Gli ali a trazione miscelati (BWB) rappresentano un cambiamento di paradigma nel design aerodinamico, unendo la fusoliera e le ali in una sola superficie di sollevamento continua. Questa configurazione offre notevoli guadagni nell'efficienza del combustibile, nella riduzione del peso strutturale e nell'attenuazione del rumore rispetto ai tradizionali layout a tubo e ala. Tuttavia, realizzando questi vantaggi richiede un'attenta gestione del complesso campo di flusso sul corpo integrato.

Il concetto di corpo a Wing misto

L'architettura BWB, studiata per la prima volta dalla NASA e dalla McDonnell Douglas negli anni '90 e successivamente perfezionata da Boeing’ il dimostrante X‐48 elimina la fusoliera distinto, e incorpora il carico di paga all'interno di un corpo centrale ampio e a forma di airfoil.

Fondamenti di Flap Aerodinamica

Distribuzione di Lift Generation e Flap

Le levette aumentano il coefficiente massimo di sollevamento di un'ala aumentando il camber e, in alcuni progetti, la lunghezza dell'accordo. Quando vengono impiegate, alterano l'angolo di attacco della sezione dell'ala locale, spostando la curva di sollevamento verso l'alto. Per un BWB, che ha già una grande lunghezza di corda vicino al centro, le lembi devono essere adattate per evitare la separazione prematura.

Drag Reduction Meccanismi

In primo luogo, aumentando l'ascensore a basse velocità, permettono un più breve tiro di decollo e un approccio più ripido, entrambi riducono la resistenza indotta durante le fasi di salita e discesa. Secondo, i disegni avanzati delle patte – come le patte slot o Fowler – il flusso di volo fissato promosso sopra l'ala, ritardando la separazione e abbassando la forma di trascinamento.

Configurazioni di flapa per l'aeromobile BWB

Flap da trail-edge

Le patte Plain-Tr sono le più semplici, ma il loro utilizzo su BWB è limitato a causa della separazione a deflettori moderati. Le patte scanalate incorporano un divario tra le patte e l'ala principale, permettendo l'aria ad alta energia dal basso per eccitare lo strato di confine sulla superficie superiore.

Dispositivi di protezione

Mentre le lembi di scorrimento sono caratterizzate da un elevatore di dimensioni elevate, i dispositivi di punta come le lembi e le le lembi Krueger vengono utilizzati anche su un aereo BWB. Le lembi Krueger, che si dispiegano dalla superficie inferiore dell'ala, aumentano il camber al bordo principale, migliorando le caratteristiche di stalla ad angoli elevati di attacco.

Sistemi di flapa BWB speciali

Poiché il BWB non ha una coda distinto, gli ascensori convenzionali sono sostituiti da elevons situati sul bordo trainante dell'ala esterna. In alcuni progetti, questi elevons possono anche funzionare come lembi - un concetto noto come lembi. Questo approccio multifunzionale riduce il peso e elimina le lacune che potrebbero aumentare la resistenza.

Guadagni di efficienza aerodinamica in BWB

Miglioramento del rapporto di sollevamento

Il rapporto tra le alette aerodinamiche è il rapporto tra il sollevamento e il carico. Le flauti influenzano direttamente l'L/D durante il decollo e lo sbarco, ma influiscono anche sulla fase di crociera quando vengono ritrattate. I sistemi a lembo ben progettati che mantengono una configurazione pulita e a bassa membrana sono critici.

Riduzione del drago di trim

In aereo convenzionale, la coda orizzontale fornisce stabilità ma crea un download che deve essere controbilanciato da sollevamento extra dell'ala, aumentando la resistenza indotta—questo è drag drag. BWB aerei sono spesso progettati per essere naturalmente stabile o per usare stabilità statica rilassata, ma hanno ancora bisogno di controllo del passo.

Gestione del Vortex di Wake

Il corpo centrale di un BWB spesso genera una grande regione a bassa velocità dietro l'aereo, che colpisce la scia a valle. Le flabe possono modulare il carico della campata per rompere la struttura del vortice e ridurre la sua intensità. Ad esempio, l'implementazione delle patte leggermente durante la crociera può spostare la distribuzione dell'ascensore verso l'esterno, riducendo la dimensione del nucleo dei vortici trainanti e abbassando la resistenza indotta.

Sfide e soluzioni di progettazione

I sistemi di controllo delle alette in modo da integrare i sistemi di controllo di livello superiore (in inglese) possono essere utilizzati in diversi sistemi di controllo di tipo strutturale: i binari delle alette e gli attuatori devono adattarsi alle sottili sezioni dell'ala esterna, che hanno un volume interno limitato.

Un'altra sfida è l'interazione tra le patte e il flusso del corpo centrale, poiché il corpo centrale ha un grande accordo e una superficie superiore piana, le patte di distribuzione possono causare la separazione per avviare vicino al giunto corpo-wing.

Le direzioni future

I sistemi di avanzamento BWB possono essere integrati con una tecnologia di controllo attivo del flusso (AFC), mentre i getti sintetici o gli attuatori del plasma possono essere incorporati nella superficie del pattino per ritardare la separazione o il flusso di reattach, permettendo alle patte di essere più piccole e più leggere, raggiungendo le stesse prestazioni di sollevamento elevato.

Un altro viale promettente è l'uso di patte in combinazione con la propulsione elettrica distribuita (DEP). Alcuni concetti BWB, come la NASA X-57 Maxwell, utilizzano più piccole eliche lungo l'ala per migliorare ulteriormente l'ascensore. Le fiacche possono essere posizionate nella barra di elica per aumentare l'ascensore generato dall'ala, creando un effetto di "powered lift" che riduce notevolmente la lunghezza del campo di decollo.

Conclusioni

I flauti sono molto più di semplici dispositivi di sollevamento su aeromobili alari miscelati. Essi sono parte integrante del raggiungimento dell'efficienza aerodinamica che il BWB promette, dalla riduzione del trascinamento durante il decollo e l'atterraggio alla perforazione dell'aereo durante la crociera e la gestione della sua scia. La geometria unica del BWB richiede sistemi a patta che sono accuratamente adattati in accordo, campata e deflection pianificazione, e che integrano perfettamente con la struttura di sollevamento.