جناح بوينغ X-53 المرن الهوائي النشط

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

كان مشروع الجناح المرن الهوائي النشط X -53 ( AAW ) مشروعًا بحثيًا أمريكيًا مشتركًا بين مختبر أبحاث القوات الجوية (AFRL) وشركة بوينغ فانتوم ووركس ومركز درايدن لأبحاث الطيران التابع لناسا ، حيث تم اختبار هذه التقنية على متن طائرة ماكدونيل دوغلاس F/A-18 هورنت معدلة . تعتمد تقنية الجناح المرن الهوائي النشط على دمج ديناميكيات الهواء وأنظمة التحكم وهيكل الجناح لتسخير والتحكم في التواء الجناح المرن الهوائي عند السرعات العالية والضغوط الديناميكية. باستخدام أدوات تحكم متعددة على الحافة الأمامية والخلفية، مثل "الزعانف الديناميكية الهوائية"، يمكن التحكم في كميات دقيقة من التواء الجناح المرن الهوائي لتوفير قدرة تحكم كبيرة، مع تقليل أحمال الهواء أثناء المناورة في ظروف إجهاد الجناح العالي أو مقاومة الهواء في ظروف إجهاد الجناح المنخفض. كان هذا البرنامج أول برهان عملي كامل النطاق على فعالية تقنية الجناح المرن الهوائي النشط.

تطوير

تم تطوير المفهوم الأولي من خلال اختبارات نفق الرياح في منتصف ثمانينيات القرن الماضي بموجب عقد مع القوات الجوية. [ 1 ] تم حذف التسمية "X-52" لتجنب الخلط بينها وبين قاذفة القنابل B-52 ستراتوفورتريس من إنتاج شركة بوينغ . [ 2 ]

كانت النسخة التجريبية من طائرة F/A-18 مثاليةً لاختبار تقنية AAW، إذ تميزت بنسبة عرض إلى طول جناح عالية نسبيًا بالنسبة لمقاتلة، مع قوة كافية، دون الحاجة إلى إضافة صلابة إضافية لتغيير سلوكها الالتوائي. وقد عُدّلت طائرة X-53 F/A-18 للسماح لسطحي تحكم الحافة الأمامية بالعمل معًا مع سطحي الحافة الخلفية للتحكم في الالتواء المرن الهوائي للجناح وتوفير أداء دوران ممتاز عند السرعات العالية.

فيلم بتقنية التصوير الزمني لاختبار أحمال الجناح المرن الهوائي النشط (AAW)

طُوِّرت تقنية AAW انطلاقًا من معرفة أن المرونة الهوائية للجناح، الناتجة عن انحراف أحد أسطح التحكم، يُمكن تعويضها بانحراف أسطح تحكم أخرى. فعلى وجه الخصوص، تستخدم جميع الطائرات الحديثة تقريبًا نوعًا من الشرائح على طول الحافة الأمامية للجناح لتوفير قوة رفع إضافية خلال مراحل معينة من الطيران. وبنشر هذه الشرائح في الوقت نفسه مع الجنيحات، يتعارض تأثيرها الالتوائي على الأجزاء الهيكلية الرئيسية للجناح، مما يُلغي هذا الالتواء. وهذا يُحسِّن قدرة الجنيحات على توليد عزم دوران كبير على الطائرة. وهذا يعني الحاجة إلى انحراف أقل للجنيحات لتحقيق الحركة المطلوبة، مما يُقلل بدوره من مقاومة الجنيحات وما يرتبط بها من ميل غير مرغوب فيه لانحراف الطائرة .

إذا أمكن استخدام أدوات التحكم للتخلص من الالتواء وآثاره السلبية على مدخلات التحكم، فإن الخطوة التالية هي إدخال بعض الالتواء عمدًا، مما يزيد من تأثير انحراف التحكم. عند تطبيق ذلك بشكل صحيح، سيلتوي الجناح بشكل أقل وفي اتجاه معاكس للجناح التقليدي أثناء المناورة. [ 3 ] لذا، فإن هذا التغيير، الذي يمكن تحقيقه برمجيًا، يُحسّن الأداء العام.

اختبار الطيران

اختبار طيران الجناح المرن الهوائي النشط X-53 (AAW)، مارس 2005

لاختبار نظرية الجناح الهوائي النشط (AAW)، اتفقت وكالة ناسا والقوات الجوية الأمريكية على تمويل تطوير نموذج تجريبي واحد، استنادًا إلى طائرة F/A-18. بدأ العمل بتعديل هيكل طائرة F/A-18 موجود بجناح تجريبي، وإضافة نظام محرك رفرف الحافة الأمامية الخارجية وحاسوب تحكم طيران مُحدَّث. طُوِّرت قوانين تحكم هوائي نشط للجناح لثنيه، واستُخدمت أجهزة قياس الطيران لقياس أداء المرونة الهوائية لشكل الجناح بدقة . ثم عُدِّل برنامج الطيران لاختبار الطيران، وحلَّقت الطائرة لأول مرة بشكلها المُعدَّل في 15 نوفمبر 2002. [ 4 ] أثبتت الطائرة بنجاح جدوى المفهوم على نطاقها الكامل خلال اختبارات مناورة الدوران في الفترة 2004-2005. أُعيد تسمية طائرة الاختبار إلى X-53 في 16 أغسطس 2006، وفقًا لمذكرة من نائب رئيس أركان القوات الجوية الأمريكية للخطط والبرامج الاستراتيجية. [ 1 ]

تحديد

الخصائص العامة

  • الطاقم: 1
  • طول الجناح: 38  قدمًا و5  بوصات (11.71  مترًا)
  • الارتفاع: 15  قدمًا و3  بوصات (4.65  مترًا)
  • أقصى وزن للإقلاع: 39000  رطل (17690  كجم)
  • محطة توليد الطاقة: محركان توربينيان من طراز جنرال إلكتريك F404-GE-400 ذوا نسبة تجاوز منخفضة، بقوة دفع تبلغ 16000  رطل (71  كيلو نيوتن) لكل منهما

أداء

  • السرعة القصوى: 1188  ميل في الساعة (1912  كم/ساعة، 1032  عقدة)
  • سقف الخدمة: 50,000  قدم (15,000  متر)

تم تعديل نظام محرك رفرف الحافة الأمامية في شركة ماكدونيل دوغلاس (التي تُعرف الآن باسم بوينغ فانتوم ووركس) باستخدام وحدة تشغيل خارجية طورتها شركة موغ . وتمت برمجة قوانين التحكم في الطيران AAW في حاسوب تحكم طيران بحثي تم تعديله ليشمل أسطح تحكم خارجية مستقلة للحافة الأمامية. [ 5 ]

انظر أيضاً

مراجع

الحواشي
  1. 1 2 جوردان، هولي (11 ديسمبر 2006). "مركبة أبحاث الطيران ذات الجناح المرن النشط تحصل على التسمية X-53" . قاعدة رايت باترسون الجوية . مؤرشف من الأصل في 5 يونيو 2011.
  2. ↑ Pendleton, E., Griffin, K., Kehoe, M., and Perry, B., "A Flight Research Program for Active Aeroelastic Wing Technology ,” Paper 96-1574, Proceedings of the 37th AIAA Structures, Stringural Dynamics, and Materials Conference, Salt Lake City, Utah, 15–17 April 1996.
  3. ↑ جناح مرن هوائي نشط، مؤرشف بتاريخ 18 يونيو 2006 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
  4. ↑ "طائرة بوينغ إف/إيه-18 ذات الجناح المرن النشط تُكمل رحلتها الأولى" . بوينغ. 18 نوفمبر 2002. مؤرشف من الأصل في 6 نوفمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 30 يونيو 2011 .
  5. ↑ صحيفة حقائق الجناح المرن الهوائي النشط لطائرة F/A-18 التابعة لناسا

للمزيد من القراءة

  • ميلر، جي دي، تكنولوجيا الجناح المرن النشط (AFW) ، مختبرات رايت للطيران التابعة للقوات الجوية TR-87-3096، فبراير 1988.
  • ميلر، جي دي، دراسة منهجية تصميم AFW ، تقرير روكويل-إيروسبيس رقم NA 94-1731، ديسمبر 1994.
  • Pendleton, E., Griffin, K., Kehoe, M., and Perry, B., "A Flight Research Program for Active Aeroelastic Wing Technology", Paper 96-1574, Proceedings of the 37th AIAA Structures, Stringural Dynamics, and Materials Conference, Salt Lake City, Utah, 15–17 April 1996.
  • Zillmer, S., "التحسين المتكامل متعدد التخصصات لتصميم الجناح المرن هوائياً"، Wright Laboratory TR-97-3087، أغسطس 1997.
  • Zillmer, S., Integrated Structure/Manufacture Design Procedure for Active Aeroelastic Wings, User's Manual , Wright Laboratory TR-97-3087, March 1997.
  • Pendleton, E., Bessette, D., Field P., Miller, G., and Griffin, K., "Active Aeroelastic Wing Flight Research Program: Technical Program & Model Analytical Development", Journal of Aircraft , Volume 37, Number 4, July–Augus 2000.
  • Pendleton, E., "الجناح المرن الهوائي النشط"، آفاق تكنولوجيا AFRL، مقالات مختارة في العلوم والتكنولوجيا، المجلد 1، العدد 2، يونيو 2000.
  • إدموند دبليو بندلتون، "كيف تمثل الأجنحة المرنة النشطة عودة إلى بدايات الطيران وخطوة صغيرة نحو أجنحة تشبه أجنحة الطيور في المستقبل"، ورقة بحثية مدعوة، ندوة الطائرات للجمعية اليابانية لعلوم الطيران والفضاء، سينداي، اليابان، 11 أكتوبر 2000.
  • شركة بوينغ، برنامج أبحاث الطيران بالجناح المرن النشط (X-53) التقرير النهائي ، المجلد 1 و2، AFRL-VA-WP-TR-2005-3082، أكتوبر 2005.
  • Pendleton, E., Flick, P., Voracek, D., Reichenbach, E., Griffin, K., Paul, D., "The X-53: A Summary of the Active Aeroelastic Wing Flight Research Program", Paper 07-1855, Proceeds of the 48th AIAA Structures, Stringural Dynamics, and Materials Conference, Honolulu, Hawaii, 23–26 April 2007.