A NASA sikeresen alkalmazott egy új technológiát repülés közben, amely lehetővé teszi a repülőgépek számára, hogy szárnyukat különböző szögekbe hajlítsák meg a levegőben.
A legutóbbi repülési sorozat, amely a NASA kaliforniai Armstrong Repülési Kutatóközpontjában zajlott, része volt a Spanwise Adaptive Wing projektnek, röviden az SAW-nek. A projekt célja egy élvonalbeli, könnyű anyag felhasználásának kidolgozása annak érdekében, hogy a repülőgép szárnyainak külső részeit és azok vezérlő felületeit a repülés optimális szögeihez lehessen hajlítani.
Az SAW, amely az Armstrong, a NASA Glenn Kutatóközpontja (Cleveland), a Virginia-i Langley Kutatóközpont, a Boeing Kutató és Technológiai részlege, valamint az Area-I Inc. cég közös erőfeszítése, többféle repülés közbeni előnyt biztosít a légi járművek számára a jövőben, mind a szubszonikus, mind a szuperszonikus gépek esetében.
A repülés közben hajlítható szárnyak egy olyan innováció, amelyet a múltban már tanulmányoztak a repülőgépeken, többek közt az észak-amerikai XB-70 Valkyrie-n az 1960-as években. Azonban a szárnyak repülés közbeni hajlíthatóságának a képessége mindig is nehéz és nagyméretű hagyományos motoroktól és hidraulikus rendszerektől függött, ami nehéz lehet a repülőgép számára.
A SAW projekt célja, hogy széles körű aerodinamikai előnyökkel járjon a repülés során a szárnyak meghajlítása egy innovatív, könnyű anyag, az úgynevezett memória ötvözet felhasználásával. Ez az anyag a repülőgép szárnyán található aktuátorba kerül beépítésre, amely létfontosságú szerepet játszik a repülőgép mozgó alkatrészeinek mozgatásában, ahol képes arra, hogy a repülőgép szárnyainak külső részét egy nehéz hidraulikus rendszer nélkül hajlítsa meg. Az új technológiával rendelkező rendszerek akár 80 százalékkal kisebb tömegűek is lehetnek a hagyományos rendszerekhez képest.
Az Armstrong legutóbbi kísérletsorozata sikeresen demonstrálta az anyag alkalmazhatóságát és használatát, a szárnyak nulla és 70 fokos szög között történő meghajlításával repülés közben.
"Szerettük volna látni, hogy tudjuk-e mozgatni a szárnyakat repülés közben, tudjuk-e irányítani őket bármilyen helyzetben, amellyel aerodinamikai előnyökhöz szeretnénk jutni, és hogy megtehetjük-e ezt az új technológiával," - mondta Othmane Benafan, a SAW kutatási vezetője.
"Hajlítható szárnyakat készítettek már a múltban, de be akartuk bizonyítani ennek a megvalósíthatóságát memória ötvözet technológia segítségével, amely kompakt, könnyű, és kényelmesen elhelyezhető a repülőgépen."
A szubszonikus légi járműveken, például a kereskedelmi repülőgépeken a szárnyak hajlíthatósága potenciális aerodinamikai előnyökkel járhat, amely magában foglalja a fokozottabb szabályozhatóságot, ami csökkentheti a repülőgép nehezebb részeitől való függését, beleértve a farokkormányt is. Ez üzemanyag-takarékosabb repülőgépeket eredményezhet. Ezen kívül a pilóták számos különböző repülési körülményt kihasználhatnak, mint pl. a széllökéseket a szárnyak meghajlításával, hogy megfeleljenek a repülés során tapasztalt bármely különleges feltételnek.
A hajlítható szárnyak egyik legjelentősebb előnye azonban a szuperszonikus repülés, vagy a hangsebességnél gyorsabb repülés esetén figyelhető meg.
"Van egy csomó előnye a lefelé hajlított szárnyvégnek a szuperszonikus repülés esetében, beleértve a csökkentett ellenállást," - mondta Matt Moholt, a SAW vezető kutatója.
"Ennek az erőfeszítésnek köszönhetően képesek lehetünk arra, hogy elérhetővé tegyük ezt az elemet a következő generációs szuperszonikus repüléshez, hogy ne csak csökkentsük az ellenállást, hanem növeljük a teljesítményt is, amikor áttérünk a szubszonikusról a szuperszonikus sebességre. Ez lehetővé teszi az alak memóriaötvözet használatát."
Az alak memória ötvözetet a hőmérséklet aktiválja, és egy csőben lévő hőkamrát használ, hogy úgy mozogjon és működjön, mint egy aktuátor. A felmelegedés után az ötvözet csavaró mozgást aktivál a csövekben, ami végül felfelé vagy lefelé mozgatja a szárny külső részét.
A NASA Glenn Kutatóközpont, amely kifejlesztette a kezdeti ötvözet anyagát, szorosan együttműködött a Boeing-el, hogy képes legyen az ötvözetet működtetni repülés közben egy aktuátorban.
"Az új ötvözet, amelyet a NASA és a Boeing közösen fejlesztett ki, valóban kimagasló teljesítményt mutatott," - mondta Jim Mabe, a Boeing Kutató és Technológiai részlegének technikai munkatársa. "Amióta elkezdtük itt a Boeing-nál a kezdeti tesztelést egészen a repülési tesztekig az anyag folyamatosan stabilan viselkedett, és kiváló teljesítményt mutatott a korábbi anyagokhoz képest."
Az első két repülés során a szárnyvégeket lefelé hajtották, míg a későbbi repüléseknél a hardver átrendézésével elérték a 70 fokos hajlítást. A szárnyat meghajlító manővereket repülés közben három perc alatt érték el. (1)
(1) - https://www.nasa.gov/centers/armstrong/feature/nasa-tests-new-alloy