Het Amerikaanse leger ontwikkelt een nieuw windtunneltestbed dat toekomstige tiltrotorvliegtuigen zal helpen hogere snelheden te bereiken, verbeterde stabiliteit en verbeterde veiligheid.

Bij een enorme windtunnel bij NASA Langley Research Center, Legeronderzoekers bereiden een uniek tiltrotormodel voor om analyse en ontwerp van geavanceerde tiltrotorvliegtuigen te ondersteunen, een mogelijke sleutel tot het bereiken van de moderniseringsdoelstellingen van het leger voor Future Vertical Lift.

"Tiltrotors zijn als het V-22 Osprey-vliegtuig dat de mariniers momenteel gebruiken, " zei Matt Wilbur, een senior lucht- en ruimtevaartonderzoeker bij het Army Research Laboratory van het Amerikaanse leger Combat Capabilities Development Command. "Hun voordeel is dat ze zeer hoge vliegsnelheden hebben. Ze kunnen overstappen van een helikopterconfiguratie naar een voorwaartse vluchtconfiguratie die meer op een turbopropvliegtuig lijkt en met veel hogere vliegsnelheden kan gaan dan typische helikopters."

De huidige state-of-the-art tiltrotors bieden legeronderzoekers een basislijn van wat mogelijk is. In de toekomst, vliegtuigontwerpers zullen gebruikmaken van nieuwe materialen, geavanceerde voortstuwing en supercomputermodellering - gevalideerd door fysieke experimenten - om nieuwe gevechtscapaciteiten aan het leger te leveren.

"De gegevens waar we naar op zoek zijn, zijn volledig nieuw; ze bestaan ​​​​momenteel niet, " zei dr. Jaret Riddick, directeur van het directoraat Voertuigtechnologie van het laboratorium. "We willen whirl-flutter stabiliteit modelleren, die ons zal helpen een kritieke beperking voor tiltrotorvliegtuigen te overwinnen."

Tiltrotor-ontwerpen vereisen een compromis tussen een draaiende helikopterrotor voor een efficiënte zweefvlucht en een vaste vleugel voor voorwaartse vlucht in vliegtuigmodus, hij zei. Interacties tussen deze unieke combinatie van rotor en vleugel kunnen leiden tot instabiliteit bij hogere snelheden.

"ARL-onderzoekers overbruggen een wetenschappelijke kloof door ondersteunend onderzoek te leveren dat modellering voor tiltrotor-vliegtuigen van de toekomst zal valideren, ' zei Riddick.

Met behulp van fundamenteel onderzoek naar aerodynamica en computermodellen, Legeringenieurs zullen Future Vertical Lift vormgeven met analyse van nieuwe tiltrotorontwerpen. Hun doel:bereik vergroten, bescherming en dodelijkheid verbeteren, en behendigheid en missieflexibiliteit te bieden. Met een geavanceerd tiltrotor-ontwerp, het leger kan er komen, blijf daar en domineer wat functionarissen 'Multi-Domain Battle' noemen.

Legeronderzoekers werken samen met een industriepartner om het Tiltrotor Aeroelastic Stability Testbed te fabriceren, of TRAST. Het apparaat is een verkleinde tiltrotormotorsamenstel en gedeeltelijke vleugel geladen met sensoren en ontworpen om te worden bevestigd aan de wand van de windtunnel. Het leger hoopt de levering in september in ontvangst te kunnen nemen.

"TRAST is gericht op het versnellen van kennisproducten die cruciale informatie zullen opleveren voor de moderniseringsprioriteiten van het leger binnen het Future Vertical Lift-programma met betrekking tot tiltrotortechnologie voor het onderdrukken van wervel-flutter om een ​​hogere snelheid voorwaartse vlucht mogelijk te maken, " zei Elias Rigas, hoofd van de afdeling Voertuig Toegepast Onderzoek van het laboratorium.

Het project heeft het potentieel om onderzoekers terabytes aan gegevens te verschaffen, die het ondersteunende onderzoek mogelijk maakt dat het laboratorium kan delen met de luchtvaartgemeenschap die verantwoordelijk is voor het ontwerp en de uitvoering van Future Vertical Lift.

"Als het om een ​​vliegvoertuig gaat, het komt allemaal neer om op te heffen, " zei legeronderzoeker Dr. Robert Thornburgh. "Je moet nog steeds lift produceren en of het nu door een vleugel of door een rotor is, in feite wordt lift geproduceerd door lucht te verplaatsen en dus zijn die fundamentele fysica niet veranderd sinds de gebroeders Wright en dus zijn er enkele beperkingen aan wat je kunt doen met rotorcraft-technologie voor zover de prestaties gaan.

Legeronderzoekers werken aan complexe vluchtproblemen. Ze werken samen met NASA vanwege een gedeelde interesse in fundamenteel onderzoek naar toekomstige tiltrotortechnologie.

"Misschien kijken we naar verschillende missies voor verschillende voertuigen, maar als we dieper ingaan op de technologische behoeften, ze worden gemeengoed en dus kunnen we zeer nauw samenwerken met het leger op een aantal zeer fundamentele fundamentele onderzoeksgebieden, " zei Susan Gorton, NASA's revolutionaire verticale lifttechnologie leidt. "Waar we altijd naar op zoek zijn, is hoe we dingen kunnen verbeteren en hoe we dingen sneller kunnen maken, ze stiller te maken en hoe ze zuiniger in het gebruik te maken."

De relatie tussen het leger en NASA is heel bijzonder, zei Gorton.

"We hebben deze relatie al meer dan 50 jaar, waarbij we laboratoria op dezelfde locatie hebben gehad waar legermensen worden toegewezen aan en werken in NASA-centra en ze hand in hand met ons werken en onze onderzoekstaken van dag tot dag zijn zeer met elkaar verweven en is een zeer sterke relatie en ik denk dat het in de toekomst sterk zal blijven, " ze zei.

Als onderdeel van het Joint Multi-Role Technology Demonstrator Program van het Amerikaanse leger Combat Capabilities Development Command Aviation &Missile Center, particuliere bedrijven zoals Bell, creëerde een tiltrotor concept demonstratievliegtuig, de V-280 Valor, die in 2017 met succes de eerste vlucht maakte. ARL-onderzoekers bezochten het bedrijf in januari om de demonstrator van dichtbij te zien en te praten met Bell-ingenieurs.

Riddick zei dat het JMR-TD Program Office de vereisten voor het Future Vertical Lift-programma-of-record informeert en aanzienlijke financiering heeft verstrekt voor de fabricage van TRAST.

"Ze zijn afhankelijk van het laboratorium om het fundamentele onderzoek te leveren om toekomstige tiltrotorvliegtuigen in staat te stellen hogere snelheden en grotere stabiliteit te bereiken, " Riddick zei. "Dit is echt een gezamenlijke inspanning tussen de onderzoekswetenschappers van het laboratorium en zijn partners om kennis en begrip te produceren voor toekomstige besluitvorming. Het benadrukt ook het niveau van samenwerking binnen de wetenschappelijke en technologische gemeenschap van het leger om de moderniseringsprioriteiten van het leger te verwezenlijken."

NASA heeft unieke faciliteiten die het leger niet heeft, maar met een coöperatie, samenwerkingsrelatie gebruiken ze de faciliteiten en werken ze samen met NASA-onderzoekers om de doelen van het leger te bereiken, zei Wilbur. Met de windtunnel kunnen onderzoekers de grenzen verleggen bij dynamische tests door winden van Mach 1,2 te produceren, of 1,2 keer de snelheid van het geluid.

"Het is duidelijk dat een helikopter niet zo snel vliegt, maar we hebben wel een onbeperkt vliegsnelheidsbereik voor een helikopter, en het girovliegtuig van de toekomst zal steeds sneller vliegen en dit is een van de weinige faciliteiten ter wereld waar girovliegtuigen consequent worden getest die al voldoen aan het vliegbereik dat naar verwachting zal vliegen, en dit zelfs overtreffen, ' zei Wilbur.

Naast hogere snelheden, Legeronderzoekers zeiden dat ze er zeker van zijn dat vooruitgang in het ontwerp van de tiltrotor levens zal redden.

"Hoe sneller je kunt vliegen, hoe sneller je iemand van het slagveld en in een ziekenhuis kunt krijgen en dat zou mogelijk hun leven kunnen redden, "Zei legeronderzoeker Andrew Kreshock. "Een van de grootste gevolgen kan zijn voor de manier waarop het leger opereert, omdat veel bases zich rond het bereik van vliegtuigen bevinden en hoe snel ze de frontlinie kunnen bereiken en de levens van soldaten kunnen redden."

Het TRAST-programma zal kritische experimentele gegevens leveren om de validatie van bestaande technische analysetools en de ontwikkeling van nieuwe en verbeterde analysetools mogelijk te maken. Samen, de experimentele gegevens en de verbeterde analyses zullen worden gebruikt om de sterke en zwakke punten van een tiltrotorvliegtuig te identificeren.

"Waar dat de toekomstige oorlogsjager ten goede komt, is dat we de technologie sneller kunnen pushen, verder zodat ze een tiltrotor-vliegtuig hebben dat aanzienlijk is verbeterd, " zei hij. "We kijken altijd 20 jaar vooruit in de toekomst in termen van de technologieën die we proberen te ontwikkelen, maar het geeft veel voldoening als we goede dingen kunnen laten gebeuren en we weten dat we een levensvatbare technologie voor het leger hebben ontwikkeld."