AFRL test met succes variabele kromming morphing vleugel, verbetert vliegtuigprestaties

Het Air Force Research Laboratory (AFRL, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio, VS) heeft recent de succesvolle vluchtdemonstratie voltooid van een game-changing kromming morphing vleugeltechnologie die de vliegtuigbereik en prestaties significant kan verhogen.

De door AFRL ontwikkelde Variable Camber Compliant Wing (VCCW) is in staat om vorm te veranderen om de aerodynamische prestaties te verbeteren en zich aan te passen aan verschillende vliegomstandigheden en missies. Vleugelkromming, of de vorm van een vleugeloppervlak, is een fundamenteel element van aerodynamische vlucht. Conventionele vleugels met discrete gescharnigde besturingsovervlakken hebben meer weerstand, terwijl vleugels met een gladde kromming efficiënt en manoeuvreerbaar zijn. De mogelijkheid om de vleugel te morphen volgens aerodynamische condities zou een vliegtuig verhoogde lift geven wanneer nodig zonder gewichtsstraf — typisch bij opstijgen en landen — en grotere brandstofzuinigheid en manoeuvreerbaarheid in de vlucht.

Deze vluchtexperiment demonstreerde de tweede iteratie van de VCCW, een kleinere, compactere versie dan de eerste, die voornamelijk in windtunnel experimenten gebruikt werd. Deze acht-voet vleugel was ontworpen om gevlogen te worden op een commerciële off-the-shelf afstandsbediende vliegtuig, een onbemande luchtvaartuig simulerend. Tijdens de reeks vluchten, gehouden in september en oktober 2019, werd de vleugel op lage snelheden gevlogen, voltooide een aantal manoeuvres en demonstreerde actieve vormcontrole geoptimaliseerd voor weerstandsreductie en verhoogde wendbaarheid.

Eendaags, composiet huid

De VCCW heeft gladde en continue huidconstructie, wat niet alleen geluid reduceert door scherpe oppervlakken en gaten te elimineren, maar de aerodynamische prestaties ook verbetert. Volgens Dr. James Joo, AFRL Advanced Structural Concepts team lead en VCCW programma manager, vertaalt de verbeterde aerodynamica zich in potentiële significante brandstofbesparing.

“Vroege schattingen tonen VCCW technologie vliegtuig brandstofverbruik besparend met 10 procent,” zei Joo. “Dit was een van onze hoofddoelen, en het past bij de inspanningen van de Luchtmacht om de algehele energiekosten te reduceren.”

Volgens een december 2019 artikel in TechBriefs.com:

“De vleugel kan de profielkromming actief hercontouren tot 6% en de hele huid is naadloos, continu, en gemaakt van een enkelvoudig, niet-rekkend composiet huid. Gladde conformele vorm van de vleugel wordt bereikt door gedistribueerde elastische deformatie van het onderliggende compliant mechanisme en 3D vormverandering is ook mogelijk door variatie van kromming langs de spanwise richting met een gedistribueerd actuatiesysteem langs de span. Enkele actuatiebesturing voor zowel voor- als achterkant deflectie is een ander heel uniek aspect van VCCW vergeleken met eerdere technologieën. Het werd gefabriceerd met geavanceerde productietechnologie die een oplossing mogelijk maakt die lichtgewicht, laag vermogen, en lage kosten is.”

Flexibele vleugeltechnologie bevorderen

Jared Neely, AFRL onderzoekingenieur en ontwerper van de morphing vleugel, noemde deze demonstratie een belangrijke stap in het bevorderen van flexibele vleugeltechnologie voor krijgsmachtgebruik.

“Het succes van deze demonstratie heeft ons vertrouwen gegeven dat deze technologie gebruikt kan worden voor hogere klasse voertuigen, om te profiteren van de vele voordelen die deze technologie werkelijk kan bieden.”

Joo voegde toe dat hoewel andere onderzoeksorganisaties het morphing kromming concept hebben verkend, AFRL’s versie uniek is omdat het een echte flexibele vleugel is zonder enige discrete besturingsovervlakken om opstijgen en landen te assisteren. Dit naadloze oppervlak kan het totale bereik verhogen, wat het ideaal maakt voor een verscheidenheid aan lange-afstand platforms. Hij zegt dat het team zal doorgaan met het verfijnen van het concept en kijken naar additionele manieren waarop het bestaande vliegtuigen kan ten goede komen.

“We zijn opgewonden over het succes van deze demonstratie,” zei Joo. “We blijven de kansen verkennen die deze technologie kan bieden voor toekomstige Luchtmacht vliegtuigentwikkeling.”