Το Ισραήλ Wygnanski έχει εμμονή με την πτήση από την παιδική του ηλικία. Ένας ερασιτέχνης πιλότος, ο οποίος πρώτισε σε ηλικία 16 ετών. Τώρα, σε σχεδόν 80 ετών, εξακολουθεί να πετάει και δεν δείχνει κανένα σημάδι διακοπής. Κατά τη διάρκεια της 50ετής καριέρας του, ο Wygnanski, καθηγητής αεροδιαστημικής και μηχανολογίας στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, έχει μελετήσει πώς να χειριστεί τη ροή αέρα και τις αναταράξεις ώστε να καταστήσει τα αεροπλάνα αποτελεσματικότερα.
Τον επόμενο χρόνο, ο καρπός του έργου του θα πετάξει στο αεροσκάφος δοκιμών της Boeing, το 757 ecoDemonstrator. Το έργο επικεντρώνεται σε μια σημαντική πηγή ανεπάρκειας κατά την πτήση: στην ουρά του αεροπλάνου. Η νέα ουρά χρησιμοποιεί μια σειρά από 37 μικρούς αερόσακους που βοηθούν τον έλεγχο του τιμονιού σε χαμηλές ταχύτητες ή σε περίπτωση βλάβης του κινητήρα, όταν απαιτείται πηδάλιο για να κρατήσει το αεροσκάφος σε πορεία. Ο σχεδιασμός, δοκιμασμένος σε συνεργασία με την Boeing, τη NASA και την Caltech, θα μπορούσε να οδηγήσει σε μικρότερες, ελαφρύτερες ουρές και μεγαλύτερη αποδοτικότητα καυσίμου τις επόμενες δεκαετίες. Η ομάδα έλαβε το Βραβείο Ομαδικής Επίτευξης από τη NASA τον Οκτώβριο.
Το μοντέλο επίδειξης που δημιουργήσατε δείχνει ότι οι ουρές του αεροπλάνου είναι μεγαλύτερες από αυτές που πρέπει να είναι. Γιατί αυτό?
Η κάθετη ουρά είναι πολύ μεγάλη. είναι σχεδόν, σε ορισμένες περιπτώσεις, τόσο μεγάλες όσο η μισή πτέρυγα. Στην ουσία, εάν ένα αεροπλάνο περνάει ολόκληρο τον κύκλο ζωής του, δηλαδή, 25 χρόνια, και ποτέ δεν χάνει έναν κινητήρα - αυτό συμβαίνει, επειδή οι κινητήρες είναι πολύ αξιόπιστοι σήμερα - ουσιαστικά έφερε αυτό τον μεγάλο κατακόρυφο σταθεροποιητή καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής του για κανέναν καλό λόγο. Σκεφτείτε το βάρος του, την έλξη του. Συμβάλλει πολύ στην κατανάλωση καυσίμου του αεροπλάνου. Χρησιμοποιείται πάντα, σε κάποιο βαθμό, αλλά όχι στο σύνολο των δυνατοτήτων του. Εάν ένα αεροπλάνο δεν χάσει έναν κινητήρα, η ουρά δεν είναι κρίσιμη επιφάνεια ελέγχου.
Νωρίτερα φέτος, βάζετε μια ουρά πλήρους μεγέθους, εξοπλισμένη με τα σαρωτά σας, μέσω δοκιμών αιολικής σήραγγας. Πώς πήγε?
Αρχικά, υπήρχαν 37 ενεργοποιητές [sweeping jet] ενσωματωμένοι σε αυτή την κάθετη ουρά. Αποδείχθηκε ότι ακόμα και ένας ενεργοποιητής θα μπορούσε να βελτιώσει την απόδοση της ουράς κατά σχεδόν 10%. Η περιοχή αυτού του ενός πίδακα ενεργοποιητή, ένα όγδοο τετραγωνικής ίντσας, μπορεί να επηρεάσει τη ροή σε όλο το φτερό, το οποίο είναι 370 τετραγωνικά πόδια. Αυτό ήταν ένα εκπληκτικό αποτέλεσμα. Νομίζω ότι θα δοκιμαστεί και θα αποδειχθεί πτήση.
Έτσι πόσο μικρότερο μπορεί να είναι η ουρά ενός αεροπλάνου;
Τα αποτελέσματα δείχνουν αμέσως ότι μπορούμε να το συρρικνωθούμε κατά 30%. Αυτό είναι σημαντικό. Εάν εξοικονομήσετε καύσιμο με τη σειρά του ένα τοις εκατό, σκεφτείτε τι σημαίνει κατά τη διάρκεια ζωής ενός αεροπλάνου. Το όλο πείραμα εδώ ήταν να αποδείξουμε μια τεχνολογία και να βάλουμε το πόδι μας στην πόρτα, έτσι ώστε η βιομηχανία να γνωρίζει ότι υπάρχει μια δυνατότητα εδώ που ποτέ δεν χρησιμοποίησαν. Με άλλα λόγια, υπάρχει ένα εργαλείο στην εργαλειοθήκη που μπορεί να αλλάξει τον τρόπο σχεδιασμού των αεροπλάνων.
Ο Wygnanski είναι καθηγητής αεροδιαστημικής και μηχανολογίας στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. (Ευγενική παραχώρηση της NASA) Έτσι κάνοντας ένα μικρό τσίμπημα στη ροή του αέρα, είστε σε θέση να επηρεάσετε το αποτέλεσμα, ας πούμε, το τιμόνι ή το ανελκυστήρα. Φαίνεται σαν μια απλή ιδέα. Τι κάνει την επίτευξή της τόσο δύσκολη;
Η φτέρνα του Achilles σε αυτό το όλο πρόβλημα ήταν η πολυπλοκότητα των ενεργοποιητών που παρέχουν τον έλεγχο ροής. Χρησιμοποιήσαμε αρχικά ηλεκτρομαγνητικά. Οι άνθρωποι έχουν χρησιμοποιήσει πιεζοηλεκτρικά. Είτε είναι βαριά είτε δύσκολο να διατηρηθεί. Τότε ήρθε αυτή η άλλη ιδέα να χρησιμοποιηθεί ένας μικρός κινητήριος ενεργοποιητής, ο οποίος είναι μια συσκευή που χρειάζεται πεπιεσμένο αέρα. Δεν έχει κινούμενα μέρη και μπορεί ουσιαστικά να χαράσσεται στην επιφάνεια του πτερυγίου.
Και έχετε δοκιμάσει προηγουμένως αυτή την έννοια σε άλλους τύπους αεροσκαφών;
Ναι. Ξεκινήσαμε να διερευνάμε σχετικά σχετικά θεμελιώδη πρότυπα ροής, όπως την ανάμειξη δύο ρευμάτων αέρα, κάτι που μπορείτε να δείτε στην εξάτμιση των αεριωθουμένων μηχανών. Αυτό οδήγησε σε μεγαλύτερες και μεγαλύτερες εφαρμογές αυτής της ιδέας. Για παράδειγμα, το 2003, το δοκιμάσαμε μαζί με τα Bell Helicopters και Boeing, σε ένα αεροπλάνο που ήταν ο τεχνολογικός διαδηλωτής του V-22 Osprey. Αυτό που προβλέψαμε στο εργαστήριο λειτούργησε.
Είναι ένα μεγάλο άλμα από ένα V-22 σε ένα jetliner επιβατών. Πώς περάσατε στην εμπορική πτήση;
Σκεφτήκαμε: «Ποια θα ήταν μια επιφάνεια ελέγχου που δεν είναι κρίσιμη; Με άλλα λόγια, αν συμβεί κάτι σε εκείνη την επιφάνεια ελέγχου, το αεροπλάνο μπορεί ακόμα να πετάξει. Μια τυπική ουρά σε ένα εμπορικό αεροπλάνο είναι μια τέτοια επιφάνεια. Ας πούμε, ένας κινητήρας σε ένα αεροπλάνο κλείνει. Σε αυτή την περίπτωση, η ουρά βεβαιώνει ότι το αεροπλάνο θα είναι ακόμα ικανό να πετάξει ευθεία, παρά το γεγονός ότι η ώθηση δεν είναι πλέον συμμετρική.
Θα μπορούσε το σύστημα των αερόσακων να χρησιμοποιηθεί σε άλλα μέρη εκτός από την ουρά;
Ω! ναι. Ακριβώς. [Αυτή η επίδειξη] ήταν μόνο για να πείσουμε τους ανθρώπους ότι είναι κάτι που μπορούμε να δοκιμάσουμε. Μπορεί να κάνει πολλά για το μελλοντικό σχεδιασμό των αεροπλάνων. Μπορεί ενδεχομένως να σκουπίσει τα πτερύγια προς τα πίσω και αυτό μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα χωρίς αύξηση της οπισθέλκουσας. Φανταστείτε ότι διασχίζετε τον Ατλαντικό με ένα αεροπλάνο που καταναλώνει το ίδιο ποσό καυσίμων, αλλά εξοικονομείτε μια ώρα και μισή πτήσης. Εκτός από το Concord, έχουμε κολλήσει με τις ίδιες ταχύτητες για 50 χρόνια.
Οι εταιρείες εμπορικών αεροσκαφών είναι συντηρητικές, με βάσιμους λόγους. Ο ρυθμός με τον οποίο υιοθετούνται οι νέες τεχνολογίες είναι σχετικά αργός.
Πολύ, πολύ αργή. Εάν δεν είστε ειδικός, κοιτάτε τα αεροπλάνα σήμερα και κοιτάτε τα εμπορικά αεριωθούμενα αεροπλάνα που πέταξαν στα τέλη της δεκαετίας του 1950 και θα πιέζεστε σκληρά για να δείτε κάτι πολύ διαφορετικό. Έχουν περάσει περισσότερα από 100 χρόνια από τους αδελφούς Wright. Στα πρώτα 50 χρόνια, υπήρξε τεράστια αλλαγή, από το Wright Flyer μέχρι το 707. Από το 707 μέχρι σήμερα, ναι, υπάρχει μια βελτίωση όσον αφορά την αεροδυναμική, αλλά δεν είναι πολύ προφανές. Σήμερα, πετάμε την ίδια ταχύτητα με την οποία πετούσαμε το 1960. Υπάρχει απόδοση καυσίμων και ούτω καθεξής, αλλά, βασικά, οι άνθρωποι λένε, «Λοιπόν, η αεροναυπηγική είναι μια επιστήμη ηλιοβασιλέματος. Δεν βλέπουμε τίποτα νέο πια. "
Και εδώ, πιστεύετε ότι έχετε κάτι καινούργιο;
Πιστεύω ότι το κάνουμε.
