Aileron Tasarımının Yakıt Tüketimi ve Emisyon Azaltılması Üzerine Etkisi

Aileron Tasarımının Yakıt Tüketimi ve Emisyon Azaltılması Üzerine Etkisi

Havacılık endüstrisi çevresel ayak izlerini düşürmek için yoğun baskıya sahiptir. Çok fazla dikkat, tahrik ve alternatif yakıtlara odaklanırken, hava durumu kendi kendine özgü olarak, kanatlara ve kontrol yüzeylerine - verimlilikte elde edilen kazanımlar için önemli fırsatlara sahiptir.Bu yüzeyler arasında, aileron basit bir roll kontrol cihazını incelerken, tasarımlarını derinden etkiler, kimyasalların doğrudan baskılarını ve emisyonlarını etkiler.

Aileronları ve Fonksiyonlarlarını Anlamak

Aileronlar her bir kanatın yolunda bulunan uçuş kontrol yüzeylerine bağlıdır, genellikle fıstıklarının dışına çıkmaktır. birincil işlevi, uzun soluklu aksaklığı ile ilgili uçağın rotasyonunu azaltırken, pilotun kontrolün yokluğunu veya yanmasını sağlarken, bir ailer, bir aile çubuğunun yukarı doğru giden tasarımcıların da o kanatta asansörü azaltır.

Mekanikler ve Aerodinamik

Bir kasıllı aileron üzerindeki aerodinamik kuvvetler basit değildir. Bir yukarı doğru-taflected familyron, yerel camber ve saldırı açısını azaltır, asansörü azaltır, ancak aynı zamanda o kanat bölümünden giderek daha da fazla sürüklenir.Tam olarak, o kadar sert bir şekilde, o kadar sert bir şekilde ortaya çıkan bir aile asansörü azaltır, ve yüksek kasvetli açılardan da uzaklaşır.Bu asimmetri, bu yanaki farkı azaltır.

Klasik çözüm, Frise aileron'un 1920'lerde patentli, yukarı sapmanın aşağı yukarı doğru olduğu, aynı zamanda asansör/dragal kanatlarını sınırlamak için olumsuz yönde artış sağlar.Bu mekanik düzeltmeler birçok genel havacılık ve ticari uçaktaki kullanım için devam eder, ancak modern sinek defiyonun aşağı yukarı doğru gitmesinden daha büyük bir ceza alır.

Aileron Design ve Aerodinamik Drag

Drag yakıt verimliliğinin geri dönüşüdür. Uçuşta bir uçak parasitik sürüklenme (skin sürtünme, form sürükle, müdahale sürükle) ve indük sürükle (drag'ı asansör nedeniyle etkiler).

Indük Drag ve Lift Dağıtım

İndüktör asansörün bir ürünü olarak üretilir. Geleneksel bir kanatta, üst ve alt yüzeyler arasındaki baskı farkı, izlenen vortices'i oluşturan akışlara neden olur, ki bu da yerel indüktör tarafından ölçülür.Vücugunluk defiyonları yerel asansör dağılımını değiştirir, örneğin, bir ailerü tersine çevirirken, bir ailer daha sık sık sık sıkılır.

Dikkatli aile tasarımı bu kayıpları en azalabilir. Bir yaklaşım Boeing 787 gibi, aileye ve fıtratlara etkili bir şekilde entegre edilen bir "camber-değişim" fıtratı sistemi kullanmak.Alan A380, dışarıdaki aileronları normal olarak düşük hızlarda kontrol için kullanılır ve sadece düşük hızlarda kontrol için kullanılır.

Parasitic Drag ve Yüzey Kalitesi

Kanat yüzeyindeki herhangi bir protuberance veya boşluk parasitik sürüklenmeler artırıyor. Konvansiyonel aileronlar boşluklara, daha hassas kaplamalara ve elastomerik mühürlerin kullanımı, tüm ev boşluklarının tamamını, sürekli fıtrat ve aile boşluklarının kapalı veya yarı deniz kenarındaki boşlukların yükünü azaltabiliyor.

Ayrıca, aileron'un kendi meselelerinin şekli, kalın bir aile parçası da sürüklenebilir; modern üretim kenarlarını 0,5 mm olarak azaltabilir, temel sürüklenme oranını önemli ölçüde azaltır.

Yakıt Tüketim Etkisi

Yakıt tüketimi, uçuş profiline entegre edilmiş toplam sürüklenme ile doğrudan orantılıdır. sürüklenmede %1 azalma, yakıt yakmasında yaklaşık% 0.5-0,7 azalma sağlayabilir, göreve bağlı olarak. Aileron optimizasyonu birkaç mekanizmayla azaltılma katkıda bulunur.

Etkilerin Sayılanması

Nakliye uçakları üzerinde yapılan çalışmalar, bitmiş boşluklar ve pürüzsüz yüzeylerle birlikte, Boeing 777 gibi küçük gemili uçak defneksiyonu ile yüzde 2,1 oranında tasarruf edilen yakıtın toplamı, yılda 3.000 $ 'lık bir uçakla, yaklaşık 1000 $ 'lık bir uçakla ise 6,6 milyon dolar tasarruf eden bir uçakla, en önemlisi ise yaklaşık 1.500 galon yakıtın 1,3'ü uçakla şarj etmesiyle azalttığını gösteriyor.

Uçuş sırasında kanatın bükmesini aktif olarak kontrol eden adaptif aileronlar daha da verimli hale gelebilir. NASA'nın Active Aeroelastic Wing (AAW) programı, kanatlıların bükme anılarını kullanarak, sürüklenme sırasında sürüklenme anında yüzde 4'e kadar azaltılabilir.Bu teknoloji Boeing 787'nin rencide kanat uçlarının ve esnek kanatların tasarımını etkilemiştir.

Operasyonel Tahminler

Örneğin, Airbus A350 XWB, önceki nesil uçaklara kıyasla, yolcunun arttırıldığı birkaç puan için "dokuz ailesel optimizasyon" işlevine kıyasla, aerodinamik verimliliği artırmak için uçağın 100 derecesini alan bir teorik değildir. Örneğin, Airbus A350 XWB, önceki nesil uçaklara kıyasla yakıtın% 25'ine katkıda bulunur.

Benzer şekilde, Boeing 737 MAX, yeni Gelişmiş Teknoloji kanatçılığı ile entegre edilen gelişmiş bir aile sistemi kullanıyor.Santaronlar, bağlantı noktasının en uygun asansör dağıtımını sağlamak için planlanmaktadır. Boeing, MAX'nin A320neo'dan daha düşük bir yakıt tüketimi olduğunu iddia ediyor - aile yapılandırması dahil - önemli bir rol oynamaktadır.

Emisyon Azaltımı

Yakıt tüketimini doğrudan karbondioksit emisyonlarını azaltır. Her jet yakıtı yakılan kilogram yaklaşık 3.16 kg CO2 üretir. Uçak başına yılda 1000 litre yakıt azaltımı yaklaşık 2.5 metrik ton CO2. Ancak çevresel fayda CO2'nin ötesine geçer.

NOx ve Contrails

NOx formasyon, yanma sıcaklığı ve basıncının bir fonksiyonudur.İspanron tasarımı doğrudan motor döngüsünü değiştirmiyor, yakıt yakması aynı ödeme yükü ayarlandığında daha az itme gerekir, motorun daha düşük yanma sıcaklıklarında çalışmasını sağlar, bu da NOx üretimini azaltır.

Contrail oluşumu, uçağın motor egzozuna ve atmosferik koşullara etki ediyor. Ancak, kanatın aerodinamik verimliliği asansör-to-drag oranını etkiler ve indüklenen sürüklenmeler ile daha verimli bir kanat, optimize edilmiş aileronları ile daha zayıf kanat vortices üretir, bu da motor egzoz karışımını etkileyebilir ve kontratamine edici bir etkidir.

Yaşam döngüsü

Evron tasarımından gelen emisyon azaltımı, uçağın tüm yaşam döngüsü üzerinde düşünülmelidir. Akıllı malzemeler veya elektrikli eylemcilerle gelişmiş aileron sistemleri basit mekanik sistemlerden daha yüksek bir karbon ayak izi olabilir. Ancak, uzun operasyonel yaşam nedeniyle (20-30 yıl), yakıt tasarrufu genellikle ilk birkaç yıl içinde üretim emisyonlarını dengelemek için.

Aileron Design'daki Teknolojik Gelişmeler

Son iki yıl aile teknolojisinde olağanüstü ilerleme gördü, uç-by-tel (FBW) sistemler, gelişmiş malzemeler ve mühendislik kontrolleri tarafından yönlendirildi.

Fly-by-Wire ve Active Control

FBW, tüm uçuş aşamalarında minimum sürüklenme için aileel boşluğu ayarlamayı sağlar. Boeing 777 ve 787'de, aileronları sadece "üç-ailer" bir program için değil, aynı zamanda gust yük için de kullanılır: aileronları simetrik olarak veya asimetrik olarak kontrole yanıt olarak, sistem yapısal yüklere izin verir, yakıtı kurtaran hafif kanat yapıları kullanır.

Uçuş sırasında kameralarını değiştiren adeptif aileronları, her Mach numarası ve saldırı açısında, aileronlarını sabitlemek için% 5 oranında azaltılabilir bir izdüşü gösterdi.

Malzemeler ve İmalat

Karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) aileronları artık yeni uçaklarda standarttır. Onlar daha hafif, sert ve daha korozyona dayanıklı, daha ince, daha aerodinamik şekillere izin verir, üretim (3D baskı) küçük aile parçaları için kullanılır, ağırlık ve kısım sayımını azaltır.

Kanatlı ve Köpekbalıkları ile entegrasyon

Modern kanattipleri genellikle kanatçıklara veya köpekbalığına baskıdan kaçınmak için bu cihazlarla entegre edilmelidir. Bazı tasarımları, Boeing 737 MAX'in Advanced Technology kanatlet gibi, kanatçı alana uzatan evcil hayvanatlığı vardır. Bakımcı şekillendirme, aileel tasarım, kanatlamanın kanatçıklara baskı yaratmamasını sağlayan yüksek çözünürlükte bir baskı yaratmaz.

Meydanlar ve Ticaret-offs

Açık faydalara rağmen, aile tasarımı zorluklarla gelir. Kilo, karmaşıklık, maliyet ve sertifika önemli faktörlerdir. Aktif aile sistemleri, ağırlık ve bakım talepleri ekleyen bilgisayarlar gerektirir.Uzmanlık-kırık sistemler için güvenilirlik gereksinimleri, herhangi bir yeni aile mekanizmasının geniş bir teste tabi olması gerektiği anlamına gelir.

Ayrıca, esnek derileri kullanan adaptif aileronları dayanıklılık ve yorgunlukla ilgili sorunlarla karşı karşıyadır. Deri, çatlakları kırmadan veya yüzey düzgünlüğü kaybetmeden defalarca tekrar tekrar tekrarlamalı olmalıdır. Segmente giren elastomer derileri veya metal dalgalar test edilmiş ancak ticari kullanım için henüz sertifikalı değildir.

FAA ve EASA gibi sertifika yetkilileri, kontrol yüzeylerinin tüm uçuş koşullarında yeterli kontrol yetkisini sağlamasını gerektirir, sistem başarısızlıkları da dahil olmak üzere tarihsel olarak son derece optimize edilmiş aile programlarının benimsenmesini sınırlandırmıştır, çünkü başarısızlıklar asimetrik kuvvetlere yol açabilir. Modern FBW sistemleri reddantt eylemcileri ve dissimilar kontrol yasaları büyük ölçüde bu endişeleri ele alır, ancak sertifika uzun bir süreçtir.

Future Yol Tarifi

Bir sonraki aile tasarımı, her kanat yüzeyinin herhangi bir uçuş koşulu için optimize edilmesi için şekillendirebileceği “morf kanat” konseptidir. Ailerons sürekli olarak değişen bir iz bırakma noktası haline gelir. NASA ve DARPA, biyo-inspired kanat yapıları ile araştırmayı finanse eder, böylece boş camlı yüzey değişikliğine izin verir.Bu kavramlar %10 veya daha fazla sürebilir, ancak araştırma aşamasında kalır.

Başka bir yön, dağıtılmış elektrik tahrikli aile kontrolünin entegrasyonudur. Hibrit elektrikli veya tüm elektrikli uçaklarda, motorlar, bu yaklaşımı zaten yaw ve roll kontrolü için kullanarak veya hatta geleneksel aile makineleri için ortadan kaldırmak için kullanabilir.Bu, kanatları basitleştirmek, sürüklemek ve kilo vermek, ancak gelişmiş güç elektronik ve batarya sistemleri gerektirir.

Son olarak, açık kaynaklı aerodinamik veritabanı ve makine öğrenimi, sadece rüzgar tüneli testlerinden daha verimli hale gelen aileel tasarımların hızlı optimizasyonuna olanak sağlamaktadır. Mühendisler şimdi bir görev profiline en aza indirmek için binlerce CFD simülasyon çalıştırabilir.Bu hesaplama yöntemleri endüstride standart hale geliyor, sadece rüzgar tüneli testleriyle geliştirilenden daha verimli hale geliyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Aileron tasarımı, uçak yakıt verimliliği ve emisyon azaltımının kritik bir parçasıdır. Erken Frise aileronları modern uçlu sistemlere geçiş sağlamak için, her gelişme sürüklenme, düşük yakıt tüketimini azaltır ve sera gazı emisyonlarını azaltır. Havacılık endüstrisi, aileel teknolojinin sınırlarını zorlamaya devam edecektir, mühendisler için, araştırmacılar ve düzenleyicilere geçiş için, bu küçük ama güçlü yüzeylere odaklanır, güçlü yüzeylere odaklanır, büyük ödüller verir - her ikisi de en alt çizgi için ve gezegen için.

• [FONTA Active Aeroelastic Wing Programı).
• [FONT:0)Boeing 787 Design and Verimliliği).
• [FONT=0]Airbus A350 XWB Teknolojisi).
• [FONT:0)FAA Danışma Araçları Uçuş Kontrolleri Üzerine Bir Bakış).
• [0]AIAA Uçak Dergisi: Drag Retreat için Aileron Optimizasyonu[Dönetici: 1)