En adaptiv kontrollerbar vinge er en flyvinge, hvis profil har en form tæt på optimal i hver given flyvetilstand . Designet af en sådan vinge giver dig mulighed for jævnt (på grund af den fleksible hud ) at afbøje næsen og halen af vingen, og dermed ændre krumningen langs spændvidden, afhængigt af højden, flyvehastigheden og overbelastningen . Den adaptive vinge er primært beregnet til multi-formål og meget manøvredygtige fly. Vingens elementer styres af et højautomatiseret elektrisk fjernt variabelt system.
En slags stigning i den aerodynamiske kvalitet af vingen er også et system med adaptiv "slottet" mekanisering af vingen. Det giver en jævn (inden for den krævede nøjagtighed, den kan være trinvis) ændring i vinklerne på sokker og flaps, afhængigt af angrebsvinklen og Mach-tallet . Dette system tillader dog en diskontinuerlig ændring i aerodynamiske derivater over hele rækken af parametre, i modsætning til den adaptive vinge. Der arbejdes også på at implementere et kontinuerligt flow rundt om mekaniseringens overflader ved at ændre krumningen af elementerne i slidset mekanisering. Adaptiv mekanisering af vingen, takket være den forenklede kinematik af forlængelsen af klapperne, er attraktiv, idet den giver dig mulighed for at opgive brugen af styreskinner, der er komplekse i konfigurationen og øge vingens vægt, desuden tillader det dig at reducere tabet af bærende egenskaber på grund af balancering .
Effektiv flyvning i atmosfæren kræver forskellig aerodynamik fra enheden, afhængigt af flyvehastigheden, flyvetilstand. Den klassiske tilgang til design af nye fly tillader i øjeblikket kun en lille (ikke mere end 1-2%) stigning i den aerodynamiske kvalitet og forbedrer start- og landingsegenskaber. Mekaniseringen af vingen i form af simple afbøjede næser og haler af profilen eller en ændring i sweep tillader ikke at opnå høje værdier af den maksimale løftekoefficient under skiftende driftstilstande.
Derfor er der i de senere år, i forbindelse med udviklingen af den tekniske base og fremkomsten af nye luftfartsmaterialer, blevet mere og mere opmærksom på muligheden for at forbedre et flys aerodynamiske egenskaber ved at ændre vingens geometri afhængigt af flytilstanden - brugen af en adaptiv vinge. Tilpasning af hangarskibssystemet kan udføres ved at ændre vingens spændvidde og sweep, samt formen, krumningen og tykkelsen af bærefladen.
Det er meningen, at den skal bruge en elastisk yderbeklædning, og de bærende rammer inde i denne hud vil blive tilpasset til jævnt at ændre deres egen geometri.
En vigtig karakteristisk egenskab ved en sådan vinge er bevarelsen af glatheden af dens profiler, når medianoverfladen er deformeret . Modstandsreduktion kan opnås på to måder. For det første på grund af den optimale ændring, afhængigt af flyvetilstanden, af deformationen af mellemfladen. Dette gør det muligt at gøre vingen næsten flad i cruising modes, hvilket reducerer modstanden ved nul løft, og ved manøvrering deformeres den optimalt med cirkulationsfordeling over vingespændet tæt på elliptisk, hvilket reducerer induceret træk . For det andet, ved høje angrebsvinkler på frakturstederne af den øvre overflade af vingen, når konventionel mekanisering afbøjes, forekommer lokal adskillelse af strømmen . Brugen af sokker med en stor relativ akkord og fleksibel polstring på den adaptive fløj gør det muligt at løse dette problem.
Afbøjning af bevægelige elementer, samtidig med at dens konturers glathed bevares i henhold til en bestemt lov, valgt på grundlag af eksperimentelle og beregningsmæssige undersøgelser, giver dig mulighed for at omfordele trykket på vingeoverfladen på en sådan måde, at det forhindrer strømningsstop eller reducerer dets betydeligt . udvikling i den valgte flyvetilstand [1] . Som et resultat skifter grænsen mellem rystning og stød til store angrebsvinkler, og effektiviteten af roterende overflader, der arbejder i kontroltilstanden, øges. Under manøvren, ved at forhindre flowadskillelse, giver den adaptive vinge en håndgribelig gevinst i forhold mellem løft og træk .
Hvis ændringen i formen af den adaptive vinge udsættes for forhold, hvor det kritiske punkt i hver sektion af vingen flyttes til næsen af profilen, og fordelingen af hastighedscirkulationen over spændet bliver elliptisk, så ved valgt værdi af løftekoefficienten, er der angivet en minimumsmodstandskoefficient. I det første tilfælde reduceres sjældne spidser i nærheden af forkanten, hvilket på en konventionel vinge fører, når en vis angrebsvinkel nås, til strømningsadskillelse og tab af sugekraft, dvs. til en stigning i træk [1] . Når den anden betingelse er opfyldt, minimeres den induktive reaktans [1] .
Afbøjningen af elementerne i den adaptive vinge, udført således, at trykcentret af de aerodynamiske kræfter, der virker på flyet, ikke ændrer sin position, gør det muligt direkte at styre den aerodynamiske løftekraft.
Den moderne teknologiske base og udviklingen af luftfartsmaterialer gør det muligt at sikre oprettelsen af aktuatorer til flowkontrolsystemet rundt om bæresystemet uden at bruge ressourcerne fra et vedvarende kraftværk baseret på autonome kilder til trykluft. Det strukturelle og teknologiske grundlag for jetkontrolsystemer kan være aktive gasdynamiske aktuatorer, der fungerer efter princippet om parallel indsprøjtning ved hjælp af dynamiske gasstempler.
En af måderne til at øge den aerodynamiske kvalitet i cruisingflyvning og forbedre start- og landingsegenskaberne for et fly er aktiv kontrol af flowet omkring lejet og kontrol af aerodynamiske overflader ved hjælp af energimetoder: grænselagskontrol , jetblæsning på vingeelementer og start- og landingsmekanisering, jet- og jetflapper . Styringen af grænselaget ved sugning fra overfladen af vinge, fjerdragt og motornaceller er en effektiv måde at reducere friktionsmodstanden (kunstig laminarisering af flowet). Derudover kan afblæsning af grænselaget give et uadskilt flow rundt om vingen ved høje angrebsvinkler og høje afbøjningsvinkler af vingemekaniseringselementerne og derved øge den maksimale løftekoefficient og den kritiske angrebsvinkel.
Udviklingen af en adaptiv vinge, der er i stand til at ændre krumning under flyvning og samtidig bevare glatte konturer, blev lanceret i USA i 1979 under AFTI-programmet (Advanced Fighter Texnology Integration) implementeret af NASA og det amerikanske luftvåben . For første gang blev en sådan vinge installeret i 1980'erne på F-111- eksperimentflyet [2] . Ændringen i vingens krumning under flyvning blev udført afhængigt af flyvehøjden, Mach-tal, sweep-vinkel og det nødvendige løft. Målet var at give den laveste modstandskoefficient for hver værdi af løftekoefficienten. De forreste og haledele af vingen med fleksibel hud gjorde det muligt jævnt at ændre vingens krumning, så polarhylsteret viste sig at være polarhylsteret svarende til forskellige vingekonfigurationer. Så krævede det enorme anlægsudgifter og komplekse designløsninger. På nuværende tidspunkt er situationen blevet enklere på grund af fremkomsten af elastiske kompositmaterialer.
Senere, startende i 1987, lavede Airbus Industrie lignende forskning , da han udviklede en krumningsstyret vinge til A330- og A340 -flyene . Det blev antaget, at styringen af vingekrumningen ved automatisk ændring af afbøjningsvinklerne for to par klapper og ailerons på hver halvvinge skulle give den optimale profilkrumning for hver flyvetilstand, hvilket resulterede i en væsentlig forbedring af den aerodynamiske kvalitet i cruising mode bør opnås med en øget værdi af løft. Test af vingemodeller i en vindtunnel har vist, at den aerodynamiske kvalitet af en vinge med kontrolleret krumning kun er ~1,5 % højere end en konventionel vinge. Derfor konkluderede forskerne, at den yderligere mekanisering og kompleksitet af krumningskontrolsystemet såvel som stigningen i strukturens masse ikke retfærdiggør en lille forbedring af flyets brændstofeffektivitet.
Men i 2008 - 2012 fortsatte forskningen under SADE-projektet (SmArt High Lift Devices for Next Generation Wing) i det 7. europæiske rammeprogram . Formålet med projektet var at studere en adaptiv spalteløs forkant, en adaptiv jævnt afbøjelig bagkant for at øge den aerodynamiske kvalitet af vingen på næste generations fly, samtidig med at vægten af strukturen reduceres betydeligt, støjen under start og landing reduceres. øge brændstofeffektiviteten.
På den seneste modifikation af Boeing 787 Dreamliner -flyet blev en ændring i krumningen af den bageste del af vingeprofilen anvendt under start og landing. I dette tilfælde, når klapperne forlænges, afbøjes deres tage også, hvilket ikke kun vil gøre det muligt at øge klappernes effektivitet, men også bæreevnen af hoveddelen af vingen på grund af en stigning i krumningen af dens profil.
I USA arbejdes der på at skabe en adaptiv fløj af FlexSys Inc. [3] , US Air Force Research Laboratoryunder Boeing X-53 Active Aeroelastic Wing- programmet .
I Rusland er eksempler på brugen af adaptiv start- og landingsmekanisering på vingerne af et passagerfly ukendte; undersøgelser for at evaluere dets effektivitet begyndte ved TsAGI for mere end 20 år siden. En adaptiv bøjelig vingespids med et fleksibelt skin blev brugt på en eksperimentel luftfartøjsbaseret jagerfly Su-33UB [4] .