Yenilenen Kanat Vücut Uçakları Tasarımında Yenilikçi Aileron Entegrasyonu

Boundaries: The Evolution of Familyron Control in Blended Wing Body Aircraft

Parlamento Kanat Vücut (BWB) konfigürasyonları, uçak tasarımında bir paradigma değişikliği anlamına gelir, geleneksel tüp ve sağlı düzen, bu avantajları birleştiren, tek bir aerodinamik yüzeyin ortadan kaldırılması ve kanatın tek bir şekilde ortadan kaldırılmasına yol açar.Bu geometri, asansör-drag oranı, yakıt verimliliği ve kabin hacminde önemli kazanımlar sağlar, bir sonraki nesil ticari ve askeri taşıma için umut verici bir aday verir.

Bir BWB'de aileronlar artık bir slender üzerinde basit bir menajer paneller değildir, kantile bir kanatta egzersiz yapmak zorundadır; hem de tüm BWB konseptini taşıyan bir yapı içinde yer almalıdır. Bu makale, uçuş koşulu ile geçiş yapan üç boyutlu hava akış kalıpları ile de etkileşimde bulunur. Yenilikçi aileel entegrasyon stratejilerinin gelişimi bu nedenle sadece kontrol yüzey yerleştirmede bir egzersiz değildir; bu nedenle tüm BWB konseptinin temel bir özelliğidir.

Aileron Kontrolü ve BWB Disconnect

Ailerons Konvansiyonel Uçaklarda Nasıl Çalışılır

Geleneksel bir uçakta, aileronları o kanatta saldırının üst kısmında bulunan kontrol yüzeyleri men edilir; yukarı yukarı yukarı seçilmiş aile kenarını uygularlar.Diğer hareketleri etrafında uçaklarını ters koyarken, kanattaki yaralanan kollar, o kanattaki bir yerel asansör artışı sağlar; üst düzey aile örtüsüne kadar yüksek çözünürlükte ve tüm yüklere entegre eder.

BWB Tasarımları Neden BWB Tasarımı

BWB'nin temel yapısal ve aerodinamik düzeni, çeşitli nedenlerle geleneksel aile yaklaşımı yetersiz hale getiriyor:

Bu zorluklar, mevcut teknolojilerin basit ölçeklendirilmesi yerine aileron tasarımının temel bir yeniden düşünmesini gerektirir.

BWB Ailerons için Tasarım Gereksinimleri ve Performans Hedefleri

Yenilikçi entegrasyon yaklaşımlarını keşfetmeden önce, bir aile sisteminin BWB. Endüstri çalışmalarında elde edilmesi gerekenleri tanımlamak gerekir: NASA'nın Çevre Sorumlu Havacılık projesi, hedef akış oranını 20 derece olarak bir ticari BWB için ikinci olarak belirteçmiş ve yolcuya göre daha düşük oranlarda kabul edilebilir olan bir BWB. Endüstri çalışmaları da sağlamalıdır:

Bu hedeflerin buluşması, modüler, cıvatalı-on aileel uçak toplantılarından ayrılan yeni entegrasyon kavramları gerektirir.

Yenilikçi Aileron Entegrasyon Mimarileri

Ölmüş ve Morphing Familyrons

En sezgisel yaklaşımlardan biri, dikte edildiğinde, geçici bir kontrol yüzeyine kadar geçiş yapmak, parasitik sürükleme neden olan boşlukları ortadan kaldırmak için menajer bir şekilde kullanılır.Influence (ACTE) uçuş, flütle edilmiş bir jet III iş için şekillendiren esnek, belirgin bir şekilde azaltılabilir, geleneksel bir kamera ile aynı zamanda, düzelmelere göre aynı zamanda, düz bir şekilde şarj edilebilir bir şekilde çalışır.

Bununla birlikte, morfing familyrons dikkatli termal ve yorgunluk yönetimi gerektirir, çünkü esnek cilt, BWB uygulamaları için milyonlarca defleksiyon döngüsüne katılmalıdır.

Lider-Edge ve Mid-Span Control Surfaces

BWB'nin iz kenarı kısmen uçların veya motor egzoz nozullarının (toplayıcı konseptleri dağıtıldığı için), bazı tasarımcılar önde gelen kuşluklarının veya orta-tavırdaki önde gelen cihazların, yüksek çözünürlükteki yüksek çözünürlükte uygun bir şekilde yuvarlanabileceğini, bir yuvarlanma işlemine yol açan bir baskı dağıtmaya eğilimli olduğunu keşfetti. NASA'nın panjur Body Low-Speed Wind Tunnel Modelinde erken deneyler, önde gelen kuşun yüksek çözünürlükte yeterli bir şekilde kontrol sağlayabilir.

Mid-span cihazlar – bazen "camber kontrol yüzeyleri" olarak adlandırılır – üst yüzeyde yaklaşık% 40-60 oranında bulunan paneller.Sağlayıcılar gibi çalışır, hem de aşağı defleksiyon için bir yetenekle çalışırlar.Sırıklamalar, sınır tabakayı yerel olarak inceler ve bir tarafta asansörler oluştururlar, çünkü bu yüzeyler kanatların kalın kısmında önemli ölçüde artış gösterir, daha iyi yapısal entegrasyon potansiyeline sahiptir ve daha kısa sürede yapılır.

Dağıtılmış Akış Sistemleri ve Çok Boyutlu Kontrol

Birkaç büyük, ayrık ailerons'a güvenmek yerine, yenilikçi BWB tasarımları, iz kenar boyunca dağıtılan küçük yüzeylerin dizilerini kullanıyor - bazen istenen kutuyu elde etmek için tahmin edilebilir bir kontrol kullanarak, küçük bir elektromekanik veya hidrolik hareket cihazı tarafından bağımsız olarak hareket ettirilir: Bu, birkaç avantaj sunar:

Önemli bir örnek, Airbus-sponsored "eXtremely Dağlı Aileron Sistemi" (XDAS) konsepti, alt ölçekli BWB modelinde 24 panel düzenlemesini test eden bir konsepttir. Rüzgar tüneli sonuçları, geleneksel iki panelli aile içindeki kontrol yetkisini, azaltılmış ayrılık ve histerileri azaltmıştır.

Aktif Akış Kontrol (AFC), Yüzeyleri Hareket etmeden Roll için

Belki de geleneksel ailelerden en radikal kalkış, aktif akış kontrolü kullanımıdır - fiziksel kontrol yüzeyinin kanlaştırılması veya plazma hareketleyiciler olmadan BWB'nin bir tarafında bir net asansör azaltımı yapabilir - AFC tüm hareketli parçaları değiştirir ve yuvarlanır ve üst yüzeyde hareket edenlere bağlı olarak, mühendisler, düşük motor hızları kullanarak donatılmış bir BWB modelinin tek tarafında bir yan yana bir şekilde yüklenebilir.

Ancak, AFC, yüksek dinamik baskılarda (beyond tipik yaklaşım hızları) ve etki şu anda saldırı ve süpürme açısına uygun olarak düşünülemez.Ayrıca, BWB uçakları arasındaki adım değişir.

C ⁇ Design and Optimization of Familyron Integration

Aile geometrisi, yapısal düzen ve BWB'deki aerodinamik performans arasındaki karmaşık etkileşimler, aynı anda benzer şekilde ölçeklendirmek için kullanılan bir yüksek seviyeli optimizasyon aracı geliştirdi.Sally Graphics (MDO) frameworks çift hesaplamalı akışkan dinamikleri (CFD), sonlu elemanlar analizi (FEA), ve kontrol sistemi modelleri, Stanford Üniversitesi'nde, Boeing ile işbirliği içinde, aynı anda benzer MDO tabanlı bir optimizasyon aracına göre, farklı bir şekilde ölçümleme yöntemiyle kıyasla, sabit bir şekilde optimize edilmiş bir araç olarak kullanılan 10 kilo azaltımının azaltılması için optimize edilmesi için optimize edildi.

Bunun yerine, BWB aileronları için özellikle önemlidir, çünkü kanat uçlarında vortical aktı gecikmeli veya ayrımın başlangıcını hızlandırabilir. Büyük Eddy Simülasyonu (LES) ve Detached Eddy Simülasyonu (DES), bir hesaplama maliyetinin bir kısmını yakalamak için aileye yönelik olarak, gerçek zamanlı kontrol algoritması için gerekli olan bir araştırma alanıdır. Kontrol mühendisleri bu dinamik etkileri, bu dinamik etkileri olumsuz darbeden kaçınmak için modelleme modellerine dahil etmelidir.

Vaka Çalışmaları ve Deneysel Geçerlilik

NASA X-48B ve X-48C Uçuş Testleri

BWB aile entegrasyonu üzerindeki en kapsamlı uçuş araştırmaları, Boeing tarafından inşa edilen X-48 serisinden geliyor ve 2007-2013 yılları arasında NASA tarafından test edilen X-48B, kuyruksız tasarıma rağmen üç eksenli kontrol sağladı.

BWB için Akıllı Aileronları Üzerine Avrupa Araştırma

Avrupa Komisyonu'nun Temiz Gökyüzü 2 programı, "Smart Akıllı Uçak Yapıları" (SARISTU) projesini finanse etti ve bu da Alman Havacılık Merkezi'nde bir araya gelen çekici uçak testlerini gerçekleştirdi.

Meydanlar ve Gelecek Yollar

Üretim ve Sertifika Hurdles

BWB'nin üretim sistemi ile bütünleştirilmesi, mevcut havacılık fabrikalarının henüz birincil uçuş kontrol yüzeyleri için sertifikalı olması ve yeni tanılama aletleri ve özel eğitim için gerekli olan üretim süreçleridir. SAE S-16 komitesi içindeki üreticiler için yapılan birçok kavram, mevcut havacılık fabrikalarının hazır hale getirilmesini gerektirir.

Propulsion ve Thermal Management ile entegrasyon

Birçok BWB konseptleri, izodik kenar boyunca gömülü olan hayranlarla elektrik tahrik (DEP) dağıtıldı. Bu tür konfigürasyonlarda, ailerler fanlara giren sınır katmanının açısını etkileyebilir, motor dağıtımını değiştirir ve ısı değiştiricileri, sıcak egzozların yakınlarına göre, aileel derilere göre ısıtılmış bir kontrol olarak değil, sıkı bir şekilde kontrol edilen bir sistem olarak tedavi edilen bir sistemdeki bir yaklaşıma yol açabilir.

Adaptasyon Kontrol Yasaları ve Gerçek Zamanlı Optimizasyon

Model tabanlı kontrol yaklaşımları, esnek yapıların belirsizliklerini ele geçirme konusunda söz verir. Delft Teknoloji Üniversitesi'nde uçuş koşullarını ve eylemci sağlığı. Model tabanlı kontrol yaklaşımlarını, geleneksel olmayan hidromechanical bağlantılarıyla ilgili olarak, esnek yapıların belirsizliklerini ele almak için söz verir. Araştırmacılar, Delft Teknoloji Üniversitesi'nde (yumuşaklama) ve DO-actuator serisinin% 20'si başarısız olduğunda bile takip etmeyi sürdürdüler.

Ahead: Şeytanstrator'dan Filoya giden yol

Burada tartışılan yenilikçi aile entegrasyon teknikleri sadece akademik egzersiz değildir; NASA, Boeing, Airbus ve karma-elektrik BWB konseptleri (örneğin, bir sonraki büyük dönüm noktası, X-57 Maxwell veya benzeri yeşil ışık görüntüleriyle birlikte, yeni bir açık-rotor ve hibrit-elektrik BWB konseptleri (örneğin, ONERA NOVA projesi) zaten ön tasarımlarında dağıtılan kenarlardan gelir.

Hesaplama araçları olgun ve malzemeleri büyüdükçe, ağırlık, karmaşıklık ve aerodinamik performans daha entegre aile çözümleri lehine değişecektir. Uzun vadeli bir vizyon, en sonunda yüzlerce mikro-takımcının ev sahipliği yaptığını kanıtlayan bir BWB, bugün daha temiz, sessiz, gürültüyü ve yapısal titreşimleri bastırırken hassas bir şekilde "akıllı bir şekilde" bir uçak teslim edebileceğini kanıtlıyor.

Devam eden araştırma hakkında daha fazla okuma için, bkz.Ş.A'nın ACTE Projesi) ve DLR)'de DLR'de kullanılmaktadır.