Innowacyjny model skrzydła usprawnia projektowanie statków powietrznych przyszłości
Celem europejskiej wizji lotnictwa jest, aby do 2050 roku czas podróży „od drzwi do drzwi” 90 % podróżnych w regionie zamykał się w przedziale 4 godzin. Innowacyjne typy statków powietrznych mają kluczowe znaczenie dla osiągnięcia tego celu. Wiropłaty, przydatne w zastosowaniach transportu pasażerskiego, mają również potencjał, aby zapewnić nowe możliwości transportowe dla przyszłej mobilności lotniczej. Dzięki zwiększeniu dystansu możliwego do przebycia w ramach „złotej godziny” maszyny te są szczególnie odpowiednie do stosownych misji, takich jak poszukiwanie i ratownictwo, ratownictwo medyczne, pomiary i patrolowanie. Projektowanie szybszych i bardziej zrównoważonych wiropłatów stanowi wyzwanie. Jednak w ramach finansowanego ze środków UE projektu FORMOSA zaprojektowane mają zostać powierzchnie sterowe cywilnego pionowzlotu z pochylanymi wirnikami nowej generacji, opracowanego przez firmę Leonardo S.p.A w ramach platformy demonstracyjnej Fast RotorCraft Innovative Aircraft Demonstrator Platform programu „Czyste Niebo 2”. „Platforma Fast RotorCraft zapewni większą prędkość, zasięg i wydajność, aby wypełnić lukę między konwencjonalnymi śmigłowcami a innymi platformami stałopłatowymi, a zespół projektu FORMOSA wniesie swój wkład w zakresie lżejszej, prostszej i bardziej wydajnej architektury komponentów aerodynamicznych skrzydeł w pionowzlotach z pochylanymi wirnikami”, wyjaśnia Vincenzo Muscarello, koordynator projektu FORMOSA.
Innowacyjna konstrukcja skrzydła pionowzlotu z pochylanymi wirnikami
Zespół naukowców z Politechniki Mediolańskiej we Włoszech i CEiiA, Centrum Inżynierii i Rozwoju Produktów w Portugalii, stanął przed trudnym zadaniem zaprojektowania koncepcji skrzydła, które spełniałoby różne kryteria stawiane cywilnemu pionowzlotowi z pochylanymi wirnikami nowej generacji. Skrzydło musiało być pojedynczą ruchomą powierzchnią zdolną do pełnienia wielu funkcji, w tym przechyłu, sterowania klapami i redukcji ściągania, co oznacza zmniejszenie oporu aerodynamicznego skrzydła podczas startu. Wszystko to przy zminimalizowanym obciążeniu sprzyjającym magazynowaniu paliwa. Istniała również potrzeba zmniejszenia liczby i masy siłowników oraz złożoności systemu ich uruchamiania poprzez ocenę zarówno systemów hydraulicznych, jak i innowacyjnych systemów elektrycznych do generowania energii. „Projekt powierzchni sterowej i dobór jej siłowników wymagały prawidłowej oceny obciążeń aerodynamicznych podczas różnych manewrów, które samolot musi wykonać, aby móc bezpiecznie latać”, opisuje Muscarello. Aby stawić czoła temu wyzwaniu, zespół opracował nową metodologię projektowania, łączącą podejście symulacji aerodynamicznych z wykorzystaniem wielu ciał i symulacji średniej wierności. Konsorcjum projektu FORMOSA zaproponowało konstrukcję, która na tej samej powierzchni łączy zarówno klapę, jak i flaperon, ułatwiając ich użycie i zmniejszając wagę ruchomej powierzchni. Ostateczna konfiguracja umożliwiła ograniczenie ściągania w trybie helikoptera o 9 % względem pierwszego oryginalnego projektu. „Umożliwia to zmniejszenie zużycia paliwa podczas manewrów pionowego startu i lądowania, zgodnie z celami programu Clean Aviation”, stwierdza Muscarello. Według koordynatora projektu ostateczna konstrukcja była również w stanie zaprezentować znaczący wpływ na lot w trybie samolotu, poprawiając osiągi obrotu dzięki skróceniu o 25 % czasu do przechyłu, czyli czasu do osiągnięcia kąta przechyłu wymaganego do wykonania obrotu. W ramach projektu wyprodukowano i przetestowano również funkcjonalną makietę skrzydła w skali 1:1, demonstrując funkcjonalność opracowanej powierzchni sterowej.
Lot ku mobilności przyszłości
Dzięki technologii opracowanej w ramach projektu FORMOSA możliwa jest dalsza optymalizacja tej konfiguracji wiropłatu, również z uwzględnieniem operacji krótkiego startu, lądowania i podejścia. „Pionowzloty z pochylanymi wirnikami wesprą oczekiwany rozwój transportu lotniczego, przyczyniając się do realizacji celów, jakimi są bezpieczne, szybkie, przystępne cenowo i przyjazne dla środowiska podróże”, zauważa Muscarello i dodaje, że badania nad nowymi rozwiązaniami w zakresie architektury pionowzlotów z pochylanymi wirnikami zwiększą konkurencyjność i innowacyjność Europy.
Słowa kluczowe
FORMOSA, pionowzlot z pochylanymi wirnikami, wiropłat, cywilny pionowzlot z pochylanymi wirnikami nowej generacji, konstrukcja skrzydła, aerodynamika, czyste lotnictwo, mobilność powietrzna, „Czyste Niebo 2”
