211service.com
Hibrīda spārns patērē pusi mazāk degvielas nekā standarta lidmašīna
Aviācijas un kosmosa inženieri jau sen ir zinājuši, ka parastās cauruļveida fizelāžas atcelšana par labu manta stariem līdzīga hibrīda spārna formai varētu ievērojami samazināt degvielas patēriņu. NASA komanda tagad ir demonstrējusi ražošanas metodi, kas sola padarīt dizainu praktisku.
Spārni: NASA ir izveidojusi ar tālvadību vadāmu sava hibrīda spārnu dizaina prototipu.
Apvienojumā ar ārkārtīgi efektīvu dzinēja tipu, ko sauc par īpaši augstu apvedceļa dzinēju, hibrīda spārnu konstrukcija varētu patērēt uz pusi mazāk degvielas nekā parastajām lidmašīnām. Lai gan var paiet 20 gadi, līdz tehnoloģija nonāks tirgū, NASA izstrādātā ražošanas metode varētu palīdzēt uzlabot tradicionālos komerciālos lidaparātus nākamo astoņu līdz desmit gadu laikā, lēš NASA programmas vadītājs Fejs Koljers.
Ražošanas tehnika samazina gaisa kuģa konstrukcijas sastāvdaļu svaru par 25 procentiem, kas varētu ievērojami samazināt degvielas patēriņu. Šie sasniegumi ir NASA un partneru, tostarp Pratt & Whitney un Boeing, trīs gadu un 300 miljonu dolāru pūliņu kulminācija.
Lidojošā spārna konstrukcijai ir divi galvenie izaicinājumi. Viens ir tas, kā vadīt šādu lidmašīnu mazos ātrumos. NASA iepriekš pievērsās šim jautājumam, uzbūvējot sešus metrus platu ar tālvadību vadāmu testa lidmašīnu (X-48B), lai demonstrētu veidus, kā vadīt hibrīda spārnus. Pamatojoties uz šiem testiem un vēja tuneļa testiem, NASA uzbūvēja lielāku tālvadības lidmašīnu, kas pagājušajā gadā sāka testa lidojumus.
Otrs izaicinājums ir uzbūvēt pilna mēroga lidmašīnas versiju ar spiediena kabīnēm, kas ir strukturāli stabilas. Viens no iemesliem, kāpēc cauruļveida lidmašīnas ir saglabājušās, ir tas, ka ir salīdzinoši viegli izveidot cauruli, kas lidojuma laikā var izturēt spēkus, kas uz to iedarbojas no ārpuses, vienlaikus saglabājot salona spiedienu. Hibrīda spārnu dizains ietver plakanāku, kastītei līdzīgu fizelāžu, kas saplūst ar spārniem. Plakanāko struktūru, kas ietver dažus gandrīz taisnus leņķus, ir daudz grūtāk izveidot tā, lai tā būtu pietiekami izturīga un pietiekami viegla, lai tā būtu praktiska.
NASA ražošanas process sākas ar iepriekš sagatavotiem oglekļa kompozītmateriālu stieņiem. Stieņi ir pārklāti ar oglekļa šķiedras audumu un sašūti vietā. Pēc tam audums tiek uzšūts virs putuplasta sloksnēm, lai izveidotu šķērsstieņus. Audums ir piesūcināts ar epoksīdu, lai izveidotu stingru kompozītmateriālu struktūru.
Tika pārbaudītas fizelāžas daļas, kas uzbūvētas ar šo tehniku, un tika pierādīts, ka tās iztur spēkus, kas tiktu pielietoti gatavam gaisa kuģim. Pārbaudes arī parādīja, ka tad, kad tika pielikts pietiekams spiediens, lai izraisītu detaļu atteici, šuves, kas tika izmantotas, lai izveidotu konstrukciju, apturēja plaisu izplatīšanos, kas ir atslēga, lai izvairītos no katastrofālām kļūmēm lidojuma laikā.
Pētnieki tagad veido 30 pēdu platu, divu līmeņu spiediena struktūru, kas tiks izmantota, lai apstiprinātu ražošanas pieeju. Šo struktūru plānots pabeigt līdz 2015.
Lai panāktu degvielas patēriņa samazinājumu par 50 procentiem, hibrīda spārnu konstrukcijā būs jāiekļauj uzlabota dzinēja konstrukcija. Collier saka, ka īpaši augstas apvada dzinēji ir labi saderīgi. Īpaši augsta apvada konstrukcijā dzinēja priekšējais ventilators ir daudz lielāks par dzinēja serdi, kur tiek saspiests gaiss un notiek sadegšana. Tik lielus ventilatorus var būt grūti uzstādīt zem spārna, jo dzinēji ir uzstādīti lielākajā daļā parasto lidmašīnu. Hibrīda spārnu dizains ietver dzinēju uzstādīšanu lidmašīnas augšpusē, nevis zem spārniem. (Augšējā stiprinājuma dizains arī samazina trokšņa līmeni.)
NASA ir palīdzējusi uzņēmumam Pratt & Whitney izstrādāt īpaši augstu apvedceļa dzinēju prototipus, kurus plānots pirmo reizi komerciāli izmantot nākamgad, sākot ar Bombardier C sērijas lidmašīnām. NASA turpina optimizēt dzinējus, lai izmantotu hibrīda spārnu lidmašīnas augšējā stiprinājuma dizaina priekšrocības.