Vinge med variabel geometri

Den variable geometri airfoil er et bæreplan , hvis form kan modificeres under flyvning, for at gøre et luftfartøj stand til at udvikle sig med forskellige hastigheder uden tab af effektivitet.

Den mest almindelige løsning er at artikulere hele eller en del af flyvebladet for at kunne øge dets afbøjning ved høj hastighed og mindske den ved lav hastighed.

Selvom han blev betragtet som passagerfly supersonisk amerikansk Boeing 2707 , bruges denne type blad kun på militærfly, der hovedsageligt drives i 1970'erne. Blandt de mest kendte eksempler kan nævnes F-14 amerikanske Tomcat , European Tornado og Soviet MIG-23 Flogger . Vi kan også nævne F-111 Aardvark og B-1 Lancer . I dag har denne komplekse formel tendens til at forsvinde, og ingen ny enhed er blevet udviklet siden 1981 ( Tupolev Tu-160 ).

Aerodynamisk forklaring

Valget af et flys vinge skyldes et kompromis mellem liften, repræsenteret af løftekoefficienten , og trækket repræsenteret af trækkoefficienten - såvel som andre faktorer såsom masse, muligheden for ' krogbælge , etc. Flyvemaskinen er generelt optimeret til at give den bedste effektivitet ved flyets kørehastighed.

Militære fly, især dem med flere missioner, har adskillige "normale" flyveordninger, den ene i lyd, den anden i lydlyd . Ved lav hastighed, er det nødvendigt at opnå en høj koefficient af elevatoren , som resulterer i en høj koefficient af træk , som er meget straffe i supersonisk tilstand. En del af værdien af ​​trækkoefficienten er knyttet til afbøjningen af ​​båndet, derfor er båndets interesse med variabel afbøjning og mere generelt med variabel geometri.

Den variable geometri gør det muligt at optimere flyet til flere flyregimer, hvilket giver det større autonomi. På den anden side fører det til en stigning i apparatets tomme masse, en stigning i risikoen for nedbrud knyttet til geometriændringsanordningen og er kompleks at designe. Det er også nødvendigt at artikulere bærepunktsbelastningspunkterne for at holde sidstnævnte parallelt med planaksen uanset bomvinklen .

Historisk

Det første fly i verden, der er i stand til at ændre afbøjningen af ​​sin vinge under flyvning, var det amerikanske eksperimentelle fly Bell X-5 , som foretog sin første flyvning den20. juni 1951. X-5 lignede meget Messerschmitt P.1101- prototypen , hvis konstruktion blev afbrudt af Tysklands nederlag i slutningen af Anden Verdenskrig , og hvis pil kunne modificeres på jorden. I tilfælde af P.1101 blev denne nyhed utvivlsomt kun introduceret for at tillade test af forskellige konfigurationer under testflyvninger. De to byggede X-5'er udførte omkring 200 testflyvninger indtil 1958.

Parallelt med eksperimenterne med X-5 tilbød fabrikanten Grumman US Navy en jetfighter udstyret med en vinge med to positioner: en til start og landing, den anden til flyvning. Normal ved høj hastighed. XF10F Jaguar- prototypen startede sin første flyvning19. maj 1952, men havde så mange mangler, at projektet blev opgivet i April 1953.

Teknikken med variabel geometri blev efterhånden mestret i 1960'erne , og det første fly af denne type i drift i verden var den amerikanske General Dynamics F-111 bombefly i 1967. Den blev efterfulgt af den berømte F-14 Tomcat i 1974. for deres del, de sovjetiske taget i brug i 1970 både Sukhoi Su-17 Fitter angreb fly og MiG-23 Flogger fighter , prototyperne hvoraf fløj i 1966 og 1967 henholdsvis. i Frankrig , den Mirage III-G gjort sin første flyvning i 1966, men resulterede ikke i nogen masseproduktion. Blandt andre europæiske lande designede Italien , Storbritannien og FRG Tornado .

Imidlertid er kun omkring ti modeller af fly med variabel geometri blevet produceret i serie, og der er ikke taget noget nyt fly af denne type i brug siden Rockwell B-1 Lancer (amerikansk) og Tupolev Tu-160 Blackjack (sovjetisk) i midten af ​​1980'erne.

Morphing

MFX-1- demonstratoren , produceret af det amerikanske firma NextGEN med støtte fra Boeing , har vinger, hvis form kan variere ekstremt under flyvning. Under flyvetest blev vingens areal ændret med 40% og vingespændet med 30%, afbøjningen kan variere mellem 15 ° og 30 ° .

Forskning sigter mod at være i stand til at producere en optimal omkonfiguration af hele eller dele af profilen, fløjelementerne eller hele fløjen, omkonfiguration tilpasset øjeblikkets behov, for eksempel ved hjælp af mobile kabler integreret i en fløj til en vis grad deformerbar anvendelse af legeringer, kompositter og andre materialer med kontrollerbar aeroelasticitet og / eller piezoelektrisk formhukommelse, der kan styres af den indbyggede computer.

Liste over fly med vinger med variabel geometri

Eksperimentel

Masseproduktion

Populær kultur

Noter og referencer

  1. Air & Cosmos, red. 2041 af 25. august 2006
  2. Narcis M Ursache, Tomas Melin, Askin T Isikveren og Michael I Friswell (2007) . Morphing winglets til forbedring af flerfasede fly . I den 7. AIAA ATIO-konference
  3. Jean-François ROUCHON, Dominique HARRIBEY, Enrico DERRI og Marianna BRAZA (2011), Aktivering af en deformerbar vinge med amf-kabler fordelt på overfladen . 20 th Congress Françaisde Mekanik, August 28 / September 2 2011-25.044 Besancon, Frankrig (FR)
  4. Anna-Maria Rivas McGowan, W Keats Wilkie, Robert W Moses, Renee C Lake, Jennifer Pinkerton Florance, Carol D Wieseman, Mercedes C Reaves, Barmac K Taleghani, Paul H Mirick og Matthew L Wilbur. Aeroservoelastisk og strukturel dynamikforskning på smarte strukturer udført på NASA Langley Research Center . I 5. SPIE International Symposium on Smart Structures and Materials, San Diego, CA, 1998
  5. Maxime Chinaud, Johannes Scheller, Jean François Rouchon, Eric Duhayon og Marianna Braza (2013) Hybrid elektroaktive vinger, der morfer til aeronautiske applikationer . Solid State Phenomena, 198: 200–205
  6. P Jänker, F Hermle, S Friedl, K Lentner, B Enenkl og C Müller. Avanceret piezoelektrisk servoklappesystem til rotoraktiv kontrol . I det 32. europæiske rotorfartøjsforum, Maastricht, Holland, 2006.
  7. Justin Edward Manzo. Analyse og design af en hyper-elliptisk cambered span morphing flyvinge . Ph.d.-afhandling, Cornell University, 2006

Relateret artikel