DARPA tar et stort skritt fremover på X-plane som manøvrerer med luftutbrudd

WASHINGTON - The Defense Advanced Research Projects Agency har tatt et stort skritt fremover mot å lage et eksperimentelt fly som kan manøvreres uten tradisjonelle rulleroer eller andre mekaniske enheter, i stedet for å bruke korte luftstøt.

DARPA kunngjorde tirsdag at de hadde valgt Aurora Flight Sciences til å starte detaljert design av et fly som bruker en teknologi kalt aktiv flytkontroll for å styre det, som en del av programmet Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors, eller CRANE. Aurora er et datterselskap av Boeing med hovedkontor i Manassas, Virginia, som spesialiserer seg på å utvikle avanserte innovative design for fly og ubemannede systemer.

"I løpet av de siste tiårene har det aktive flytkontrollsamfunnet gjort betydelige fremskritt som muliggjør integrering av aktiv flytkontrollteknologi i avanserte fly," sa CRANE-programleder Richard Wlezien i en uttalelse. "Vi er sikre på å fullføre design og flytest av et demonstrasjonsfly med AFC som den primære designhensynet. Med en modulær vingeseksjon og modulære AFC-effektorer, har CRANE X-flyet potensialet til å leve videre som et nasjonalt testmiddel lenge etter at CRANE-programmet er avsluttet."

Et typisk fly har mekaniske komponenter som kroker på vingene og et ror og heiser på halen som piloten bruker for å kontrollere flyets rulling, stigning og giring.

Det generelle prinsippet har stort sett vært uendret og ledet flydesign i mer enn et århundre, sa tidligere CRANE-programleder Alexander Walan i et intervju i november 2021 med Defense News.

Men DARPA håper det aktive flytkontrollkonseptet, hvis det lykkes, kan føre til en større revurdering av hvordan fly er bygget og manøvrert.

Aktiv strømningskontrollteknologi vil bruke små luftstøt fra en vinge eller annen luftfolieoverflate for å skifte flyets posisjon eller retning. Utbruddet i seg selv presser ikke vingene under dette konseptet, sa han, slik et romfartøy bruker thrustere for å dytte det på plass i bane eller under re-entring.

I stedet skaper et aktivt strømningskontrollutbrudd noe av en fartshump som endrer måten luften strømmer over vingene, som deretter får flyet til å skifte.

"Det er veldig energieffektivt," sa Walan. "Fordi jeg bruker den naturlige måten luften ønsker å bevege seg på, injiserer jeg bare litt energi i den for å få en stor effekt ut av den. Vi skyver faktisk ikke kjøretøyet med luft, vi bruker det til å skreddersy hvordan luften strømmer over vingen.»

Luftfartssamfunnet har vurdert dette konseptet i minst tre tiår, sa han, og prøvde laboratorieeksperimenter og noen småskala flydemonstrasjoner. I 2015 slo NASA og Boeing seg sammen for å lykkes med å fly et 757-fly modifisert med en vertikal hale som brukte aktiv flytkontrollteknologi for økt aerodynamisk effektivitet.

Så langt, sa Walan, har ingen prøvd å kontrollere et helt fly ved hjelp av denne teknologien.

I de siste årene, sa han, følte DARPA at teknologien – inkludert superdatamaskiner og avanserte væskedynamiske verktøy, og dronefly som kunne gjøre demonstrasjon av aktiv flytkontroll mye billigere og sikrere enn å teste den på bemannede fly – hadde utviklet seg til et punkt hvor "tiden det var riktig å prøve å se om vi kunne designe et fly rundt dette.»

DARPA måtte også vise at denne teknologien ikke bare er noe som "høres kult ut," sa han, men som kunne gi konkrete fordeler i forhold til det tradisjonelle systemet.

I sin tirsdagsuttalelse sa DARPA at denne teknologien kan forbedre hvordan fly flyr på flere måter, inkludert ved å eliminere bevegelige overflater for å kontrollere flyet, redusere luftmotstand, tykkere vinger for strukturell effektivitet og økt drivstoffkapasitet, og forenklede systemer for å forbedre et flys løft. Walan sa i 2021 at det også kan føre til lavere kostnader og økt smidighet for fly.

DARPA lanserte CRANE-programmet i 2019, og organisasjoner som Aurora, Lockheed Martin og Georgia Tech Research Corporation deltok i de tidligere stadiene.

Aurora har nå fullført prosjektets fase 1, en foreløpig designfase som ga det DARPA beskrev som "et innovativt testbed-fly" som vellykket brukte aktiv flytkontroll i en vindtunneltest.

Aurora vil nå gå inn i fase 2 under kontrakten på 42 millioner dollar, hvor den vil lage et detaljert ingeniørdesign for flyet og utvikle flyprogramvare og kontroller. Dette vil ende med en kritisk designgjennomgang av en "X-plane" demonstrator, som vil kunne fly uten tradisjonelle bevegelige flykontroller på vingene eller halen.

DARPAs pris har også muligheten til å flytte Aurora inn i fase 3 av programmet, der det vil bygge et fullskala, 7,000 pund ubemannet fly som er avhengig av aktiv flytkontroll for at DARPA skal prøvefly. Dette testflyet vil ha modulære vingekonfigurasjoner som vil tillate DARPA eller andre organisasjoner å enkelt bytte inn avansert teknologi i fremtiden.

"Gitt alt vi har lært om AFC og dets anvendelse på taktiske fly i tidligere faser av CRANE, er neste skritt å bevise disse lærdommene under flukt," sa Graham Drozeski, Auroras visepresident for regjeringsprogrammer, i en uttalelse fra selskapet. "CRANE X-flyet er designet spesielt for å utforske effektiviteten til AFC-teknologier i oppdragsrelevant skala og Mach-tall."

Selskapet sa at det ville bygge dette X-flyet, som ville ha et vingespenn på 30 fot, ved sine anlegg i Virginia, West Virginia og Mississippi, og det ville fly med opptil Mach 0.7. Aurora håper å gjennomføre flytester i 2025.

Det vil ta mange år - om noen gang - før denne typen teknologi lander i et fly fra luftforsvaret eller andre militære fly. Walan sa i 2021 at dette er et eksperimentelt prosjekt ment å vise om denne typen innovativ teknologi kan fungere, ikke for å forbedre noe som allerede er i drift.

Hvis konseptet fungerer, sa Walan, kan det være en "forstyrrende" teknologi - og til og med endre hvordan fremtidige fly er designet.

"Fordi vi er DARPA, kan vi liksom presse konvolutten litt," sa Walan. "Jeg trenger ikke å ha et system der ute som trenger dette."

"Det vi prøver å gjøre med dette programmet er å åpne opp verktøykassen som flydesignere har, slik at fremtidige systemer har nye verktøy og nye tilnærminger de kan ta og vurdere," fortsatte Walan. "Dette er virkelig det muliges kunst."

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://www.defensenews.com/air/2023/01/19/darpa-takes-big-step-forward-on-x-plane-that-maneuvers-with-air-bursts/