Hvordan Switchblade-Planet Vil Fungere

{h1}

Switchblade-flyet er et ubemandet fly, som kan ændre placeringen af ​​sine vinger under flyvning. Lær om switchblade-flyet og switchblade-flyteknologien.

Fly, der kan ændre deres fløjkonfigurationer i mellemflyvning, har været i udvikling siden anden verdenskrig. Med forskellige vingepositioner, der giver større effektivitet og ydeevne i forskellige flytilstande, er disse fly mere alsidige end fly med faste vinger. Selv om et par modeller har lavet det i produktion, har begrænsningerne af motorer, mekanik og computere holdt disse fly fra at komme til udbredt brug. Nu har teknologien endelig fået fat i konceptet, og Northrop Grumman er i færd med at bygge et ubemandet formskiftende fly: Switchblade.

Hvis du ser på fly fra første verdenskrig eller anden verdenskrig, vil du bemærke, at vingerne næsten altid er vinkelret til skroget, med kun nogle få grader baglæns, hvis nogen. På det tidspunkt kunne flymotorer ikke fremdrive flyene hurtigere end omkring 375 mph. Ved disse lave hastigheder tillades en vinkelret vingekonfiguration for maksimal løft og manøvredygtighed.

Efter anden verdenskrig har udviklingen af ​​jetmotorer ført til en enorm stigning i flyets hastighed. Traditionelle vingeformer var ikke så effektive ved høje hastigheder (især supersoniske hastigheder), så jetfighters begyndte at spille sportslige koniske vinger. F-4 Phantom II er et godt eksempel på denne type vingeprofil. Denne stigning i højhastighedstræning kom imidlertid med en afvejning - flyene var ikke meget effektive eller effektive ved lavere hastigheder.

Hvordan Switchblade-planet vil fungere: hastigheder

En dannelse af F-4 Phantom II-kampfly

Et fly, der kan ændre sin vinge konfiguration i mid-flight har variabel vinge geometri. Dette giver flyet de bedst mulige ydeevneegenskaber ved en given hastighed. Det tyske Messerschmitt-selskab testede først fly med variabel vingegeometri under anden verdenskrig. Messerschmitt P-1101's vinger kunne flyttes til forskellige sweep vinkler, kun mens flyet var på jorden. Baseret på Messerschmitt-designet udviklede USA et arbejdstestfartøj, Bell X-5, som var lidt større end P-1101 og kunne ændre vingsvejsevinklen under flyvningen.

Denne type teknologi, også kendt som "swing wing", opstod først i et produktionsfly i slutningen af ​​1960'erne med General Dynamics F-111. Dette fly havde tre forskellige vinge positioner for at give den maksimal effektivitet ved alle hastigheder. Faktisk bragte en variation af dette fly, den strategiske bombefly FB-111A, det uofficielle kaldenavn "Switchblade". [Ref].

Hvordan Switchblade-planet vil fungere: Switchblade

Den strategiske bombefly FB-111A havde aldrig et officielt navn, men det blev almindeligvis kaldt "Switchblade".

Flere andre fighter jetfly brugte variable geometri vinger i de næste par årtier, herunder Tornado og F-14 Tomcat. Den uvævede vingeposition gjorde disse fly usædvanligt manøvrerbare og lettere at lande på flyvebådernes korte flydæk. Imidlertid var mekanismerne, der kræves for at gøre vingebevægelsesfunktionen, komplicerede og tunge. De tog også meget plads og skære ned på effektivitet og nyttelast. Swing vinger blev stort set opgivet for mere forenklet design.

I næste afsnit ser vi på Switchblade-plandesignet.

Switchblade Plane Design

X-29 fremhævede et af de mest usædvanlige flydesigner i historien.

X-29 fremhævede en af ​​de mest usædvanlige flydesigner i historien.

Designere af fly med variabel geometri vinger måtte også overveje agility. Samtidig med at vingerne vendte tilbage til mere stabile fly med høje hastigheder, lod fremadrettede vinger flyet være exceptionelt fleksibelt, et særligt ønskeligt kendetegn for fighterfly. Den tyske Ju-287 var det første fly med fremskudte vinger, men X-29 er det mest kendte eksempel [ref]. Mens denne drastiske konfiguration gjorde X-29 ustabil, kunne computere styre flyet med fly-by-wire flystyringssystemer. Det næste svævede fly indbyggede aspekter af de tidligere designs.

I 1990'erne testede Northrop Grumman variable geometrivinger på et andet plan med "Switchblade" kaldenavnet. Northrop Bird of Prey havde tre fløjskonfigurationer:

  • fuld tilbage position - Vingerne var vinkelret på skroget for lavhastighedstog.
  • mellemliggende position - Vingerne blev fejet frem for ekstraordinær manøvredygtighed.
  • fuld-fremad position - Vingenes forkant foldes ind mod skroget, hvilket gør det muligt for bagkanten at blive forkant af vingen for høje hastigheder. Dette resulterede i en trekantet eller delta fløjform.

Hvordan Switchblade-planet vil fungere: ikke

Northrop Bird of Prey i fuldback, mellemliggende og fuld-fremad positioner.

Patenter for den variable vinge geometri er offentlig viden, og der var rapporter om en testskvadron, der flyver disse fly. Dokumenter, der viser eksistensen af ​​et fugleprøvefartøj, blev afklassificeret, men dette afklassificerede håndværk indførte ikke "swing wing" -teknologi. Detaljer om trepositionen "Switchblade" Prey Bird forbliver klassificeret.

Forsvarets Advanced Research Projects Agency (DARPA) er Pentagons højteknologiske militærteknologiske forskningsafdeling. Det har tildelt $ 10,3 millioner til Northrop Grumman for at udvikle et Switchblade-foreløbigt design i slutningen af ​​2007. Selskabet slog to andre forslag til designprojektet, og arbejdet fortsætter på Northrop Grummans El Segundo, Californiens hovedkvarter. Northrop Grumman planlægger en nedskaleret testmodel med en 40-fods vingerpanel for 2010, med en fuldstilet, fuldt funktionel Switchblade klar til flyvning i 2020.Da projektet går ind i skalaen og i faser i fuld størrelse, vil omkostningerne sandsynligvis eskalere ind i milliarder af dollars.

Dernæst ser vi på, hvordan vingepositionen påvirker et flys ydeevne og lærer mere om Switchblade.

Tak skal du have

Tak til Mike Melchior for hans hjælp med denne artikel.

Wing Positions

Hvordan Switchblade-planet vil fungere: hastigheder

Inden vi ser på den specifikke teknologi, der er involveret i designet af denne nye Switchblade, diskuterer vi præcis, hvordan placeringen af ​​et flys vinger påvirker dets ydeevne.

Unswept vinger er effektive til lave hastigheder, hvilket giver en stor mængde af løfte op i forhold til mængden af induceret træk udøves på flyet. Induceret træk er i det væsentlige en anden del af den kraft, der tillader flyet at flyve. Når luft flyder rundt om vingerne, afleder den resulterende drejning af luftstrømmen flyet op, hvilket modvirker tyngdekraften, der trækker flyet ned mod jorden. En del af denne kraft modstår imidlertid også flyets fremadrettede bevægelse, hvilket resulterer i træk. Som hastigheden stiger, bliver denne træk endnu mere problematisk.

Hvordan Switchblade-planet vil fungere: ikke

Når et fly nærmer sig og passerer lydens hastighed, dannes stødbølger (trykbølger høres som en "lydbom" af observatører, hvis flyet er supersonisk). Disse bølger skaber en anden form for træk kendt som bølge træk. Når en shockwave dannes, ændrer den planetens aerodynamiske profil. I stedet for en strømlinet flyform, der skærer jævnt gennem luften, tilføjer denne store trykbølge et omfangsrig hindring, som skal skubbes gennem luften. Det er ligesom at løbe ind i vinden med en madras. Usvæbnede vinger er meget dårlige til at håndtere bølgedrag.

Svævede vinger skæres ned på træk forårsaget af turbulens ved vingerne. Men den reelle fordel ved fejede vinger kommer ind supersonisk flyvning - konfigurationen skærer ned på bølgedrag ved at omfordele chokbølgerne langs flyets aerodynamiske profil. De er ideelle til disse højhastighedstilstande. Desværre tillader de ikke tung belastning ved lavere hastigheder. Svævede vinger er også ineffektive og brænder for meget brændstof for at holde sig højt, hvilket reducerer flyets rækkevidde.

Så hvorfor bringer det amerikanske militær tilbage vendeknologi med variabel geometri? Teknologiske fremskridt betyder bedre vingeovergangsmekanismer, avancerede vingeformer og computersystemer, der kan styre ustabile fly. Pentagon har identificeret et behov for et fly, der kan forblive højt i lange perioder tæt på fjendens territorium, og derefter skifte til en højhastighedstilstand for at skynde sig og give et slag, før du skynder tilbage med supersoniske hastigheder. Disse to flyveformer kræver drastisk forskellige vingeprofiler for maksimal effektivitet. Northrop Grummans nye Switchblade er i modsætning til enhver "swing wing" -fly, der tidligere var forestillet.

Hvordan Switchblade-planet vil fungere: ikke

Switchblade flyver med lav hastighed vil have lang rækkevidde og udholdenhed kapaciteter.

I næste afsnit ser vi på Switchblade-teknologien.

Switchblade Technology

Switchblade flyver med høj hastighed har højre fløj fejet frem og venstrefløjen fejet tilbage.

Switchblade flyver med høj hastighed har højre fløj fejet frem og venstrefløjen fejet tilbage.

Denne Switchblade er en flyvende fløj med en pod fastgjort under at bære motorer, overvågningsudstyr og våben. Det har ikke skroget, en hale, halefinner eller andre fremmede dele: det er bogstaveligt talt en kæmpe fløj. For det meste af sin mission vil Switchblade krydse i høj højde i så lang tid som 15 timer og vente på signalet at strejke. For den del af missionen vil vingen være vinkelret på flyvningsretningen, som et traditionelt fly. Dette vil minimere brændstofforbrændingen og maksimere tiden højt, ligesom en svævefly.

Når tiden kommer til en strejke, vil hele vingen dreje 60 grader i forhold til flyvningsretningen. Dette vil efterlade højre vingespids fremad, mens resten af ​​vingen springer tilbage. Den resulterende aerodynamiske profil vil være ideel til et hurtigt overfald - i dette tilfælde op til Mach 2 i en afstand på 2.500 miles. Denne type svingende fløj er en skrå vinge design. Med vingen i skrå stilling spredes supersoniske stødbølger frem for at "hale op" foran håndværket og skabe træk.

Switchblade vil have en 200 fods vingespids. Poden suspenderet under vingerne vil holde to avancerede jetmotorer, kameraer, flycomputere og eventuelle missiler eller bomber, der kræves til missionen. Det vil ikke have et cockpit, fordi det ikke vil have en pilot. Flystyringscomputere håndterer alle flyvende på grund af de ustabile vingekonfigurationer. Dette forhindrer også problemer med pilot træthed under ekstremt lange missioner.

For meget mere information om Switchblade-projektet, flyvende vinger og variabel-vinge geometri, se linkene på næste side.

Switchblade er ikke det første forsøg på at udvikle et skrå vingefly. Et NASA-vindtunnelprojekt udført i 1979 viste, at en drejevinge kunne øge brændstofeffektiviteten ved supersoniske hastigheder med så meget som 100 procent [ref]. Aircraftdesigner Burt Rutan udviklede en AD-1 skrå vinge prototype, der hjalp med at bevise levedygtigheden af ​​et skrå vinge system. (Rutan er mest berømt for at designe SpaceShipOne, det første privatejede og finansierede håndværk til at bære et menneske i rummet.)

Hvordan Switchblade-planet vil fungere: hastigheder

NASA Dryden AD-1 Oblique Wing

AD-1 gjorde det muligt for vingen at svinge gradvist efterhånden som hastigheden øgedes, altid placere den for maksimal effektivitet ved flyets nuværende hastighed. NASA håbede, at teknologien kunne føre til en mere effektiv supersonisk kommerciel transport. Imidlertid viste testen, at et fly blev ekstremt ustabilt, da vingen bevægede sig ind i en skrå stilling. En menneskelig pilot kunne ikke klare de konstante, minutjusteringer, der var nødvendige for at opretholde flyvningen under disse forhold. På det tidspunkt var flyvekontrolcomputere ikke sofistikerede nok til at klare det heller.


Video Supplement: Формула любви (так и больному легче, коли доктор сыт).avi.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com