Grumman X-29

X-29
En Grumman X-29 under flygning
Roll	Experimentflygplan
Nationellt ursprung	Förenta staterna
Tillverkare	Grumman
Första flyget	14 december 1984
Status	Pensionerad
Primära användare	USA:s flygvapen NASA
Antal byggt	2

Grumman X-29 var ett amerikanskt experimentflygplan som testade en framåtsvept vinge , canard -kontrollytor och andra nya flygplansteknologier. X-29 utvecklades av Grumman , och de två byggda flögs av NASA och United States Air Force . Den aerodynamiska instabiliteten hos X-29:ans flygplan krävde användningen av datoriserad fly-by-wire- kontroll. Kompositmaterial användes för att kontrollera den aeroelastiska divergerande vridningen som upplevdes av framåtsvepta vingar och för att minska vikten. Flygplanet flög första gången 1984, och två X-29:or flygtestades fram till 1991.

Design och utveckling

Två X-29A byggdes av Grumman efter att förslaget hade valts framför en konkurrerande som involverade en General Dynamics F-16 Fighting Falcon . X-29-designen använde den främre flygkroppen och noslandningsstället från två befintliga F-5A Freedom Fighter- flygplan (63-8372 blev 82-0003 och 65-10573 blev 82-0049). Manöverytans manöverdon och huvudlandningsställen var från F-16. Den tekniska utvecklingen som gjorde X-29 till en rimlig design var användningen av kolfiberkompositer . Vingarna på X-29, delvis gjorda av grafitepoxi , sveptes framåt i mer än 33 grader; framåtsvepta vingar testades först 40 år tidigare på den experimentella Junkers Ju 287 och OKB-1 EF 131 . Grummans interna beteckning för X-29 var "Grumman Model 712" eller "G-712".

X-29 cockpit

Tre-ytor design och inneboende instabilitet

X-29 beskrivs som ett flygplan med tre ytor , med kanarder , framåtsvepta vingar , och bakre streckkontrollytor , genom att använda treytor längsgående kontroll. Canarderna och vingarna resulterar i minskat trimmotstånd och minskat vågmotstånd, medan användning av linorna för trimning i situationer där tyngdpunkten är avstängd ger mindre trimmotstånd än att lita på att canarden kompenserar.

Konfigurationen, i kombination med en tyngdpunkt långt akter om det aerodynamiska centret , gjorde farkosten i sig instabil . Stabilitet tillhandahölls av det datoriserade flygkontrollsystemet som gjorde 40 korrigeringar per sekund. Flygkontrollsystemet bestod av tre redundanta digitala datorer som backades upp av tre redundanta analoga datorer ; vilken som helst av de tre kunde flyga den på egen hand, men redundansen gjorde det möjligt för dem att leta efter fel. Var och en av de tre skulle "rösta" på sina mätningar, så att om någon inte fungerade kunde den upptäckas. Det uppskattades att ett totalt fel i systemet var lika osannolikt som ett mekaniskt fel i ett flygplan med ett konventionellt arrangemang.

Den höga instabiliteten hos flygplanet ledde till breda förutsägelser om extrem manövrerbarhet. Denna uppfattning har hållit i sig under åren efter avslutade flygtest. Flygvapnets tester stödde inte denna förväntning. För att flygkontrollsystemet skulle hålla hela systemet stabilt behövde förmågan att initiera en manöver lätt modereras. Detta programmerades in i flygkontrollsystemet för att bevara förmågan att stoppa stigningsrotationen och förhindra att flygplanet avgår utom kontroll. Som en följd av detta kunde inte hela systemet som det flögs (med flygkontrollsystemet i slingan) karakteriseras som att det hade någon speciell ökad smidighet. Man drog slutsatsen att X-29 kunde ha fått ökad smidighet om den hade snabbare styrytor och/eller större styrytor.

Aeroelastiska överväganden

X-29 med bakre kontrollytor avböjda

I en framåtsvept vingkonfiguration producerar den aerodynamiska lyften en vridkraft som roterar vingens framkant uppåt. Detta resulterar i en högre anfallsvinkel, vilket ökar lyftet och vrider vingen ytterligare. Denna aeroelastiska divergens kan snabbt leda till strukturella fel. Med konventionell metallkonstruktion skulle en vridningsmässigt mycket styv vinge krävas för att motstå vridning; att förstyva vingen ökar vikten, vilket kan göra designen omöjlig.

X-29-designen använde sig av den anisotropiska elastiska kopplingen mellan böjning och vridning av kolfiberkompositmaterialet för att möta denna aeroelastiska effekt. Istället för att använda en mycket styv vinge, som skulle medföra en viktstraff även med den relativt lätta kompositen, använde X-29 ett laminat som producerade koppling mellan böjning och vridning. När lyftet ökar tvingar böjningsbelastningar vingspetsarna att böjas uppåt. Torsionsbelastningar försöker vrida vingen till högre anfallsvinklar, men kopplingen motstår belastningarna, vrider framkanten nedåt vilket minskar vingvinkeln för attack och lyft. Med reducerad lyftkraft reduceras lasterna och divergenser undviks.

Verksamhetshistoria

Den första X-29:an tog sin första flygning den 14 december 1984 från Edwards AFB som lotsades av Grummans chefstestpilot Chuck Sewell. X-29 var den tredje framåtsvepta vingen jetdrivna flygplansdesignen som flög; de andra två var tyska Junkers Ju 287 (1944) och HFB-320 Hansa Jet (1964). Den 13 december 1985 blev en X-29 det första framåtsvepta flygplanet som flög i överljudshastighet i plan flygning.

Grumman X-29A på National Museum of the United States Air Force

X-29 påbörjade ett NASA-testprogram fyra månader efter sin första flygning. X-29 visade sig vara tillförlitlig och i augusti 1986 flög forskningsuppdrag på över tre timmar med flera flygningar. Den första X-29:an var inte utrustad med en snurråterställningsfallskärm, eftersom flygtester planerades för att undvika manövrar som kunde resultera i avgång från kontrollerad flygning , såsom ett snurr. Den andra X-29 fick en sådan fallskärm och var involverad i tester med hög anfallsvinkel. X-29 nummer två var manövrerbar upp till en anfallsvinkel på cirka 25 grader med en maximal vinkel på 67° som uppnåddes i en momentan pitch-up manöver.

De två X-29 flygplanen flög totalt 242 gånger från 1984 till 1991. NASA Dryden Flight Research Center rapporterade att X-29 demonstrerade ett antal nya teknologier och tekniker, och nya användningar av befintlig teknik, inklusive användningen av " aeroelastisk anpassning för att kontrollera strukturella divergenser, flygplanskontroll och hantering under extrem instabilitet, treytor längsgående kontroll, en "dubbelgångjärn bakkantsflaperon vid överljudshastigheter", effektiv kontroll av hög attackvinkel, virvelkontroll och demonstration av militär verktyg.

Flygplan utställda

Den första X-29, 82-003, visas nu i Research and Development Gallery på National Museum of the United States Air Force på Wright-Patterson Air Force Base nära Dayton, Ohio . Det andra farkosten visas på Armstrong Flight Research Center på Edwards Air Force Base . En fullskalig modell visades från 1989 till 2011 i National Air and Space Museums National Mall-byggnad i Washington, DC. Den fullskaliga repliken flyttades till Cradle of Aviation Museum i Garden City, New York 2011.

Specifikationer (X-29)

Data från Jane's All the World's Aircraft 1988-89 NASA X-Planes, Donald, Winchester

Generella egenskaper

• Besättning: 1
• Kapacitet: 4 000 lb (1 814 kg) nyttolast
• Längd: 53 fot 11,25 tum (16,4402 m) inklusive nässond

Endast 48 fot 1 tum (15 m) flygkropp

• Vingspann: 27 fot 2,5 tum (8,293 m)
• Höjd: 14 fot 3,5 tum (4,356 m)
• Vingarea: 17,544 m ² .
• Bildförhållande: 3,9
• Aerofoil : rot: Grumman K MOD 2 (6,2%); tips: Grumman K MOD 2 (4,9 %)
• Tomvikt: 13 800 lb (6 260 kg)
• Max startvikt: 17 800 lb (8 074 kg)
• Bränslekapacitet: 3 978 lb (1 804 kg) i två flygkroppstankar och två strake integrerade tankar
• Motor: 1 × General Electric F404-GE-400 efterbrännande turbofläktmotor , 16 000 lbf (71 kN) med efterbrännare

Prestanda

• Maxhastighet: 956 kn (1 100 mph, 1 771 km/h) vid 33 000 fot (10 058 m)
• Maxhastighet: Mach 1,6
• Räckvidd: 350 nmi (400 mi, 650 km)
• Servicetak: 55 000 fot (17 000 m)

Avionics

• Litton LR-80 AHRS
• Magnavox AN/ARC-164 UHF
• Teledyne RT-1063B/APX-101V IFF/SIF
• Honeywell triple redundant fly-by-wire FCS

Se även

• Junkers Ju 287
• Hansa Jet
• OKB-1 EF 131

Flygplan med jämförbar roll, konfiguration och era

• Sukhoi Su-47
• Rockwell-MBB X-31

Relaterade listor

• Lista över experimentflygplan

Bibliografi

• Butts, SL; Hoover, AD (maj 1989). "Utvärdering av flygegenskaper av forskningsflygplanet X-29A". US Air Force Flight Test Center. AFFTC-TR-89-08. {{ citera journal }} : Citera journal kräver |journal= ( hjälp )
•   Donald, David, red. (1997). "Grumman X-29A". The Complete Encyclopedia of World Aircraft . New York: Barnes & Noble. ISBN 978-0-7607-0592-6 .
•   Green, William (1970). Krigsflygplan från det tredje riket . New York: Doubleday. ISBN 978-0-385-05782-0 .
•   Jenkins, Dennis R.; Landis, Tony; Miller, Jay (juni 2003). American X-Vehicles: An Inventory—X-1 to X-50 (PDF) . Monografier i Aerospace History nr 31. NASA. OCLC 68623213 . SP-2003-4531.
•   Pamadi, Bandu N. (2004). Prestanda, stabilitet, dynamik och kontroll av flygplan ( 2:a upplagan). American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi : 10.2514/4.862274 . ISBN 978-1-56347-583-2 .
• Putnam, Terrill W. (januari 1984). X-29 Flight-Research Program (PDF) . AIAA 2:a flygtestkonferensen. Las Vegas, Nevada. 16–18 november 1983. NASA. TM-86025.
•   Roskam, Jan (1985). Flygplanskonstruktion, del II: Preliminär konfigurationsdesign och integration av framdrivningssystemet . Ottawa, Kansas : Roskam Aviation and Engineering Corporation. ISBN 978-1-88488-543-3 .
•   Thruelsen, Richard (1976). Grumman-berättelsen . New York: Praeger Publishers. ISBN 978-0-275-54260-3 .
•   Treadwell, Terry (1990). Ironworks: Grumman's Fighting Airplanes . Shrewsbury, Storbritannien: Airlife Publishers. ISBN 978-1-85310-070-3 .
• Warwick, Graham (16 juni 1984). "Forward-sweep Technology" . Flyg internationellt : 1563–1568.
• Webster, Frederick R.; Purifoy, Dana (juli 1991). X-29 hög anfallsvinkel flygegenskaper . US Air Force Flight Test Center. AFFTC-TR-91-15. Arkiverad från originalet den 26 augusti 2014 . Hämtad 24 augusti 2014 .
•   Winchester, Jim (2005). "Grumman X-29". X-plan och prototyper . London: Amber Books. ISBN 978-1-904687-40-5 .

Den här artikeln innehåller material från allmän egendom från webbplatser eller dokument från National Aeronautics and Space Administration .

externa länkar

• X-29 faktablad på NASA.gov
• X-29 faktablad från National Museum of the United States Air Force
• X-29-foton och X-29-videor på NASA.gov
• "X-29: Aircraft with Forward Swept Wings", del 1 , del 2 på Military.com