Nguyên tắc điều khiển mới: Dự án thí điểm DARPA / Aurora CRANE
Một phiên bản đầu tiên của mô hình thanh lọc
Kể từ năm 2019, Cơ quan Nghiên cứu Tiên tiến Hoa Kỳ DARPA đã tham gia vào chương trình thử nghiệm CẨU. Mục tiêu của nó là chế tạo và thử nghiệm một loại máy bay có cách điều khiển bay khác thường. Cho đến gần đây, chương trình đang ở giai đoạn cạnh tranh và một số công ty đã phát triển các dự án sơ bộ của họ. Hiện DARPA đã chọn một người chiến thắng để tiếp tục công việc.
giai đoạn cạnh tranh
Vào tháng 2019 năm XNUMX, cơ quan DARPA đã thông báo bắt đầu công việc về chủ đề CRANE (Điều khiển máy bay cách mạng với hiệu ứng mới - “Điều khiển bằng thiết bị mới cho máy bay tiên tiến”). Có thông tin cho rằng mục đích của chương trình này là nghiên cứu và phát triển công nghệ của cái gọi là. kiểm soát luồng gió chủ động (Active Flow Control - AFC). Nguyên tắc này sẽ được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và với sự trợ giúp của một chiếc máy bay thử nghiệm.
Vào thời điểm đó, cơ quan này đã lên kế hoạch mời các nhà phát triển tiềm năng và tổ chức một "ngày đề xuất kỹ thuật" với sự tham gia của họ. Sau đó, chương trình có thể chuyển sang giai đoạn nghiên cứu sơ bộ và thiết kế cạnh tranh. Phần này của công việc được chỉ định là Giai đoạn 1.
Mong muốn tham gia vào chương trình thử nghiệm đã được một số nhà phát triển lớn bày tỏ hàng không Công nghệ. Một trong những đối thủ cạnh tranh là Aurora Flight Science, một công ty con của Boeing. Năm 2019-20 cô ấy tham gia CRANE và bắt đầu thực hiện các nghiên cứu cần thiết.
Nghiên cứu và cạnh tranh "giai đoạn 1" của chương trình vẫn tiếp tục cho đến gần đây. Vào cuối năm ngoái, khách hàng do DARPA đại diện đã nhận được kết quả bài làm của bốn thí sinh, nghiên cứu chúng và đưa ra quyết định của mình. Aurora Flight Science được tuyên bố là người chiến thắng trong giai đoạn này. Dự án của cô được coi là thành công và hứa hẹn nhất về việc hoàn thành các nhiệm vụ.
mô hình tiên tiến
Kế hoạch cho tương lai
Kết quả của "Giai đoạn 1" đã được công bố vào ngày 17 tháng XNUMX. Cùng ngày, cơ quan DARPA đã cấp hợp đồng cho công ty trúng thầu để thực hiện các công việc tiếp theo. Chi phí của hợp đồng và thời gian thực hiện nó không được báo cáo. Đồng thời, khách hàng và nhà thầu đã công bố thông cáo báo chí, trong đó họ tiết lộ một phần kế hoạch của họ trong tương lai gần.
Ở giai đoạn trước, các chuyên gia của Khoa học Chuyến bay Aurora đã tiến hành nghiên cứu lý thuyết và phát triển một số tùy chọn cho sự xuất hiện của một chiếc máy bay có AFC. Sau đó, các mô hình đã được thực hiện và thử nghiệm trong một đường hầm gió. Trong quá trình thực hiện công việc này, chúng tôi đã tìm ra phương án thiết kế tối ưu, xác nhận tiềm năng của nó và xác định các cách để cải thiện hơn nữa.
Giờ đây, dự án CRANE từ Aurora đang chuyển sang giai đoạn tiếp theo của Giai đoạn 2. Mục tiêu của nó là tạo ra một dự án kỹ thuật với sự phát triển của tất cả các yếu tố và công nghệ chính. Nhà thầu phải tạo ra khung máy bay có thiết kế đặc trưng, cũng như hoàn thành việc phát triển hệ thống điều khiển AFC hoàn chỉnh và khả thi với tất cả phần mềm và phần cứng.
Là một phần của “giai đoạn 3” tiếp theo, công ty phát triển sẽ phải xây dựng một trình diễn công nghệ và tiến hành các chuyến bay thử nghiệm. Aurora đã báo cáo rằng một chiếc máy bay như vậy sẽ có sải cánh dài 30 foot (9,1 m) và trọng lượng cất cánh là 7 pound (xấp xỉ 3180 kg). Do đó, sẽ có thể xác định đầy đủ hơn tiềm năng của công nghệ mới liên quan đến máy bay và UAV cỡ lớn.
Aurora Flight Science và DARPA có kế hoạch thu thập một lượng lớn dữ liệu cho phép chúng tôi đưa ra kết luận cuối cùng. Nếu trong ba giai đoạn kiểm soát luồng chủ động đáp ứng được kỳ vọng, thì công nghệ này sẽ được phát triển hơn nữa và thậm chí có thể sử dụng trên máy bay. Tuy nhiên, sự xuất hiện của những chiếc máy bay hay UAV triển vọng với AFC vẫn chỉ là vấn đề của một tương lai bất định.
Giải pháp kỹ thuật
Aurora và DARPA trước đây đã trình chiếu các mô hình thanh lọc cho "giai đoạn 1" và đồ họa máy tính với một chiếc máy bay đầy hứa hẹn. Các tài liệu đã xuất bản nói chung cho phép chúng tôi hiểu trình diễn công nghệ trong tương lai, và sau đó là một chiếc máy bay chính thức, có thể như thế nào.
Tất cả các phiên bản của mô hình thử nghiệm đều được chế tạo bằng cách sử dụng thân máy bay thuôn dài với mũi nhọn và đáy phẳng. Bên dưới thân máy bay như vậy, phía trước gốc cánh, có một khe hút gió. Động cơ phản lực nằm ở đuôi thân máy bay; vòi được mở rộng ra ngoài mép sau của cánh. Khi nghiên cứu và phát triển dự án, hình dạng của thân máy bay đã thay đổi, nhưng các quyết định chính vẫn giữ nguyên.
Sản phẩm CRANE từ Aurora đã nhận được một bộ cánh khác thường, cả về ngoại hình và thiết kế. Ở giai đoạn đầu, cánh hình thoi đã được sử dụng. Một tính năng đặc trưng là thiết kế "khung" của nó - mỗi mặt phẳng có cạnh trước và sau, giữa đó có một cửa sổ hình tam giác.
Theo kết quả của những nghiên cứu đầu tiên, một chiếc cánh như vậy được bổ sung các bàn điều khiển thẳng ở đầu các mặt phẳng hình tam giác. Họ cũng quyết định từ bỏ sơ đồ "cánh bay" và lắp đặt các ke bị sập trên thân máy bay. Được biết, các tùy chọn khác nhau cho máy bay và bộ lông bổ sung đã được thử nghiệm.
Cánh và thân của các mẫu được hiển thị không có bánh lái khí động học truyền thống và thay vào đó sử dụng hệ thống AFC. Bốn bộ vòi được đặt ở bề mặt trên của cánh dọc theo các thanh ngang, cung cấp khí nén ngược theo hướng bay. Hoạt động của các vòi được cung cấp bởi một lượng khí nạp, máy nén và các thiết bị điều khiển.
Hệ thống AFC cung cấp một cách khác thường để kiểm soát chuyến bay và thay đổi nghiêm trọng tính khí động học của máy bay. Vì vậy, một chiếc cánh khác thường "có cửa sổ" có đủ đặc điểm để bay và việc cung cấp khí nén từ các vòi cho phép bạn điều khiển khí động học của nó. Bằng cách thay đổi áp suất không khí trong các vòi phun, người ta đề xuất kiểm soát tốc độ của luồng không khí gần cánh - và thay đổi lực nâng của cánh sau.
Thiết kế của cánh với bốn bộ vòi cho phép bạn thực hiện tất cả các thao tác cơ bản. Một sự thay đổi đồng bộ trong lực nâng của cả hai mặt phẳng sẽ cung cấp khả năng leo lên hoặc hạ xuống. Đối với các cuộn và các thao tác tương ứng, các tham số của các mặt phẳng phải được thay đổi theo cách khác. Các phương tiện kiểm soát dòng chảy có thể được đặt không chỉ trên cánh mà còn ở đuôi và cung cấp khả năng điều động phù hợp.
Thuận lợi và bất lợi
Người ta cho rằng hệ thống AFC có lợi thế hơn bánh lái khí động học truyền thống. Những cái chính liên quan đến việc không có các phần tử chuyển động hoạt động trong luồng không khí. Việc sử dụng AFC giúp đơn giản hóa thiết kế của cánh, giảm trọng lượng và tăng độ tin cậy. Việc tránh các bánh lái di động theo cách đã biết có thể đơn giản hóa việc bảo dưỡng máy bay.
Kiểm soát dòng chảy có thể rất được quan tâm trong bối cảnh công nghệ tàng hình. Thực tế là các bánh lái và / hoặc bộ ổn định có thể di chuyển được có khả năng phản xạ tín hiệu thăm dò trên radar và phát hiện ra máy bay. Hệ thống AFC không thay đổi hình dạng của máy bay và loại bỏ những rủi ro như vậy. Ngoài ra, về lý thuyết, nó cho phép bạn tạo cấu hình máy bay tối ưu, giảm tầm nhìn hơn nữa mà không làm mất khả năng cơ động.
Tuy nhiên, như thực tế cho thấy, khái niệm AFC, với tất cả các ưu điểm của nó, khá phức tạp về mặt triển khai thực tế. Một hệ thống như vậy cần một cánh đặc biệt, một số đơn vị cụ thể, v.v. Ngoài ra, cần có các thiết bị điều khiển có thể nhận và xử lý dữ liệu từ hàng loạt cảm biến, nhận lệnh của phi công và phản hồi chính xác tất cả các yếu tố này.
Aurora vẫn chưa phát triển một hệ thống kiểm soát đầy đủ chức năng cho AFC. Hiện tại, việc tạo ra các công cụ như vậy là một trong những nhiệm vụ chính của chương trình CRANE. Nếu không có giải pháp thành công của nó, sự phát triển của các công nghệ mới sẽ không thể tiến lên và sẽ không thể tin tưởng vào việc triển khai chúng trong thực tế.
Thiết bị được vẽ CẨU đang bay - có thể nhìn thấy rõ các hàng vòi phun trên cánh
Nhìn chung, khái niệm đề xuất được quan tâm từ quan điểm kỹ thuật. Nó cho phép bạn giải quyết các vấn đề đã biết và thậm chí nhận được một số lợi ích. Tuy nhiên, tính khả thi của việc giới thiệu rộng rãi AFC là vấn đề đáng nghi ngờ. Chương trình CRANE thực sự đề xuất thay thế vô lăng "phức tạp" bằng hệ thống dây điện bằng một tổ hợp "đơn giản" gồm nhiều phương tiện khác nhau. Không phải lúc nào một sự thay thế như vậy sẽ có ý nghĩa.
Triển vọng khó khăn
Do đó, cơ quan DARPA cùng với các nhà thầu thương mại một lần nữa tham gia vào nghiên cứu và phát triển các công nghệ đầy hứa hẹn trong lĩnh vực hàng không. Là một phần của chương trình CRANE hiện tại, nó được lên kế hoạch đưa vào sử dụng thực tế một phương pháp điều khiển chuyến bay hoàn toàn mới.
Đến nay, dự án đã vượt qua giai đoạn nghiên cứu và thử nghiệm đầu tiên trong đường hầm gió. Khoa học chuyến bay Aurora hiện đang phải đối mặt với thách thức phát triển một chiếc máy bay nguyên mẫu hoàn chỉnh và tất cả các hệ thống chính của nó. Liệu có thể tạo ra một chiếc máy bay hoặc UAV như vậy và thể hiện những phẩm chất đặc trưng của nó hay không sẽ được biết đến sau một vài năm nữa.
tin tức