Ala aeroelástica activa Boeing X-53 - Boeing X-53 Active Aeroelastic Wing
| X-53 | |
|---|---|
|
|
| X-53 configurado F / A-18 | |
| Papel | Demostrador de tecnología |
| origen nacional | Estados Unidos |
| Fabricante |
McDonnell Douglas Northrop Corporation Boeing |
| Primer vuelo | 15 de noviembre de 2002 |
| Usuario principal | NASA |
| Número construido | 1 |
| Desarrollado por | McDonnell Douglas F / A-18 Hornet |
El X-53 activa Aeroelástica Ala ( AAW programa de desarrollo) es una completado Americana proyecto de investigación que se llevó a cabo conjuntamente por el Laboratorio de la Fuerza Aérea de Investigación (AFRL), Boeing Phantom Works y la NASA 's Centro de Investigación de Vuelo Dryden , donde la tecnología se puso a prueba de vuelo en un McDonnell Douglas F / A-18 Hornet modificado . La tecnología Active Aeroelastic Wing es una tecnología que integra la aerodinámica, los controles y la estructura del ala para aprovechar y controlar el giro aeroelástico del ala a altas velocidades y presiones dinámicas. Mediante el uso de múltiples controles de borde delantero y trasero como "lengüetas aerodinámicas", se pueden controlar cantidades sutiles de giro aeroelástico para proporcionar grandes cantidades de potencia de control del ala, mientras se minimizan las cargas de aire de maniobra en condiciones de alta tensión del ala o la resistencia aerodinámica en condiciones de baja tensión del ala. Este programa fue la primera prueba a gran escala de la tecnología AAW.
Desarrollo
El desarrollo del concepto inicial se realizó con pruebas en túnel de viento a mediados de la década de 1980 bajo un contrato de la Fuerza Aérea. La designación "X-52" se omitió en secuencia para evitar confusiones con el bombardero B-52 Stratofortress de Boeing .
La versión de preproducción del F / A-18 era un avión ideal para probar la tecnología AAW, una relación de aspecto de ala relativamente alta para un caza, con la resistencia adecuada, pero no era necesario agregar rigidez adicional para cambiar su comportamiento de torsión. El X-53 F / A-18 se modificó para permitir que dos superficies de control del borde de ataque funcionen junto con sus dos superficies del borde de salida para controlar el giro aeroelástico del ala y proporcionar un excelente rendimiento de rodadura a alta velocidad.
AAW se desarrolló a partir del conocimiento de que la aeroelasticidad del ala, causada al desviar una superficie de control, se puede compensar al desviar otras superficies de control. En particular, casi todos los aviones modernos usan algún tipo de listón a lo largo del borde de ataque del ala para proporcionar más sustentación durante ciertas partes del vuelo. Al desplegar las lamas al mismo tiempo que los alerones, su efecto de torsión en las principales partes estructurales del ala, se oponen entre sí lo que elimina la torsión. Esto mejora la capacidad de los alerones para producir grandes momentos de balanceo en la aeronave. Esto significa que se necesita menos deflexión de los alerones para producir un movimiento requerido, lo que, a su vez, reducirá la resistencia del alerón y su tendencia no deseada asociada a hacer que la aeronave se desvíe .
Si los controles pueden usarse para eliminar la torsión y sus efectos negativos en la entrada de control, el siguiente paso es introducir deliberadamente alguna torsión que se suma al efecto de la desviación del control. Cuando se aplica correctamente, el ala girará menos y en una dirección opuesta a un ala convencional durante las maniobras. Por lo tanto, este cambio, que se puede lograr en el software, beneficia el rendimiento general.
Prueba de vuelo
Para probar la teoría AAW, la NASA y la USAF acordaron financiar el desarrollo de un solo demostrador, basado en el F / A-18. El trabajo comenzó tomando un fuselaje F / A-18 existente modificado con un ala de preproducción, y agregó un sistema de propulsión de flaps de borde de ataque externo y una computadora de control de vuelo actualizada. Se desarrollaron leyes de control de ala aeroelásticas activas para flexionar el ala, y se utilizó instrumentación de vuelo para medir con precisión el rendimiento aeroelástico de la forma en planta del ala . Luego, el software de vuelo se modificó para las pruebas de vuelo y la aeronave voló por primera vez en forma modificada el 15 de noviembre de 2002. La aeronave demostró con éxito la viabilidad del concepto a gran escala durante las pruebas de maniobra de balance en 2004-2005. El avión de prueba fue redesignado como X-53 el 16 de agosto de 2006, según el memorando del subjefe de personal, planes estratégicos y programas de la USAF.
Especificaciones
Características generales
- Tripulación: 1
- Envergadura: 38 pies 5 pulgadas (11,71 m)
- Altura: 15 pies 3 pulg (4,65 m)
- Peso máximo al despegue: 39.000 lb (17.690 kg)
- Planta motriz: 2 × motores turbofan de derivación baja General Electric F404-GE-400 , 16.000 lbf (71 kN) de empuje cada uno
Actuación
- Velocidad máxima: 1.188 mph (1.912 km / h, 1.032 nudos)
- Techo de servicio: 50.000 pies (15.000 m)
Aviónica
El principal sistema de unidad de solapa de borde se modificó a McDonnell Douglas (ahora trabaja Boeing Phantom) usando una unidad de accionamiento fuera de borda desarrollado por Moog Inc . Las leyes de control de vuelo AAW se programaron en una computadora de control de vuelo de investigación modificada para incluir superficies de control de borde de ataque externas accionadas independientemente.
Ver también
- Ala adaptable compatible
- Aeroelasticidad
- Ala aeroelástica en el Grumman X-29
- Ala variable Parker
Referencias
- Notas al pie
Otras lecturas
- Miller, GD, Tecnología Active Flexible Wing (AFW) , Laboratorios Aeronáuticos Wright de la Fuerza Aérea TR-87-3096, febrero de 1988.
- Miller, GD, AFW Design Methodology Study , Rockwell-Aerospace Report No. NA 94-1731, diciembre de 1994.
- Pendleton, E., Griffin, K., Kehoe, M. y Perry, B., "Un programa de investigación de vuelo para la tecnología de ala aeroelástica activa", documento 96-1574, Actas de las estructuras, dinámica estructural y materiales de la 37a AIAA Conferencia, Salt Lake City, Utah, 15 a 17 de abril de 1996.
- Zillmer, S., "Optimización multidisciplinaria integrada para el diseño de alas aeroelásticas", Wright Laboratory TR-97-3087, agosto de 1997.
- Zillmer, S., Procedimiento de diseño integrado de estructura / maniobra para alas aeroelásticas activas, Manual del usuario , Wright Laboratory TR-97-3087, marzo de 1997.
- Pendleton, E., Bessette, D., Field P., Miller, G. y Griffin, K., "Programa de investigación de vuelo de ala aeroelástica activa: Programa técnico y desarrollo analítico de modelos", Journal of Aircraft , Volumen 37, Número 4 , Julio-agosto de 2000.
- Pendleton, E., "Ala aeroelástica activa", AFRL Technology Horizons, artículos seleccionados de ciencia y tecnología, vol. 1, No. 2, junio de 2000.
- Edmund W. Pendleton, "How Active Aeroelstic Wings are a Return to Aviation's Beginning and a Small Step to Future Bird-like Wings", Documento invitado, Simposio sobre aeronaves de la Sociedad Japonesa de Ciencias Aeronáuticas y Espaciales, Sendai, Japón, 11 de octubre de 2000.
- The Boeing Company, The Active Aeroelstic Wing Flight Research Program (The X-53) Final Report , Volumen 1 y II, AFRL-VA-WP-TR-2005-3082, octubre de 2005.
- Pendleton, E., Flick, P., Voracek, D., Reichenbach, E., Griffin, K., Paul, D., "The X-53: A Summary of the Active Aeroelstic Wing Flight Research Program", Documento 07 -1855, Actas de la 48ª Conferencia de Estructuras, Dinámica Estructural y Materiales de la AIAA, Honolulu, Hawaii, 23-26 de abril de 2007.