NASA тестує новий дизайн крила для визначення його структурних меж

Недавні дослідження NASA зосередилися на новому дизайні крила, яке виглядає довгим і тонким з легкою структурою. Цей проект пройшов серію суворих випробувань, щоб визначити його структурні межі. Результати досліджень надихнули команду на подальші розробки, навіть коли вони перевищили проектні обмеження крила.

Експериментальний зразок Structural Wing Experiment Evaluating Truss-bracing (SWEET-15) завдовжки 15 футів є частиною досліджень NASA, спрямованих на розробку майбутніх надекономічних літаків. Дизайн передбачає довге крило, підтримуване аеродинамічною стійкою, що базується на попередній концепції Transonic Truss‑Braced Wing.

Дослідницька команда прагне зрозуміти, чи може новий легкий структурний дизайн SWEET-15 допомогти комерційним авіалайнерам заощаджувати паливо. Але спочатку вони повинні вивчити, як конструкція поводиться під впливом сил, які виникають під час польоту.

Дизайн SWEET-15 виник внаслідок поєднання п'яти різних технологій виробництва та складання композитних матеріалів, що дозволили створити нову структурну конструкцію. Тестовий зразок завдовжки 15 футів був спроектований і виготовлений у дослідницькому центрі NASA Langley у Хемптоні, штат Вірджинія, після чого був доставлений до Центру досліджень польотів NASA Armstrong в Едвардсі, штат Каліфорнія, для проведення випробувань.

Протягом кількох місяців інженери NASA навмисно згинали тестове крило в Лабораторії польотних навантажень в NASA Armstrong. По всій структурі було встановлено численні датчики деформації та навантаження, включаючи волоконно-оптичні датчики деформації, які фіксували, як реагує крило в умовах зростаючих сил.

Дані з датчиків підтвердили прогнози, зроблені комп'ютерними моделями NASA. Згідно з попередніми висновками, крило витримало передбачувані сили під час польоту без проблем. Результати надали команді впевненість у нових підходах до виробництва та методах з'єднання частин крила, які використовувалися в SWEET-15, що може підтримати майбутні проекти економічних літаків. Підхід до виробництва, розроблений в NASA Langley, використовує робота Integrated Structural Assembly of Advanced Composites, що має на меті виробництво легших і міцніших композитних структур для аерокосмічних транспортних засобів.

Випробування завершилося навмисним тестом на руйнування, коли інженери збільшили навантаження понад межі проекту, щоб визначити, як і де конструкція зазнає руйнування. Структура врешті-решт зазнала руйнування приблизно при 127% від проектного навантаження, з видимими пошкодженнями, що з'явилися поблизу заднього краю крила та у верхній частині його покриття. Цей етап тестування надав цінну інформацію про те, як з'єднання, які з'єднують крило з основною стійкою та вторинною, званою jury strut, поводяться під впливом сил, що перевищують очікувані.

Це перший випадок, коли представницька композитна конструкція з жорсткою стійкою пройшла такий тип структурної оцінки. Це стало можливим лише завдяки співпраці NASA між центрами та проектами, при цьому дослідники використовували ресурси агентства, такі як система волоконно-оптичного моніторингу, розроблена для збору даних як про літаки, так і про космічні апарати.

Для підготовки до випробувань інженери в NASA Langley спроектували, проаналізували та виготовили крило, а також завершили підготовку безпеки та налаштування лабораторії.

Дослідники тепер проаналізують дані, зібрані під час тестування, щоб вплинути на майбутні дизайни літакових каркасів і підтримати зусилля NASA щодо розробки більш ефективних авіаційних технологій.

Ця робота проводиться в рамках проекту Subsonic Flight Demonstrator у Директораті досліджень та технологій NASA. Успішне тестування кількох інноваційних компонентів є важливим етапом у дослідженнях аеронавтики NASA.