AFRL camber morphing vleugel neemt vlucht

Het Air Force Research Laboratory (AFRL, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio, VS) heeft onlangs de succesvolle vluchtdemonstratie voltooid van een baanbrekende camber morphing-vleugeltechnologie die het bereik en de prestaties van het vliegtuig aanzienlijk zou kunnen vergroten.

De door AFRL ontwikkelde Variable Camber Compliant Wing (VCCW) kan van vorm veranderen om de aerodynamische prestaties te verbeteren en zich aan te passen aan verschillende vluchtomstandigheden en missies. Vleugelcamber, of de vorm van een vleugeloppervlak, is een fundamenteel element van aerodynamische vlucht. Conventionele vleugels met discrete scharnierende stuurvlakken hebben een grotere weerstand, terwijl vleugels met een soepele camber efficiënt en wendbaar zijn. De mogelijkheid om de vleugel aan te passen aan de aerodynamische omstandigheden zou een vliegtuig meer lift geven wanneer dat nodig is zonder gewichtsvermindering - meestal bij het opstijgen en landen - en een grotere brandstofefficiëntie en manoeuvreerbaarheid tijdens de vlucht.

Dit vliegexperiment demonstreerde de tweede iteratie van de VCCW, een kleinere, compactere versie dan de eerste, die voornamelijk werd gebruikt in windtunnelexperimenten. Deze twee meter lange vleugel is ontworpen om te worden gevlogen in een commercieel kant-en-klaar op afstand bestuurbaar vliegtuig, waarmee een onbemand luchtvoertuig wordt gesimuleerd. Tijdens de reeks vluchten, gehouden in september en oktober 2019, werd de vleugel met lage snelheden gevlogen, waarbij een aantal manoeuvres werden voltooid en actieve vormcontrole werd gedemonstreerd voor geoptimaliseerde luchtweerstandsvermindering en verhoogde wendbaarheid.

Eendelige, samengestelde huid

De VCCW heeft een gladde en continue huidconstructie, die niet alleen het geluid vermindert door scherpe oppervlakken en openingen te elimineren, maar ook de aerodynamische prestaties verbetert. Volgens Dr. James Joo, teamleider van AFRL Advanced Structural Concepts en VCCW-programmamanager, vertaalt de verbeterde aerodynamica zich in potentieel aanzienlijke brandstofbesparingen.

"Vroege schattingen tonen aan dat VCCW-technologie het brandstofverbruik van vliegtuigen met 10 procent bespaart", zegt Joo. "Dit was een van onze belangrijkste doelen en het past in de inspanningen van de luchtmacht om de totale energiekosten te verlagen."

Volgens een artikel van december 2019 op TechBriefs.com:

“De vleugel kan de camber van het aërodynamisch vlak tot 6% actief opnieuw vormgeven en de hele huid is naadloos, doorlopend en gemaakt van een eendelige, niet-rekbare composiethuid . Een soepele, conforme vorm van de vleugel wordt bereikt door gedistribueerde elastische vervorming van het onderliggende compliantiemechanisme en 3D-vormverandering is ook mogelijk door variatie van de camber langs de spanwijdte met behulp van een gedistribueerd aandrijfsysteem langs de spanwijdte. Enkelvoudige bediening voor zowel voor- als achterrandafbuiging is een ander zeer uniek aspect van VCCW in vergelijking met eerdere technologieën. Het is gefabriceerd met behulp van geavanceerde productietechnologie waardoor een oplossing is ontstaan ​​die lichtgewicht, laag stroomverbruik en lage kosten is.”

Vooruitgang in flexibele vleugeltechnologie

Jared Neely, AFRL-onderzoeksingenieur en ontwerper van de morphing-vleugel, noemde deze demonstratie een belangrijke stap in het bevorderen van flexibele vleugeltechnologie voor gebruik door oorlogsjagers.

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

Joo voegde eraan toe dat hoewel andere onderzoeksorganisaties het morphing camber-concept hebben onderzocht, de versie van AFRL uniek is omdat het een echte flexibele vleugel is zonder discrete bedieningsvlakken om te helpen bij het opstijgen en landen. Dit naadloze oppervlak kan het totale bereik vergroten, waardoor het ideaal is voor een verscheidenheid aan langeafstandsplatforms. Hij zegt dat het team het concept zal blijven verfijnen en zal onderzoeken hoe het bestaande vliegtuigen ten goede kan komen.

"We zijn enthousiast over het succes van deze demonstratie", aldus Joo. "We blijven de mogelijkheden onderzoeken die deze technologie kan bieden voor de toekomstige ontwikkeling van luchtmachtvliegtuigen."