Ik zag gisteren deze foto van de Roofvogel en vroeg me af over het ontwerp van de vleugel en welke voordelen zou dit unieke vleugelontwerp opleveren in vergelijking met andere vliegtuigen?
Bron: (www.wired.com)
Answer
De Boeing Bird of Prey is inderdaad een uniek vliegtuig, wat eerder een intern project was dan een door de overheid gefinancierd X-project. Het werd voornamelijk gebruikt als een technologiedemonstrator voor laagwaarneembare technologieën.
De Bird of Prey is nogal ongebruikelijk voor een vliegtuig met alleen vleugels (in de zin dat het geen stabilisator had) dat het statisch stabiel was en geen vereiste invoer van een computer corrigeren. Deze stabiliteit werd bereikt door de lift gegenereerd door de ruggegraatjes voor de romp.
Hier wordt de ruggegraat van dichtbij bekeken.
Bron: www.freerepublic.com
De ruggegraten produceren lift door wervelingen te genereren (vergelijkbaar met de deltavleugel). Kortom, de ruggen produceren gescheiden wervelingen aan weerszijden van de romp, die lift produceren. Volgens adg.stanford.edu,
In plaats van de opwaartse kracht van de vleugel te verminderen, vergroten de wervelingen aan de voorkant de vleugellift op een niet-lineaire manier. De vortex kan worden gezien als een verlaging van de druk op het bovenoppervlak door hogere snelheden op het bovenoppervlak te induceren.
Afbeelding van Effecten van verticale staart en inlaat- / strake-geometrie op de stabiliteit van een Diamond-Wing Fighter-configuratie door Mitchell E. Fossum et al., toegankelijk via http://enu.kz/
Naar vergelijk hoe de knik een lift genereert, vergelijkbaar met een deltavleugel, het is leerzaam om de wervelstroompatronen te zien op een slanke (bijgesneden) deltavleugel met een knikvleugel.
Afbeelding van Over de niet-lineaire aerodynamische en stabiliteitseigenschappen van een generieke Chine-Forebody Slender- Wing Fighter – Configuration door Gary E. Erickson en Jay M. Brandon, NASA Technical Memorandum 89447, labelling van mijn.
Een voorbeeld van een deltavleugel met een knikspoor voorlichaam toont de twee wervelingen die worden gegenereerd door de ruggen en de sterk teruggeslagen vleugel, vergelijkbaar met de roofvogel.
Afbeelding van aerodynamische analyse van een generieke jager met een Chinese romp / Delta Wing-configuratie met behulp van vertraagde vrijstaande-eddy-simulatie door Tiger L. Jeans et al, toegankelijk via calpoly.edu
De krachten die inwerken op de lengteas van het vliegtuig zien er ongeveer zo uit (ik ben niet zeker van de exacte waarden of locaties), naar een statisch stabiel vliegtuig.
Profiel van bj-o23.deviantart.com, anderen hebben eigen werk.
De chines helpen ook bij het verkleinen van de radardwarsdoorsnede, volgens dictionary.sensagent.com (toegeschreven aan The Radar Game door Rebecca Grant):
Een standaard leading edge-extensie voegt zich bij de De romp schuin terwijl een knik een verlenging is van de kromming van de romp. Daarom vermijden China hoekreflectoren of verticale zijkanten aan radars.
Dit ontwerp is sindsdien de standaard geworden in (Boeing) UAVs zoals X-45 enz.
Een ander kenmerk is dat de zijkanten van de romp evenwijdig aan elkaar zijn, wat helpt bij het verkleinen van de radardwarsdoorsnede door de radargolven weg van de bron te reflecteren.
Bron: gizmodo.com
Het ontwerp van de vleugel is nogal ongebruikelijk, een veelvlakkige sectie met tweevlakshoekige (naar boven gerichte) binnenboordse secties en anhedrale (naar beneden gerichte) buitenboordse secties, wat hielp bij stealth en stabiliteit.
Bron: soldatenystems.net
De vleugel heeft een vrij hoge zwaaihoek (~ 65 graden) voor een lage snelheidsvliegtuigen, om stealth te verbeteren.
Antwoord
Achtergrond
Sinds @aeroalias “antwoord reproduceert gewoon wat er in Wikipedia wordt gezegd, ik zal nog een paar gedachten toevoegen (zij het zonder de afbeeldingen, er zijn al genoeg in het andere antwoord).
Allereerst is het ontwerp bedoeld voor transsonische vluchten, maar de ontwikkeling werd privé gefinancierd door McDonnell-Douglas en moest de kosten laag houden.Als gevolg hiervan gebruikte het demonstratievliegtuig een motor van 3000 lb stuwkrachtklasse ( Pratt & Whitney Canada JT15D5C ), wat meer gebruikt in militaire trainers en zakenvliegtuigen dan in gevechtsvliegtuigen. Hierdoor bleef de topsnelheid van het vliegtuig en de aerodynamische krachten laag, wat hielp om de systemen eenvoudig te houden en de structuur klein. Een productievliegtuig zou veel groter zijn en een veel krachtigere motor gebruiken.
Wanneer McDonnell -Douglas was eind jaren tachtig niet geselecteerd voor het ATF-programma , ze besloten zichzelf op de kaart te zetten door een demonstrator te bouwen die hun lage waarneembare gegevens zou moeten laten zien expertise. Ze hadden hun eigen ontwerpbureau voor zwarte programmas opgericht, genaamd Phantom Works , in navolging van de benadering van Lockheed met hun Skunk Works branch.
Het vliegtuig
Ongeveer de helft van de lift in horizontale vlucht wordt geproduceerd door de voorste romp. Wikipedia zegt dat het de ruggen zijn, maar zij lokken alleen het genereren van een paar wervelingen uit, net als die op een deltavleugel, en de lage druk veroorzaakt door de snelheden van deze werveling creëert lift op de voorste romp. de Roofvogel is trouwens een canard-vliegtuig .
De andere helft van de lift wordt bijgedragen door de vleugels, die weer een draaikolk creëren lift vanwege de hoge sweep-hoek van de voorkant. De tweevlakshoek van de binnenvleugel is gekozen om
- de toppen omhoog te krijgen, zodat de winglets / vinnen voldoende ruimte hebben om naar beneden te wijzen. Merk op dat de uiteinden van de winglets zijn ingekort om voldoende ruimte te bieden voor rotatie. Deze verkleiningshoek geeft ook de rotatiehoek en de aanvalshoek bij lage snelheid aan.
- zorgt voor een negatief rolmoment door zijslip, waardoor het winglets-effect wordt verminderd.
Regelmatige, naar boven gerichte winglets hebben een aantal nadelen, waaronder de inductie van lift op de vleugel wanneer het roer wordt afgebogen , wat een ongewenst rolmoment produceert en voorkomt het rollen van het vliegtuig in de beoogde bocht. Neerwaarts gerichte winglets hielpen om het vliegtuig vliegbaar te maken zonder computerbesturing, omdat ze helpen met
- directionele stabiliteit, mogelijk door hun achterste positie vanwege de hoge vleugelzwaaihoek
- rolmoment met roerafwijking, waarbij het vliegtuig in de richting van de bocht wordt gerold.
De hoge zwaaihoek werd gekozen voor de hoge -subsonisch vluchtregime van elke productieversie en voor het afbuigen van het terugkerende radarsignaal weg van de zender. van Prey is een ontwerp met twee lobben (zie dit antwoord voor meer details)
Opmerkingen
- Hoe wordt deze vortexlift gecreëerd? Ik heb er nog nooit van gehoord. De enige lift die ik heb gehoord, is de hoge en lage druk op de vleugel. Hebben deltavleugels een andere manier om lift te produceren?
- @Ethan: zie dit antwoord voor een uitleg. Lift wordt nog steeds geproduceerd door lage druk boven de vleugel, maar het mechanisme om deze lage druk te bereiken is anders in deltavleugels met een hoge aanvalshoek.