Büyülü Kompakt Yüksek Asansör Cihazları için Gerekli

Küçük uçaklar ve insansız hava araçları (UAVs) geçen on yılda, gerekli asansöre sahip olan yeni bir yüksek asansör kapasitesinin sınırlı olduğu ortamlarda faaliyet göstermektedir. Geleneksel yüksek asansör sistemleri - slotlanmış f ve önde gelen slats gibi - bu platformlar için çok ağır, karmaşık veya büyük değildir; yeni mekanizmalara, gerekli bir yüksek asansöre sahip mühendisler, hacmine ve enerji bütçelerine saygı göstermek için gerekli bir ölçeklendirmeye güveniyorlar.

Bu cihazların önemi kısa saha kapasitesinin ötesine geçer.Mantık tarım, paket teslimat veya gözetimi, hazırlıksız yüzeylerden veya sınırlı şehir alan alanlardan çalışma yeteneği yüksek asansör performansına bağlıdır. Benzer şekilde, Işık Spor Uçakları (LSA) ve elektrikli dikey çekme araçları hafif ve hafif yüksek asansör sistemleri, kanat yüklemelerini azaltan ve güvenlik marjlarını iyileştirme yeteneğine sahiptir.Bu makale, en umut verici tasarım yenilikleri araştırıyor.

Scaling Down High Lift Systems'de Temel Meydanlar

Geleneksel bir f sistemi boyuta indirgendiğinde, birkaç sorun ortaya çıkıyor.Oyuncular, menajerler ve parçalar orantılı olarak ölçeklendirmiyor - kitle ve karmaşıklık kanat yapısını yönetebiliyor.Küçük bir uçaktan akışın mil sayısı, tam ölçekli bir uçaktan önemli ölçüde daha düşük, sınır tabaka davranışını değiştirmek ve geleneksel slotlanmış çırpıcıların etkinliğini azaltmak.

[FONT:0]Reynolds number effects[[Dönetici:0)[Döneticiler) özellikle kritiktir. Küçük ölçekli (ReurFLT:2).L,max[Döneticileri) ancak bu kadar çok parasal bir yere sürüklenmeden veya aşırı para çekmeden dolayı bunu yapmak. Bu, sınır tabakasını yönetmek, ayrıştırmak ve büyük taşıma araçlarının farklı yönlerini fark eder.

Key Design Innovations

1. Türlü Teknolojik Teknolojiler

Ayrıkmış yüzeyler yerine, morfing kanatlar, camber ve kalınlıkları değiştirmek için sürekli form değişiklikleri kullanır.Aksiyel uçaklar, pastazoelektrik fiberler veya servo-güdümlü bağlantı sistemleri - esnek bir deri veya uyumlu bir iç yapı oluşturmak. Bu yaklaşım boşlukları ortadan kaldırır, sürükler ve parasite ağırlığı. küçük uçaklar için, bir morfing kenarı her iki taraf da bir çırpıcı ve bir çiftliği kontrol edebilir.

[FONT:0)Example:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:[Dönetici:0))) Bir Gulfstream III'te test edilen bir havaleğe göre, ancak speratif olmayan bir şekilde, CFLT: 4'ün üzerinde mükemmel bir konsept, küçük bir korelasyona karşılaştırıldığında, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir şekilde sabit, daha düşük çözünürlükte bir şekilde yapılır.

Morphing kanatları da buna izin veriyor:0) Adaptif zamanlama) – fıstık, her uçuş koşulu için optimize edilebilir, sadece seçici ve sağlam eylemler için gerekli olan bir oyun değiştiricisi, yüksek hızlı yolcu ve düşük hızlı bir loiter arasında geçiş yapmak için sürekli olarak, tüm engeller esnek ciltlerin dayanıklılığı ve hareket için gerekli olan güçtir.

2. Compact Mekanik Flap Sistemleri

Kanatlar pahalı veya sertifikasyon yoğun, kompakt mekanik fütürü sistemleri güvenilir bir alternatif sunuyor. Anahtar yenilikler geometri ve mekanizma tasarımında:

  • [FONT:0)Drooped lider kenarlar: Küçük, aşağı yukarı yukarı doğru giden bir kenar (akin to a Krueger f) kanatın üst yüzeyinden konuşlandırılabilir ve lider bir ayrılık tasarımını geciktirebilir.
  • [FONT:0)Miniature Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fırkaları: Kanatlar içinde omuz omuz omuzları yıkamak, seyirde sürüklemek. 1.5 mpan drone ile küçük Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler F[D) hem de CFLT:2)L, 1.
  • [FONT:0]Örnek bölünmüş fıstıklı bölmeler:[Dönetici:0)Bir tek bir menajer yüzeyden ziyade, fıstıklı bir yüzeye bölünmüştür, fıstık bağımsız olarak iki veya daha fazla segmente ayrılmıştır.Bu, üst düzey bir yük cihazı olarak hareket ettirilmesine izin verir.

Bu sistemler, eşdeğer alüminyum meclislere kıyasla 30-50% kitlesel tasarruf sağlar. Dahası, mekanizmaların basitliği - sadece dönen eklemler - drone operasyonları için tipik olarak tozlu veya nemli ortamlardaki güvenilirlik.

3. Blown Wing ve Circulation Control

Mekanik form değişikliklerin yerine, darbe kanat konseptleri, kanatın üst yüzeyi üzerinde bir jet kullanıyor (veya arka tarafta bir yuva aracılığıyla) ayrılık ve artışları geciktirmek için.Bu, a form ofuzFLT:0) aktif akış kontrolü (AFC)) [Uzmanlık yüzeyler olmadan uygulanabilir. küçük uçaklar ve büyük uçaklar için, zorluk aşırı güç tüketimi olmadan yeterli kütle akışı sağlamak.

[FONT=0]Jet f / dolaşım kontrol kanatları: [Dönetici] Havadaki ince bir jet, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan bir akışta (Re- 200,000), CCW, C) C.L, [maxT:3) bir akışta, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte (örneğin, yüksek çözünürlükte) ile sabit bir şekilde sabitlenir.

[BLI) propulsors[Döneticileri) (BLI) yüksek asansör cihazları ile etkileşime girilir.Rektöre ve yüksek asansör sistemleri yakın bir şekilde, hava akışı aktif olarak değiştirilebilir, daha yüksek fiyonlar ayrımı ayrımı yapmadan izin verir.Bu konsept dikey uçuş sırasında yüksek asansör gerektiren eVTOL uçakları için incelenir.

4. Tüm Aerodinamik Yüzeyler ve Multi-Functional Structures

Kompaktlıkta nihai, yüksek asansör cihazları tamamen temel kanat yapısına sahip ederek ortadan kaldırmaktır. İki yaklaşım traksiyon kazanıyor:

  • [FONT:0]Köpektif bir yığınla öne çıkan kenarlar: [Dönetici: 0:0) Sürekli esnek bir deri, bir yuva ve ana kanat arasındaki boşluğu değiştirir.Nested, bir topun dış parçalar olmadan gerekli uzatmayı sağlar.
  • [FONT:0] Farklı fiber yönelimlerle karbon fiber tabakaları tarafından farklı bir şekilde, kanat, aerodinamik yük veya iç davranışlama ile esnek olarak tasarlanabilir.Acil bir örnek:2.passive aeroelastic f, iz kenar noktalarının yukarı doğru yukarı doğru yukarı doğru yukarı doğru yukarı doğru yukarı veya aşağı yukarı doğru yukarı doğru düzgün bir şekilde yükseltilebilir.

Bütünleşme ayrıca, incelenen bir yaşamla tek bir parça kompozit üretildikten sonra, montaj süresini %50 oranında azaltıp, bileşiklerin yorulma ömrünü dikkatlice doğrulamalı, erken prototiplerin binlerce döngüden hayatta kaldığı bir şekilde üretilebilmektedir.

Malzeme Bilimi ve İmalatı Advances

Yukarıdaki tüm yenilikler aynı anda hafif, sert ve dayanıklı malzemelere bağlıdır.ETHFLT:0)Shape bellek alaşımları (SMAs)), NiTi gibi, hareketçileri morflama kanatlarında kullanıyor; elektriksel olarak ısıtıldığında yüksek kuvvetler üretebilirler ve kompakt boyutları küçük uçaklar için idealdir.

[FONT:0)Eksisiz üretim (3D baskı)[DD baskı)[DDDDD baskı)[DDDD baskı)[DDDDD)[DDDDDD))[Dolt) 1 mpan UAV tek bir montaj olarak basıldı, makineye kadar 15 ila 4 ve ağırlıktan% 22'ye kadar azaltılabilme yeteneği hızla 3D baskıyı kaçınılmaz hale getirir.

Başka bir yükselen alan ise, esnek kanat panellerine göre yapı, ultra-kompakt yüksek asansör sistemlerini geleneksel eylemciler olmadan taşıyabilir.

Aerodinamik Performans ve Uçuş Testi

Kompakt yüksek asansör cihazlarının geçerliliği hem hesaplamalı akışkan dinamikleri (CFD) hem de rüzgar tünel deneyleri gerektirir. Düşük Reynolds numaraları küçük uçak (105-106) zorlukla çözülmez, bu da laminar ayrılıklarını ve geçişini doğru bir şekilde tahmin etmelidir. Ancak, gelişmiş turbulence modelleri (e.g., Langtry-Menter geçiş modeli) artık birçok morfing ve fütüre konfigürasyonlar için güvenilir tahminler sağlar.

Son rüzgar tünel testleri birkaç kompakt tasarım performansını ölçtü:

  • Bir morfing kenar çırpı (FishBAC) 0,4 m lik akor havafoil in Re = 150.000 arttı C)L,max) 0,4 (1'den 1'e kadar)
  • Bir 1.2 m kanatçı modelinde minyatür Fowler Fowler F (Re = 300 $) en yüksek asansör katını 35°'den 1.65'e yükseltti, ancak sürüklenme artışı aynı asansör katta sadece% 15'i temiz kanattan daha yüksekti.
  • Re = 200.000'in darbeli bir katlama katsayısı ile (M) C) C) C ) C (FLT:0) bir C [FLT=200 $ 0.02'nin tipik elektrik bütçesi içinde gerekli olan 12 W idi.

Uçuş testleri özel olarak inşa edilmiş UAVs üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bir çalışmada, toplam çekme makinesine sahip 1.5 m kanatlı uçak ve morflama kenarını onaylayan bir oran% 30 azaltımı gösterdi (12 m ila 8.5 m) ve hareket değerlendirmesi sisteminin% 2'si, pratik işlemler için konseptin uygulanabilirliğini doğruladı.

Meydanlar ve Sınırlar

Umut verici sonuçlara rağmen, kompakt yüksek asansör cihazları yaygın olarak kabul edilmeden önce birkaç engelle karşı karşıyadır.ETHFLT:0) Kullanılabilirlik) birincil bir endişedir: esnek ciltler ve yaşam, delaminasyon veya yorgunluk başarısızlık olmadan binlerce döngüye dayanmalıdır.

[FONT:0]Profator entegrasyonu[[Dönetici:0) zor kalır. Kanatları morflama için, eylemciler, kablolama, güç dağıtımı ve kontrol elektroniklerini gerektiren, karmaşık bir hareketçinin başarısızlığı genellikle ağırlıktan yoksundur.

[FONT=0)Certification[[Dönetici:0) Başka bir bariyer, özellikle ticari işlemlerde kullanılan küçük uçaklar için (örneğin, hava taksisi, kargo teslimatı) mevcut hava değeri standartları (örneğin, ışık uçakları için 23 bölüm gibi) geleneksel fıstık ve inceleme analizi ile yazılacaktır.

[FONT:0]Cost[[DÜT:1] aynı zamanda bir faktördür. Yüksek performanslı form hafıza alaşımları ve esnek kompozitler geleneksel malzemelerden daha pahalıdır. Ancak, üretim teknikleri olgun ve üretim hacmi arttıkça, bu maliyetler küçük seri üretim için (örneğin, yılda 100-500 birim), 3Dprinted metalik bileşenler özel olarak verimli bir çözüm sunar.

Future Yol Tarifi

Önümüzdeki birkaç gelişmekte olan araştırma alanı kompakt yüksek asansör cihazları daha da geliştirebiliyor:

  • [FONT:0]Bio-inspired tasarımları:[Döneticileri, özellikle de alula ve perde-bilinçli birincil tüyler, hem hafif hem de verimli olan yüksek kaldırma mekanizmaları sağlar.[değiştir | kaynağı değiştir] C[değiştir | kaynağı değiştirmiş) C[değiştir | kaynağı değiştirmiş olan tüyler, yüksek çözünürlükte %35 ile bilinir.
  • [[Dönetici ikiz ve makine öğrenimi: [Dönetici: 0,2] Yüksek asansör sisteminin dijital ikizi, sensör verileri (strain, pozisyon, hava akışı), ayrılık veya eylemci bozulmalarının başlangıçını tahmin edebilir. Makine öğrenme algoritmaları daha sonra tüm uçuş zarfı boyunca en iyi performans için çırpıcı ayarlar. Bu özellikle de özgürlük dereceleri ile morfing kanatlarını için değerlidir.
  • [DEP) Birçok eVTOL ve drone tasarımlarında, birden çok küçük pervaneler kanat önde gelen kenar boyunca yükleniyor.Bu sinerjik devreler ve yüksek asansör ile dikkatlice eşleştirmek, tasarımcılar son derece yüksek asansör katlarını (CDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD) ile yüksek asansör cihazları (C) ile yüksek çözünürlükte (C) ile uyumlu hale getirmek için mümkündür.

Ayrıca, artırılmış ve sabitlenmiş kanat genişletmeleri ve mesaneler deneysel uçaklarda aktılı olarak dağıtıldığında yüksek asansör yüzeyleri tutabilir ve aynı ilkelere eklenebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Kompakt yüksek asansör cihazları küçük uçaklar ve uçaklar için lüks değildir - bunlar, modern uygulamalar tarafından talep edilen operasyonel esnekliği sağlamak için bir zorunluluktur.Refynold kenarlarından ve minyatür Fowler Fowler Fowler Fowler Fowler'den dolaşım kontrolü ve entegre aktif akışlara kadar, mühendislik topluluğu hafif kısıtlamalara saygı gösteren yenilikçi çözümler bir paketi teslim etti.

Yararlı ve iniş mesafelerinin ötesine geçen faydalar: tırmanma performansı, düşük yaklaşım hızları ve gelişmiş güvenlik marjları, zorlu ortamlarda daha yetenekli küçük uçaklar yapar. Araştırma şimdi biyo-enspire edilmiş yüzeylere ve propulsor-integrated kanatlar, küçük UAVs ve tam ölçekli uçağın performansı arasındaki boşluklar daralmaya devam edecektir.For developers and operators, the message is open: a reliable high asansör cihazı artık uygulanabilir bir seçenek ve dahil olmak için, ve dahil olmak gerekir.

Özel teknolojiler hakkında daha fazla okuma için aşağıdaki kaynaklar ayrıntılı teknik bilgi sağlar:

  • [FONTA'nın Esnek Morphing Wing Development (NASA Teknik Rapor Server, 2019)).
  • [0] ⁇ Dint D 0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|D 0|D
  • [FONT:0]Progress in Aerospace Sciences, 2021)
  • [FONT:0)DJI Araştırması - UAV Aerodinamik Tasarımdaki Trendler).