Pulsujące powietrze na skrzydłach dla gładkiego przepływu
Samoloty negatywnie oddziałują na środowisko powodując hałas i generując emisje, skutki te często są ze sobą powiązane. Technologie redukujące jeden z nich nierzadko prowadza do złagodzenia drugiego. Ma to miejsce w przypadku zmniejszania oporu i usprawniania przepływu laminarnego nad powierzchnią samolotu. Rada Konsultacyjna w Zakresie Badań Aeronautycznych w Europie (ACARE) i program Technologii Cichego Samolotu w USA postawiły rygorystyczne cele dotyczące redukcji hałasu i emisji, które powinny być zrealizowane w niedalekiej przyszłości. Badania metodologii kontroli przepływu w układzie zamkniętym, prowadzone w ramach finansowanego przez UE projektu CLFCWTE, przyczyniły się do osiągnięcia wyznaczonych terminów. Ich celem było zmniejszenie rozdzielania warstwy granicznej na krawędzi natarcia klapy skrzydła. Warstwa graniczna to obszar przepływu w bezpośrednim sąsiedztwie powierzchni skrzydła. Jest ona poddawana znaczącym efektom laminarnym, a w momencie oddzielania się od skrzydła, powoduje pokaźne zwiększenie oporu. Naukowcy zbadali aktywne sterowanie przepływem powietrza inteligentnie kierując pulsujące strumienie powietrza na krawędź natarcia klapy skrzydła. Pomiary rozkładu nacisku, w zależności od pozycji, wykorzystano jako opinię zwrotną w celu aktualizacji skompresowanych impulsów powietrza i szybko przełączających się zaworów elektromagnetycznych poprzez nowatorski, ciągle uczący się algorytm kontroli. System przetestowano w małym tunelu aerodynamicznym. Wyniki dowiodły, że uruchomienie systemu opóźniło oddzielenie się warstwy granicznej i zwiększyło siłę nośną o około 20%, nawet w obliczu nagłych zmian miejsca oddzielenia na chwilę przed jego zajściem. Nowatorskie algorytmy dla kontroli przepływu w obiegu zamkniętym dla skrzydeł w konfiguracji dużej siły nośnej wykraczają poza obecny stan techniki i oczekuje się, że przyniosą duże korzyści lotnictwu cywilnemu. Wyniki projektu CLFCWTE pomogą w redukcji hałasu, zużycia paliwa i emisji, co w niedalekiej przyszłości zaowocuje pojawieniem się przyjaźniejszych środowisku samolotów. Korzyści te odczują osoby mieszkające w pobliżu lotnisk oraz linie lotnicze, którym łatwiej będzie przestrzegać przepisy środowiskowe i utrzymać konkurencyjną pozycję.
Słowa kluczowe
Pulsujące powietrze, skrzydła, przepływ powietrza, samolot, hałas, emisje, zmniejszanie oporu, przepływ laminarny, kontrola przepływu w układzie zamkniętym, oddzielanie warstwy granicznej, klapa skrzydłowa, pulsujące strumienie