Ala aeroelástica activa Boeing X-53

Ala aeroelástica activa Boeing X-53
Vista desde el avión.
El X-53 fotografiado en vuelo durante una maniobra de giro de 360 ° , el7 de febrero de 2003.
Constructor Boeing
Papel Aviones experimentales
Estado Programa completado
Primer vuelo 18 de noviembre de 2002
Fecha de retiro Marzo de 2005
Número construido 1 copia
Derivado de Avispón F / A-18

El programa X-53 Active Aeroelastic Wing , o AAW , fue un proyecto de investigación estadounidense en dos fases, realizado conjuntamente por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL), Boeing Phantom Works y el Dryden Flight Research Center de la NASA , ahora rebautizado como “  Neil A . Armstrong Flight Research Center  ”, y para el que se probó la tecnología desarrollada utilizando un McDonnell Douglas F / A-18 Hornet modificado.

La tecnología "  Active Aerolastic Wing  " (en francés  : "aile Aeroélastique active"), muy compleja, es una tecnología multidisciplinar que integra estudios aerodinámicos , controles y conocimiento de las características estructurales con el fin de explotar y controlar la torsión elástica del aire. ' ala de un avión a altas velocidades y bajo severas limitaciones de la dinámica de la presión . Mediante el empleo de múltiples líder borde y arrastra borde controles aerodinámicos tales como pequeñas "aero pestañas", giros aeroelásticas sutiles se pueden producir para crear grandes capacidades de control del ala, mientras que la reducción de las cargas aerodinámicas en el ala. Condiciones de alto estrés o arrastre bajo condiciones de estrés inferiores . El X-53 fue el primer programa en demostrar el uso y el valor de la tecnología AAW a gran escala.

Concepción y desarrollo

Gerry Miller y Jan Tulinius lideraron el desarrollo del concepto inicial a mediados de la década de 1980 , durante las pruebas en túnel de viento realizadas bajo contrato con la Fuerza Aérea de los EE . UU . La designación "  X-52  " se omite con el fin de evitar confusión con el B-52 Stratofortress bombardero . Edmund Pendleton era el director del programa de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , mientras que Denis Bessette era el director del programa en el Dryden Flight Research Center .

La versión de preproducción del F / A-18 Hornet fue un conejillo de indias ideal para probar la tecnología AAW. Tenía alas de relación de aspecto relativamente alta para un cazador , con una resistencia adecuada pero sin refuerzo adicional para resolver los problemas de aeroelasticidad (la versión de producción de la aeronave había recibido estos refuerzos y la flexibilidad de sus alas era menor). El F / A-18 modificado para convertirse en el X-53 recibió superficies de control modificadas en el borde de ataque de sus alas, que tenían que actuar en conjunto con las dos superficies de control del borde de salida para producir torsión aeroelástica y proporcionar a la aeronave excelentes características de balanceo. a velocidades transónicas y supersónicas .

La idea de AAW surgió de la observación de que la geometría estructural de un ala podría verse alterada por el despliegue de otras superficies móviles sobre ella, un fenómeno de torsión conocido como aeroelasticidad . En particular, la mayoría de los aviones modernos emplean listones de borde de ataque para producir más sustentación durante ciertas fases del vuelo, como el aterrizaje o maniobras cercanas en combate aéreo . Al desplegar las lamas al mismo tiempo que los alerones , el par aplicado al ala se puede distribuir uniformemente a cada lado de sus largueros , eliminando el fenómeno de torsión que se encuentra habitualmente, lo que refuerza la autoridad de control de las aletas. Esto a su vez significa que se requiere menos movimiento de alerones para producir una cantidad determinada de movimiento, lo que a su vez significa que se reduce la resistencia producida por los alerones y sus efectos negativos sobre la maniobrabilidad de la aeronave. Sin embargo, el uso de superficies de control para eliminar el giro del ala y sus efectos negativos sobre la maniobrabilidad no fue el único objetivo de este programa. El siguiente paso fue crear un componente de torsión en el ala, con el fin de aumentar la maniobrabilidad de la aeronave. Cuando los controles se aplican correctamente, el ala se deformará menos y en la dirección opuesta a la de un ala convencional durante las maniobras. Además, con una autoridad de alerones muy mejorada, el avión equipado con dicho sistema puede prescindir de sistemas que accionan diferencialmente los elevadores, un sistema que suelen utilizar los cazas para mejorar su velocidad angular de balanceo, por ejemplo F-14 , F-15 , F -16 o incluso - en sus versiones de producción - F / A-18 . Asimismo, dado que el sistema permite limitar las fuerzas de torsión aplicadas al ala, su estructura no requiere la adición de tantos refuerzos estructurales como en los dispositivos “convencionales”, lo que permite reducir la masa del ala . en orden de combate.

Estas modificaciones, que pueden realizarse en software , mejoran el rendimiento general del avión así equipado. Estudios de diseño recientes han demostrado que con aviones recientemente diseñados, se pueden lograr reducciones de masa de ala del 7-10% en aviones de crucero subsónicos o de tipo F-35 , mientras que se pueden obtener reducciones de alrededor del 20% para aviones a velocidad de crucero supersónica .

Pruebas de vuelo

Para probar en condiciones reales las teorías que rodean el programa de investigación de vuelo AAW , la NASA y la Fuerza Aérea de los EE. UU. Acordaron financiar el desarrollo de un demostrador, basado en el fuselaje del F / A-18 , que fue repintado en un predominante color blanco. librea y recibió el número de serie 853 de la NASA .

Los trabajos de modificación incluyeron la instalación en una celda F / A-18 existente, elementos del ala de preproducción F / A-18 previamente utilizados para el proyecto High Alpha Research Vehicle , y la instalación de listones divididos en dos partes y la adición de un Sistema de control modificado de las lamas del borde de ataque y los flaps exteriores del ala, diseñado por la empresa Moog. Las cajas de ala trasera originales del F / A-18 estaban hechas de un sándwich de estructuras de panal hechas de aluminio y materiales compuestos . Durante las primeras pruebas de vuelo, las alas demostraron ser demasiado flexibles a altas velocidades para que los alerones proporcionaran la autoridad de balanceo especificada a la aeronave, razón por la cual se reforzaron las alas de la aeronave de producción. Sin embargo, la excesiva flexibilidad de estas alas de preproducción fue una característica muy interesante para demostrar la eficiencia del sistema AAW instalado en el demostrador X-53 . Los paneles de ala existentes a lo largo de la caja del ala trasera de la aeronave fueron reemplazados por paneles pertenecientes al F / A-18 de preproducción.

El sistema que opera las lamas del borde de ataque como alerones se instaló para controlar las lamas exteriores independientemente de las lamas interiores. Sin embargo, las lamas interiores también se utilizarían como superficies de control . La aeronave también está experimentando una actualización de la computadora de control de vuelo , diseñada en cooperación con BAE Systems , para incorporar nuevas leyes de control para sus superficies de control y actuadores de alas recién instalados. Estas leyes de control se habían desarrollado para aplicar ligeras torsiones a la estructura del ala, y se instalaron instrumentos a bordo de la aeronave para medir con precisión el rendimiento aeroelástico del ala, incluida una característica joroba arriba. Del fuselaje y medidas de un poste largo instaladas en el ala. nariz.

Después de la preparación para las pruebas de vuelo, la aeronave realizó su primer vuelo en su nueva configuración en 15 de noviembre de 2002. Este vuelo fue el primero de una serie de 50 vuelos de verificación e identificación de parámetros. Después de esta primera fase de pruebas, que se llevó a cabo durante un período de cinco meses, el año siguiente se desarrolló el nuevo software de gestión de control de vuelo. Este desarrollo fue seguido por una segunda fase de pruebas de vuelo, que duró cuatro meses, que abarcó desdediciembre de 2004 a Marzo de 2005. Con aproximadamente 45 vuelos de investigación y pruebas de maniobrabilidad de balanceo, esta fase de prueba demostró con éxito la viabilidad del concepto AAW, con valores de maniobrabilidad comparables a los de un F / A-18 obtenidos por el simple uso del AAW, sin el uso de ascensores. generalmente practicado por los F / A-18 de producción a velocidades transónicas y supersónicas. La velocidad de balanceo alcanzada en 5000  m de altitud fue mayor a Mach 0.85 y Mach 1.2 , y menor a Mach 0.95 , similar a la de un F / A-18 convencional.

El avión fue redesignado X-53 en16 de agosto de 2006, por orden del subjefe de personal de la USAF . Luego se convirtió en el primer avión X producido por la Dirección de Vehículos Aéreos desde el concepto del cuerpo que transportaba el X-24 , diseñado en la década de 1960 y que se utilizó para el diseño del transbordador espacial .

El costo total del programa X-53 fue de aproximadamente $ 45 millones.

Especificaciones técnicas

Datos de la hoja informativa de la NASA.

Principales características

Actuación


Aviónica


Notas y referencias

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Ver también

Artículos relacionados

Bibliografía

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