НАСА пересматривает эффективную концепцию крыла для испытаний

Перевернутое положение может быть правильным. Это то, что определили исследователи NASA для испытаний эффективной концепции крыла, которая может стать частью ответа агентства на создание будущих самолётов, устойчивых к внешним воздействиям.

Исследования в рамках проекта NASA Advanced Air Transport Technology, включающего 10-футовую модель, могут помочь инженерам NASA подтвердить концепцию Transonic Truss-Braced Wing (TTBW), самолёта, использующего длинные тонкие крылья, стабилизированные диагональными стойками. Эффективные крылья концепции TTBW добавляют подъёмную силу и могут привести к снижению расхода топлива и выбросов для будущих коммерческих узкофюзеляжных самолётов.

Группа специалистов из Лаборатории полетных нагрузок в Исследовательском центре полетов имени Армстронга НАСА в Эдвардсе, штат Калифорния, использует модель, называемую «Имитация крыла с ферменными связями», для проверки концепции и методов испытаний.

Модель крыла и стойки имеют приборы, установленные для измерения деформации, затем прикрепленные к жесткой вертикальной испытательной раме. Проволока, свисающая с верхней части рамы, стабилизирует модель крыла для испытаний. Для этих испытаний исследователи решили установить 10-футовое алюминиевое крыло вверх дном, добавив грузы для приложения напряжения. Перевернутая ориентация позволяет гравитации имитировать подъёмную силу, которую крыло будет испытывать в полёте.

«Распорка уменьшает необходимую структуру на основном крыле, и в результате получается меньший вес конструкции и более тонкое крыло», — сказал Фрэнк Пена, директор по испытаниям макета крыла NASA. «В этом случае испытание измеряло силы реакции у основания основного крыла и у основания распорки. Существует определенное распределение нагрузки между крылом и распоркой, и мы пытаемся измерить, какая часть нагрузки остается в основном крыле, а какая передается на распорку».

Чтобы собрать эти измерения, команда добавляла грузы по одному к крылу и ферме. В другой серии испытаний инженеры простукивали конструкцию крыла инструментальным молотком в ключевых местах, отслеживая результаты с помощью датчиков.

«У конструкции есть собственные частоты, на которых она хочет вибрировать в зависимости от её жесткости и массы», — сказал Бен Парк, директор по наземным вибрационным испытаниям макета крыла NASA. «Понимание частот крыла, где они находятся и как они реагируют, является ключом к возможности предсказать, как крыло будет реагировать в полете».

Добавление грузов к законцовке крыла, постукивание по конструкции молотком и сбор отклика вибрации — необычный метод тестирования, поскольку он добавляет сложности, сказал Парк. Процесс того стоит, сказал он, если он предоставляет данные, которые ищут инженеры. Тесты также уникальны, поскольку NASA Armstrong спроектировал, построил и собрал крыло, стойку и испытательное приспособление, а также провел тесты.

После успешного завершения калибровки нагрузок и вибрационных испытаний на 10-футовом крыле команда NASA Armstrong Flight Loads Laboratory работает над проектированием системы и оборудования для тестирования 15-футовой модели из графито-эпоксидного композита. Команда Advanced Air Transport Technology TTBW в исследовательском центре NASA в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, проектирует и строит модель, которая называется Structural Wing Experiment Evaluating Truss-bracing.

Более крупная модель крыла будет построена с использованием структурного дизайна , который будет больше напоминать то, что потенциально может летать на будущих коммерческих самолётах. Целью этих испытаний является калибровка прогнозов с помощью измеренных данных о деформации и изучение того, как тестировать новые конструкции самолётов, такие как концепция TTBW.

Проект NASA «Передовые технологии воздушного транспорта» входит в программу NASA «Передовые воздушные транспортные средства», в рамках которой оцениваются и разрабатываются технологии для новых авиационных систем, а также изучаются перспективные концепции воздушных перевозок.

Мастер пера, обрабатывает новостную ленту.