Budou mít letadla pohyblivá křídla?

Křídla letadel prošla od prvních dřevěných konstrukcí z raných dob letectví dlouhým vývojem a letečtí inženýři získali řadu cenných poznatků v úsilí vytvořit jejich ideální design. Problém je však v tom, že různé tvary a pozice křídel fungují optimálně v různých podmínkách (vzlet, přistání, let ve velkých či naopak menších výškách a v různých rychlostech), a neexistuje ideální univerzální řešení pro všechny situace. Pokud by bylo křídlo trochu „pružné", mohlo by se přetvořit do nejrůznějších forem, aby co nejlépe využilo různé letové podmínky, a zároveň si zachovalo hladký, aerodynamický tvar, minimalizující turbulence. Nejde ovšem o nic nového pod Sluncem - už od dob, kdy se do vzduchu vznesli bratři Wrightové se strojem těžším než vzduch, se konstruktéři snažili řídit let pomocí ovládacích prvků, které využívaly deformaci křídel a změnu jejich letových schopností. Moderní letouny používají dokonce křídla s proměnlivou geometrií.

Hydraulika už je zastaralé řešení
Konstruktéři se snažili vyřešit tento problém pomocí různých pohyblivých prvků, které se dají přizpůsobit, a umožňují tak částečně upravit tvar křídla na variantu lépe odpovídající aktuálnímu letovému režimu. To však s sebou přineslo i problémy: letadla, resp. jejich křídla, se stala komplikovanějšími, a navíc systémy - obvykle hydraulické či elektrické mechanismy - používané pro skládání křídel jsou složité, těžké, objemné a energeticky náročné.  
Sklápěcí, resp. pozicovatelná křídla považuje NASA za klíčovou technologii pro letadla budoucnosti a v souvislosti s tím hledá i vhodná řešení - a materiály pro jejich výrobu. Cestou k tomu by mohla být špičková lehká slitina s tvarovou pamětí.
Nová slitina vyvinutá pro projekt Spanwise Adaptive Wing (SAW) umožňuje křídlovému a řídicímu povrchu letadla změnit svůj tvar za letu bez těžkých hydraulických systémů.
Na společném cíli tak spolupracují přední letecké a výzkumné instituce, které se zabývají výměnou tradičních hydraulických a motorových jednotek za aktuátory založené na technice formování křídel pomocí tvarové paměťové slitiny. Jsou o 80 % lehčí a lépe fungují v podzvukových, transsonických a nadzvukových rychlostech.
V nedávné době provedla NASA na kalifornské základně Edwards Air Force Base řadu letových zkoušek pomocí dálkově řízeného letounu PTERA, vybaveného křídly s konci, které se během letu dají sklopit v rozmezí 0° až 70° nahoru a dolů. Dron vybavený rozsáhlou telemetrií a snímači otestoval letové vlastnosti s křídly v nulové poloze a potom v poloze s konci sklopenými nahoru i dolů až do mezních hodnot. Tuto konfiguraci umožnil ovládací systém sestávající z trubice vyrobené z tepelně tvarované paměťové slitiny - materiálu, který je zformován a po aktivaci nějakým vnějším stimulem (obvykle teplem) se vrací zpět do původního stavu. V křídlech PTERA ohřívání trubice způsobuje, že se zkroutí, což způsobí, že se konce křídel ohýbají v požadovaném směru.

Testy vypadají slibně
„Výkon této nové slitiny, vyvinuté ve spolupráci Boeingu a NASA, ukázal opravdu přesvědčivé výsledky. Od doby zahájení počátečních testů až po letové zkoušky se materiál choval stále stabilně a vykazoval vynikající výkonnost ve srovnání s předchozími materiály," říká Jim Mabe, technický pracovník společnosti Boeing.
Podle NASA může schopnost skládat křídla umožnit konstruovat jednodušší letouny s delšími a štíhlými křídly, stabilizátory a kormidly, které z nich činí nejen úspornější, ale i lépe schopné stroje. Morfování jejich křídel dovolí využívat různé klimatické podmínky namísto toho, aby jimi trpěly. Navíc by to usnadnilo nadzvukový let.
„Existuje mnoho výhod sklopení konců křídel směrem dolů, umožňujících využití efektu označovaného jako „jízda na vlně“, což vede k efektivnějšímu nadzvukovému letu včetně redukovaného tahu. Tento prvek může umožnit novou generaci nadzvukových letů, a to nejen snižováním tahu, ale i zvýšením výkonu při přechodu z podzvukových na nadzvukové rychlosti, což slitiny s tvarovou pamětí umožňují," říká hlavní výzkumný pracovník projektu SAW Matt Moholt.

/kp/

Publikováno: 31. 5. 2018 | Počet zobrazení: 1591 353