Aktywna kontrola przepływu powietrza w lotnictwie
Przemysł lotniczy prowadzi testy modeli i ich elementów w tunelu aerodynamicznym, aby uniknąć czasochłonnych, kosztownych i ryzykownych lotów testowych lub zminimalizować ich liczbę. Sztuczne strumienie powietrza wywołane ruchem membrany w górę i w dół lub przykładaniem dodatniego i ujemnego ciśnienia powietrza są integralną częścią badań nad aerodynamiką statków powietrznych. Zazwyczaj urządzenia generujące sztuczne strumienie powietrza korzystają z płytek piezoelektrycznych na dyskach metalowych, dostępnych na rynku i stosowanych w niskiej jakości głośnikach. Problemem jest niezawodność tych urządzeń i brak systemu monitorowania ich stanu. W odpowiedzi na to zapotrzebowanie na skuteczne, wydajne i niezawodne urządzenia generujące sztuczne strumienie powietrza do testów w tunelu aerodynamicznym, działające jak jednostki plug-and-play, naukowcy zainicjowali finansowany przez UE projekt VELOCIRAPTOR. Ich celem było dostarczenie zaawansowanej i udoskonalonej alternatywy dla stosowanych obecnie membran. W niewiele ponad rok udało się stworzyć w projekcie VELOCIRAPTOR zestaw 30 urządzeń generujących sztuczne strumienie powietrza w pojedynczym systemie liniowym. Większa gęstość mocy, wraz ze zintegrowanym systemem monitorowania stanu urządzenia, zwiększą niezawodność i czas użytkowania tych produktów. Każde urządzenie jest wyposażone w szeroko dostępną w sprzedaży membranę piezoelektryczną zamocowaną na mosiężnej płytce. Moduł zestawu urządzeń jest tworzony w technologii szybkiego prototypowania. Produkcja umożliwia tworzenie bardziej złożonych geometrii przy mniejszej liczbie elementów w module i 75% skróceniu czasu wykonania produktu. Gęstość mocy jest zwiększona poprzez utrzymywanie szczytowej szybkości strumienia powietrza przy mniejszej o 50% głębokości użytkowej. Czujniki zintegrowane z każdym z urządzeń generujących sztuczne strumienie powietrza umożliwiają monitorowanie stanu w czasie rzeczywistym. Oczekuje się, że takie monitorowanie będzie podstawą przyszłych wymogów certyfikacji systemów aktywnej kontroli przepływu powietrza podczas lotu, przez co technologia ta zostanie przygotowana do kolejnych zastosowań. Przy relatywnie prostych modyfikacjach projektu inżynieryjnego projektu VELOCIRAPTOR dostarczył zaawansowany system aktywnej kontroli przepływu powietrza (zestaw urządzeń generujących sztuczne strumienie powietrza) ze zintegrowanym systemem monitorowania stanu urządzenia. System został stworzony na użytek testów w tunelu aerodynamicznym, lecz oczywiste jest, że będzie mógł znaleźć zastosowanie w aktywnej kontroli przepływu powietrza podczas lotu. Jest to ważny element badań nad lotnictwem, mających na celu poprawę parametrów aerodynamicznych samolotów oraz zmniejszenie ich emisji i zużycia paliwa.
Słowa kluczowe
Testy w tunelu aerodynamicznym, aktywna kontrola przepływu, monitorowanie stanu, urządzenia generujące sztuczne strumienie powietrza, plug-and-play, membrana piezoelektryczna, mosiężna płytka, czujniki
