Modelowanie struktur skrzydła adaptacyjnego
Mimo dużych postępów technologicznych, jakie zaszły w projektowaniu samolotów w ciągu ostatnich dekad, skrzydła wciąż pozostają konstrukcjami zasadniczo sztywnymi. Naukowcy koncentrowali się głównie na optymalizacji nieruchomych skrzydeł w warunkach lotu w prostej, poziomej linii. Jednak w idealnych warunkach samoloty zmieniałyby swój kształt lub skręcały się przy różnych prędkościach, zwłaszcza w trakcie startu i lądowania. Dzięki finansowaniu UE projektu MAWS (Modelling of adaptive wing structures), związani z nim naukowcy opracowali narzędzie matematyczne wykorzystujące modele zredukowanego rzędu struktur skrzydła, koncentrując się na poprawie jego właściwości aerodynamicznych. Przyjmując taki punkt bazowy, naukowcy zastosowali odwróconą metodologię projektowania w celu określenia rozkładu sztywności w skrzydle, a tym samym jego wewnętrznej struktury. Ponadto narzędzie to pozwoliło im określić wymagany rozmiar i pozycję struktur adaptacyjnych i siłowników. Szczególny nacisk położono na wykorzystanie metod panelu w modelowaniu aerodynamicznego kształtu skrzydła w różnych punktach w obwiedni osiągów. Celem było osiągnięcie pożądanej wartości odchylenia aeroelastycznego skrzydła przy minimalnej możliwej masie. Aby ułatwić projektowanie skrzydła o zmiennej geometrii, naukowcy wykorzystali koncepcje obrotowego dźwigara, ruchomego dźwigara i ruchomych nakładek na dźwigary. Te struktury adaptacyjne potrafią zmieniać swoją sztywność na zginanie oraz sztywność na skręcanie, a także pozycję środka sił poprzecznych sekcji skrzydła. Zespół stwierdził, że nawet w lotach o niskiej prędkości konstrukcje adaptacyjne uzyskały wymagany kształt aerodynamiczny we wszystkich częściach obwiedni osiągów. Jednak najmniejsza zmiana kształtu skrzydła była wymagana tylko w przypadku używania zarówno struktur adaptacyjnych, jak i koncepcji skrzydła asymetrycznego. Opracowane w projekcie MAWS technologie modelowania struktur aeroelastycznych pomagają spełniać wysokie wymagania Rady Doradczej w zakresie Badań Aeronautycznych w Europie (ACARE). Ponadto oprócz większej oszczędności paliwa struktury adaptacyjne zapewniają także niższy poziom emisji hałasu. Takie konstrukcje mogą zapewnić większą konkurencyjność projektów samolotów, wzmacniając tym samym przemysł lotniczy w Europie.
Słowa kluczowe
Modelowanie, skrzydło adaptacyjne, aeroelastyczność, wydajność aerodynamiczna, sztywność
