Журнал expomod / Актуальные новости Digital
Как конструкция крыла может улучшить полет самолета?
Как конструкция крыла может улучшить полет самолета?
В 15 веке Леонардо да Винчи создал один из первых концептов летательного аппарата, сделав первый шаг к осуществлению человеческой мечты о полете. Однако понадобилось более 400 лет, чтобы эта мечта стала реальностью. Только в 1903 году Орвилл и Уилбур Райт успешно управляли первым самолетом с двигателем. С тех пор авиация действительно взлетела. Сегодня авиационные инженеры несут ответственность за захватывающие новые разработки в области авиационных технологий, от улучшения конструкции коммерческих самолетов до создания дронов, которые могут летать на Марсе.
Чтобы повысить эффективность использования топлива и сократить выбросы, авиационные инженеры изучают возможность сделать крылья самолетов более длинными, тонкими и гибкими. При разработке новых конструкций самолетов авиационные инженеры тестируют модели в аэродинамических трубах и применяют численное моделирование для прогнозирования и анализа их поведения. Однако для этих новых гибких крыльев существующие методы испытаний неадекватны из-за дополнительных сложностей, которые их конструкция вносит в гибкость самолета и его взаимодействие с общим движением самолета. Вот почему д-р Пунсара Наваратна и д-р Алессандро Понтилло, научные сотрудники в области авиационной техники Бристольского университета, разрабатывают новые методы испытаний и моделирования для изучения динамики полета гибких самолетов в условиях аэродинамической трубы.
Как разрабатываются и испытываются новые самолеты?
«Аэродинамическая труба — один из самых ценных инструментов, используемых в экспериментальных исследованиях самолетов», — говорит Пунсара. Аэродинамическая труба состоит из больших труб с вентиляторами, создающими управляемый поток воздуха. Поместив масштабную модель самолета в туннель, инженеры могут оценить, как он ведет себя под воздействием воздушного потока, и использовать эти знания для прогнозирования поведения полноразмерного самолета.
Обычно тестирование проводится путем помещения стационарной модели в аэродинамическую трубу, но в Бристольском университете была разработана новая «маневренная установка», которая позволяет инженерам перемещать модель самолета, пока она находится в воздушном потоке. «Модель самолета можно «запустить» в аэродинамической трубе, подобно тому, как летает настоящий самолет», — объясняет Пунсара. Датчики на модели и вокруг нее собирают данные о том, как воздух движется вокруг самолета и как сам самолет реагирует на воздушный поток, которые затем можно сравнить с численными моделями ожидаемого поведения самолета.
Для чего разрабатываются гибкие крылья?
Именно форма крыльев самолета заставляет его летать. Поскольку крылья самолета изогнуты сверху и более плоские снизу, воздух проходит над верхней частью крыла быстрее, чем под ним. Это снижает давление воздуха над крылом, что приводит к подъемной силе вверх и заставляет самолет летать.
Как тестируются гибкие крылья?
Понимание того, как эти гибкие крылья ведут себя и взаимодействуют со всем самолетом, является новой задачей. Важно осмотреть весь самолет, так как гибкость крыла может существенно повлиять на такие характеристики, как комфорт пассажиров и объем работы пилота при управлении самолетом. . После создания новых компьютерных моделей гибких крыльев он и Пунсара должны провести эксперименты для их проверки.
Как правило, гибкие крылья монтируются сбоку аэродинамической трубы, а затем угол крыла по отношению к воздушному потоку изменяется для измерения деформации крыла. Вместо этого с помощью «маневренной установки» можно испытать весь самолет, а также проверить взаимодействие и сцепление гибкого крыла с корпусом самолета. Пунсара и Алессандро разработали новую методику испытаний для исследования динамики полета гибкого самолета в аэродинамической трубе. Этот новый метод позволяет идентифицировать неожиданные явления, например, связанные с соединением динамики гибкого крыла с поведением механики полета.