Czy można sterować ruchem samolotu bez użycia jednego poruszającego się samolotu? Rozwiązanie tego problemu obiecuje szereg korzyści, ale w drodze do upragnionego celu projektanci wypełnili już wiele wybojów. Ale nowy egzotyczny brytyjski pojazd wykonał, zgodnie z definicją jego twórców, „historyczny lot”. Historyczny nie jest historyczny, ale ważny - to na pewno.
17 września 2010 roku bezzałogowy samolot turboodrzutowy DEMON wystartował z lotniska na Walney Island w Kumbrii. To wyjątkowe urządzenie uwalniane jest przez jego twórców od konieczności wykorzystywania do manewrów lotek, klap i sterów.
To prawda, że te ruchome elementy upierzenia są nadal obecne na Demonstratorze, ale można je wyłączyć. Zostawiliśmy je, aby porównać zachowanie samochodu podczas jazdy w klasyczny i nowy sposób.
To ostatnie nazywa się płynną kontrolą lotu. Mówiąc prościej, działa to tak: powietrze, które jest wtłaczane do oddzielnych odcinków przepływu zewnętrznego w pobliżu powierzchni nośnych, zmienia rozkład ciśnienia wokół aparatu i tym samym kieruje go we właściwym kierunku.
Pozornie zawiły schemat ma głębokie znaczenie i ostatecznie prowadzi do uproszczenia konstrukcji samolotu, do zwiększenia niezawodności urządzenia.
Wyjaśnijmy, że tradycyjna mechanizacja skrzydeł służy nie tylko do sterowania samolotem za pomocą przechyłu, ale także do regulacji wysokości nośnej podczas startu i lądowania, poruszającej się z małą prędkością, a w pojazdach bezogonowych pełni również funkcję windy.
Wszystkie te klapy, klapy i lotki działały dobrze od czasów braci Wright, ale oczywiście zwiększają złożoność, wagę, konserwację i ryzyko złamania. Dlatego inżynierowie szukają alternatywnych sposobów zmiany kierunku lub wysokości.
I tu od wielu lat trwają eksperymenty w zakresie kontroli warstwy przyściennej, która z kolei zaczyna się od efektu Coandy. Wypompowując lub nadmuchując powietrze w kluczowych punktach skrzydła lub kadłuba, za pomocą stosunkowo cienkich dysz można wpływać na przepływ dużych przepływów.
Ale zwykle to zjawisko było wykorzystywane przez innowatorów do zmniejszenia oporu aerodynamicznego samolotu i gwałtownego wzrostu siły nośnej przy niskich prędkościach, a czasem nawet jako główna metoda tworzenia windy (ostatnim przykładem tego rodzaju jest mini-UFO).
A Brytyjczycy skupili swój rozwój na problemie zarządzania. Nie bez powodu DEMON został zbudowany w ramach programu o nie wymagającej objaśnień nazwie „Zintegrowane badania przemysłowe statku powietrznego bez powierzchni sterowych” (Flapless Air Vehicle Integrated Industrial Research – FLAVIIR).
DEMON waży 90 kilogramów, jego rozpiętość skrzydeł wynosi 2,5 metra, a jego prędkość sięga 278 kilometrów na godzinę.
To niezwykłe urządzenie powstało we współpracy międzynarodowego giganta lotnictwa i broni BAE Systems, Cranfield University i dziewięciu innych organizacji w Wielkiej Brytanii. Program FLAVIIR jest finansowany przez BAE Systems i Brytyjską Radę Badań Inżynierii i Fizyki (EPSRC).
Tak więc wtłoczenie powietrza w zestaw szczelin w skrzydle powoduje pożądane spadki ciśnienia na jego powierzchniach, co prowadzi do skrętów, spadku lub wzrostu wysokości. Już pierwszy lot drona DEMON bez włączania klasycznych lotek i klap pokazał, że ten pomysł jest wykonalny.
W celu zastosowania opisanego efektu do sterowania lotem drona nieznacznie zmieniono kształt krawędzi spływu jego skrzydła (w porównaniu z tradycyjnymi profilami). Jednak jego całkowita grubość pozostała mniej więcej taka sama jak w przypadku konwencjonalnych samolotów, co jest ważne z punktu widzenia perspektyw rozpowszechniania się technologii.
To w zasadzie wszystko, co można zobaczyć podczas pobieżnego oględzin samolotu z zewnątrz, poza nietypowym wyglądem końcówki wylotowej silnika. Pozostałe innowacje (czyli zestaw mechanizmów kontrolujących wszystkie te dodatkowe przepływy powietrza) są ukryte w środku.
W komunikacie prasowym BAE Systems Richard Williams, dyrektor Programu Innowacji Zdolności Przyszłości, powiedział o locie do Cumbrii: „Jestem przekonany, że byłem świadkiem ważnego momentu w historii lotnictwa”.
„Sprawienie, by samolot latał i manewrował bezpiecznie bez użycia konwencjonalnych sterów, jest osiągnięciem samym w sobie. Jednocześnie zastosowaliśmy szereg nowych metod konstrukcyjnych i nowych mechanizmów sterowania, aby to osiągnąć. To bardzo ambitny cel. osiągnął to” – dodał profesor z Cranfield, John Fielding, główny inżynier i lider zespołu, który zaprojektował Demona.
Brytyjczycy twierdzą, że DEMON nie będzie produkowany seryjnie, ale wypracowane na nim zasady w przyszłości najprawdopodobniej znajdą zastosowanie w innych samolotach. Właściwie DEMON jest potrzebny do wypełnienia nowych stożków egzotyczną technologią.
