Tradicionales para aeronaves modernas y vehículos aéreos no tripulados del tipo de aeronave son las superficies de control aerodinámico. Las superficies móviles en el ala o el estabilizador le permiten cambiar las características del avión y, por lo tanto, controlar el vuelo. Sin embargo, tales controles tienen una serie de características que, desde ciertos puntos de vista, parecen ser defectuosas. Para salvar la aviación de características tan ambiguas en el Reino Unido durante muchos años, se ha llevado a cabo el programa de investigación FLAVIIR.
En 2004, con el apoyo de las agencias gubernamentales británicas, se lanzó un nuevo programa, Investigación industrial integrada en vehículos sin aire ("Investigación práctica integrada de una aeronave sin mecanización de alas") o FLAVIIR. El participante clave del programa fue BAE Systems, que se encargaría de llevar a cabo parte del trabajo práctico básico. También una gran aportación al trabajo realizado por la Universidad de Cranfield. Junto con estas dos organizaciones, otras nueve universidades británicas y empresas comerciales participan en el programa.
Drones experimentados BAE Magma con diferentes tipos de ruedas. Foto Aviationweek.com
Durante los primeros años, los participantes en el programa participaron en la investigación y el desarrollo de un demostrador de tecnología. El primer prototipo en FLAVIIR despegó en 2010. Sus pruebas permitieron recopilar mucha información nueva y continuar la investigación. A finales de 2017, tuvo lugar el primer vuelo de un nuevo laboratorio de vuelo. Las pruebas de esta máquina aún están en curso, y en un futuro próximo deberían dar los resultados deseados.
Teoría de control
Como es bien sabido, hay tres formas principales de controlar una aeronave de un tipo de aeronave: aerodinámica, de chorro y de equilibrio. El más ampliamente aerodinámico, que contempla el uso de timones desviables en los aviones. Cambiando su posición, el volante crea nuevas fuerzas aerodinámicas que actúan sobre la estructura del avión en su conjunto.
Los volantes aerodinámicos no están exentos de fallas. Por lo tanto, su efectividad disminuye con una disminución en el caudal o una disminución en la densidad del aire; La mecanización de las alas y sus accionamientos ocupan espacio y tienen una cierta masa; estos dispositivos también pueden afectar negativamente las características de visibilidad. En relación con estas circunstancias, durante muchas décadas, se ha trabajado para mejorar las superficies de control aerodinámico, así como la búsqueda de soluciones alternativas. El programa FLAVIIR ofrece exactamente la segunda forma de deshacerse de los problemas típicos.
Laboratorio de vuelo BAE Demon en la exposición. Fotos de Wikimedia Commons
Los estudios de la última década han demostrado que los volantes tradicionales se pueden reemplazar por un sistema más simple con menos partes móviles. El nuevo sistema de control de la aeronave, según los especialistas británicos, debe utilizar el principio de CCW (Ala de control de circulación - "Ala con circulación controlada"). Este principio proporciona el control del flujo de aire alrededor del avión, lo que le permite cambiar sus características de rodamiento en un momento dado. En general, el nuevo concepto puede considerarse un desarrollo adicional del conocido "jet flap", pero esta vez no es un medio para mejorar las características aerodinámicas, sino un sistema de control completo.
Para utilizar el principio CCW, se requiere un plano con un borde trasero curvo. En lugar de un timón o alerón en el borde de tal ala, se propone instalar un sistema neumático con controles. A lo largo del borde debe estar la tubería de aire comprimido del compresor, asociada con una placa perforada del tamaño deseado. Por medio de válvulas en la tubería, se debe controlar el suministro de aire a los orificios de la placa.
El principio de CCW no es demasiado complicado e interesante. Al pasar a lo largo del borde trasero curvo del ala, el aire debe "adherirse" a él debido al efecto Coanda. El aire comprimido se debe descargar de los orificios en la parte curva del borde mediante el comando de los sistemas de control. Este último afecta el curso del flujo entrante y hace que se desvíe, cambiando las fuerzas aerodinámicas en el avión. Cuando se aplica aire al avión, la presión sobre él disminuye y la presión debajo del ala empuja este último hacia arriba. Debido a la correcta aplicación de dichos dispositivos en dos medias alas o en diferentes superficies del plano, se puede obtener un sistema de control suficientemente efectivo.
"Demonio" desde un ángulo diferente. Fotos de Wikimedia Commons
Los manillares basados en CCW tienen varias ventajas sobre las superficies deflectables tradicionales. Simplifican el diseño del ala debido a la falta de necesidad de dispositivos móviles; Reducir los volúmenes requeridos para unidades, etc. instrumentación y tampoco cambian la configuración del ala en términos de radar. Al mismo tiempo, hay algunos inconvenientes. En primer lugar, los sistemas propuestos requieren medios adicionales de control automático, que asumen algunas de las funciones del piloto. Sin embargo, en general, los resultados del programa FLAVIIR pueden ser de interés en todas las áreas principales de la aviación.
Experimentado "Demon"
Los primeros estudios en el marco del programa FLAVIIR se llevaron a cabo utilizando modelos digitales, túneles de viento, etc. Al final de la última década, se obtuvieron los resultados requeridos y los participantes del programa comenzaron a desarrollar un laboratorio volador. Las aeronaves experimentadas tenían que mostrar sus capacidades en la práctica, así como ayudar a los investigadores con la recopilación de información necesaria para el desarrollo del programa.
En 2010, BAE Systems construyó y probó un vehículo aéreo no tripulado con experiencia llamado Demon. Fue posicionado como "el primer avión en el mundo sin timones en el ala". El coche tenía un aspecto distintivo y un diseño especial de los aviones. Al mismo tiempo, el exterior del demonio no traicionó las características principales del proyecto.
UAV Demon en vuelo. Foto BAE Systems / baesystems.com
El laboratorio de vuelo se construyó de acuerdo con el esquema "sin cola" con un diseño integral de fuselaje. El "demonio" recibió una gran forma de huso del fuselaje con un fondo plano. Las partes laterales del fuselaje sirvieron como entradas de ala. En la parte superior del fuselaje, colocaron un cubo de admisión de aire y una quilla en forma de flecha con un timón de aspecto tradicional. UAV equipado con un trapezoide en términos del ala barrida. Para el despegue y el aterrizaje independientes, el UAV BAE Demon recibió un chasis de tres puntos con soporte nasal. Los diseñadores han proporcionado la instalación de todos los medios necesarios para el control remoto y la recopilación de información.
UAV equipado con un motor turborreactor compacto. Una parte de su energía se desvió a un compresor separado, que era responsable de la operación de los nuevos sistemas. Casi a lo largo del borde posterior, hubo nuevos controles basados en la idea de CCW. De acuerdo con los comandos del equipo de a bordo, el sistema de control neumático tenía que suministrar aire presurizado a las partes correspondientes del borde posterior y cambiar las características del ala. Nuevas herramientas proporcionaron control de cabeceo y balanceo. Para la guiñada respondió el volante desviado en la quilla.
El 17 de septiembre de 2010, el prototipo se levantó por primera vez en el aire y luego se probó activamente en diferentes condiciones y en diferentes modos. Durante el largo programa de pruebas de vuelo, se recopiló una gran cantidad de datos. Se afirmó que durante los vuelos de prueba era posible confirmar la eficiencia fundamental de los nuevos sistemas de control. Según sus características, esta última cedió ligeramente a la dirección aerodinámica. Además, fue posible confirmar las posibilidades teóricas asociadas con la tecnología de sigilo. El avión discreto, que no tiene superficies móviles, realmente no es propenso a desenmascararse cuando maniobra.
El primer prototipo de UAV BAE Magma con sistemas de control tradicionales. Foto Aviationweek.com
Los participantes del programa FLAVIIR llevaron a cabo un análisis a gran escala de los datos recopilados durante las pruebas de un UAV demonio experimentado y luego continuaron con el desarrollo de las ideas existentes. Los siguientes años se gastaron en investigaciones y pruebas adicionales. Pronto apareció el segundo proyecto del laboratorio de vuelo, diseñado para desarrollar nuevas soluciones. Los fabricantes de aeronaves no repitieron el diseño del prototipo anterior y presentaron la aeronave de un esquema diferente.
Proyecto magma
En 2016, BAE Systems comenzó a probar un vehículo aéreo no tripulado con experiencia llamado Magma. A diferencia del anterior "Demon", los planes del fabricante incluían la construcción de dos muestras. La primera UAV fue una máquina con mecanización tradicional, diseñada para pruebas preliminares y pruebas de diseño. Después de eso, iban a poner a prueba la segunda copia, equipada con sistemas de control de flujo de incidentes.
BAE Magma UAV es una máquina de ala voladora sin un fuselaje claramente definido, pero con un par de aletas de cola. El ala en sí está barrida y equipada con puntas triangulares. En el fuselaje se instaló un motor turborreactor. No se proporcionó un compresor separado para suministrar aire a los controles por este tiempo. Se propuso recibir aire comprimido del compresor del motor principal y enviarlo a través de tuberías al borde trasero del ala. Además, la máquina recibió los dispositivos electrónicos necesarios y un chasis de tres puntos.
Al igual que el anterior UAV Demon, el nuevo modelo tiene un extremo posterior del ala con dispositivos CCW inusuales. Los controles de circulación son responsables de controlar los canales de cabeceo y balanceo. Además, en el nuevo "Magma" hay dispositivos similares en las quillas, lo que hizo posible abandonar los timones tradicionales.
Laboratorio de vuelo "magma" en el suelo. Foto Aviationweek.com
Con el fin de mejorar la capacidad de control en el tono, se introdujo un nuevo sistema Fluidic Thrust Vectoring ("Control de vectores de empuje debido al flujo de desbordamiento"). La parte trasera del fuselaje rudimentario que aloja la boquilla del motor, en su forma, es similar al borde del ala y tiene un sistema para suministrar aire comprimido. Debido a esto, el avión no tripulado puede cambiar la dirección del flujo de salida de los gases de reacción y así controlar el vector de empuje dentro de un sector pequeño.
El primer vuelo del laboratorio volador Magma, construido con medios fundamentalmente nuevos, tuvo lugar el 13 de diciembre de 2017. La compañía de UAV escribió con entusiasmo sobre este evento y destacó su importancia tanto para el programa FLAVIIR como para el desarrollo de la aviación en general. Los participantes del programa de investigación tenían la intención de realizar pruebas de diseño de vuelo completas y recopilar todos los datos necesarios.
Proyecto futuro
Según datos conocidos, el programa de investigación de Investigación Industrial Integrada de Flapless Air Vehicle aún no está completo. Los vuelos de prueba del laboratorio de vuelo Magma continúan, y ambos aviones no tripulados, que difieren en su configuración, están involucrados en el trabajo. El producto Demon, por lo que se sabe, ha sido enviado para su almacenamiento, ya que no cumple con los requisitos modernos del programa para el equipo experimental.
Los desarrolladores de la nueva tecnología ya han recibido resultados notables y se han jactado repetidamente de ellos. Además, se realizaron varias evaluaciones sobre el futuro del concepto propuesto. El sistema de control CCW mostró su rendimiento durante las pruebas de equipos experimentales y también justificó las esperanzas puestas en él. Es muy posible que al finalizar las pruebas en curso, BAE Systems u organizaciones relacionadas comenzarán a buscar formas de implementar nuevas soluciones en proyectos de aviones avanzados para un propósito particular.
Prototipo de magma de BAE. Las placas características de los sistemas de control son visibles. Foto BAE Systems / baesystems.com
La lista de ventajas de los sistemas de control prometedores es bien conocida. El rechazo de la mecanización habitual a favor de los controles del flujo que se aproxima proporciona una simplificación significativa del diseño del ala, lo facilita y también le permite guardar la configuración del avión durante el vuelo sin cambiar las características del radar.
De hecho, la única dificultad en el contexto de FLAVIIR / CCW está relacionada con la falta de desarrollos de la vida real sobre estos temas y la necesidad de realizar una serie de estudios. Por lo tanto, la finalización exitosa del programa de investigación actual eliminará muchas preguntas y le permitirá comenzar a implementar nuevas soluciones en la práctica. Las ideas propuestas pueden aplicarse en varios campos, en primer lugar, donde pueden dar el mayor efecto.
Una de las principales ventajas del concepto CCW de los expertos británicos es una simplificación drástica del diseño de los sistemas de control. En lugar de un conjunto de actuadores y mecanismos, puede instalar un conjunto de válvulas y tuberías, y no imponen restricciones especiales en la disposición del fuselaje. Un ala sólida sin mecanización puede ser más liviana y fuerte que la tradicional. Todo esto puede ser útil al crear aviones ligeros de tamaño pequeño, incluidos los vehículos aéreos no tripulados.
El mismo patrón, vista trasera. Foto BAE Systems / baesystems.com
Los diseñadores de aviones no tripulados y tripulados pueden estar interesados en el potencial de CCW en el contexto de la visibilidad del radar. Incluso con un cálculo cuidadoso de la estructura y las formas de la estructura del avión, el avión de la arquitectura tradicional todavía tiene algunos elementos que pueden aumentar el EPR. Se están tomando varias medidas, pero hasta ahora no se ha ganado el "factor desestabilizador" en forma de mecanización móvil. Quizás los diseñadores de aeronaves de los países líderes estén interesados en los resultados del programa FLAVIIR y los utilicen en nuevos proyectos.
En el futuro previsible, los especialistas británicos deberán completar el trabajo en un programa de investigación y desarrollo prometedor, después del cual vale la pena esperar el inicio de la introducción de nuevos desarrollos. Mientras que el programa FLAVIIR y sus objetivos parecen interesantes y prometedores. Sin embargo, no debes sobreestimar el proyecto curioso y esperar demasiado de él. A pesar de la aparición regular de nuevas ideas y soluciones, la industria aeronáutica en su conjunto sigue siendo bastante conservadora. Los desarrolladores de tecnología de la aviación no están dispuestos a aceptar nuevas propuestas si son sospechosos o no pueden justificarse plenamente.
El programa Flapless Air Vehicle Integrated Industrial Research es de gran interés desde el punto de vista de la ciencia y la tecnología. Además, logró mostrar su potencial con un par de prototipos. Sin embargo, los resultados de la investigación aún no están listos para su implementación en la práctica. Se desconoce cuánto tiempo funcionará el seguimiento y si el nuevo concepto irá más allá de los laboratorios de investigación.
De acuerdo con los sitios de materiales:
https://baesystems.com/
http://aviationweek.com/
https://militaryfactory.com/
https://janes.com/
https://popmech.ru/
https: // arstechnica. com /
http://warisboring.com/
https://topwar.ru/armament/aviation/
No hay comentarios:
Publicar un comentario