публикации Самолеты с адаптивным крылом – фантастика или реальность?

Самолеты с адаптивным крылом – фантастика или реальность?

22 Декабря 2019
83088

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

3 комментария

Макс
19.02.2020 07:35:27
Не нужно путать адаптивную механизацию крыла и адаптивное крыло, а изменение стреловидности говорит о многорежимности крыла. Также адаптивность предполагает автоматическое изменение формы от условий полета, без участия пилотов.
Илья Аксенов
27.02.2020 09:35:30

[img]file:///D:/%D0%B2%20%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B0%D1%82%D1%8C/%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BC%20%D0%BE%D0%B1%D0%B4%D1%83%D0%B2-02[/img]Самолеты будущего будут иметь возможность вертикального взлета и посадки с помощью экранного эффекта. А летать они будут в облаке плазмы, так, что им обтекаемые аэродинамические формы будут без надобности. Такие летательные аппараты будут иметь широкую сферу перемещения, от ближнего космоса, до полетов на уровне крыш домов.

Зависание на месте и разворот будут их визитной карточкой в штурмовке любых объектов, совместно с разгоном до гиперзвуковых скоростей в облаке плазмы с места.

Интересно, что в горизонтальном полете они смогут менять высоту практически вертикально, без пологого спуска и подъема.

Это позволит новая конструкция крыла, у которого будет совсем другая концепция управления полетом. Так, в частности, на нем спереди и сзади будут стоять форсунки генератора плазмы, которые и позволят подниматься и опускаться вертикально, без смещения по горизонтали.

В крыле находятся детонационные двигатели, которые расположены по горизонтали, а не, как в сопле стандартного двигателя по кругу, вот эти сопла и будут создавать тягу для подъемной силы крыла самолет. У экранопланов такая же система, только там стоят отдельные двигатели впереди экраноплана.

Prosto Zloy314
04.03.2020 13:48:43
 Еще в 1970-х в ОКБ Мясищева разрабатывался дозвуковой высотный самолет М-17 (потолок более 20 км), для которого первоначально планировалось использование адаптивного крыла (так называемый "полет по огибающей поляре"). Дальнейший анализ показал, что весовые издержки такой конструкции превышают аэродинамический выигрыш. Очевидно, что для высокоманевренных самолетов, достигающих значений перегрузки 9g, проблемы весового совершенства конструкции будут иметь еще большее значение.