Boeing X-53 Active Aeroelastic Wing ( рус. Активное аэроупругое крыло ) — экспериментально-исследовательская программа ВМС США , НАСА , (англ.) ( , в рамках которой изучается применение активного аэроупругого крыла в конструкции модернизированного самолёта F/A-18A «Hornet» . Основной особенностью такого крыла является то, что управляющий момент по крену создаётся (по крайней мере, на части режимов полёта) не отклонением управляющих поверхностей (элеронов), а дифференциальным ( т. е. в разные стороны ) закручиванием левой и правой половин ( консолей ) крыла. Закручивание крыла, в свою очередь, происходит под действием аэродинамических сил, создаваемых отклонением элеронов и дифференциальных отклоняемых носков (предэлеронов). Отклоняемый носок X-53 состоит из двух частей: внутренней и наружной. Управление элементами крыла осуществляется высокоавтоматизированной электродистанционной вариативной системой.

История и назначение

В 1903 году Братья Райт совершили полёт на самолёте, в котором крен контролировался перекашиванием крыла, то есть его деформацией. Позже от данного способа управления отказались.

На большинстве самолётов управление по крену осуществляется с помощью элеронов - небольших отклоняемых поверхностей на задней кромке крыла. Когда элерон отклоняется вниз, кривизна соответствующей половины крыла увеличивается, а следовательно, увеличивается подъёмная сила данной половины крыла. Когда элерон отклоняется вверх, происходит обратное явление. Таким образом, на определённом плече (между серединами элеронов) создаётся пара сил , поворачивающая самолёт вокруг продольной оси. Однако отклонение элерона закручивает соответствующую половину крыла, изменяя тем самым местный угол атаки и создавая силу, противоположную силе, непосредственно создаваемой самим элероном. Начиная с определённой скорости эта сила сравнивается с силой, непосредственно создаваемой элероном, а затем - превосходит её, т. е. отклонение элеронов вызывает крен в сторону, противоположную намеченной (имеет место ). Для обеспечения управления по крену на больших скоростях либо увеличивают жёсткость крыла (что вызывает рост его массы), либо используют другие, зачастую менее эффективные органы управления.

В 1960-е годы в СССР были начаты теоретические и экспериментальные исследования способов управления самолётом, активно использующих аэроупругие деформации (в частности, закручивание крыла). В 1963 году, учёными ЦАГИ было предложено использовать для управления по крену дифференциально отклоняемые носки крыла, названные ими « предэлероны ».

В США 1984 – 1988 годах были проведены испытания прототипа нового самолёта по программе «Active Aeroelastic Wing» в аэродинамической трубе . Результаты экспериментов показали, что гибкое крыло имеет меньше подвижных компонентов, это делает его тоньше и легче. Улучшение аэродинамических характеристик увеличивает дальность полёта, полезную нагрузку и уменьшает расход топлива . Выяснилось, что крылья AAW испытывают во время выполнения маневров меньшую нагрузку, чем ожидалось. За счёт передачи крылу функций хвостового оперения уменьшается аэродинамическое сопротивление и отражение радиоволн .

Для лётных исследований концепции активного аэроупругого крыла специалисты NASA решили использовать истребитель-бомбардировщик F/A-18 «Hornet» . В своё время крыло этого самолёта пришлось дорабатывать, повышая его жёсткость, для получения требуемых характеристик управляемости по крену на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Для лётных исследований было изготовлено крыло с более тонкой обшивкой , фактически идентичной той, которая использовалась на опытном экземпляре самолёта до доработки. Эти изменения обеспечили угол крутки концевых сечений крыла до 5° . Первому полёту экспериментального самолёта, названного X-53, предшествовали три года кропотливой работы инженеров NASA и фирмы «Boeing» и наземные испытания в (англ.) ( . Кроме модификации панелей обшивки изменениям подверглись , закрылки и элероны . Контроль над элеронами и другими управляющими поверхностями дал возможность перераспределить нагрузки и избежать разрушения крыла. В обшивку были вмонтированы датчики для измерения нагрузки.

Модифицированный F/A-18A «Hornet» (X-53) свой первый полёт совершил в ноябре 2002 года . В последующем были проведены многочисленные полётные испытания, подтверждающие перспективность применения активного аэроупругого крыла.

Тактико-технические характеристики

Технические характеристики

• Размах крыла : 11.71 м
• Высота: 4.65 м
• Масса
  • Максимальная взлётная: 17,690 кг
• Двигатели : 2 × General Electric F404-GE-400
• Тяга : 2 х 7239 кгс

Лётные характеристики

• Максимальная скорость : 1 912 км/ч
• Практический потолок : 15 000 м

См. также

• Адаптивное управляемое крыло
• F/A-18 Hornet
• Аэроупругость
• Adaptive Compliant Trailing Edge

Примечания

Ссылки