Классификационные признаки конструкций адаптивных крыльев: история создания, опыт применения и перспективные разработки


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлен обзор разработок российских и зарубежных учёных в области конструирования адаптивных крыльев. Рассмотрены исторические периоды развития и совершенствования способов трансформации крыла летательных аппаратов. Выделены классификационные признаки адаптивных крыльев летательных аппаратов, предложена подробная классификация адаптивных крыльев по назначению (стационарные и мобильные) и конструктивным особенностям (вариант и способ изменения конфигурации и формы). Показаны результаты тестовых испытаний готовых конструкций и прототипов. Описаны патенты перспективных конструкций адаптивных крыльев.

Об авторах

М. Ю. Ветлицын

Волгоградский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: mikhail.vetlitsyn@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-2815-812X

аспирант, преподаватель кафедры автоматизации производственных процессов

Россия

Н. Г. Шаронов

Волгоградский государственный технический университет

Email: sharonov@vstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9894-707X

кандидат технических наук, заведующий кафедрой "Динамика и прочность машин"

Россия

Список литературы

  1. Кашафутдинов С.Т., Лушин В.Н. Атлас аэродинамических характеристик крыловых профилей. Новосибирск: СибНИА, 1994. 78 с.
  2. Брагин Н.Н., Болсуновский А.Л., Бузоверя Н.П., Губанова М.А., Скоморохов С.И., Хозяинова Г.В. Исследования по совершенствованию аэродинамики взлётно-посадочной механизации крыла пассажирского самолёта // Учёные записки ЦАГИ. 2013. Т. 44, № 4. С. 1-14.
  3. Егер С.М., Матвеенко А.М., Шаталов И.А. Основы авиационной техники: учебник. М.: Машиностроение, 2003. 720 с.
  4. Anderson J.D. Fundamentals of aerodynamics. New York: McGraw-Hill, 2011. 1106 p.
  5. Lee S.C., Thomas S.D., Holst T.L. A fast viscous correction method for full-potential transonic wing analysis // Proceedings 14th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (September, 10-14, 1984, Toulouse, France). V. 1. P. 168-177.
  6. Куприков М.Ю. Адаптивное крыло.
  7. https://old.bigenc.ru/technology_and_technique/text/4137890
  8. Губский В.В. Применение адаптивной механизации крыла на лёгком транспортном самолёте // Труды МАИ. 2013. № 68. https://trudymai.ru/published.php?ID=41737
  9. Sinapius M., Monner H.P., Kintscher M., Riemenschneider J. DLR’s morphing wing activities within the European network // Procedia IUTAM. 2014. V. 10. P. 416-426. doi: 10.1016/j.piutam.2014.01.036
  10. Redeker G., Wichmann G., Oelker H.-Chr. Aerodynamic investigations of an adaptive airfoil for a transonic transport aircraft // Proceedings 14th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (September, 10-14, 1984, Toulouse, France). V. 2. P. 868-880.
  11. Webber G.W., Dansby T. Wing tip devices for energy conservation and other purposes -experimental and analytical work in progress at the Lockheed-Georgia Company // Canadian Aeronautics and Space Journal. 1983. V. 29, Iss. 2. P. 105-120.
  12. Лёгкий самолёт Flyer. http://www.airwar.ru/enc/law1/flyer.html#LTH
  13. Петров К.П. Аэродинамика элементов летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1985. 272 с.
  14. Mkhoyan T., Thakrar N. R., De Breuker R., Sodja J. Design and development of a seamless smart morphing wing using distributed trailing edge camber morphing for active control // AIAA Scitech 2021 Forum (January, 11-15, 2021, Virtual/online). doi: 10.2514/6.2021-0477
  15. Jensen S.C., Jenney G.D., Dawson D. Flight test experience with an electromechanical actuator on the F-18 systems research aircraft // Proceedings of the 19th Digital Avionics Systems Conference (October, 07-13, 2000, Philadelphia, PA, USA). doi: 10.1109/dasc.2000.886914
  16. Ветлицын М.Ю., Ветлицын Ю.А., Малолетов А.В. Оценка стабильности работы мехатронного узла нервюры БПЛА с цифровой системой управления // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2022. № 1 (260). С. 53-56. doi: 10.35211/1990-5297-2022-1-260-53-56
  17. Ветлицын М.Ю., Ветлицын Ю.А., Прокудин Г.Ю., Шаронов Н.Г. Оценка точности системы управления макета нервюры адаптивного крыла // Сб. трудов XXXIII Международной инновационной конференции молодых учёных и студентов по проблемам машиноведения (МИКМУС - 2021) (30 ноября-02 декабря 2021 г., Москва). М.: Изд-во ИМАШ РАН, 2021. С. 379-386.
  18. Ветлицын М.Ю., Ветлицын Ю.А. Усовершенствование системы управления нервюрой макета адаптивного крыла БПЛА // Заметки учёного. 2022. № 3-2. С. 128-133.
  19. Граничин О.Н., Хантулева Т.А. Адаптация элементов крыла («перьев») самолёта в турбулентном потоке с помощью мультиагентного протокола // Автоматика и телемеханика. 2017. № 10. С. 168-188.
  20. Палубный истребитель F4U Corsair. http://www.airwar.ru/enc/fww2/f4u.html
  21. Экспериментальный самолет Pterodactyl IV. http://www.airwar.ru/enc/xplane/pterodactyl4.html
  22. Barbarino S., Bilgen O., Ajaj R.M., Friswell M.I., Inman D.J. A review of morphing aircraft // Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2011. V. 22, Iss. 9. P. 823-877. doi: 10.1177/1045389X11414084
  23. Sofla A.Y.N., Meguid S.A., Tan K.T., Yeo W.K. Shape morphing of aircraft wing: Status and challenges // Materials and Design. 2010. V. 31, Iss. 3. P. 1284-1292. doi: 10.1016/j.matdes.2009.09.011
  24. Истребитель-бомбардировщик Су-17. http://www.airwar.ru/enc/fighter/su17.html
  25. Многоцелевой истребитель МиГ-23МЛ. http://www.airwar.ru/enc/fighter/mig23ml.html
  26. Многоцелевой истребитель-бомбардировщик F-111A Aardvark. http://www.airwar.ru/enc/fighter/f111.html
  27. Палубный многоцелевой истребитель F-14A Tomcat. http://www.airwar.ru/enc/fighter/f14.html
  28. Бауэрс П. Летательные аппараты нетрадиционных схем. М.: Мир, 1991. 320 с.
  29. Экспериментальный самолёт AD-1. http://www.airwar.ru/enc/xplane/ad1.html
  30. Житников Э.Д. Крыло с изменяемой хордой: патент РФ № 2429988; опубл. 27.09.2011; бюл. № 27.
  31. Gandhi F. Variable chord morphing helicopter rotor. Patent USA, no. 8684690B2, 2014. (Publ. 01.04.2014)
  32. Roe R.W., Gandhi U.N. Smart material trailing edge variable chord morphing wing. Patent USA, no. 9457887B2, 2016. (Publ. 04.10.2016)
  33. Экспериментальный самолёт РК (ЛИГ-7). http://www.airwar.ru/enc/xplane/rk.html
  34. Михайлов Ю.С. Повышение эффективности механизации стреловидного крыла // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2020. Т. 23, № 6. С. 101-120. doi: 10.26467/2079-0619-2020-23-6-101-120
  35. Рябов К. Экспериментальный самолёт И.И. Махонина Mak.10 / Mak.101 (Франция). https://topwar.ru/104295-eksperimentalnyy-samolet-ii-mahonina-mak10-mak101-franciya.html
  36. Ветлицын Ю.А., Ветлицын М.Ю. О перспективах усовершенствования конструкций БПЛА // Современная школа России. Вопросы модернизации. 2021. № 8-2 (37). С. 181-183.
  37. Ajaj R.M., Flores E.I.S., Friswell M.I., Allegri G., Woods B.K.S., Isikveren, A.T., Dettmer W.G. The Zigzag wingbox for a span morphing wing // Aerospace Science and Technology. 2013. V. 28, Iss. 1. P. 364-375. doi: 10.1016/j.ast.2012.12.002
  38. Bishay P.L., Burg E., Akinwunmi A., Phan R., Sepulveda K. Development of a new span-morphing wing core design // Designs. 2019. V. 3, Iss. 1. doi: 10.3390/designs3010012
  39. Murray J., Pahle J., Thornton S., Vogus S., Frackowiak T., Mello J., Norton B. Ground and flight evaluation of a small-scale inflatable-winged aircraft // Proceedings of the 40th AIAA Aerospace Sciences Meeting & Exhibit (January, 14-17, 2005, Reno, NV). doi: 10.2514/6.2002-820
  40. Cadogan D., Sandy C., Grahne M. Development and evaluation of the Mars pathfinder inflatable airbag landing system // 49th International Astronautical Congress (September 28-October 2, 1998, Melbourne, Australia).
  41. Simpson A., Jacob J., Smith S. Flight control of a UAV with inflatable wings with wing warping // Proceedings of the 24th AIAA Applied Aerodynamics Conference (June, 05-08, 2006, San Francisco, California). doi: 10.2514/6.2006-2831
  42. Chandler J., Jacob J. Design and flight testing of a mars aircraft prototype using inflatable wings // 58th International Astronautical Congress (September, 24-28, 2007, Hyderabad, India). 2007. V. 12. P. 7966-7974.
  43. Ивченко А.В., Шаронов Н.Г. Мехатронный узел и каркас адаптивного крыла // Материалы Международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем» (09-11 октября 2018 г., Волгоград). Волгоград: Волгоградский государственный технический университет, 2018. С. 176-177.
  44. Fasel U., Keidel D., Baumann L., Ermanni P., Cavolina G., Eichenhofer M. Composite additive manufacturing of morphing aerospace structures // Manufacturing Letters. 2019. V. 23. P. 85-88. doi: 10.1016/j.mfglet.2019.12.004
  45. Jenett B., Calisch S., Cellucci D., Cramer N., Gershenfeld N., Swei S., Cheung K.C. Digital morphing wing: active wing shaping concept using composite lattice-based cellular structures // Soft Robotics. 2017. V. 4, Iss. 1. P. 33-48. doi: 10.1089/soro.2016.0032
  46. Elzey D.M., Sofla A.Y.N, Wadley H.N.G. A bio-inspired, high-authority actuator for shape morphing structures // Proceedings of SPIE. 2003. V. 5053. doi: 10.1117/12.484745
  47. Kota S. System for varying a surface contour. Patent USA, no. 5971328, 1999. (Publ. 26.10.1999)
  48. Hogan H.J. Variable camber airfoil. Patent USA, no. 1868748, 1932. (Publ. 26.07.1932)
  49. Ivchenko A.V., Sharonov N., Ziatdinov R. New conceptual design of the adaptive compliant aircraft wing frame // Engineering Science and Technology, an International Journal. 2019. V. 22, Iss. 5. P. 1149-1154. doi: 10.1016/j.jestch.2019.10.004
  50. Miller E.J., Lokos W.A., Cruz J., Crampton G., Stephens C.A., Kota S., Ervin G., Flick P. Approach for structurally clearing an adaptive compliant trailing edge flap for flight. https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_20150019388
  51. Pecora R., Magnifico M., Amoroso F., Lecce L., Bellucci M., Dimino I., Concilio A., Ciminello M. Structural design of an adaptive wing trailing edge for large aeroplanes // Smart Intelligent Aircraft Structures. 2016. P. 159-170. doi: 10.1007/978-3-319-22413-8_8
  52. Сверхзвуковой стратегический бомбардировщик B-70 Valkyrie.
  53. http://www.airwar.ru/enc/bomber/b70.html
  54. Abdulrahim M., Lind R. Flight testing and response characteristics of a variable gull-wing morphing aircraft // Proceedings of the AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit (August, 16-19, 2004, Providence, Rhode Island). doi: 10.2514/6.2004-5113
  55. Lazos B., Visser K. Aerodynamic comparison of hyper-elliptic cambered span (HECS) wings with conventional confgurations // Proceedings of the 24th AIAA Applied Aerodynamics Conference (June, 05-08, 2006, San Francisco, California). doi: 10.2514/6.2006-3469
  56. Амелюшкин И.А., Дружинин О.В. Адаптивное крыло с профилем изменяемой кривизны: патент РФ № 2777139; опубл. 01.08.2022; бюлл. № 22.
  57. Joo J.J., Marks C.R., Zientarski L., Culler A.J. Variable camber compliant wing-design // Proceedings of the 23rd AIAA/AHS Adaptive Structures Conference (January, 05-09, 2015, Kissimmee, Florida). doi: 10.2514/6.2015-1050
  58. Parancheerivilakkathil M.S., Ajaj R.M., Khan K.A. A compliant polymorphing wing for small UAVs // Chinese Journal of Aeronautics. 2020. V. 33, Iss. 10. P. 2575-2588. doi: 10.1016/j.cja.2020.03.027
  59. Meijering A. Design of adaptive wing sections with natural transition. PhD thesis. Aachen, 2003. 244 p.
  60. Gano Sh.E., Renaud J.E. Optimized unmanned aerial vehicle with wing morphing for extended range and endurance // Proceedings of the 9th AIAA/ISSMO Symposium and Exhibit on Multidisciplinary Analysis and Optimization (September, 04-06, 2002, Atlanta, Georgia). doi: 10.2514/6.2002-5668
  61. Геворкян К.С., Юдина Д.О. Адаптивное крыло летательного аппарата: патент РФ № 155659; опубл. 20.10.2015; бюл. № 29.
  62. Житников Э.Д. Крыло с изменяемым профилем: патент РФ № 2330790; опубл. 10.08.2008; бюл. № 22.
  63. Желтко В.Н. Крыло самолёта: патент РФ № 2072942; опубл. 10.02.1997.
  64. Граничин О.Н., Амелин К.С., Амелина Н.О. Аэродинамическое крыло летательного аппарата с адаптивно изменяющейся поверхностью: патент РФ № 2660191; опубл. 05.07.2018; бюл. № 19.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах