NASA проверяет новые конструкции крыльев для повышения эффективности полетов

Недавние испытания нового дизайна крыла, который отличается длинной и тонкой формой с легкой конструкцией, проводимые исследователями NASA, показали обнадеживающие результаты относительно пределов прочности этой конструкции. Эксперимент под названием SWEET-15 стал важным шагом в исследовании возможностей будущих сверхэффективных самолетов.

Эксперимент SWEET-15 длиной 15 футов (около 4,5 метра) представляет собой часть работы NASA по разработке новых технологий для коммерческих авиаперевозок. Дизайн крыла включает длинное крыло, поддерживаемое аэродинамическим стрингером, который основан на предыдущей концепции NASA — Transonic Truss‑Braced Wing.

Исследовательская группа стремится понять, как новый легкий дизайн крыла SWEET-15 может помочь в снижении расхода топлива для коммерческих авиалайнеров. Однако перед этим необходимо выяснить, как конструкция ведет себя под воздействием сил, которые возникают во время полета.

Дизайн SWEET-15 был разработан на основе сочетания пяти различных технологий производства и сборки передовых композитных материалов, что позволило создать новаторскую конструкцию. Тестовый образец был спроектирован и изготовлен в Исследовательском центре NASA в Лэнгли, штат Вирджиния, после чего его отправили в Центр летных исследований NASA Армстронга в Эдвардсе, штат Калифорния, для испытаний.

В течение нескольких месяцев инженеры NASA намеренно изгибали тестовое крыло в Лаборатории летних нагрузок в NASA Армстронга. Для отслеживания реакции крыла на увеличивающиеся нагрузки были установлены многочисленные датчики деформации и нагрузки, включая волоконно-оптические датчики.

Данные, полученные с датчиков, подтвердили прогнозы, сделанные компьютерными моделями NASA. Первоначальные результаты показали, что крыло выдержало ожидаемые нагрузки, возникающие в полете, без каких-либо проблем. Эти результаты укрепили уверенность команды в новых методах производства и соединения частей крыла, используемых в SWEET-15, что может поддержать разработку будущих эффективных самолетов. Подход к производству, разработанный в NASA Лэнгли, использует робота для интегрированной сборки передовых композитов, что позволяет создавать более легкие и прочные композитные конструкции для аэрокосмических транспортных средств.

Тестирование завершилось преднамеренным испытанием на разрушение, когда инженеры увеличили нагрузки сверх проектных пределов, чтобы определить, как и где произойдет разрушение. Структура в конечном итоге потерпела неудачу при нагрузке примерно 127% от ее проектного предела, с видимыми повреждениями, появившимися вблизи заднего края крыла и на верхней части крыла. Этот элемент тестирования предоставил ценную информацию о том, как соединения, связывающие крыло с основным стрингером и вторичным, называемым вспомогательным стрингером, ведут себя под воздействием сил, превышающих ожидаемые нагрузки во время полета.

Это первый случай, когда представительная конфигурация крыла с композитной решеткой прошла такую структурную оценку. Достижение стало возможным благодаря сотрудничеству NASA между различными центрами и проектами, где исследователи использовали ресурсы агентства, такие как система волоконно-оптического мониторинга, разработанная для сбора данных как о самолетах, так и о космических аппаратах.

Чтобы подготовиться к испытаниям, инженеры NASA Лэнгли разработали, проанализировали и изготовили крыло, а также завершили подготовку к безопасности и настройку лаборатории.

Теперь исследователи будут анализировать собранные данные, чтобы улучшить будущие конструкции самолетов и поддержать продолжающиеся усилия NASA по разработке более эффективных технологий в авиации. Работа осуществляется в рамках проекта Subsonic Flight Demonstrator в Дирекции исследований и технологий NASA. Успешное тестирование нескольких инновационных компонентов стало важной вехой в аэрокосмических исследованиях NASA.