NASA bada technologię mogącą przynieść oszczędności paliwa w lotnictwie komercyjnym
Naukowcy z NASA zakończyli z powodzeniem testy taksówkowe o wysokiej prędkości na projekcie skali modelu, co mogłoby uczynić przyszłe samoloty bardziej efektywnymi dzięki poprawie przepływu powietrza po powierzchni skrzydła, co prowadziłoby do oszczędności paliwa i kosztów.
12 stycznia testowy opis Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow CATNLF osiągnął prędkość około 144 mil na godzinę, co stanowiło jego pierwsze duże osiągnięcie. Model w skali o wysokości trzech stóp wygląda jak płetka zamocowana pod spodem jednego z badawczych samolotów F-15B, będących platformą badawczą agencji. Jednak to model skrzydła w skali, zamocowany pionowo, a nie poziomo. Taki zestaw umożliwia NASA testowanie w locie projektu skrzydła przy użyciu istniejącego samolotu.
Koncepcja CATNLF ma na celu zwiększenie laminarnych przepływów i redukcję oporu powietrza.
W analizie NASA z lat 2014-2017 oszacowano, że zastosowanie konstrukcji skrzydła CATNLF do dużego, dalekiego zasięgu samolotu, takiego jak Boeing 777, mogłoby przynieść roczne oszczędności paliwa sięgające do 10%. Choć precyzyjne liczby są trudne do oszacowania, badanie sugeruje, że mogłyby one sięgać milionów dolarów na każdy samolot rocznie.
Nawet drobne usprawnienia w wydajności mogą prowadzić do istotnych redukcji zużycia paliwa i emisji dla linii lotniczych ? powiedział Mike Frederick, główny badacz CATNLF w Ośrodku Armstrong Flight Research Center NASA w Edwards w Kalifornii.
Redukcja oporu powietrza ma kluczowe znaczenie dla poprawy efektywności. Podczas lotu bardzo blisko powierzchni samolotu powstaje cienka warstwa powietrza nazywana warstwą graniczną. W tej strefie wiele samolotów doświadcza rosnącego tarcia, zwanego również przepływem turbulentnym, w którym powietrze nagle zmienia kierunek. Takie gwałtowne zmiany podnoszą opór i zużycie paliwa. CATNLF zwiększa laminarny przepływ w obrębie warstwy granicznej, co prowadzi do bardziej wydajnej aerodynamiki, mniejszego tarcia i mniejszych zużyć paliwa.
Test CATNLF należy do projektu NASA Flight Demonstrations and Capabilities, będącego częścią Programu Zintegrowanych Systemów Lotniczych NASA pod dyrekcją Aeronautics Research Mission Directorate. Koncepcja została po raz pierwszy opracowana w ramach projektu Advanced Air Transport Technology NASA, a w 2019 r. badacze z Armstrong opracowali wstępny kształt i parametry modelu. Projekt ten został później dopracowany pod kątem wydajności w Langley Research Center NASA w Hampton, Wirginii.
? Technologia przepływu laminarnemu była badana i stosowana na samolotach od dekad w celu ograniczenia oporu, lecz przepływ laminarny historycznie był ograniczony w zastosowaniach ? powiedziała Michelle Banchy, główna badaczka CATNLF w Langley.
? Zjawisko crossflow ? to ograniczenie wynikające z nachylonych powierzchni, które może przedwcześnie zakończyć laminarny przepływ. Mimo że duże, skośne skrzydła, tak jak na większości samolotów pasażerskich, zapewniają wydajność aerodynamiczną, predyspozycje do crossflow pozostają.
W tunelu aerodynamicznym Langley w 2018 roku naukowcy potwierdzili, że projekt CATNLF faktycznie uzyskał przedłużony przepływ laminarny.
? Po pozytywnych wynikach testów w tunelu NASA uznała, że technologia ma wystarczający potencjał, by przejść do testów w locie ? powiedziała Banchy. ? Testy w locie pozwalają powiększyć rozmiar modelu i wykonywać loty w otoczeniu o mniejszej turbulencji niż w tunelowym, co stanowi doskonałą okazję do badania laminarnego przepływu.
Samolot testowy F-15B Armstrong NASA zapewnia niezbędne środowisko lotu do badań przepływu laminarnemu, podkreśliła Banchy. Wykorzystanie tego samolotu umożliwia naukowcom rozwiązywanie kluczowych pytań dotyczących technologii przy niższych kosztach niż alternatywy, takie jak wymiana skrzydła testowego na pełnoskalowy demonstrator CATNLF lub budowa dedykowanego demonstratora.
CATNLF obecnie kieruje uwagę na lotnictwo komercyjne, które od dwóch dekad nieprzerwanie rośnie, a liczba pasażerów ma podwoić się w trakcie najbliższych 20 lat, według ICAO. Samoloty pasażerskie latają z prędkościami poddźwiękowymi.
? Większość z nas lata subsonicznie, więc to właśnie tam technologia mogłaby mieć w tej chwili największy wpływ ? powiedział Frederick. Wcześniejsze analizy NASA sugerowały również, że podobna technologia mogłaby znaleźć zastosowanie również w lotach naddźwiękowych.
W nadchodzących tygodniach CATNLF ma zainicjować swój pierwszy lot, otwierając serię lotów testowych oceniających wydajność i możliwości projektu w praktyce.
Patrząc ku przyszłości, prace NASA nad CATNLF mogą stworzyć fundament dla bardziej ekonomicznego komercyjnego transportu lotniczego i ? w przyszłości ? rozszerzyć podobne możliwości na loty naddźwiękowe, prowadząc do jeszcze lepszych oszczędności paliwa przy wyższych prędkościach.
? Test lotu CATNLF na ośrodku NASA Armstrong zbliży technologię laminarną do wdrożenia na samolotach nowej generacji ? podsumowała Banchy.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
