के निर्माण से पहले विशाल डिजाइन रिक्त स्थान का पता लगाने के लिए। उच्च-fidelity Reynolds-averaged Navier-Stoke (RANS) सॉलर्स, और तेजी से बड़े एड़ी सिमुलेशन (LE) तरीकों, इंजीनियरों को तैनात फ्लैप के आसपास जटिल प्रवाह क्षेत्रों की भविष्यवाणी करने की अनुमति देते हैं - जिसमें भंवर बातचीत, अलग प्रवाह क्षेत्र और सदमे गठन शामिल हैं। प्रमुख अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

• Shape अनुकूलन - एकाधिक लिफ्ट गुणांकों पर ड्रैग को कम करने के लिए स्वचालित रूप से फ्लैप समोच्च समायोजित करने के लिए अदृश्य विधियों का उपयोग करना।
• ]Multi-disciplinary अनुकूलन - युग्मन के साथ संरचनात्मक परिमित तत्व मॉडल यह सुनिश्चित करने के लिए कि आकृति आकार आकार दोनों वायुगतिकीय रूप से कुशल और संरचनात्मक रूप से व्यवहार्य हैं।
• Unsteady विश्लेषण – गतिशील तैनाती अनुक्रमों का अध्ययन करने और यह सुनिश्चित करने के लिए कि कोई प्रतिकूल क्षणिक भार नहीं होता है।

उदाहरण के लिए, जर्मन एयरोस्पेस सेंटर (DLR) के शोधकर्ताओं ने एक ट्रांसोनिक विंग के लिए एक morphing trailing-edge flap को अनुकूलित करने के लिए सीएफडी का उपयोग किया है, जो स्टाल मार्जिन को बनाए रखते हुए क्रूज ड्रैग में 4% कमी प्राप्त करता है। इन सिमुलेशन को उड़ान परीक्षणों से पहले पवन सुरंग डेटा के खिलाफ मान्य किया जाता है, जिससे अवधारणा से प्रमाणीकरण तक विश्वसनीय मार्ग प्रदान किया जाता है।

अगली पीढ़ी के प्रालंबों का परीक्षण और सत्यापन

जबकि सीएफडी अनिवार्य है, भौतिक परीक्षण प्रमाणन के लिए आवश्यक है और सिमुलेशन द्वारा कब्जा नहीं किया गया घटनाओं की खोज के लिए। फ्लेप्स के पवन सुरंग परीक्षणों को न केवल वायुगतिकीय बलों बल्कि त्वचा विरूपण, actuator भार और शोर स्तर को मापना चाहिए। समर्पित प्रदर्शनकारियों पर उड़ान परीक्षण - जैसे कि नासा के X-53 सक्रिय एयरोलोस्टिक विंग या ]] के अनुकूली ट्रेलर-edge के साथ एयरबस A340 [[FLT: 3]] - ड्रैग कमी, हैंडलिंग गुण और सिस्टम विश्वसनीयता पर वास्तविक दुनिया डेटा प्रदान करें।