Ruski istraživači razvili koncept adaptivne lopatice elise koja menja oblik tokom leta

Istraživači sa Permskog nacionalnog istraživačkog politehničkog univerziteta (Perm National Research Polytechnic University – PNRPU) razvili su koncept adaptivne lopatice elise koja može da menja oblik u zavisnosti od režima leta. Kako prenosi portal RuAviation, rešenje koristi piezoelektrične aktuatore koji pod dejstvom električnog napona lokalno deformišu izlaznu ivicu lopatice i omogućavaju aktivnu kontrolu strujanja vazduha.

Preporučujemo

Efikasnost elise u velikoj meri zavisi od geometrije lopatice i oblika aeroprofila. Svako odstupanje od optimalne konfiguracije povećava otpor, pogoršava prijanjanje strujanja i dovodi do viših nivoa vibracija i buke. Upravo u tim segmentima istraživači vide prostor za unapređenje, posebno u prelaznim režimima leta.

Foto: Ilustracija aeroprofila sa označenom napadnom i izlaznom ivicom / Predrag Vučetić

Jedan od najosetljivijih trenutaka nastaje odmah nakon poletanja, kada avion počinje da ubrzava. Za generisanje potiska pri odvajanju od piste koriste se veći napadni uglovi, ali kako brzina raste, takva konfiguracija postaje sve manje efikasna. Dolazi do povećanja otpora i mogućeg odvajanja strujanja na izlaznoj ivici, što dodatno povećava vibracije.

Prema navodima istraživača, klasični piezoelektrični sistemi do sada nisu imali dovoljan efekat da značajno utiču na aerodinamičke karakteristike. Novi koncept povećava otklon izlazne ivice za oko 20% u odnosu na postojeća rešenja, čime se postiže izraženiji uticaj na tok vazduha.

Za razliku od konvencionalnih sistema promene koraka elise, koji menjaju ugao cele lopatice uz pomoć hidrauličnih ili mehaničkih sistema i time povećavaju masu i složenost sistema, piezoelektrični aktuatori mase svega nekoliko stotina grama deluju lokalno, deformišući površinu lopatice bez potrebe za velikim mehanizmima.

Predloženo rešenje podrazumeva raspored velikog broja piezoelektričnih ćelija duž lopatice, pri čemu je svaka optimizovana za lokalna opterećenja. Kada se aktiviraju, ćelije zajednički proizvode savijanje ili uvijanje lopatice u meri potrebnoj za kontrolu strujanja.

Prema rezultatima numeričkih simulacija i virtuelnih prototipa, kontrolisano savijanje izlazne ivice može da smanji otpor tokom ubrzanja i ublaži pojavu odvajanja strujanja. Time se smanjuju vibracije i buka u kabini, uz potencijalno poboljšanje efikasnosti potrošnje goriva, bez povećanja mase sistema.

Istraživanje je za sada u fazi razvoja, a naredni koraci uključuju izradu demonstratora u punoj veličini, kao i zemaljska i letna ispitivanja. Tehnologija je zaštićena ruskim patentom RU 2854922 C1 i, prema navodima autora, može se primeniti i na avionske elise i na helikoptere.

Slični koncepti razvijaju se i u okviru velikih međunarodnih istraživačkih programa. NASA i Boing su još ranije testirali aktivne lopatice sa pokretnim izlaznim ivicama na helikopterskim rotorima, dok japanska svemirska agencija JAXA sprovodi sopstvena istraživanja u ovoj oblasti.

Ovi programi već su prošli laboratorijska i ograničena letna ispitivanja, pre svega sa ciljem smanjenja vibracija i buke. Ipak, uprkos postignutim rezultatima, ovakva rešenja za sada nisu ušla u širu operativnu upotrebu, uglavnom zbog složenosti sistema i opterećenja kojima su lopatice izložene tokom rada.

(Aero.rs)