211service.com
Skrzydło hybrydowe zużywa o połowę mniej paliwa niż standardowy samolot
Inżynierowie z branży lotniczej od dawna wiedzą, że rezygnacja z konwencjonalnego kadłuba rurowego na rzecz hybrydowego skrzydła przypominającego mantę może radykalnie zmniejszyć zużycie paliwa. Zespół z NASA zademonstrował teraz metodę produkcji, która obiecuje uczynić projekt praktycznym.
Skrzydło to: NASA zbudowała zdalnie sterowany prototyp swojego hybrydowego skrzydła.
W połączeniu z niezwykle wydajnym typem silnika, zwanym silnikiem o ultra wysokim współczynniku obejścia, hybrydowy projekt skrzydła może zużywać o połowę mniej paliwa niż konwencjonalne samoloty. Chociaż wprowadzenie technologii na rynek może zająć 20 lat, metoda produkcji opracowana przez NASA może pomóc w ulepszeniu konwencjonalnych samolotów komercyjnych w ciągu najbliższych 8-10 lat, szacuje Fay Collier, kierownik programu NASA.
Technika produkcji obniża masę elementów konstrukcyjnych samolotu o 25 procent, co może znacznie zmniejszyć zużycie paliwa. Zaliczki są kulminacją trzyletniego wysiłku NASA i partnerów, w tym Pratt & Whitney i Boeing, o wartości 300 milionów dolarów.
Projekt latającego skrzydła wiąże się z dwoma kluczowymi wyzwaniami. Jednym z nich jest sterowanie takim samolotem przy niskich prędkościach. NASA wcześniej rozwiązała ten problem, budując sześciometrowy zdalnie sterowany samolot testowy (X-48B), aby zademonstrować sposoby sterowania skrzydłami hybrydowymi. Na podstawie tych testów i testów w tunelu aerodynamicznym NASA zbudowała większy zdalnie sterowany samolot, który w zeszłym roku rozpoczął loty testowe.
Drugim wyzwaniem jest zbudowanie pełnowymiarowej wersji samolotu z kabinami ciśnieniowymi, która jest konstrukcyjnie solidna. Jednym z powodów, dla których samoloty rurowe przetrwały, jest to, że stosunkowo łatwo jest zbudować rurę, która wytrzyma siły działające na nią z zewnątrz podczas lotu, jednocześnie utrzymując ciśnienie w kabinie. Hybrydowa konstrukcja skrzydła obejmuje bardziej płaski, przypominający skrzynkę kadłub, który łączy się ze skrzydłami. Bardziej płaska konstrukcja, która obejmuje kilka kątów zbliżonych do prostych, jest znacznie trudniejsza do zbudowania w sposób wystarczająco mocny i lekki, aby był praktyczny.
Proces produkcyjny NASA rozpoczyna się od wstępnie uformowanych prętów z kompozytu węglowego. Wędki są pokryte tkaniną z włókna węglowego i zszyte na miejscu. Tkanina jest następnie szyta na paskach pianki, aby utworzyć poprzeczki. Tkanina jest impregnowana żywicą epoksydową, aby stworzyć sztywną strukturę kompozytową.
Przetestowano sekcje kadłuba zbudowanego tą techniką i wykazano, że wytrzymują siły, które będą przyłożone do gotowego samolotu. Testy wykazały również, że gdy zastosowano wystarczający nacisk, aby spowodować awarię części, szwy użyte do wykonania konstrukcji zapobiegały rozprzestrzenianiu się pęknięć – co jest kluczem do uniknięcia katastrofalnej awarii w locie.
Naukowcy budują obecnie dwupoziomową konstrukcję ciśnieniową o szerokości 30 stóp, która zostanie wykorzystana do weryfikacji podejścia produkcyjnego. Budowa ta ma zostać ukończona do 2015 roku.
Aby osiągnąć 50-procentowe zmniejszenie zużycia paliwa, projekt skrzydła hybrydowego będzie musiał zawierać zaawansowany projekt silnika. Collier twierdzi, że silniki z ultrawysokim obejściem są dobrym rozwiązaniem. W konstrukcji z ultrawysokim obejściem przedni wentylator silnika jest znacznie większy niż rdzeń silnika, w którym powietrze jest sprężane i zachodzi spalanie. Tak duże wentylatory mogą być trudne do zamontowania pod skrzydłem, ponieważ silniki są montowane w większości konwencjonalnych samolotów. Hybrydowa konstrukcja skrzydła zakłada montowanie silników na górze samolotu, a nie pod skrzydłami. (Konstrukcja do montażu od góry obniża również poziom hałasu.)
NASA pomogła firmie Pratt & Whitney opracować prototypowe silniki z ultrawysokim obejściem, które po raz pierwszy mają trafić do użytku komercyjnego w przyszłym roku, począwszy od samolotów Bombardier serii C. NASA dalej optymalizuje silniki, aby wykorzystać konstrukcję górną w hybrydowym samolocie ze skrzydłami.