публикации Самолеты с адаптивным крылом – фантастика или реальность?

Самолеты с адаптивным крылом – фантастика или реальность?

22 Декабря 2019
424

В фантастических фильмах летательные аппараты способны за считанные секунды преодолевать огромные расстояния и моментально адаптироваться к изменениям окружающей среды и не всегда благоприятным условиям. Авторы романов о будущем мечтали, что когда-нибудь самолеты будут обладать интеллектом, "умной" обшивкой и смогут обходиться без механизации крыла. Сегодня по всем этим направлениям активно идут научные исследования. Летательные аппараты становятся все совершеннее, в том числе, благодаря новым свойствам крыла и оперения.

Современные самолеты для управления подъемной силой крыла используют несколько подвижных механических элементов, включая элероны, закрылки и отклоняемые носки. Эти элементы не являются единым целым с крылом и при движении образуют множество щелей, что ухудшает его аэродинамические качества.

Адаптивным называется крыло, способное изменять форму своего профиля в зависимости от условий или режима полета. При этом оно обладает гладкой и гибкой обшивкой, а форма (профиль) крыла плавно меняется с помощью внутреннего механизма. Считается, что адаптивное крыло может быть выполнено более легким по сравнению с традиционным жестким крылом. . Кроме того, по расчетам, использование такой технологии на самолетах позволит добиться снижения расхода топлива на 10 процентов.

Управление таким крылом должно быть высокоавтоматизированным. 

От летательного аппарата требуется разная аэродинамика в зависимости от скорости и режима полета. Если диапазон скоростей относительно мал, крыло может принимать одну "стабильную" форму, которая будет приемлема в течение продолжительного времени. Труднее на взлете, посадке, при маневрировании и на сверхзвуковых скоростях, но и там элементы адаптивности внедрены уже давно – например, изменение стреловидности крыла у военных самолетов (в России это Су-24, Ту-22М/М3, Ту-160).

Поэтому часто указывается, что адаптивное крыло предназначается в основном для высокоманевренных и многоцелевых самолетов

Работы над созданием адаптивного крыла ведутся с конца 1970-х годов. Военно-воздушные силы США вместе с NASA работали по программе AFTI (Advanced Fighter Texnology Integration). Согласно открытым источникам, впервые такое крыло было применено в 1980-е годы на экспериментальном самолете F-111. Изменение кривизны его крыла осуществлялась в зависимости от высоты полета, числа Маха, угла стреловидности и необходимой подъемной силы.

Двухместный тактический бомбардировщик дальнего радиуса действия F-111 General Dynamics совершил первый полет в 1964 году. Он был оснащенкрылом изменяемой стреловидности, турбореактивными двухконтурными двигателями с форсажными камерами и РЛС следования рельефу местности.

В гражданской отрасли технологией адаптивного крыла в 1980-е годы заинтересовались в Airbus (программа Smart Intelligent Aircraft Structures - Saristu). Какое-то время концерн вел работы по созданию крыла с управляемой кривизной для самолетов А330 и А340, но затем отказался от этой идеи, поскольку обдувка моделей в аэродинамических трубах показала совсем небольшой выигрыш по топливной эффективности и одновременно – необходимость значительного усложнения существующей конструкции крыла.

Работы по адаптивному крылу в начале 2000-х годов подхватили и другие американские компании, например, FlexSys Inc. Их система адаптивного крыла FlexFoil представляет собой закрылки и элероны, выполненные едиными элементами с крылом. При установке в одну плоскость с крылом закрылки не образуют никаких щелей. При отклонении закрылков крыло остается гладким.

Летные испытания FlexFoil проводилисьв 2015 году на модифицированном бизнес-джете Gulfstream III совместно со специалистами NASA. В общей сложности система провела в воздухе 50 часов. На самолете стандартные закрылки были заменены подвижными продольными аэродинамическими плоскостями длиной 5,5 метра. По заверению разработчиков, эта система может быть установлена на любой из существующих сегодня самолетов и повысить его экономичность и управляемость на разных скоростях полета.

Новая веха в создании адаптивного крыла, похоже, наступает уже сейчас, так как Исследовательская лаборатория ВВС США провела испытаниябеспилотного летательного аппарата, оснащенного этой системой.

Она получила название VCCW (Variable Camber Compliant Wing, деформируемое крыло с изменяемым профилем). Летные испытания на беспилотнике проводились в сентябре-октябре 2019 года и были признаны успешными. В полете за изменение формы профиля крыла отвечала автоматика.

В прошлом году NASA провело испытания складываемых в полете законцовок, которые позволят увеличить подъемную силу крыла и управляемость самолетом при малой скорости полета.

В России технологии адаптивного крыла "в чистом виде" пока представлены мало. Известно, что "фундаментальные исследования" в этой области ведутся в ЦАГИ по заказу Минпромторга РФ. Специалисты института спроектировали и изготовили крупномасштабную модель отсека прямого крыла. "Отсек имеет сверхкритический остро настроенный профиль, который довольно резко меняет аэродинамические характеристики в зависимости от угла атаки и числа Маха. Такие профили в перспективе лягут в основу так называемых адаптивных крыльев будущих самолетов", - сообщали в пресс-службе института в начале 2019 года.

Согласно открытым источникам, адаптивный отклоняемый носок крыла с гибкой обшивкой был применен на опытном палубном истребителе Су-33УБ, поднявшемся в небо в 1999 году. Через десять лет этот проект был закрыт.

На авиасалоне МАКС-2019 конструкторский коллектив из Волгограда представил концепт беспилотного аппарата "Сарыч" с адаптивным крылом на базе мехатронных узлов. Жесткость крыла обеспечивается за счет ячеистой структуры, а гибкость – благодаря шарнирам двойного действия. "Сарыч" не имеет закрылков и другой механизации. 

Правда, пока дальше концепт-проекта дело не пошло, поскольку на дальнейшую реализацию необходимы значительные средства. Сейчас компания RMP-technology, придумавшая "Сарыча", ищет инвесторов.

вернуться назад

Комментарии отсутствуют