Европейцы испытают колеблющееся деформируемое крыло

Французские исследователи из Института механики жидкостей в Тулузе разработали новую конструкцию деформируемого крыла, которая потенциально позволит сделать современные пассажирские самолеты на три-четыре процента экономичнее. Как пишет Aviation Week, исследователи предложили выполнить заднюю кромку крыла колеблющейся наподобие перьев некоторых видов хищных птиц. Например, эластичные перья на задней кромке крыльев сов благодаря колебаниям уменьшают шумность птицы и сглаживают ее полет.

Современное крыло самолета представляет собой неподвижную аэродинамическую плоскость и набор подвижных элементов. Последние позволяют реализовать управление полетом самолета. Эти элементы приводятся в движение с помощью электрических, механических или гидравлических систем. Речь идет, например, об элеронах, подвижных плоскостях в задней по направлению полета части крыла. Их синхронным противоположным отклонением можно управлять креном аппарата.

Французские исследователи предложили лишить самолетное крыло традиционной механизации, наделив его способностью изменять свою форму, деформироваться. Так, изгиб крыла ближе к задней его части должен имитировать элероны. Похожие технические решения предлагались некоторыми разработчиками и раньше, однако так и не были реализованы в серийном производстве из-за отсутствия надежных технологий и долговечных материалов. В частности, такую технологию под названием активного аэроупругого крыла испытывал американский концерн Boeing.

Изгибать крыло исследователи из тулузского института предложили с помощью материалов с эффектом памяти формы. При нагревании, например, с помощью электрического тока такие материалы изменяют свою форму. В новом крыле такие материалы предлагается размещать под гибкой обшивкой — при нагреве они будут изгибать крыло, меняя его аэродинамические характеристики. Такое решение позволит создать гладкое самолетное крыло с меньшим, чем у обычного, коэффициентом аэродинамического сопротивления.

В заднюю часть нового крыла ближе к его кромке исследователи также предложили установить под гибкой обшивкой пьезоэлектрические, или ультразвуковые, двигатели. Такие двигатели обладают большим коэффициентом полезного действия по сравнению с обычными электромоторами и точнее и быстрее реагируют на подачу управляющего напряжения. Французские разработчики предложили с помощью пьезоэлектрических двигателей, управляемых специальным компьютером, реализовать колебания задней кромки крыла в полете.

Исследователи из Института механики жидкостей в Тулузе провели математическое моделирование такого крыла и пришли к выводу, что колебание его задней кромки позволит снизить интенсивность турбулентного потока за ней. В целом это приведет к дополнительному снижению аэродинамического сопротивления крыла, а также позволит уменьшить его шумность. Испытания уменьшенной модели крыла в аэродинамической трубе уже состоялись и были признаны успешными.

В испытаниях использовалась уменьшенная модель консоли крыла пассажирского лайнера A320 с гибкой задней частью и колеблющейся кромкой. Длина модели составила 30 сантиметров по хорде. В настоящее время разработчики занимаются сборкой модели крыла длиной один метр. После завершения его продувочных испытаний планируется собрать полноразмерное самолетное крыло, которое в мае 2020 года будет установлено на опытовый самолет Airbus A340 и пройдет летные испытания.

Ранее американская компания FlexSys разработала адаптивную систему FlexFoil. В базовом варианте она представляет собой гибкую замену элеронов и закрылков на крыле самолета, но может быть дополнена и гибким отклоняемыми носками. Эти элементы образуют единую поверхность с крылом; при их отклонении не образуется щелей, что позволяет сделать само крыло гладким. В настоящее время американская компания занимается сертификацией новой системы.

Василий Сычёв