DARPA zet grote stap voorwaarts op X-plane dat manoeuvreert met luchtstoten

WASHINGTON - Het Defence Advanced Research Projects Agency heeft een grote stap voorwaarts gezet in de richting van het creëren van een experimenteel vliegtuig dat kan worden gemanoeuvreerd zonder traditionele rolroeren of andere mechanische apparaten, maar met behulp van korte luchtstoten.

DARPA kondigde dinsdag aan dat het Aurora Flight Sciences had geselecteerd om te beginnen met het gedetailleerde ontwerp van een vliegtuig dat een technologie gebruikt die actieve stroomregeling wordt genoemd om het te sturen, als onderdeel van het programma Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors, of CRANE. Aurora is een dochteronderneming van Boeing met hoofdkantoor in Manassas, Virginia, dat gespecialiseerd is in het ontwikkelen van geavanceerde innovatieve ontwerpen voor vliegtuigen en onbemande systemen.

"In de afgelopen decennia heeft de actieve flow control-gemeenschap aanzienlijke vooruitgang geboekt die de integratie van actieve flow control-technologieën in geavanceerde vliegtuigen mogelijk maakt", zei CRANE-programmamanager Richard Wlezien in een verklaring. “We hebben er alle vertrouwen in dat we het ontwerp en de vliegtest van een demonstratievliegtuig met AFC als primaire ontwerpoverweging kunnen voltooien. Met een modulaire vleugelsectie en modulaire AFC-effectoren heeft de CRANE X-plane het potentieel om voort te leven als een nationaal testmiddel lang nadat het CRANE-programma is afgerond.”

Een typisch vliegtuig heeft mechanische componenten zoals rolroeren op zijn vleugels en een roer en liften op zijn staart die de piloot gebruikt om het rollen, stampen en gieren van het vliegtuig te regelen.

Dat algemene principe is al meer dan een eeuw grotendeels ongewijzigd gebleven en heeft het ontwerp van vliegtuigen geleid, zei voormalig CRANE-programmamanager Alexander Walan in een interview in november 2021 met Defense News.

Maar DARPA hoopt dat het concept van actieve stroomregeling, indien succesvol, kan leiden tot een ingrijpende heroverweging van hoe vliegtuigen worden gebouwd en manoeuvreren.

Actieve stroomregelingstechnologie zou kleine luchtstoten van een vleugel of ander luchtfolie-oppervlak gebruiken om de positie of richting van het vliegtuig te verschuiven. De uitbarsting zelf duwt de vleugels onder dit concept niet, zei hij, zoals een ruimtevaartuig stuwraketten gebruikt om het in positie in een baan om de aarde te duwen of tijdens terugkeer.

In plaats daarvan creëert een actieve flow control-burst iets van een verkeersdrempel die de manier verandert waarop lucht over de vleugels stroomt, waardoor het vliegtuig verschuift.

"Het is zeer energiezuinig," zei Walan. “Omdat ik gebruik maak van de natuurlijke manier waarop de lucht wil bewegen, injecteer ik er een klein beetje energie in om er een groots effect uit te halen. We duwen het voertuig niet echt met lucht, we gebruiken het om aan te passen hoe de lucht over de vleugel stroomt.”

De lucht- en ruimtevaartgemeenschap heeft dit concept al minstens drie decennia overwogen, zei hij, en heeft laboratoriumexperimenten en enkele kleinschalige vluchtdemonstraties uitgeprobeerd. In 2015 werkten NASA en Boeing samen om met succes een 757-vliegtuig te besturen dat was aangepast met een verticale staart die actieve stroomregelingstechnologie gebruikte voor een grotere aerodynamische efficiëntie.

Tot nu toe, zei Walan, heeft nog niemand geprobeerd een heel vliegtuig te besturen met deze technologie.

In de afgelopen jaren, zei hij, voelde DARPA dat de technologie – inclusief supercomputers en geavanceerde tools voor vloeistofdynamica, en dronevliegtuigen die het demonstreren van actieve stroomregeling veel goedkoper en veiliger zouden kunnen maken dan testen op bemande vliegtuigen – zich had ontwikkeld tot een punt waarop “de tijd had gelijk toen we probeerden te kijken of we hier een vliegtuig omheen konden ontwerpen.”

DARPA moest ook laten zien dat deze technologie niet alleen iets is dat 'cool klinkt', zei hij, maar tastbare voordelen kan opleveren ten opzichte van het traditionele systeem.

In zijn verklaring van dinsdag zei DARPA dat deze technologie de manier waarop vliegtuigen vliegen op verschillende manieren zou kunnen verbeteren, onder meer door bewegende oppervlakken te elimineren om het vliegtuig te besturen, weerstand te verminderen, dikkere vleugels voor structurele efficiëntie en grotere brandstofcapaciteit, en vereenvoudigde systemen om de lift van een vliegtuig te verbeteren. Walan zei in 2021 dat het ook zou kunnen leiden tot lagere kosten en een grotere wendbaarheid van vliegtuigen.

DARPA lanceerde het CRANE-programma in 2019 en organisaties zoals Aurora, Lockheed Martin en de Georgia Tech Research Corporation namen deel aan de eerdere fasen.

Aurora heeft nu fase 1 van het project voltooid, een voorlopige ontwerpfase die opleverde wat DARPA omschreef als "een innovatief testvliegtuig" dat met succes actieve stroomregeling gebruikte in een windtunneltest.

Aurora gaat nu naar fase 2 onder het contract van $ 42 miljoen, waar het een gedetailleerd technisch ontwerp voor zijn vliegtuig zal maken en vluchtsoftware en -besturing zal ontwikkelen. Dit zal eindigen met een kritische beoordeling van het ontwerp van een "X-plane" demonstrator, die zal kunnen vliegen zonder traditionele bewegende vluchtbesturingen op zijn vleugels of staart.

DARPA's onderscheiding heeft ook de optie om Aurora naar fase 3 van het programma te brengen, waarin het een volledig onbemand vliegtuig van 7,000 pond zou bouwen dat vertrouwt op actieve stroomregeling voor DARPA om vlieg te testen. Dit testvliegtuig zou modulaire vleugelconfiguraties hebben waarmee DARPA of andere organisaties in de toekomst gemakkelijk geavanceerde technologieën zouden kunnen inwisselen.

"Gezien alles wat we hebben geleerd over AFC en de toepassing ervan op tactische vliegtuigen in eerdere fasen van CRANE, is de volgende stap om deze lessen tijdens de vlucht te bewijzen", zei Graham Drozeski, Aurora's vice-president van overheidsprogramma's, in een bedrijfsverklaring. "Het CRANE X-plane is speciaal ontworpen om de effectiviteit van AFC-technologieën op missierelevante schaal en Mach-nummers te onderzoeken."

Het bedrijf zei dat het dit X-vliegtuig, dat een spanwijdte van 30 voet zou hebben, zou bouwen in zijn faciliteiten in Virginia, West Virginia en Mississippi, en het zou vliegen tot Mach 0.7. Aurora hoopt in 2025 testvluchten uit te voeren.

Het zal vele jaren duren - of nooit - voordat dit soort technologie in een vliegtuig van de luchtmacht of een ander militair vliegtuig terechtkomt. Walan zei in 2021 dat dit een experimenteel project is dat bedoeld is om te laten zien of dit soort innovatieve technologie kan werken, niet om iets te verbeteren dat al in gebruik is.

Als het concept werkt, zei Walan, zou het een "ontwrichtende" technologie kunnen zijn - en zelfs de manier waarop toekomstige vliegtuigen worden ontworpen op zijn kop zetten.

"Omdat we DARPA zijn, kunnen we de envelop een beetje pushen, " zei Walan. "Ik hoef geen systeem te hebben dat dit nodig heeft."

"Wat we met dit programma proberen te doen, is de gereedschapskist openen die vliegtuigontwerpers hebben, zodat toekomstige systemen nieuwe tools en nieuwe benaderingen hebben die ze kunnen gebruiken en overwegen," vervolgde Walan. “Dit is echt de kunst van het mogelijke.”

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://www.defensenews.com/air/2023/01/19/darpa-takes-big-step-forward-on-x-plane-that-maneuvers-with-air-bursts/