Nieuw regelprincipe: proefproject DARPA / Aurora CRANE

18
Nieuw regelprincipe: proefproject DARPA / Aurora CRANE
Een vroege versie van het zuiveringsmodel


Sinds 2019 is het Amerikaanse Advanced Research Agency DARPA betrokken bij het experimentele programma CRANE. Het doel is om een ​​vliegtuigtype vliegtuig te creëren en te testen met een ongebruikelijke manier van vluchtcontrole. Tot voor kort bevond het programma zich in de competitieve fase en ontwikkelden verschillende bedrijven hun voorlopige projecten. Nu heeft DARPA een winnaar gekozen om het werk voort te zetten.



Concurrerende fase


In augustus 2019 kondigde het DARPA-bureau de start aan van de werkzaamheden rond het onderwerp CRANE (Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effecters - "Control using new devices for advanced aircraft"). Er werd gemeld dat het doel van dit programma onderzoek en ontwikkeling van de zogenaamde technologie zou zijn. actieve luchtstroomregeling (Active Flow Control - AFC). Dit principe zou in het laboratorium en met behulp van een experimenteel vliegtuig worden bestudeerd.

Op dat moment was het bureau van plan om potentiële ontwikkelaars uit te nodigen en een "technische voorsteldag" te houden met hun deelname. Daarna kon het programma overgaan naar het stadium van vooronderzoek en competitief ontwerp. Dit deel van de werkzaamheden is aangemerkt als fase 1.

De wens om deel te nemen aan het pilotprogramma werd geuit door verschillende grote ontwikkelaars luchtvaart technologie. Een van de deelnemers was Aurora Flight Sciences, een dochteronderneming van Boeing. In 2019-20 ze sloot zich aan bij CRANE en begon het nodige onderzoek te doen.

Het onderzoek en de competitieve "fase-1" van het programma gingen tot voor kort door. Eind vorig jaar ontving de klant, vertegenwoordigd door DARPA, de resultaten van het werk van vier deelnemers, bestudeerde ze en nam zijn beslissing. Aurora Flight Sciences werd uitgeroepen tot winnaar van deze etappe. Haar project werd beschouwd als het meest succesvolle en veelbelovende in termen van het vervullen van de taken.


Verbeterd model

Plannen voor de toekomst


Op 1 januari werden de resultaten van "Fase 17" bekend gemaakt. Op dezelfde dag gaf het DARPA-bureau een contract af aan het winnende bedrijf om de volgende werkzaamheden uit te voeren. De kosten van het contract en de timing van de uitvoering ervan worden niet gerapporteerd. Tegelijkertijd brachten de opdrachtgever en de opdrachtnemer persberichten uit waarin zij een deel van hun plannen voor de nabije toekomst openbaar maakten.

In de vorige fase voerden Aurora Flight Science-specialisten theoretische studies uit en ontwikkelden ze verschillende opties voor het uiterlijk van een vliegtuig met AFC. Vervolgens zijn de modellen gemaakt en getest in een windtunnel. Tijdens dit werk hebben we de optimale ontwerpoptie gevonden, het potentieel ervan bevestigd en manieren voor verdere verbetering geïdentificeerd.

Nu gaat het CRANE-project van Aurora verder naar de volgende fase van fase 2. Het doel is om een ​​technisch project te creëren met de ontwikkeling van alle sleutelelementen en technologieën. De aannemer moet een vliegtuigcasco met een karakteristiek ontwerp maken en de ontwikkeling voltooien van een compleet en werkbaar AFC-besturingssysteem met alle software en hardware.

Als onderdeel van de volgende "fase-3" zal het ontwikkelingsbedrijf een technologiedemonstrator moeten bouwen en zijn vliegtesten moeten uitvoeren. Aurora meldt al dat een dergelijk vliegtuig een spanwijdte van 30 voet (9,1 m) en een startgewicht van 7 pond (ongeveer 3180 kg) zal hebben. Hierdoor zal het mogelijk zijn om het potentieel van de nieuwe technologie met betrekking tot vliegtuigen en UAV's op ware grootte beter te bepalen.

Aurora Flight Science en DARPA zijn van plan een grote hoeveelheid gegevens te verzamelen waarmee we definitieve conclusies kunnen trekken. Als tijdens de drie fasen de actieve stroomregeling aan de verwachtingen voldoet, zal deze technologie verder worden ontwikkeld en zelfs in vliegtuigen worden gebruikt. Het verschijnen van veelbelovende vliegtuigen of UAV's met AFC is echter nog een onzekere toekomst.

Technische oplossingen


Aurora en DARPA hebben eerder zuiveringsmodellen getoond voor "phase-1" en computergraphics met een veelbelovend vliegtuig. De gepubliceerde materialen stellen ons over het algemeen in staat om te begrijpen hoe de toekomstige technologiedemonstrator, en vervolgens een volwaardig vliegtuig, eruit zou kunnen zien.


Alle versies van de testmodellen zijn gebouwd met een gestroomlijnde romp met een spitse neus en een platte bodem. Beneden op zo'n romp, voor de wortel van de vleugel, zat een luchtinlaat. De turbostraalmotor bevindt zich in de staart van de romp; het mondstuk wordt verlengd tot voorbij de achterrand van de vleugel. Tijdens het onderzoek en de ontwikkeling van het project veranderde de vorm van de romp, maar de belangrijkste beslissingen bleven hetzelfde.

Het product CRANE van Aurora heeft een bijzondere vleugel gekregen, zowel qua uiterlijk als design. Al in de beginfase werd er gebruik gemaakt van een ruitvormige vleugel. Kenmerkend is het "frame" -ontwerp - elk vlak heeft een voor- en achterrand, waartussen zich een driehoekig venster bevindt.

Volgens de resultaten van de eerste studies werd een dergelijke vleugel aangevuld met rechte consoles aan de uiteinden van driehoekige vlakken. Ze besloten ook af te zien van het "vliegende vleugel" -schema en installeerden ingestorte kielen op de romp. Naar verluidt werden verschillende opties voor extra vliegtuigen en verenkleed getest.

De vleugel en het staartvlak van de getoonde modellen hebben geen traditionele aerodynamische roeren en gebruiken in plaats daarvan het AFC-systeem. Vier sets mondstukken zijn op het bovenoppervlak van de vleugel langs de rondhouten geplaatst en leveren samengeperste lucht naar achteren in de vliegrichting. De werking van de spuitmonden wordt verzorgd door een luchtinlaat, een compressor en regelapparatuur.

Het AFC-systeem biedt een ongebruikelijke manier om de vlucht te controleren en verandert de aerodynamica van het vliegtuig serieus. Een ongebruikelijke vleugel "met ramen" heeft dus voldoende eigenschappen om te vliegen, en door de toevoer van perslucht uit de mondstukken kunt u de aerodynamica regelen. Door de luchtdruk in de spuitmonden te veranderen, wordt voorgesteld om de snelheid van de luchtstroom nabij de vleugel te regelen - en de hefkracht van de laatste te veranderen.


Door het ontwerp van de vleugel met vier sets mondstukken kunt u alle basismanoeuvres uitvoeren. Een synchrone verandering in de liftkracht van beide vliegtuigen zou moeten zorgen voor klimmen of dalen. Voor rollen en bijbehorende manoeuvres moeten de parameters van de vliegtuigen differentieel worden gewijzigd. Flow control-middelen kunnen niet alleen op de vleugel, maar ook op de staart worden geplaatst en zorgen voor de juiste manoeuvreermogelijkheden.

Voor- en nadelen



Aangenomen wordt dat het AFC-systeem voordelen heeft ten opzichte van traditionele aerodynamische roeren. De belangrijkste hebben te maken met de afwezigheid van bewegende elementen die in de luchtstroom werken. Het gebruik van AFC maakt het mogelijk om het ontwerp van de vleugel te vereenvoudigen, het gewicht te verminderen en de betrouwbaarheid te vergroten. Het op bekende wijze vermijden van beweegbare roeren kan het onderhoud van het vliegtuig vereenvoudigen.

Flow control kan van groot belang zijn in de context van stealth-technologieën. Feit is dat beweegbare roeren en/of stabilisatoren in staat zijn een sondeersignaal op de radar te reflecteren en het vliegtuig te ontmaskeren. Het AFC-systeem verandert de vorm van het vliegtuig niet en elimineert dergelijke risico's. Bovendien kunt u hiermee in theorie een optimale configuratie van vliegtuigen creëren, waardoor het zicht verder wordt verminderd, zonder verlies van manoeuvreerbaarheid.

Echter, zoals de praktijk laat zien, is het AFC-concept, met al zijn voordelen, vrij ingewikkeld qua praktische uitvoering. Zo'n systeem heeft een speciale vleugel nodig, een aantal specifieke eenheden, etc. Daarnaast zijn er besturingsapparaten nodig die data van een massa sensoren kunnen ontvangen en verwerken, commando's van de piloot kunnen ontvangen en op al deze factoren correct kunnen reageren.

Aurora moet nog een volledig functioneel besturingssysteem voor AFC ontwikkelen. Op dit moment is het maken van dergelijke tools een van de hoofdtaken van het CRANE-programma. Zonder de succesvolle oplossing ervan zal de ontwikkeling van nieuwe technologieën geen vooruitgang kunnen boeken en zal het niet mogelijk zijn om te rekenen op de implementatie ervan in de praktijk.


Getrokken apparaat KRAAN tijdens de vlucht - de rijen straalpijpen op de vleugel zijn duidelijk zichtbaar

Over het algemeen is het voorgestelde concept vanuit technisch oogpunt interessant. Hiermee kunt u bekende problemen oplossen en zelfs enkele voordelen krijgen. De haalbaarheid van de wijdverbreide introductie van AFC is echter twijfelachtig. Het CRANE-programma stelt eigenlijk voor om het "complexe" stuurwiel met bedrading te vervangen door een "eenvoudig" complex van verschillende middelen. Lang niet altijd zal zo'n vervanging zinvol zijn.

Moeilijke vooruitzichten


Zo houdt het DARPA-bureau zich samen met commerciële aannemers opnieuw bezig met het bestuderen en ontwikkelen van veelbelovende technologieën op het gebied van luchtvaart. Als onderdeel van het huidige CRANE-programma is het de bedoeling een fundamenteel nieuwe methode van vluchtcontrole in de praktijk te brengen.

Tot op heden is het project de fase van het eerste onderzoek en testen in een windtunnel gepasseerd. Aurora Flight Science staat nu voor de uitdaging om een ​​compleet prototype van een vliegtuig en al zijn sleutelsystemen te ontwikkelen. Of het mogelijk zal zijn om zo'n vliegtuig of UAV te maken en de karakteristieke eigenschappen ervan te demonstreren, zal over enkele jaren bekend worden.
Onze nieuwskanalen

Schrijf je in en blijf op de hoogte van het laatste nieuws en de belangrijkste evenementen van de dag.

18 commentaar
informatie
Beste lezer, om commentaar op een publicatie achter te laten, moet u: inloggen.
  1. 0
    25 januari 2023 04:55
    Is dit geen remake van het Aurora-verkenningsvliegtuig van Lockheed Martin, dat zogenaamd niet bestaat?

  2. +1
    25 januari 2023 05:04
    Een interessante oplossing, maar ik zie meteen een minpuntje - voor bemande voertuigen zal nog steeds start- en landingsmechanisatie van de vleugel nodig zijn.
    1. +1
      25 januari 2023 06:15
      het is onwaarschijnlijk dat deze oplossing überhaupt in een bemande versie kan worden gebruikt, vanwege de veel bescheidener (dan traditionele) besturingsmogelijkheden; en het is geen feit dat het gemakkelijker is, blijkbaar zal een systeem van talrijke "spuitmonden" met mechanische dempers worden gebruikt om de stuwkracht van de motor opnieuw te verdelen
      1. +2
        27 januari 2023 01:31
        Het CRANE-programma stelt eigenlijk voor om het "complexe" stuurwiel met bedrading te vervangen door een "eenvoudig" complex van verschillende middelen

        Wel, ja. Het meest complexe roer (uitbuigbaar vlak) wordt vervangen door slechts tientallen van de eenvoudigste straalpijpen met individuele compressoren en primitieve computerbesturing.
        Mooi vereenvoudigd.
    2. +1
      25 januari 2023 08:31
      Je hebt gelijk, hoe te zijn zonder flappen en lamellen.
  3. +1
    25 januari 2023 11:24
    Eh, het was nodig om Chubais in DARPA te introduceren zodat ze betrokken zouden zijn bij echte projecten.
  4. -1
    25 januari 2023 12:16
    Waar halen deze nozzles perslucht vandaan? Van de motor?
    De lucht zal dus uit de luchtinlaat komen, met alle mogelijke verontreinigingen. Het blijkt dat het interne luchtpad naar deze spuitmonden en de spuitmonden zelf met vergrendelingsmechanismen een zwakke plek zullen zijn die constant moet worden schoongemaakt.
    Het idee is dus interessant - je kunt tenslotte dezelfde spuitmonden naar het onderste vlak van de vleugel brengen, zodat de controle niet alleen plaatsvindt door de selectie van lift, maar ook door de toename ervan. Dan kan de landingsbaan korter gemaakt worden.
    1. 0
      25 januari 2023 12:37
      van de luchtinlaat bij het opstijgen en lage snelheden - er zal niet genoeg druk zijn!
      1. 0
        27 januari 2023 20:47
        voor zover ik begrijp zijn er holtes in de turbostraalmotor waarin de druk in ieder geval groter is dan bij de inlaat.
        Daarom is regeling bij draaiende motor bij lage snelheid mogelijk. Alleen taxiën op de grond zal onmogelijk zijn, omdat de aerodynamische besturing gebaseerd is op het rollen van het voertuig in de lucht.
        1. 0
          1 februari 2023 19:57
          En taxiën op de grond en met traditionele aerodynamische roeren is onmogelijk
    2. 0
      6 maart 2023 23:01
      de eerste kraai die in de luchtinlaat komt, zal deze pepelatsu herinneren aan de wetten van de aerodynamica en vervolgens aan de zwaartekracht
  5. 0
    25 januari 2023 18:47
    Iets soortgelijks werd in de jaren 80 in tijdschriften geschreven. Het duurde 30 jaar om aan het werk te gaan?
  6. 0
    26 januari 2023 12:02
    Zeer verleidelijke vooruitzichten. Het is niet voor niets dat er voor dit bedrijf dergelijk geld naar de VS is "gehaast". We hebben het zeker niet alleen over nieuwe manieren om het vliegtuig te besturen, maar ook over de kardinale koeling van het ontwerp bij hypersonische snelheden.
    1. 0
      1 februari 2023 19:56
      En hier werd niet gesproken over hypersound
  7. 0
    8 maart 2023 12:55
    En wat heeft het voor zin om ze geheime ontwikkelingen te laten zien?
  8. 0
    10 maart 2023 08:30
    Nou, dit is helemaal geen geheim, maar de accordeonknopaccordeon in zijn meest accordeonexpressie is met opzet een onderzoeksproof of concept...
    ...en in de praktijk kan hetzelfde principe veel, veel, anders worden gebruikt in zowel lichte drones als zware voertuigen
  9. 0
    16 april 2023 11:23
    Dit alles is erg grappig om te lezen, omdat er allereerst een nieuwe bron van dynamische stromingen nodig is, die in principe op een plek moet staan ​​van waaruit deze stromingen kunnen worden gedistribueerd voor een effectieve vluchtcontrole.
  10. 0
    16 april 2023 11:39
    Als er geen theoretische gronden zijn om te begrijpen hoe de dynamische stroom op een bepaald moment in de tegenovergestelde richting kan worden omgeleid, dan is het moeilijk om over vooruitgang te praten.

"Rechtse Sector" (verboden in Rusland), "Oekraïense Opstandige Leger" (UPA) (verboden in Rusland), ISIS (verboden in Rusland), "Jabhat Fatah al-Sham" voorheen "Jabhat al-Nusra" (verboden in Rusland) , Taliban (verboden in Rusland), Al-Qaeda (verboden in Rusland), Anti-Corruption Foundation (verboden in Rusland), Navalny Headquarters (verboden in Rusland), Facebook (verboden in Rusland), Instagram (verboden in Rusland), Meta (verboden in Rusland), Misanthropic Division (verboden in Rusland), Azov (verboden in Rusland), Moslimbroederschap (verboden in Rusland), Aum Shinrikyo (verboden in Rusland), AUE (verboden in Rusland), UNA-UNSO (verboden in Rusland), Mejlis van het Krim-Tataarse volk (verboden in Rusland), Legioen “Vrijheid van Rusland” (gewapende formatie, erkend als terrorist in de Russische Federatie en verboden)

“Non-profitorganisaties, niet-geregistreerde publieke verenigingen of individuen die de functies van een buitenlandse agent vervullen”, evenals mediakanalen die de functies van een buitenlandse agent vervullen: “Medusa”; "Stem van Amerika"; "Realiteiten"; "Tegenwoordige tijd"; "Radiovrijheid"; Ponomarev; Savitskaja; Markelov; Kamalyagin; Apakhonchich; Makarevitsj; Dud; Gordon; Zjdanov; Medvedev; Fedorov; "Uil"; "Alliantie van Artsen"; "RKK" "Levada Centrum"; "Gedenkteken"; "Stem"; "Persoon en recht"; "Regen"; "Mediazone"; "Deutsche Welle"; QMS "Kaukasische knoop"; "Insider"; "Nieuwe krant"