Предварительные исследования аэродинамического дизайна для снижения лобового сопротивления , или Prandtl-D - это беспилотный экспериментальный самолет-планер , разрабатываемый НАСА . [1] Аббревиатура относится к раннему немецкому аэрокосмическому инженеру Людвигу Прандтлю . [2]
Прандтль-Д | |
---|---|
Роль | Экспериментальный планер |
национальное происхождение | Соединенные Штаты |
Первый полет | 28 октября 2015 г. |
Основной пользователь | НАСА |
Prandtl-D - это бесхвостый планер, основанный на полете птиц. Птицы поворачиваются и кренится без вертикальных хвостов, которые необходимы для таких маневров на традиционных самолетах. [3] Он предназначен для будущих проектов с низким лобовым сопротивлением и экспериментальных самолетов, которые ранее имели проблемы с управляемостью. Программа усилила аналогичные конструкции крыльев Людвига Прандтля, которые были концептуализированы за столетие до этого. Конструкции Prandtl-D также основаны на концепциях планеров немецких братьев Реймара и Вальтера Хортенов и включают выводы пионеров аэродинамики НАСА Р.Т. Джонса и Ричарда Т. Уиткомба . [3]
Модели Prandtl-D1 и Prandtl-D3 были представлены в Национальном музее авиации и космонавтики и Калифорнийском научном центре соответственно. [4]
Альбион Бауэрс, главный научный сотрудник НАСА Армстронг и руководитель проекта Prandtl-D, собрал воедино теории и возглавил работу с помощью студентов-интернов. [3] Он считает, что с концепциями, проверенными Прандтль-D, «может наступить время для новой парадигмы в авиации». [5]
Разработка
Первая полноразмерная модель этих самолетов, получившая обозначение «Prandtl-D No. 3», прошла серию испытаний 28 октября 2015 года в Центре летных исследований Армстронга в Эдвардсе, Калифорния . Самолет ориентирован на испытание на рыскание без вертикального стабилизатора. Менеджер проекта Albion Bowers заявил, что самолет основан на полете птицы. [5]
Prandtl-D № 3 впервые поднялся в воздух 28 октября 2015 года, размах крыльев в два раза больше, чем у более ранних версий [3], однако в процессе разработки команде удалось снизить окончательное лобовое сопротивление планера на 11%.
Первоначально каждый самолет был радиоуправляемым с контроллером любительского уровня и запускался с помощью системы эластичного троса . Позже летные испытания перешли с метода запуска с тарзанки на буксируемую систему запуска . [3]
Первые два аппарата программы продемонстрировали поворот аэродинамического профиля, обеспечивающий колоколообразное распределение подъемной силы вместо эллиптического. Эта особенность повысила эффективность и снизила нагрузку на крылья.
В марте 2016 года Бауэрс опубликовал технический документ под названием «На крыльях минимального индуцированного сопротивления: последствия перегрузки для самолетов и птиц», NASA / TP - 2016-219072. Детализируя аэродинамические свойства и математику, связанные с проектом, Бауэрс подробно обсуждает научные аспекты изменения распределения размахов крыльев самолета и данные, собранные в ходе экспериментов, которые продемонстрировали подтверждение его важнейших принципов. [3] [6]
Характеристики
Первые два субуровневых самолета Prandtl-D имели размах крыла 12,5 футов и были сконструированы из механически обработанного пенопласта, обернутого оболочкой из углеродного волокна. [3] Prandtl-D № 3 имеет размах крыла 25 футов, вес 28 фунтов, максимальную скорость полета 18 узлов и максимальную высоту 220 футов. [6] Самолет также имеет систему управления полетом Arduino, используемую в вторая подшкала Prandtl-D, построенная из углеродного волокна, стекловолокна и пены. Ключевым отличием полномасштабной модели Prandtl-D является добавление системы сбора данных (DAC), разработанной Университетом Миннесоты . [3]
Список автомобилей в программе
- Прандтль-D1
- Прандтль-D2
- Прандтль-D3
- Прандтль-D3c
Будущие платформы
Прандтль-D положил начало программе предварительного исследования аэродинамического дизайна для приземления на Марс (Прандтль-М ), разработанной для исследования Марса. Он был протестирован в верхних слоях атмосферы Земли и предназначен для топографических снимков поверхности Марса.
Он также предоставил ценную платформу для планера с радиозондовым радиозондом (WHAATRR), который будет использоваться для атмосферных испытаний погоды на Земле. [7] [6]
Внешние ссылки
«На крыльях минимального индуцированного сопротивления: последствия перегрузки для самолетов и птиц», NASA / TP - 2016-219072.
https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160003578.pdf
Рекомендации
- ^ Gibbs, Ивонн (2015-09-21). «Предварительные исследования аэродинамического дизайна для снижения лобового сопротивления: обзор» . НАСА . Проверено 6 июля 2019 .
- ^ Бауэрс, Альбион; Мурильо, Оскар (март 2016). «На крыльях минимального индуцированного сопротивления: последствия перегрузки для самолетов и птиц» (PDF) . НАСА .
- ^ Б с д е е г ч "Самолет Прандтль-Д" (PDF) . nasa.gov . НАСА. 2016 . Проверено 10 ноября 2019 . Эта статья включает текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
- ^ Коннер, Монро (2019-08-06). «Модели Prandtl-D, направляющиеся в Смитсоновский институт и Калифорнийский научный центр» . НАСА . Проверено 10 ноября 2019 .
- ^ а б Коннер, Монро (2016-03-21). «Подшкала планера, подтверждающая новый метод конструкции крыла» . НАСА . Проверено 10 ноября 2019 .
- ^ а б в Гиббс, Ивонн (2017-05-11). "Самолет Прандтль-Д" . НАСА . Проверено 6 июля 2019 .
- ^ Коннер, Монро (2017-03-29). "Возможный марсианский самолет возобновляет полет" . НАСА . Проверено 10 ноября 2019 .