Sned vinge
En sned vinge (även kallad en svängd vinge ) är ett vingkoncept med variabel geometri . På ett så utrustat flygplan är vingen utformad för att rotera på mitttappen, så att en spets svepas framåt medan den motsatta spetsen svepas bakåt. Genom att ändra sin svepvinkel på detta sätt motståndet minskas vid hög hastighet (med vingen svept) utan att ge avkall på låghastighetsprestanda (med vingen vinkelrät). Detta är en variant på den klassiska swing-wing-designen, avsedd att förenkla konstruktionen och behålla tyngdpunkten när svepvinkeln ändras.
Historia
De äldsta exemplen på denna teknik är de orealiserade tyska flygplansprojekten Blohm & Voss P.202 och Messerschmitt Me P.1009-01 från år 1944, baserat på ett Messerschmitt-patent. Efter kriget fördes konstruktören Dr. Richard Vogt till USA under Operation Paperclip . Det sneda vingekonceptet återupplivades av Robert T. Jones , en flygingenjör vid NASA Ames Research Center , Moffett Field , Kalifornien. Analytiska studier och vindtunnelstudier initierade av Jones vid Ames indikerade att ett flygplan med sneda vingar i transportstorlek, som flyger i hastigheter upp till Mach 1,4 (1,4 gånger ljudets hastighet), skulle ha avsevärt bättre aerodynamisk prestanda än flygplan med mer konventionella vingar .
På 1970-talet konstruerades och testades ett obemannat propellerdrivet flygplan på Moffett Field. Känd som NASA Oblique Wing, påpekade projektet ett farkosts obehagliga egenskaper vid stora svepvinklar.
Hittills har bara ett bemannat flygplan, NASA AD-1, byggts för att utforska detta koncept. Den flög en serie flygtest med början 1979 . Detta flygplan visade ett antal seriösa rullkopplingslägen och ytterligare experiment avslutades.
Teori
Den allmänna idén är att designa ett flygplan som presterar med hög effektivitet när Mach-talet ökar från start till kryssningsförhållanden (M ~ 0,8, för ett kommersiellt flygplan). Eftersom två olika typer av luftmotstånd dominerar i var och en av dessa två flygregimer, är det problematiskt att förena högpresterande design för varje regim till en enda flygplan.
Vid låga Mach-tal dominerar inducerad luftmotstånd problem med motstånd. Flygplan under start och segelflygplan är mest bekymrade över inducerat motstånd. Ett sätt att minska det inducerade motståndet är att öka lyftytans effektiva vingspann. Det är därför glidflygplan har så långa, smala vingar. En ideal vinge har oändlig spännvidd och inducerat motstånd reduceras till en tvådimensionell egenskap. Vid lägre hastigheter, under starter och landningar, skulle en sned vinge placeras vinkelrätt mot flygkroppen som en konventionell vinge för att ge maximala lyft- och kontrollegenskaper. När flygplanet ökade i hastighet skulle vingen vridas för att öka den sneda vinkeln, och därigenom minska luftmotståndet på grund av blött område och minska bränsleförbrukningen.
Alternativt, vid Mach-tal som ökar mot ljudets hastighet och därefter, dominerar vågmotstånd designproblem. När flygplanet förskjuter luften genereras en ljudvåg. Att svepa bort vingarna från flygplanets nos kan hålla vingarna akter om ljudvågen, vilket avsevärt minskar motståndet. Tyvärr, för en given vingdesign, minskar ett ökat svep bildförhållandet . Vid höga hastigheter, både subsonic och supersonic , skulle en sned vinge svängas i upp till 60 grader till flygplanets flygkropp för bättre höghastighetsprestanda. Studierna visade att dessa vinklar skulle minska det aerodynamiska motståndet, vilket tillåter ökad hastighet och längre räckvidd med samma bränsleförbrukning.
I grunden verkar det som om ingen design kan optimeras helt för båda flygregimerna. Den sneda vingen visar dock löfte om att komma nära. Genom att aktivt öka svepet när Mach-talet ökar, är hög effektivitet möjlig för ett brett spektrum av hastigheter.
Det är teoretiserat [ av vem? ] att en sned flygande vinge drastiskt skulle kunna förbättra kommersiella flygtransporter, minska bränslekostnader och buller i närheten av flygplatser. Militära operationer inkluderar möjligheten till ett strids-/attackfordon med lång uthållighet.
NASA OFW flygplan forskning
Det har gjorts undersökningar av en OFW-plattform som utvecklas till ett transkontinentalt flygplan. NASA Ames utförde en preliminär designstudie av ett teoretiskt 500-sits överljudsflygplan med hjälp av konceptet 1991. Efter denna studie byggde NASA ett litet fjärrstyrt demonstrationsflygplan med ett vingspann på 20 fot (6,1 m). Den flög bara en gång, i fyra minuter i maj 1994, men på så sätt visade den stabil flygning med sned vingsvep från 35 grader till 50 grader. Trots denna framgång avbröts NASAs höghastighetsforskningsprogram och ytterligare studier av sneda vingar.
DARPA Oblique Flying-Wing (OFW)-projekt
United States Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) tilldelade Northrop Grumman ett kontrakt på 10,3 miljoner dollar (USD) för riskminskning och preliminär planering för en X-plane OFW-demonstrator, känd som Switchblade . Det programmet avbröts så småningom, med hänvisning till svårigheter med kontrollsystemen.
Programmet syftade till att ta fram ett teknikdemonstratorflygplan för att utforska de olika utmaningar som den radikala designen innebär. Det föreslagna flygplanet skulle vara en ren flygande vinge (ett flygplan utan andra hjälpytor som tails, canards eller en flygkropp ) där vingen svepas med en sida av flygplanet framåt och en bakåt på ett asymmetriskt sätt. Denna flygplanskonfiguration tros ge det en kombination av hög hastighet, lång räckvidd och lång uthållighet. Programmet omfattade två faser. Fas I skulle utforska teorin och resultera i en konceptuell design, medan Fas II omfattade design, tillverkning och flygtest av ett flygplan. Programmet hoppades kunna producera en datauppsättning som sedan kan användas när man överväger framtida militära flygplanskonstruktioner.
Vindtunneltester för flygplanskonstruktionen har slutförts. Designen noterades vara "arbetsbar och robust."
Se även
Vidare läsning
- Thinking Obliquely , Larrimer, Bruce I., NASA (2013)
externa länkar
- Oblique Flying Wings: An Introduction and White Paper - Desktop Aeronautics, Inc., 2005