Hær presser på for højere hastigheder i fremtidige tiltrotorfly

Den amerikanske hær udvikler en ny vindtunnel testbed, der vil hjælpe fremtidige tiltrotorfly med at opnå højere hastigheder, forbedret stabilitet og øget sikkerhed.

Ved en massiv vindtunnel ved NASA Langley Research Center, Hærens forskere forbereder en unik tiltrotormodel til støtte for analyse og design af avancerede tiltrotorfly, en mulig nøgle til at nå hærens moderniseringsmål for Future Vertical Lift.

"Tiltrotors er ligesom V-22 Osprey-flyet, som marinerne i øjeblikket bruger, "sagde Matt Wilbur, en højtstående luftfartsforsker med U.S. Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory. "Deres fordel er, at de har meget høje flyvehastigheder. De kan overgå fra en helikopterkonfiguration til en fremadrettet flykonfiguration, der mere ligner et turbopropfly og kan køre med meget højere flyvehastigheder end typiske helikoptere."

Nuværende state-of-the-art tiltrotorer giver hærforskere en baseline af, hvad der er muligt. I fremtiden, flydesignere vil udnytte nye materialer, avanceret fremdrift og supercomputermodellering - valideret ved fysiske eksperimenter - for at levere nye kampmuligheder til hæren.

"De data, vi går efter, er helt nye; de ​​findes ikke i øjeblikket, sagde Dr. Jaret Riddick, direktør for laboratoriets direktorat for køretøjsteknologi. "Vi vil være i stand til at modellere hvirvel-flagren stabilitet, som vil hjælpe os med at overvinde en kritisk begrænsning for tiltrotorfly. "

Tiltrotor -designs kræver et kompromis mellem en roterende helikopterrotor for effektiv svævende flyvning og en fast vinge til fremadgående flyvning i flytilstand, han sagde. Interaktioner mellem denne unikke kombination af rotor og vinge kan føre til ustabilitet ved højere hastigheder.

"ARL -forskere bygger bro over et videnskabeligt hul ved at levere forskning, der vil validere modellering af fremtidens tiltrotorfly, "Sagde Riddick.

Ved hjælp af grundlæggende aerodynamisk forskning og beregningsmodeller, Hæringeniører vil forme Future Vertical Lift med analyse af nye tiltrotordesign. Deres mål:at øge rækkevidden, øge beskyttelsen og dødeligheden, og levere smidighed og mission fleksibilitet. Med et avanceret tiltrotor -design, hæren kan komme dertil, blive der og dominere, hvad embedsmænd kalder "Multi-Domain Battle".

Hærens forskere arbejder sammen med en branchepartner for at fremstille Tiltrotor Aeroelastic Stability Testbed, eller TRAST. Apparatet er en nedskaleret tiltrotormotorsamling og delvis vinge lastet med sensorer og designet til at blive fastgjort til vindtunnelens væg. Hæren håber at modtage levering i september.

"TRAST er fokuseret på at accelerere videnprodukter, der vil give kritisk information til hærens moderniseringsprioriteter inden for Future Vertical Lift-programmet vedrørende tiltrotorteknologi til hvirvel-flagren-undertrykkelse for at muliggøre højere hastighed fremadflyvning, sagde Elias Rigas, laboratoriets chef for Vehicle Applied Research Division.

Projektet har potentiale til at give forskere terabyte data, hvilket vil gøre det muligt for den underliggende forskning, laboratoriet kan dele med luftfartssamfundet, der er ansvarlig for design og afsætning af Future Vertical Lift.

"Når det kommer til et flyvemaskine, det hele kommer til at løfte, "sagde hærforsker Dr. Robert Thornburgh." Du skal stadig producere lift, og om det er gennem en vinge eller gennem en rotor, i bund og grund produceres løft ved at flytte luft, og derfor har den grundlæggende fysik ikke ændret sig siden Wright -brødrene, og der er derfor nogle begrænsninger for, hvad du kan gøre med rotorcraft -teknologi, hvad ydeevnen angår. "

Hærens forskere arbejder på komplekse flyvningsproblemer. De samarbejder med NASA på grund af fælles interesse for grundforskning i fremtidens tiltrotorteknologi.

"Vi ser muligvis på forskellige missioner for forskellige køretøjer, men når vi går i dybden med de teknologiske behov, de bliver almindelige, og vi kan derfor arbejde meget tæt sammen med hæren om nogle meget grundlæggende grundforskningsområder, "sagde Susan Gorton, NASAs revolutionerende lodrette liftteknologi. "Det, vi altid leder efter, er hvordan man kan forbedre tingene og hvordan man kan gøre tingene hurtigere, gøre dem mere støjsvage og hvordan de kan blive mere økonomiske at betjene. "

Forholdet mellem hæren og NASA er meget specielt, Sagde Gorton.

"Vi har haft dette forhold i over 50 år, hvor vi har haft samlokaliserede laboratorier, hvor hærfolk er tildelt og arbejder på NASA-centre, og de arbejder hånd i handske med os, og dag-til-dag er vores forskningsopgaver meget sammenflettet og er et meget stærkt forhold, og jeg tror, ​​det vil forblive stærkt i fremtiden, " hun sagde.

Som en del af US Army Combat Capabilities Development Command Aviation &Missile Center's Joint Multi-Role Technology Demonstrator Program, private virksomheder som Bell, oprettet et tiltrotor koncept demonstrationsfly, V-280 Valor, som med succes opnåede første flyvning i 2017. ARL -forskere besøgte virksomheden i januar for at se demonstratoren tæt på og tale med Bell -ingeniører.

Riddick sagde, at JMR-TD-programkontoret informerer kravene til Future-Vertical Lift-programmet og har givet betydelige midler til fremstilling af TRAST.

"De er afhængige af laboratoriet for at levere grundforskningen for at gøre det muligt for fremtidige tiltrotorfly at opnå højere hastigheder og større stabilitet, "Riddick sagde." Dette er en virkelig fælles indsats mellem laboratoriets forskere og dets partnere for at producere viden og forståelse til fremtidig beslutningstagning. Det fremhæver også samarbejdsniveauet på tværs af hærens videnskabelige og teknologiske samfund for at levere til hærens moderniseringsprioriteter. "

NASA har unikke faciliteter, som hæren ikke har, men med et kooperativ, samarbejdsforhold bruger de faciliteterne og arbejder med NASA -forskere for at nå hærens mål, Sagde Wilbur. Vindtunnelen lader forskere skubbe konvolutten i dynamisk test ved at producere vinde på Mach 1.2, eller 1,2 gange lydens hastighed.

"Det er klart, at et rotorfly ikke flyver så hurtigt, men vi har dog ubegrænset flyvehastighedsområde for et rotorfly, og fremtidens rotorfly vil flyve hurtigere og hurtigere, og dette er en af ​​de eneste faciliteter i verden, hvor rotorkøretøjer konsekvent testes, der allerede opfylder og overstiger det flyvningsområde, som rotorfly forventes at flyve, "Sagde Wilbur.

Ud over højere hastigheder, Hærens forskere sagde, at de er overbeviste om, at fremskridt inden for tiltrotorisk design vil redde liv.

"Jo hurtigere du kan flyve, jo hurtigere kan du få nogen fra slagmarken og ind på et hospital, og det kan potentielt redde deres liv, "sagde hærforsker Andrew Kreshock." En af de største konsekvenser kan være på, hvordan hæren fungerer, fordi mange baser er iscenesat omkring rækkevidden af ​​fly, og hvor hurtigt de kan komme til frontlinjen og redde soldaters liv. "

TRAST -programmet vil levere kritiske eksperimentelle data for at muliggøre validering af eksisterende tekniske analyseværktøjer og udvikling af nye og forbedrede analyseværktøjer. Sammen, de eksperimentelle data og de forbedrede analyser vil blive brugt til at identificere et tiltrotorflys styrker og svagheder.

"Hvor det gavner den fremtidige krigsfly er det, der giver os mulighed for at skubbe teknologien hurtigere, længere, så de vil have et tiltrotorfly, der er væsentligt forbedret, "sagde han." Vi ser altid 20 år ud i fremtiden med hensyn til de teknologier, vi forsøger at udvikle, men det er meget givende, når vi kan få gode ting til at ske, og vi ved, at vi har udviklet en levedygtig teknologi til hæren. "