Yüksek çözünürlük ve uzun vadeli uçaklar için Flap Systems'i tasarlamak

Giriş: Yüksek-Altitude, Long-Endurance Flight

Yüksek çözünürlük, uzun süreli (HALE) uçaklar uçuş zarfının aşırı kenarlarında çalışır - 24 saat veya daha fazla. Bu platformlar kalıcı gözetim, atmosferik araştırma ve iletişim içinde kritik rollere hizmet eder. kanatların yüksek irtifak için optimize edilmiş yüzeyler - bu nedenle, yüksek çözünürlükte geçiş yapmak için değişken geometri gerektirir, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte geri çekilmek için.

HALE Uçaklarında Flaps Rolü

Flaps sadece ücretli yardımlar değildir; onlar, esnek bir şekilde görev yapmak için integraldir. geleneksel bir havayolu şirketi için, fıklar asansör katsayısı (C_{) ve sürüklenme (C).}

• [FONT:0) Takeoff: [Dönetici:0] Yüksek çözünürlükte hava sahaları (örneğin, 5.000 ft yoğunluk yüksek irtifa), hava yoğunluğu azaltılır, asansör üretmek için daha yüksek bir gerçek hava hızı gerektirir. Flaps, yeterince zemin rulo tutmak için yeterli bir yükseltme sağlarken, tezgah marjlarını yeterli tutar.
• [FONT:0)Climb: [Dönder:[Dönder: 0,3] Hava yoluyla hava yoluyla hava yoluyla, uçak stratosphere'e tırmanmalı. Çok fazla f dağıtım atıkları yakıt; çok az risk aşırı derecede düşük bir tırmanma oranı veya genişletilmiş bir süre akış hızı.
• [FONT=0]Loiter ve Cruise: [Dönder: 1 $ 1.500 ft, uçak genellikle sabit en iyi ayarlı bir Mach numarasına uçar. İşte, fütüre-kanık bir kanat korumak için genellikle geri çekilir.
• [FONT:0]Descent ve Landing:[Dönetici:[Dönetici: 1 ) Birçok saat sonra, uçak yakıtla ağır döner (veya yakıt tüketilirse) Flaps, özellikle yüksek çözünürlükte yüksek yüksek irtifa havali havali havalimanlarında, özellikle de motorların daha az güçlü olduğu yüksek irtifa havali havalimanlarında yüksek asansör sunar.

Tasarım ayrıca HALE uçaklarının genellikle keşfedilmemiş olması, yani fıstık kontrol sistemi tamamen otomatik, hata-tolerant olması ve insan müdahalesi olmadan uzun vadeli görev döngüleriyle baş edebilmeleri gerekir.

Aerodinamik Zorluklar Yüksek Altitude

İnce Hava ve Azaltılmış Asansör Üretimini Azalt

Temel aerodinamik meydan okuma yüksek irtifada düşük hava yoğunluğudır. 60.000 feet, yoğunluk deniz seviyesindeki değerin yaklaşık% 10'u oluşturur.Aynı asansör kuvvetini oluşturmak için, uçak daha hızlı uçmalıdır veya çok daha yüksek bir asansör katsayısına sahip olmalıdır. ancak, HALE kanatları yüksek oranda > $ 0.00:1) sönüllülük eğimli eğimli yüksek çözünürlükte (CFLT:0L)

Başka bir aerodinamik nuance, Reynolds sayısı etkisidir. Yüksek irtifada, düşük yoğunluk ve daha küçük kordasyon uzunlukları tipik flak bölümlerinin çok daha düşük havuzun sayısı (yaklaşık 5 milyona kadar) Bu Reynolds sayıları, sınır tabakaları genellikle laminar upstream ama geçiş erken, yüksek cilt-friction sürükleme ve potansiyel ayrımına yol açan.

Long Endurance için Drag Optimizasyon

Uzun dayanıklılık minimum yakıt tüketimi talep eder, bu da tasarım kata yakın belirgin bir şekilde kovalama ile elde edilir, genellikle bu laminar akışının önemli bir kısmını ortadan kaldırır, özellikle de fıstık hattı veya boşlukları bozarsa, bir HALE uçağın temiz kanadı bunu kullanarak yapar: tasarım asansör katsayısının yakınında, genellikle kanatın önemli bir kısmını korur. Flap dağıtımını korumak için elde edilir.

• [FONT:0]Denizli boşluklar: [Dönder: 1) Ana kanat ve fıstık arasındaki boşluğu kapatın (single-slotted veya no-slot tasarımları) boşluklar yoluyla akıntılı sınır tabakasını azaltır.
• [FONT:0]Morphing yüzeyler:[Dönemli FES paneller yerine, bazı deneysel kavramlar, aniden boşluklardan kaçınan düz camlı değişiklikler kullanır.
• [FONT:0)Contour şekillendirme:[Dönetici:[Dönetici:0)) FİLMEYE: [Dönerge:[Dönlendirme:[Dönlendirme)[değiştir | kaynağı değiştir]

Ayrıca, fısıtlama sistemi kendi parasitik sürüklenme yaratmamalıdır. Doğrulamalar, itrods veya hava akışına uygun hidrolik çizgiler uçuş saatlerini önemli bir sürüklenebilir - yakıt yakması gereken yerler.

Yapısal ve Malzeme Yönleri

Flap Structures için Kompozit Malzemeler

Kilo dayanıklılık düşmanıdır. Her kilogram, Fısıltı sistemine ek olarak, yüksek riskli uçaklar taşımak için daha fazla yakıt gerektirir. H Fırka yapıları, uçuş sırasındaki uçlardan neredeyse sadece birkaç metre uzakta yapılır - bu bükmeyi veya hibrit laminatları takip edebilir.Bu malzemeler yüksek spesifik sertlik ve yorgunluk direnci sunar. ancak HALE uçaklarının yüksek riskli-koruluştuğunun esnek olması gerekir; bu da uçuş sırasındaki ayağını birkaç metreye kadar tutabilirler.

Bir başka malzeme meydan okuması termal bisiklettir. 60.000 feet, çevre sıcaklıkları aşağıda düşebilir - 0,5C. Uzun bir görevde, fıtratlı boyama (daha renkli) ve soğuk soaklamalar kullanarak) kombinasyonlar birçok termal döngüden sonra matrixte mikroklar geliştirebilmek için gereklidir.

Actuation System Reliability

Flokörün tüm görev için güvenilir bir şekilde çalışması gerektiği eylemci – potansiyel olarak 30–40 saat sürekli kullanım.Seks güvenli olmayan bir pozisyonda kilitlenen herhangi bir başarısızlık felaket olabilir. HALE tasarımcıları bu nedenle çift veya üç kişilik hareket kabiliyeti sistemleri çalıştırın.

• [FONT:0]Hydraulic sistemler[[Dönetici:0) Güçlü ve büyük fıstıklar için yüksek toklar verebilir, ancak merkezileştirilmiş hidrolik pompa, cumulators ve yüksek basınçlı hatların milleri gerekir.
• [FONT:0]Electromechanical actionuators (EMA)[[FONTT:1) daha hafif, kontrol etmek ve merkezi olmayan her bir fıstıklı soğutma makinesi ve dişli, yüksek sıcaklıklı mıknatıslar veya vidalar, yüksek çözünürlükte ısı dağılımı, yüksek çözünürlükte ısı dağılımıdır.

Kuzeyrop Grumman Global Hawk gibi birçok modern HALE platformları, fıs ve diğer kontrol yüzeyler için elektriksel hareketsizliği kullanın. Sistem yedek bataryaları ve bir uç-blo kontrol yasası içerir, bu işlem sırasında yeniden yapılandırılabilir, kontrol yetkisini korumak için diferansiyel makyaj kullanarak.

Uzun Süreli Misyonlar için Tasarım Optimizasyonu

Morphing Flap Concepts

HALE FİLM performansını geliştirmek için en umut verici avenues biri morfing – sadece bir katı paneli dönenden ziyade fıstıklı bir panele dönme yeteneği. Morphing Flos, boş bir şekilde camber, spanwise twist ve hatta uçuş kabuğunda en iyi L /D korumak için uzun süre.

• [FONT=0)Compliant mekanizmalar: [Dönetici:0) Sürekli esnek bir yapı (örneğin, camlar veya esnek kompozitler) iç hareketleyiciler tarafından bilgilendirilir (Düzücüler ve Şekiller)[Düzücüler veya büzücüler)[Düzücüler)[Düzücükler ve kalıplar (örneğin, kablolar)
• [FONT:0) Akıllı malzemeler: [DÜDÜDÜDÜDÜSÜSTRİYELER: 0 ) Makro-fiber kompozitler (MFC) ve fıstık derisinde gömülü bellek alaşımları (SMA) yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaşlayabilir ve bu malzemeler, uzun süre boyunca sürekli olarak iyi şarj edilebilir.
• [FONT:0]Segmented morfing: Esnek eklemler tarafından bağlantılı çoklu küçük katı paneller birlikte hareket ettiğinden sonra düzgün bir eğriye bağlanabilir.Bu yaklaşım, yapısal yorgunluk riskini tamamen uyumlu tasarımlara kıyasla azaltır ve basitleştirilmiş üretime kıyasla azaltır.

Morphing fs sadece verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda hareket eden parçaların ve potansiyel başarısızlık noktalarını da azaltır - yüksek güvenilirlik talep eden ultra uzun vadeli görevler için büyük bir avantaj.

Aktif Akış Kontrol Entegrasyonu

Başka bir sınır, aktif akış kontrolü (AFC) kompont performansına sahiptir. Sadece geometriye güvenmek yerine, sentetik jetler, dielektrik bariyer deşarjı (DBD) plazma hareketleyiciler veya sabit darbeler, devre katmanını çırparak, boş tutma işlemini geciktirebilir ve maksimum asansöre güvenerek artırabilir.

• Aynı C_{) C,max}) daha büyük geleneksel fsiyonlar olarak elde etmek için daha küçük, hafif flar izin verebilir.
• Sınır tabakasını gezen büyük fıtratı boşlukları ortadan kaldırmak için sürüklenebilir.
• Yolcu sırasında kapatılabilir, bu yüzden parasitik ceza yoktur.

Ancak, AFC sistemleri, birçok saat boyunca sağlam olması gereken güç, ekstra aksiyoncular ve kontrol algoritmaları gerektirir. Araştırma AFC'yi pratik tasarımlara entegre etmek için devam etmektedir; DANIŞI:0)Sing ecoDemonstrator programı, plazma tabanlı AFC'yi bir kanat üzerinde test etti, gürültü ve yakıt yakmada azalmalar gösteriyor.

[[Aktif akış kontrolü, gümüş bir mermi değil, ancak optimize edilmiş fıstık geometrisi ile birlikte, HALE uçağın performans zarfını tek başına mümkün olanın ötesinde uzatabilir. – Dr. Karen Willcox, AIAA Paper-0378

).

HALE Flap Systems

Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk

Global Hawk, her iki kamera ve kıvrançlı motorlar genişleten tek kullanımlık Fowler Füppe sistemi sunuyor ve her iki camlı motorlar ve hızlanmış frenler, yüksek çözünürlükte frenler, yüksek çözünürlükte frenler için geçiş için geçiş yapmak için sırasına bölünmüş durumda.

Fırkalama programı uçuş yönetimi sistemine programlanmıştır.Akade sırasında, fıstıklar 20°'ye ayarlanır; tırmanma sırasında, optimum bir tırmanma gradient.Sampte, fıstıklamada, fıstıklamada, 30 saatlik bir uçuştan tasarruf sağlar.

NASA Pathfinder ve Helios Prototipler

NASA /Boeing Helios (HP03, erken 2000s) 247-foot kanatlarıyla bir güneş-elektrik HALE konseptiydi ve camlı ve sertleştirici bir şekilde sertleştirici bir şekilde sertleştiriciydi.Bu, aslında 14 elektrikli motorlarından ve eşsiz bir “parçalama” kontrol sistemiyle bozulmadı.

Helios'ten ders, geleneksel yüksek performanslı cihazlar için çok kırılgan olabilir, büyük Fowler fütüreleri için modern tasarımları (örneğin, Airbus Zephyr) bir uzlaşma kullanır: sınır-kat kontrolü için küçük geleneksel makyajlar ile birleştirilen küçük geleneksel makyajlar, büyük Fowler fıstıklarının ağırlığı olmadan çok yüksek asansör katlarını sağlar.

HALE Flap Systems için Test ve Sertifika

HALE uçakları stratosphere'da faaliyet göstermektedir - acil iniş sitelerinden uzaktır - Fıkrasi sistemler için sertifikasyon gereksinimleri sıkıdır. FAA ve EASA HALE UAVs için özel bir sertifika standardına sahip değildir, bu nedenle üreticiler askeri hava değeri standartlarının bir kombinasyonunu takip eder (örneğin, MIL-HDBK-516C) ve elde edilen gereksinimlerin elde edilir.

• [FONT:0]Structural dayanıklılık: [Dönetici: [Dönetici:0]Düzücük Fırkalamalı Fırkalamalar, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte 20-30 döngüler ilerler yapılır.
• [FONT:0]Cold-weather operasyonu: [Döneticiler ve taşımalar test edilir - 80°C vakum odalarında test edilmelidir. Lubricants sağlam bir şekilde, mühürler sert olmamalıdır ve elektrik konektörleri embrittle olmamalıdır.
• [FONT:0]Ice koruma:[Dönetici] Yüksek irtifada, süper soğutmalı su damlacıkları mevcut olabilir. Flaps, aerodinamik şeklini değiştirebilecek buz inşasını engellemek için tasarlanmıştır. Bazı tasarımları rotası havayı ( motordan) çırpın.
• [FONT=0]Bird grev direnci:[Dönetici:[Dönetici:0) 60.000 feet daha az olası olsa da, FİLM sertifikasyonu genellikle yolcu hızına karşı 2lb kuş etkisine dayanmalıdır (yaklaşık Mach 0,5 $) tehlikeli bir başarısızlık olmadan.

[FONTA'nın yüksek çözünürlükte uzun vadeli Uçak Sistemleri (HALEAS) projesi[Dönetici:0) FİLMEYE performans üzerinde, düşük Wilson sayısının etkileri dahil olmak üzere, endüstri tarafından kullanılmak üzere çok sayıdaki test verileri yayınladı.

Future Trends and Innovations

Önümüzdeki gibi, HALE uçakları için f sistemleri muhtemelen daha fazla istihbarat ve uyum sağlayacaktır. Future trendleri şunları içerir:

• [FONT=0] Dijital ikiz entegrasyon: [Dönetici: [Dönetici: 0,3] Her bir fıstık sensörleri (fiber optik deformasyon ölçümleri, sıcaklık sensörleri ve pozisyon kodlayıcıları) gerçek zamanlı dijital modeli besleyen model, yorgunluk, aşınma ve aerodinamik performans tahmin eder, tahmin edilebilir bakım ve adaptif kontrol yasaları.
• [DEPT:0)Distributed elektrikli tahrik (DEP) ile birlikte, Fırkalamalı fanlar veya uç kenar boyunca yüksek gerilimli elektrik güç antrenmanlarının yükselmesine izin verir (örneğin, 370, bu fanlar mekanik karmaşıklık eklemeden önemli ölçüde artırabilirler).
• [FONT:0)Kendi kendine özgü malzemeler: Kimyasal re-bonding yoluyla mikrokökezleri tamir edebilecek polimerlere yapılan araştırmalar, özellikle yüksek bükme yüklerini gören uzun, inceler için, yüksek bükme yükleri hızla uzatabilir.
• [FONT:0] Makine öğrenimi aracılığıyla bir Özerk Fizibi: [Dönetici] Geleceğin uçuş bilgisayarları, önceden tanımlanmış programların güvenliğini ve verimliliğini öngörülemeyen koşullarda geliştirmenin yollarını kullanarak en iyi şekilde kullanarak, en iyi şekilde frenleme dizilerini gerçek zamanlı olarak bulmanın derin bir takviye öğrenmesini sağlayabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yüksek çözünürlük için fütürü sistemleri tasarlayın, uzun vadeli uçaklar her türlü boşluk ve hareketsiz, güvenli bir şekilde hava kirliliği ve sistemleri sınırlarına yönlendirerek, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan bir alan için, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan bir alanla çalışır.