Zupełnie nowy pionowzlot
Enhanced Rotorcraft Innovative Concept Achievement (ERICA) to nowy rodzaj statku powietrznego, mającego stanowić alternatywę dla śmigłowców i łączącego funkcje pionowego startu i lądowania z wysoką prędkością lotu. Podwójna rola łopaty — jako wirnika śmigłowca oraz śmigła napędzającego lot do przodu — pozwala na osiągnięcie kompromisu w kilku aspektach projektowania pionowzlotu. Parametry aerodynamiczne mogą być szczególnie istotne w konfiguracji pionowzlotu ERICA i trzeba je dokładnie zbadać w celu poprawy osiągów i bezpieczeństwa. Naukowcy korzystający ze środków UE wykorzystali nowoczesne modele obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) w celu zbadania geometrii kadłuba oraz użyli danych z badań przeprowadzonych w tunelu aerodynamicznym do potwierdzenia prawidłowości otrzymanych wyników. Projekt CODE-TILT (Contribution to design optimization of tiltrotor components for drag reduction) miał na celu optymalizację całkowitej wydajności pionowzlotów poprzez zmniejszenie siły oporu. Założenie to było dwojakie: dotyczyło ono określenia optymalnych geometrii maksymalizujących sprawność aerodynamiczną poszczególnych podzespołów oraz oceny ogólnych parametrów aerodynamicznych statku powietrznego. Aby tego dokonać, uczeni przeprowadzili symulacje w różnych warunkach lotu na zmniejszonym oraz pełnowymiarowym modelu pozbawionego wirnika kadłuba ERICA. Przeprowadzono rozszerzone badanie czułości w celu uzyskania wiarygodnych modeli CFD. W celu walidacji modeli wykorzystano dane eksperymentalne pochodzące z testów w tunelu aerodynamicznym przeprowadzonych w ramach projektu Novel Innovative Competitive Effective Tilt Rotor Integrated Project (NICETRIP). Algorytmy optymalizacyjne połączono z programami do analizy przepływów CFD w celu poprawy wydajności aerodynamicznej krytycznych komponentów kadłuba pionowzlotu w oparciu o optymalny kształt konstrukcji. Dokładniej mówiąc, uczeni wdrożyli automatyczny łańcuch optymalizacyjny i zastosowali go do połączenia skrzydła z kadłubem. Oceniono możliwości zastosowania nowych koncepcji zmniejszenia oporu, innych niż optymalizacja kształtu. Ten sam model numeryczny zastosowany do optymalizacji połączenia między skrzydłem i kadłubem wykorzystano do dzioba kadłuba oraz komór podwozia. Uczeni zbadali szczegółowo ograniczenia widoczności, które trzeba uwzględnić w modyfikacjach kształtu dzioba, a także momenty aerodynamiczne całej konfiguracji tylnej części ogona. Badacze poszukiwali także optymalnej konfiguracji usterzenia ogonowego, w tym statecznika pionowego i usterzenia poziomego. Głównym celem było zminimalizowanie oporu bez niepożądanego zmniejszenia siły nośnej. Uwzględniono zarówno opór, jak i siłę nośną, by następnie obliczyć wpływ optymalizacji kształtu na ogólne parametry aerodynamiczne statku powietrznego. Dzięki projektowi CODE-TILT zoptymalizowano geometrie kilku komponentów pionowzlotu, co powinno przełożyć się na zmniejszenie oporu aerodynamicznego o nawet 8%. Nowe komponenty wyprodukowane według nowych koncepcji zostaną przetestowane w tunelu aerodynamicznym lub w locie w ramach inicjatywy budowy zintegrowanego prototypu technologicznego ekologicznego wiropłatu.
Słowa kluczowe
Pionowzlot, aerodynamiczne, wiropłat, tunel aerodynamiczny, CODE-TILT, zmniejszenie oporu
