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Alas de aviones cambiantes de la forma

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El avión de la forma que cambia las alas tiene sus propias ventajas y desventajas cuando viene a la operación y a la calidad.

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Las alas de aviones cambiantes de la forma usando los materiales obedientes pueden mejorar eficacia aerodinámica, dando por resultado economías de combustible y la reducción del nivel de ruidos.

Las aletas, los listones y los alerones se han utilizado en los aviones por décadas para modificar calidades del vuelo como la elevación y para arrastrar durante varias maniobras tales como despegue y aterrizaje. Pero esas superficies de vuelo son componentes separados del ala e introducen boquetes en el flujo liso de aire sobre un ala, creando ineficacias. Un ala que presenta una sola superficie continua a la circulación de aire mientras que conserva la capacidad de ajustar su forma tiene el potencial para ofrecer las eficacias aerodinámicas significativas que llevarían a las economías de combustible y a la reducción del nivel de ruidos.

Los boquetes que aparecen cuando se despliegan las aletas tradicionales existen por el diseño, funcionando para re-energize el flujo de modo que siga atado durante desviaciones de la alto-aleta, dicen a SU ingeniero principal Kevin Hackett de la transónica.

¿? Para un borde de fuga/posterior deformable obediente sin boquete, va a ser mucho más difícil que la circulación de aire siga atado cuando está desviado abajo, “él dice. “Es más probable separarse a los ángulos de la desviación modestos y por lo tanto producir menos de un aumento en la elevación. ¿Esto daría lugar a un aumento en funcionamiento del despegue y velocidades de acercamiento más altas.? Hackett dice que eso el adición de tal tecnología a un ala haría necesario incluyendo una cierta forma de dispositivo de control de flujo para manipular la capa de límite para mantener flujo atado a ángulos más altos del borde de fuga/posterior.

Boeing afirma que los costes del combustible son el contribuidor más grande para cobrar los gastos de explotación aeroplano-relacionados, representando el hasta 60% del total. ¿Por otra parte, la investigación y la administración innovadora de la tecnología? la oficina de s de estadísticas del transporte divulga que el coste del combustible total para los portadores de línea aérea de los E.E.U.U. para 2013 era $50.7 mil millones. En vista de los mecánicos de aviones en vuelo de la travesía, los balances del empuje arrastran exactamente. Así, para cada reducción del 1% en la fricción, hasta $500 millones se podían ahorrar anualmente en costes del combustible domésticos de la línea aérea.

Los tipos principales de fricción que afectan a los aviones incluyen la fricción de piel, la elevación inducida, interferencia y la fricción de onda.

La fricción de fricción de piel es causada por la fricción de la circulación de aire contra la superficie de un avión, resultando de la capa de límite que que forma entre el flúido viscoso (aire) y los aviones emergen.

La fricción inducida elevación es debido a la circulación alrededor del ala que causa los vórtices que crean un descenso en el ala, haciendo necesario un aumento en el ángulo del ala lejos de la vertical, que crea un componente adicional de la fricción.

¿Forme, o la presión, fricción es causada por la variación de presión que ocurre cuando la capa de límite se separa de los aviones? superficie de s.

La fricción de interferencia se presenta cuando la circulación de aire sobre los componentes adyacentes de los aviones, tales como el pilón del ala y de motor, las mezclas junto turbulento.

La fricción de onda es causada por la formación de ondas expansivas en vuelo transónico y supersónico.

¿La fricción causada por la aspereza de la superficie de los aviones es debido a los remaches o a otras imperfecciones superficiales en un avión? superficie de s.

Según un informe del AGARD de la OTAN, para un avión del transporte del avión transcontinental típico de líneas aéreas modernas, el aproximadamente 48% de fricción es debido a la fricción de piel, el 38% se induce, el 6% es forma y el resto es interferencia, onda, aspereza y factores misceláneos.

Las alas con la capacidad de desformar tienen el potencial para reducir muchas de estas fuentes de fricción. Por ejemplo, la optimización de la distribución de elevación a lo largo del palmo del ala más cercano a el de una distribución elíptica puede reducir la fricción inducida. Además, ajustando el ala forme para promover flujo laminar y retrasar el inicio de una capa de límite turbulento sobre una mayor gama de condiciones de funcionamiento del vuelo reduciría la fricción de fricción de piel. Un aumento en la comba del ala causada desviando el borde de fuga/posterior abajo lleva a un aumento en la fricción de la presión, requiriendo un diseño del ala reducir otros componentes de la fricción por una cantidad mayor que la fricción de la presión antes de que se realice una ventaja.

¿? ¿El ala morphing tiene el potencial para permitir los apremios de diseño actuales del ala sean relajados, por lo tanto permitiendo que los aspectos de la forma del ala en proyección horizontal del ala cambien de una manera de producir una ventaja concerniente a un diseño del ala con estos apremios? dice. Hackett.

¿Un estudio clásico 1990 en Airbus (? ¿El desarrollo y la integración del diseño de un ala de comba variable para de largo/los aviones de mediano alcance? publicado en el diario aeronáutico) indicado que el uso de combustible se podría reducir por el hasta 6% para los aviones del transporte usando los bordes de fuga/posterior del ala de geometría variable. La elevación aerodinámica contra la fricción curva comparando variable contra los bordes de fuga/posterior de la geometría fija demostrados la mejora significativa. Creciente levantar-a-arrastra cociente es favorable porque significa que el ala está produciendo más elevación o menos fricción.

¿El proyecto de SARISTU (estructuras inteligentes elegantes de los aviones) ha recibido la financiación de la unión europea? programa de base de s séptimo para la investigación, el desarrollo tecnológico y la demostración. ¿El proyecto? la meta de s es reducir el coste del transporte aéreo a través de un número de soluciones tecnológicas, incluyendo morphing de superficies aerodinámicas. El proyecto está investigando el cambio de la forma para el borde delantero y el borde de fuga/posterior de un ala.

Uno de los estudios que son emprendidos como parte de SARISTU es llevado por el centro aeroespacial alemán (DLR). ¿El proyecto, etiquetado? ¿Nariz de inclinación adaptante realzada para un ala morphing? implica la investigación en un borde el delantero de ala elegante que tenga capacidad morphing, pero que también proporciona las funciones necesarias del relámpago, de la huelga de pájaro, y de la protección superficial así como resistencia a la fatiga y a la descongelación. El borde delantero morphing tiene el potencial para permitir un ala del flujo laminar porque presenta una superficie continua que carezca discontinuidades como los pasos o los boquetes que podrían contribuir a una transición a una capa de límite turbulento. ¿El proyecto? la meta de s incluye crear un diseño delantero en grande del borde capaz de la integración con un ala llena, para ser validado por el túnel de viento y la prueba estructural.

¿El centro de investigación aeroespacial italiano (CIRA) está dirigiendo encima de otro estudio hacia SARISTU llamado? ¿Adaptación estructural del dispositivo del borde de fuga/posterior del ala.? Este estudio se centra en un diseño morphing del borde de fuga/posterior de la multi-costilla. Cada costilla está conectada con un actuador portador a los cambios del efecto a la comba y al barrido del ala. La idea es tener un borde de fuga/posterior continuamente ajustable que pueda perseguir una forma óptima del ala para la elevación máxima y la fricción mínima a través de un vuelo.

¿El European Aeronautic Defence y los trabajos de la innovación de Space Company (EADS) está dirigiendo la investigación de SARISTU titulada? ¿Arrastrar-Borde del Active del extremo del ala.? Este estudio también está mirando para optimizar funcionamiento del borde de fuga/posterior con la forma que cambia, en este caso en aletillas. Las aletillas, las estructuras verticalmente dobladas en los extremos de alas, pueden mejorar eficacia aerodinámica reduciendo la fricción inducida por la elevación causada por vórtices del extremo del ala. La desventaja es que las aletillas imparten la carga adicional sobre el ala que requiere la ayuda estructural adicional, agregando al peso de aviones total. Desarrollando un arrastrar-borde morphing de la aletilla, el estudio espera demostrar que las cargas se puedan reducir en las condiciones de vuelo importantes, dando por resultado menos peso estructural requerido.

El proyecto de SARISTU también está conduciendo la investigación en la tecnología de los sensores integrada para reducir costes de la inspección de aviones, así como la mejora de fuerza material introduciendo los nanotubes del carbón, llevando para bajar el peso de aviones. Con el concepto morphing laminar del ala, las esperanzas del proyecto de alcanzar una reducción de fricción aerodinámica de el 6% y una disminución de DB hasta 6 (A) en el ruido generado por la armadura de avión, y se espera ser terminado antes del agosto de 2015. SU ingeniero Kevin Hackett de la transónica dice que la reducción de fricción del 6% es una blanco agresiva.

Estudio aeroespacial italiano del centro de investigación, “adaptación estructural del dispositivo del borde de fuga/posterior del ala.” Fuente: Estudio aeroespacial del centro de investigación de SARISTUItalian, “adaptación estructural del dispositivo del borde de fuga/posterior del ala.” Fuente: ¿SARISTU? La única manera que este concepto puede dar lugar posiblemente a un aumento significativo del vario por ciento es si es utilizada para relajar algunos de los apremios actuales usando control de cargamento de ala para permitir aumento del palmo sin aumentos en peso. ¿Para permitir esta tecnología requeriría un programa extenso de la validación verificar confiabilidad, aeroelastics, alboroto y la dirección.?

¿En los Estados Unidos, NASA? ¿el proyecto de la ERA de s (ambientalmente aviación responsable) también está mirando en las alas cambiantes de la forma con su? ¿Borde de fuga/posterior obediente adaptante? experimento. Este estudio es un esfuerzo conjunto con el laboratorio de investigación de la fuerza aérea de los E.E.U.U. El proyecto de ACTE substituirá las aletas en un jet del negocio de Gulfstream III por una estructura flexible desarrollada por FlexSys Inc. (representado en la página delantera). El ala modificada no tendrá ningún boquete entre la superficie de control y el resto del ala, cortando el ruido de la armadura de avión generado por la circulación de aire turbulenta alrededor de aletas tradicionales. El proyecto de la ERA concluirá en 2015.

Estos proyectos están trabajando para superar los desafíos tecnológicos presentados por un ala cambiante de la forma. Los materiales innovadores con de alta resistencia, flexibilidad y durabilidad, tan bien como las soluciones ligeras para la impulsión son necesarios realizar la meta del funcionamiento de funcionamiento mejorado de los aviones.

La tecnología del ala de SARISTUMorphing necesitará madurarse antes de que pueda ser introducida a los aviones civiles. ¿Hackett dice que los vehículos aéreos sin tripulación (UAVs) ofrecen una buena plataforma para desarrollar y para probar la tecnología? ¿particularmente para los usos de la vigilancia donde la comba se reduce para permitir al UAV transitar en la velocidad seguida por un aumento en comba cuando el avión está en la estación de modo que pueda callejear a una velocidad mucho más baja y mantener un bueno levantar-a-arrastre el cociente para maximizar resistencia.?

El Morphing también se podría aplicar a las láminas del helicóptero “donde la comba se puede variar entre el retratamiento y la lámina de avance. ¿Esto ayudaría otra vez a madurar la tecnología pues el sistema sería requerido para responder rápidamente y con un número muy elevado de ciclos.?

Aunque los obstáculos sean no triviales, el potencial se beneficia, económico y ambiental, continuará motivando la búsqueda para eficacias siempre mayores en la ingeniería de los aviones.

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