Прандтль-Д
| Прандтль-Д | |
|---|---|
| |
| Роль | Экспериментальный планер |
| Национальное происхождение | Соединенные Штаты |
| Первый полет | 28 октября 2015 г. |
| Основной пользователь | НАСА |
«Предварительный исследовательский аэродинамический проект для снижения сопротивления» , или Прандтль-Д, представлял собой серию беспилотных экспериментальных самолетов-планеров, разработанных НАСА под руководством аэродинамика Альбиона Бауэрса. [ 1 ] Аббревиатура является отсылкой к раннему немецкому аэрокосмическому инженеру Людвигу Прандтлю , чья теория колоколообразного распределения подъемной силы глубоко повлияла на Бауэрса. [ 2 ]
Модели Prandtl-D1 и Prandtl-D3 хранятся в Национальном музее авиации и космонавтики и Калифорнийском научном центре соответственно. [ 3 ]
Происхождение
[ редактировать ]Конструкция Prandtl-D была призвана минимизировать сопротивление и, таким образом, максимизировать аэродинамическую эффективность, сохраняя при этом стабильность и управляемость. Он был вдохновлен полетом птиц, которые поворачиваются и кренятся без вертикального хвоста, необходимого для таких маневров на традиционных самолетах. [ 4 ] Он был призван обеспечить будущие экспериментальные конструкции самолетов с низким лобовым сопротивлением и самолетами, у которых ранее были проблемы с управляемостью. Программа основана на теоретических исследованиях Людвига Прандтля в начале 1930-х годов. В проектах Prandtl-D также использовались концепции планеров немецких братьев Хортен Реймара и Вальтера, а также выводы пионеров аэродинамики НАСА Р.Т. Джонса и Ричарда Т. Уиткомба . [ 4 ]
Альбион Бауэрс, главный научный сотрудник NASA Armstrong и руководитель проекта Prandtl-D, объединил эти теории и возглавил проект с помощью студентов-стажеров. [ 4 ] Он считает, что благодаря концепциям, проверенным на Прандтле-Д, «может наступить время для новой парадигмы в авиации». [ 5 ]
Дизайн
[ редактировать ]Была выбрана конфигурация бесхвостого , поскольку летающего крыла она предлагает наибольший потенциал для снижения лобового сопротивления и получения высокой аэродинамической эффективности. Отвод крыла назад также дает возможность обеспечить устойчивость и управляемость без чрезмерного снижения эффективности.
Первые два самолета Prandtl-D среднего класса имели размах крыльев 12,5 футов и были построены из обработанного пенопластового сердечника, обернутого обшивкой из углеродного волокна. [ 4 ] Prandtl-D No.3 имеет размах крыла 25 футов, вес 28 фунтов, максимальную скорость полета 18 узлов и максимальную высоту 220 футов. [ 6 ] Самолет также оснащен системой управления полетом Arduino, используемой во второй подмасштабной модели Prandtl-D, и изготовлен из углеродного волокна, стекловолокна и пенопласта. Ключевым отличием полномасштабной модели Prandtl-D является добавление системы сбора данных (DAC), разработанной Университетом Миннесоты . [ 4 ]
В марте 2016 года Бауэрс опубликовал технический документ под названием «О крыльях минимального индуцированного сопротивления: последствия размаха размаха для самолетов и птиц», NASA/TP – 2016-219072. Подробно описывая аэродинамические свойства и математические расчеты, связанные с проектом, Бауэрс подробно обсуждает научные данные, лежащие в основе изменения распределения нагрузки по размаху крыльев самолета, а также данные, собранные в ходе экспериментов, которые продемонстрировали подтверждение его важнейших принципов. [ 4 ] [ 6 ]
Разработка
[ редактировать ]
Первая полноразмерная модель этих самолетов получила обозначение «Прандтль-Д № 3» и прошла серию испытаний 28 октября 2015 года в Летно-исследовательском центре Армстронга в Эдвардсе, Калифорния . Самолет ориентирован на испытания рыскания без вертикального стабилизатора. Менеджер проекта Альбион Бауэрс рассказал, что самолет основан на полете птицы. [ 5 ]
Прандтль-Д № 3 впервые поднялся в воздух 28 октября 2015 года. Его размах крыльев был вдвое больше, чем у более ранних версий. [ 4 ] однако в результате разработки команде удалось снизить сопротивление окончательного планера на 11%.
Первоначально каждый самолет управлялся по радио с помощью контроллера любительского уровня и запускался с помощью системы эластичного шнура . В дальнейшем летные испытания перешли от способа запуска с тарзанки к буксируемой системе запуска . [ 4 ]
Первые две машины программы продемонстрировали поворот крыла, обеспечивающий колоколообразное распределение подъемной силы вместо эллиптического. Эта функция повысила эффективность и снизила нагрузку на крылья.
Производные конструкции
[ редактировать ]Прандтль-Д привел к реализации программы предварительного исследования аэродинамического проектирования посадки на Марс (Прандтль-М), предназначенной для исследования Марса. Он был испытан в верхних слоях атмосферы Земли и предназначен для съемки топографических фотографий поверхности Марса.
Он также предоставил ценную платформу для планера радиозонда с технологией оповещения об опасностях погоды и повышения осведомленности о нем (WHAATRR), который будет использоваться для испытаний атмосферной погоды на Земле. [ 7 ] [ 6 ]
Выживший самолет
[ редактировать ]В 2019 году два самолета, D1 и D3, были переданы Смитсоновскому национальному музею авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия, и Калифорнийскому научному центру в Лос-Анджелесе соответственно для демонстрации после успешной проверки программы. [ 8 ] Смитсоновский институт специально заказал этот самолет из-за его инновационной конструкции с обратным рысканьем. [ 9 ]
Варианты
[ редактировать ]Было построено четыре экземпляра и две производные конструкции; все они были планерами без двигателя.
- Прандтль-Д1
- Прандтль-Д2
- Прандтль-Д3
- Прандтль-D3c
- Прандтль-М: испытательная машина атмосферного самолета для Марса, созданная на основе серии Прандтль-Д.
- WHAATRR: Радиационный радиозонд с технологией оповещения и информирования об опасностях погоды, созданный на основе Прандтля-М.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гиббс, Ивонн (21 сентября 2015 г.). «Предварительное исследование аэродинамической конструкции для снижения сопротивления: обзор» . НАСА . Проверено 06 июля 2019 г.
- ^ Бауэрс, Альбион; Мурильо, Оскар (март 2016 г.). «На крыльях минимального индуцированного сопротивления: последствия размаха размаха для самолетов и птиц» (PDF) . НАСА .
- ^ Коннер, Монро (6 августа 2019 г.). «Модели Прандтля-Д направляются в Смитсоновский институт и Калифорнийский научный центр» . НАСА . Проверено 10 ноября 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час «Самолет Прандтль-Д» (PDF) . НАСА.gov . НАСА. 2016 . Проверено 10 ноября 2019 г. .
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
- ^ Перейти обратно: а б Коннер, Монро (21 марта 2016 г.). «Подмасштабный планер, проверяющий новый метод проектирования крыла» . НАСА . Проверено 10 ноября 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Гиббс, Ивонн (11 мая 2017 г.). «Самолет Прандтль-Д» . НАСА . Проверено 06 июля 2019 г.
- ^ Коннер, Монро (29 марта 2017 г.). «Потенциальный самолет на Марс возобновляет полет» . НАСА . Проверено 10 ноября 2019 г.
- ^ О'Коннор, Кейт (12 августа 2019 г.). «НАСА прощается с моделями Прандтля-Д» . AVweb . Проверено 6 декабря 2021 г.
- ^ «Следующая миссия Прандтля-Д: Смитсоновский институт, Калифорнийский научный центр» . Новости и обзоры Aerotech . 14 августа 2019 г. Проверено 6 декабря 2021 г.
