Iisrael Wygnanski on lennust kinnisideeks olnud juba lapsepõlvest saati. Amatöörpiloot soolo tegi ta esmakordselt 16-aastaselt. Nüüd, kui ta on 80-aastane, lendab ta endiselt ega näita peatumise märke. Oma 50-aastase karjääri jooksul on Arizona ülikooli kosmose ja masinaehituse professor Wygnanski uurinud, kuidas manipuleerida õhuvoolu ja turbulentsiga, et muuta lennukid efektiivsemaks.
Järgmisel aastal lendab tema töö vili Boeingi katsetasapinnal, ökodemonstraatoril 757. Projekt keskendub lennu ajal ebaefektiivsuse peamisele allikale: lennuki saba. Uues sabas on kasutatud 37 väikest pühkimist soodustavat õhuvõtu seeriat, mis aitavad juhtida roolimist madalatel kiirustel või mootoririkke korral, kui lennuki kursil hoidmiseks on vaja rooli. Koostöös Boeingi, NASA ja Caltechiga katsetatud disain võib järgmistel aastakümnetel viia väiksemate, kergemate sabade ja suurema kütusesäästlikkuseni. Meeskond sai oktoobris NASA-lt grupi saavutuse auhinna.
Teie loodud demonstratsioonimudel näitab, et lennuki sabad on suuremad, kui nad peavad olema. Miks nii?
Vertikaalne saba on väga suur; see on mõnel juhul peaaegu pool tiiba. Kui lennuk läbib kogu oma olelusringi, näiteks 25 aastat, ja ei kaota kunagi mootorit - see juhtub, kuna mootorid on tänapäeval väga töökindlad -, kandis see sisuliselt seda suurt vertikaalset stabilisaatorit kogu oma elu jooksul ilma mõjuva põhjuseta. Mõelge selle kaalule, tõmbele. See annab lennuki kütusekulule üsna palju oma panuse. Seda on mingil määral alati kasutatud, kuid mitte kogu oma potentsiaali jaoks. Kui lennuk ei kaota mootorit, pole saba kriitiline kontrollpind.
Selle aasta alguses panite tuuletunneli testide abil täissuuruses saba, mis oli varustatud teie pühkimisjoaga. Kuidas läks?
Algselt oli selle vertikaalse saba sisse paigutatud 37 [pühkimisjoa] ajamit. Selgus, et isegi üks ajam võib saba efektiivsust parandada peaaegu 10 protsenti. Selle ühe ajami joa pindala, üks kaheksandik ruut tollist, võib mõjutada voolu kogu tiiva ulatuses, mis on 370 ruutjalga. See oli hämmastav tulemus. Arvan, et seda katsetatakse ja lend tõestatakse.
Niisiis, kui palju väiksem võib lennuki saba olla?
Tulemused näitavad kohe, et võime seda vähendada 30 protsenti. See on sisuline. Kui säästate kütusekulu ühe protsendi suurusjärgus, mõelge, mida see tähendab kogu lennuki eluea jooksul. Kogu siinne eksperiment oli tehnoloogia tõestamine ja meie jala ukse taha saamine, et tööstusele oleks teada, et siin on potentsiaal, mida nad kunagi ei kasutanud. Teisisõnu, tööriistakastis on tööriist, mis võib muuta lennukite kavandamise viisi.
Wygnanski on Arizona ülikooli kosmose ja masinaehituse professor. (Viisakalt NASA) Nii et te teete õhuvoolus väikese näpuga, saate mõjutada näiteks rooli või tõstmise tulemusi. See näib olevat lihtne kontseptsioon. Mis teeb selle saavutamise nii keeruliseks?
Achilleuse kand kogu selles probleemis oli voolu juhtimist tagavate ajamite keerukus. Algselt kasutasime elektromagnetilisi. Inimesed on kasutanud piesoelektrilisi. Kas need on rasked või raskesti hooldatavad. Siis tuli see teine idee kasutada väikest võnkuva juga ajamit, mis on suruõhku vajav seade. Sellel pole liikuvaid osi ja seda saab sisuliselt söövitada tiiva pinnale.
Ja olete seda kontseptsiooni varem katsetanud ka muud tüüpi lennukitel?
Jah. Alustasime mõne suhteliselt põhimõttelise voolumudeli uurimist, näiteks kahe õhuvoolu segunemist, mida näete reaktiivmootorite heitgaasis. See viis selle idee üha suuremate rakendusteni. Näiteks 2003. aastal katsetasime seda koos Bell Helikopterite ja Boeinguga lennukis, mis oli V-22 Osprey tehnoloogia demonstreerija. See, mida me laboris ennustasime, töötas.
See on suur hüpe V-22-lt reisijatele mõeldud lennukile. Kuidas te ärilennule liikusite?
Mõtlesime: "Milline oleks juhtpind, mis pole lennukriitiline?" Teisisõnu, kui selle juhtpinnaga juhtub midagi, võib lennuk ikkagi lennata. Üks selline pind on kommertslennuki tüüpiline saba. Ütleme nii, et üks lennuk lennukist väljub. Sel juhul tagab saba, et lennuk suudab ikkagi sirgelt lennata, hoolimata asjaolust, et tõukejõud pole enam sümmeetriline.
Kas õhupihustite süsteemi saaks kasutada mujal kui sabas?
Jah, jah. Täpselt nii. [See meeleavaldus] oli lihtsalt selleks, et veenda inimesi, see on asi, mida saame proovida. See võib lennukite kavandamisel tulevikus palju ära teha. Võimalik, et see võib tiivad veelgi tahapoole pühkida ja see võib kiirust suurendada ilma tõmbe suurenemiseta. Kujutage ette, et ületate Atlandi ookeani lennukiga, mis tarbib sama palju kütust, kuid säästate poolteist tundi lendu. Kui Concord välja arvata, oleme 50 aasta jooksul sama kiirusega kinni jäänud.
Lennukompaniid on mõjuval põhjusel konservatiivsed. Seega on uute tehnoloogiate kasutuselevõtu määr suhteliselt aeglane.
Väga, väga aeglaselt. Kui te pole asjatundja, siis vaatate täna lennumasinaid ja 1950ndate aastate lõpul lendanud kommertslennukite kompressorlende ning teil oleks raske midagi väga erinevat näha. Wright Brothersist on möödas enam kui 100 aastat. Esimese 50 aasta jooksul toimus tohutu muutus, alates Wrighti lendurist kuni 707. 707. aastast kuni tänapäevani on jah, aerodünaamika osas olukord paranenud, kuid see pole eriti ilmne. Täna lendame sama kiirusega, kui lendasime 1960. aastal. Seal on kütusesäästlikkus ja nii edasi, kuid põhimõtteliselt ütlevad inimesed: „Noh, aeronautika on loojanguteadus. Me ei näe enam midagi uut. ”
Ja siin usute, et teil on midagi uut?
Usun, et teeme nii.
