Европейцы научатся точно рассчитывать подъемную силу
Германский центр авиации и космонавтики совместно с европейским авиастроительным концерном Airbus занялся формированием базы данных по аэродинамическим конфигурациям самолетов и их максимальной подъемной силе. Как пишет Aviation Week, исследователи также намерены разработать новые инструменты расчета и прогнозирования подъемной силы для самолетов, в первую очередь, транспортников. В перспективе новые разработки позволят создавать новые летательные аппараты быстрее и с большей точностью.
Проект получил название HINVA (High-lift IN-flight VAlidation, летная проверка подъемной силы). В рамках проекта в 2015 году уже были произведены несколько испытательных полетов и испытаний моделей самолетов в аэродинамической трубе. Исследователи собирали данные о воздушных потоках на аэродинамических поверхностях и образовании завихрений, а также о влиянии механизации на подъемную силу. В испытаниях участвовал пассажирский самолет A320.
В нынешних исследованиях используются данные, полученные в 2012 году во время летных испытаний A320. Данные собирались двумя способами. Во время первого поверхность крыла подсвечивалась двумя зелеными лазерами и снималась при помощи двух цифровых камер. Это позволило, в частности, получить визуальные данные о поведении воздушных потоков на задней кромке крыла, в местах стыка гладкой поверхности с креплениями двигателей. Для второго способа использовались различные датчики, установленные на самолете.
По итогам исследований и разработок специалисты рассчитывают значительно повысить точность прогнозирования максимальной подъемной силы при проектировании самолетов. По оценке Германского центра авиации и космонавтики, разработчики намерены свести разницу в коэффициенте подъемной силы для модели самолета в аэродинамической трубе и для реального самолета в воздухе до менее чем двух процентов. Сегодня точно рассчитать максимальную подъемную силу самолета практически невозможно.
Его скорость по вертикальным поверхностям достигает шести сантиметров в секунду
Инженеры разработали прототип гибридного орнитоптера, который может садиться и ездить по вертикальным поверхностям. Помимо четырех машущих крыльев он имеет два воздушных винта и гусеничный привод с клейкими лентами, который используется для движения по стенам. Статья с описанием разработки опубликована в журнале Research. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Свобода передвижения, доступная летающим насекомым, давно вдохновляет инженеров, разрабатывающих беспилотники. К примеру способность мух быстро переходить от маневренного полета к передвижению по вертикальной поверхности пытались реализовать создатели дрона SCAMP. Они оснастили квадрокоптер двумя ножками с металлическими коготками, с помощью которых дрон может передвигаться по стенам, цепляясь за мелкие неровности. В случае срыва, дрон быстро включает роторы, чтобы предотвратить крушение. Существуют и другие прототипы мультироторных дронов, со способностью садиться на стены, однако орнитоптеры (даже с ногами) до сих пор на стену садиться не умели. Инженеры под руководством Цзи Айхуна (Aihong Ji) из Нанкинского университета аэронавтики и космонавтики разработали гибридный орнитоптер с небольшими вспомогательными воздушными винтами. Он может садиться на вертикальные поверхности, взлетать с них, а также передвигаться по ним, используя небольшой гусеничный привод с клейким покрытием и прижимную силу пропеллеров. Основную подъемную силу орнитоптера массой 135 грамм создают четыре машущих крыла, расположенные по X-образной схеме. Левая и правая пары крыльев приводятся в движение индивидуальными электромоторами. Изменяя независимо частоту их взмахов можно управлять беспилотником по оси крена. При полете на обычной скорости частота взмахов составляет 15 Герц, а максимально допустимая — 20 Герц. На носу и в хвосте орнитоптера расположены воздушные винты небольшого диаметра. В полете они генерируют дополнительную тягу, а также служат для управления по оси тангажа, отклоняя беспилотник вперед или назад. Ротор, установленный в хвосте, дополнительно имеет механизм управления вектором тяги — он может отклоняться с помощью сервопривода влево или вправо. Благодаря этому происходит управление орнитоптером по оси рыскания. В передней части аппарата установлен гусеничный привод, который используются для движения по вертикальным плоскостям. Ленты привода покрыты полидиметилсилоксаном, адгезивные свойства которого позволяют орнитоптеру удерживать сцепление с вертикальной поверхностью. При посадке на вертикальную поверхность орнитоптер сначала касается ее лентами привода, после чего изменяет уровни тяги хвостового и переднего роторов и переворачивается, прижав хвост к стене. Далее тяга роторов используется для создания прижимной силы. Так повышается сцепление и исключается возможное опрокидывание при движении. Взлет происходит в обратном порядке. Полный непрерывный переход воздух—стена—воздух происходит за 6,1 секунды. Прижимаясь к поверхности, гибрид может перемещаться по ней с помощью гусениц со скоростью до шести сантиметров в секунду. В экспериментах орнитоптер смог успешно сесть и прокатиться по стеклу, деревянной двери, мрамору, древесной коре, эластичной ткани и окрашенному листу металла. В воздухе на одной зарядке прототип может находиться около четырех минут и пролетать за это время около одного километра с максимальной скоростью 6,8 метров в секунду. https://www.youtube.com/watch?v=5st-wNxukTg В будущем разработчики планируют повысить сцепление гусеничного узла за счет добавки микрошипов в материал гусеничных лент. Также орнитоптеру добавят автономности — для этого его осностят сенсорами для самостоятельной навигации. Ранее другая команда инженеров, вдохновившись устройством крыльев жука-носорога, создала механическое крыло, которое может на короткое время складываться при ударе о препятствие, а затем вновь распрямляться за счет подвижного узла в верхней кромке. Миниатюрный орнитоптер с такими крыльями может продолжать стабильный полет, даже если его крылья ударяются об окружающие предметы.