Перевернутое положение может быть правильным. Это то, что определили исследователи NASA для испытаний эффективной концепции крыла, которая может стать частью ответа агентства на создание будущих самолетов, устойчивых к внешним воздействиям.
Исследования в рамках проекта NASA Advanced Air Transport Technology, включающего 10-футовую модель, могут помочь инженерам NASA подтвердить концепцию Transonic Truss-Braced Wing (TTBW), самолета, использующего длинные тонкие крылья, стабилизированные диагональными стойками. Эффективные крылья концепции TTBW добавляют подъемную силу и могут привести к снижению расхода топлива и выбросов для будущих коммерческих узкофюзеляжных самолетов.
Группа специалистов из Лаборатории полетных нагрузок в Исследовательском центре полетов имени Армстронга НАСА в Эдвардсе, штат Калифорния, использует модель, называемую «Имитация крыла с ферменными связями», для проверки концепции и методов испытаний.
Модель крыла и стойки имеют приборы, установленные для измерения деформации, затем прикрепленные к жесткой вертикальной испытательной раме. Проволока, свисающая с верхней части рамы, стабилизирует модель крыла для испытаний. Для этих испытаний исследователи решили установить 10-футовое алюминиевое крыло вверх дном, добавив грузы для приложения напряжения. Перевернутая ориентация позволяет гравитации имитировать подъемную силу, которую крыло будет испытывать в полете.
«Распорка уменьшает необходимую структуру на основном крыле, и в результате получается меньший вес конструкции и более тонкое крыло», — сказал Фрэнк Пена, директор по испытаниям макета крыла NASA. «В этом случае испытание измеряло силы реакции у основания основного крыла и у основания распорки. Существует определенное распределение нагрузки между крылом и распоркой, и мы пытаемся измерить, какая часть нагрузки остается в основном крыле, а какая передается на распорку».
Чтобы собрать эти измерения, команда добавляла грузы по одному к крылу и ферме. В другой серии испытаний инженеры простукивали конструкцию крыла инструментальным молотком в ключевых местах, отслеживая результаты с помощью датчиков.
«У конструкции есть собственные частоты, на которых она хочет вибрировать в зависимости от ее жесткости и массы», — сказал Бен Парк, директор по наземным вибрационным испытаниям макета крыла NASA. «Понимание частот крыла, где они находятся и как они реагируют, является ключом к возможности предсказать, как крыло будет реагировать в полете».
Добавление грузов к законцовке крыла, постукивание по конструкции молотком и сбор отклика вибрации — необычный метод тестирования, поскольку он добавляет сложности, сказал Парк. Процесс того стоит, сказал он, если он предоставляет данные, которые ищут инженеры. Тесты также уникальны, поскольку NASA Armstrong спроектировал, построил и собрал крыло, стойку и испытательное приспособление, а также провел тесты.
После успешного завершения калибровки нагрузок и вибрационных испытаний на 10-футовом крыле команда NASA Armstrong Flight Loads Laboratory работает над проектированием системы и оборудования для тестирования 15-футовой модели из графито-эпоксидного композита. Команда Advanced Air Transport Technology TTBW в исследовательском центре NASA в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния, проектирует и строит модель, которая называется Structural Wing Experiment Evaluating Truss-bracing.
Более крупная модель крыла будет построена с использованием структурного дизайна , который будет больше напоминать то, что потенциально может летать на будущих коммерческих самолетах. Целью этих испытаний является калибровка прогнозов с помощью измеренных данных о деформации и изучение того, как тестировать новые конструкции самолетов, такие как концепция TTBW.
Проект NASA «Передовые технологии воздушного транспорта» входит в программу NASA «Передовые воздушные транспортные средства», в рамках которой оцениваются и разрабатываются технологии для новых авиационных систем, а также изучаются перспективные концепции воздушных перевозок.
