Purge-mallin varhainen versio
Vuodesta 2019 lähtien American Advanced Research Agency DARPA on ollut mukana CRANE-kokeiluohjelmassa. Sen tavoitteena on luoda ja testata lentokonetyyppinen lentokone, jossa on epätavallinen lennonohjaustapa. Viime aikoihin asti ohjelma oli kilpailuvaiheessa ja useat yritykset kehittivät esiprojektejaan. Nyt DARPA on valinnut voittajan jatkamaan työtä.
Kilpailullinen vaihe
Elokuussa 2019 DARPA-toimisto ilmoitti aloittavansa työt aiheesta CRANE (Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effecters - "Control using new devices for Advanced Aircraft"). Raportin mukaan tämän ohjelman tarkoituksena olisi ns. teknologian tutkimus ja kehittäminen. aktiivinen ilmavirran ohjaus (Active Flow Control - AFC). Tätä periaatetta oli tarkoitus tutkia laboratoriossa ja koekoneen avulla.
Tuolloin virasto aikoi kutsua potentiaaliset kehittäjät ja järjestää "teknisen ehdotuspäivän" heidän osallistumisensa kanssa. Sen jälkeen ohjelma voisi siirtyä esitutkimuksen ja kilpailusuunnittelun vaiheeseen. Tämä osa työstä nimettiin vaiheeksi 1.
Useat suuret kehittäjät ilmaisivat halunsa osallistua pilottiohjelmaan ilmailu teknologiaa. Yksi kilpailijoista oli Aurora Flight Sciences, Boeingin tytäryhtiö. Vuosina 2019-20 hän liittyi CRANE:hen ja aloitti tarvittavan tutkimuksen.
Ohjelman tutkimus- ja kilpailullinen "vaihe 1" jatkui viime aikoihin asti. DARPAn edustama asiakas sai viime vuoden lopulla neljän kilpailijan työn tulokset, tutki niitä ja teki päätöksensä. Aurora Flight Sciences julistettiin tämän vaiheen voittajaksi. Hänen projektiaan pidettiin tehtävien suorittamisen kannalta menestyneimpänä ja lupaavimpana.
Parannettu malli
Tulevaisuuden suunnitelmat
"Vaiheen 1" tulokset julkistettiin 17. tammikuuta. Samana päivänä DARPA-toimisto teki voittaneelle yritykselle sopimuksen myöhempien töiden suorittamisesta. Sopimuksen kustannuksia ja sen täytäntöönpanon ajoitusta ei raportoida. Samaan aikaan tilaaja ja urakoitsija julkaisivat lehdistötiedotteita, joissa he kertoivat osan lähitulevaisuuden suunnitelmistaan.
Edellisessä vaiheessa Aurora Flight Science -asiantuntijat suorittivat teoreettisia tutkimuksia ja kehittivät useita vaihtoehtoja AFC-lentokoneen ulkonäköön. Sitten mallit valmistettiin ja testattiin tuulitunnelissa. Tämän työn aikana löysimme optimaalisen suunnitteluvaihtoehdon, vahvistimme sen potentiaalin ja löysimme tapoja parantaa edelleen.
Nyt Auroran CRANE-projekti siirtyy vaiheen 2 seuraavaan vaiheeseen. Sen tavoitteena on luoda tekninen projekti, jossa kaikki keskeiset elementit ja teknologiat kehitetään. Urakoitsijan on luotava tyypillinen lentokoneen runko sekä saatettava päätökseen täydellisen ja toimivan AFC-ohjausjärjestelmän kehittäminen kaikkine ohjelmistoineen ja laitteistoineen.
Osana seuraavaa "vaihetta 3" kehitysyhtiön on rakennettava teknologian demonstraattori ja suoritettava sen lentokokeet. Aurora raportoi jo, että tällaisen lentokoneen siipien kärkiväli on 30 jalkaa (9,1 m) ja lentoonlähtöpaino 7 3180 puntaa (noin XNUMX kg). Tästä johtuen uuden teknologian mahdollisuudet täysikokoisiin lentokoneisiin ja UAV:ihin on mahdollista määrittää tarkemmin.
Aurora Flight Science ja DARPA aikovat kerätä suuren määrän dataa, jonka avulla voimme tehdä lopulliset johtopäätökset. Jos kolmen vaiheen aikana aktiivinen virtauksensäätö täyttää odotukset, niin tätä tekniikkaa kehitetään edelleen ja se saavuttaa jopa käytön lentokoneissa. Lupaavien lentokoneiden tai UAV:iden ilmaantuminen AFC:llä on kuitenkin vielä epävarma tulevaisuus.
Tekniset ratkaisut
Aurora ja DARPA ovat aiemmin näyttäneet tyhjennysmalleja "vaihe-1" ja tietokonegrafiikkaa varten lupaavalla lentokoneella. Julkistetut materiaalit antavat yleensä mahdollisuuden ymmärtää, millainen tulevaisuuden teknologian demonstraattori ja sitten täysimittainen lentokone voisi olla.
Kaikki testimallien versiot rakennettiin käyttämällä virtaviivaista runkoa, jossa oli terävä nokka ja tasainen pohja. Tällaisen rungon alapuolella, siiven juuren edessä, oli ilmanottoaukko. Suihkuturbiinimoottori sijaitsee rungon pyrstössä; suutin on pidennetty siiven takareunan yli. Projektin tutkimuksen ja kehityksen myötä rungon muoto muuttui, mutta pääpäätökset pysyivät ennallaan.
Auroran CRANE-tuote sai epätavallisen siiven sekä ulkonäöltään että muotoilultaan. Jo alkuvaiheessa käytettiin vinoneliön muotoista siipeä. Tyypillinen piirre on sen "kehyksen" muotoilu - jokaisessa tasossa on etu- ja takareuna, joiden välissä on kolmiomainen ikkuna.
Ensimmäisten tutkimusten tulosten mukaan tällaista siipeä täydennettiin suorilla konsolilla kolmion muotoisten tasojen päissä. He päättivät myös luopua "lentävän siiven" järjestelmästä ja asensivat runkoon romahtaneet kölit. Tietojen mukaan testattiin erilaisia vaihtoehtoja lisäkoneille ja höyhenpukuille.
Esitetyissä malleissa ei ole perinteisiä aerodynaamisia peräsimeitä, vaan niissä käytetään AFC-järjestelmää. Neljä suutinsarjaa on sijoitettu siiven yläpinnalle säleikköjä pitkin, jotka syöttävät paineilmaa taaksepäin lentosuunnassa. Suuttimien toiminnasta huolehtivat ilmanotto, kompressori ja ohjauslaitteet.
AFC-järjestelmä tarjoaa epätavallisen tavan ohjata lentoa ja muuttaa vakavasti lentokoneen aerodynamiikkaa. Joten epätavallisella "ikkunoilla" varustetulla siivellä on riittävät ominaisuudet lentämistä varten, ja paineilman syöttö suuttimista antaa sinun hallita sen aerodynamiikkaa. Muuttamalla ilmanpainetta suuttimissa ehdotetaan säätelemään ilmavirran nopeutta siiven lähellä - ja muuttamaan jälkimmäisen nostovoimaa.
Neljällä suutinsarjalla varustetun siiven suunnittelun ansiosta voit suorittaa kaikki perusliikkeet. Synkronisen muutoksen molempien tasojen nostovoimassa pitäisi saada aikaan nousu tai lasku. Kierrosten ja vastaavien liikkeiden osalta tasojen parametreja tulee muuttaa differentiaalisesti. Virtauksen ohjausvälineet voidaan sijoittaa siiven lisäksi myös pyrstön päälle ja tarjota asianmukaiset ohjausominaisuudet.
Edut ja haitat
Oletetaan, että AFC-järjestelmällä on etuja perinteisiin aerodynaamisiin peräsimiin verrattuna. Tärkeimmät liittyvät ilmavirrassa toimivien liikkuvien elementtien puuttumiseen. AFC:n käyttö mahdollistaa siiven suunnittelun yksinkertaistamisen, painon vähentämisen ja luotettavuuden lisäämisen. Liikkuvien peräsimien välttäminen tunnetulla tavalla voi yksinkertaistaa lentokoneen huoltoa.
Virtauksen ohjaus voi olla erittäin kiinnostavaa varkaintekniikoiden yhteydessä. Tosiasia on, että liikkuvat peräsimet ja/tai stabilisaattorit pystyvät heijastamaan tutkalla olevan luotainsignaalin ja paljastamaan lentokoneen. AFC-järjestelmä ei muuta lentokoneen muotoa ja eliminoi tällaiset riskit. Lisäksi teoriassa sen avulla voit luoda optimaalisen lentokoneiden kokoonpanon, mikä vähentää näkyvyyttä entisestään ilman ohjattavuuden menetystä.
Kuitenkin, kuten käytäntö osoittaa, AFC-konsepti kaikilla sen eduilla on käytännön toteutuksen kannalta melko monimutkainen. Tällainen järjestelmä tarvitsee erityisen siiven, joukon erityisiä yksiköitä jne. Lisäksi tarvitaan ohjauslaitteita, jotka pystyvät vastaanottamaan ja käsittelemään dataa useista antureista, vastaanottamaan pilottikomentoja ja reagoimaan oikein kaikkiin näihin tekijöihin.
Aurora ei ole vielä kehittänyt täysin toimivaa ohjausjärjestelmää AFC:lle. Tällä hetkellä tällaisten työkalujen luominen on yksi CRANE-ohjelman päätehtävistä. Ilman sen onnistunutta ratkaisua uusien teknologioiden kehitys ei voi edetä, eikä niiden toteutumiseen käytännössä voida luottaa.
Piirretty laite CRANE lennossa - siiven suutinrivit näkyvät selvästi
Yleisesti ottaen ehdotettu konsepti on kiinnostava teknisestä näkökulmasta. Sen avulla voit ratkaista tunnettuja ongelmia ja jopa saada joitain etuja. AFC:n laajan käyttöönoton toteutettavuus on kuitenkin kyseenalainen. CRANE-ohjelma itse asiassa ehdottaa "monimutkaisen" ohjauspyörän korvaamista johdotuksilla "yksinkertaisella" eri keinoilla. Sellainen korvaaminen ei aina ole järkevää.
Vaikeat näkymät
Siten DARPA-toimisto yhdessä kaupallisten urakoitsijoiden kanssa on jälleen mukana tutkimassa ja kehittämässä lupaavia teknologioita ilmailun alalla. Osana nykyistä CRANE-ohjelmaa on tarkoitus ottaa käytännössä käyttöön täysin uusi lennonohjausmenetelmä.
Projekti on tähän mennessä ohittanut ensimmäisen tuulitunnelissa tehdyn tutkimuksen ja testauksen vaiheen. Aurora Flight Science on nyt haasteena kehittää täydellinen prototyyppilentokone ja kaikki sen keskeiset järjestelmät. Onko mahdollista luoda tällainen lentokone tai UAV ja osoittaa sen tunnusomaiset ominaisuudet, selviää muutaman vuoden kuluttua.