Исследовательская группа из Иллинойского технологического института (Illinois Tech) под руководством профессора Дэвида Уильямса впервые продемонстрировала использование нового метода управления в самолете без хвоста. Технология позволяет сделать самолет максимально плавным и гладким, что делает его более безопасным для полетов в опасных зонах, где радар сканирует небо в поисках острых углов.
В то время как обычные самолеты полагаются на выступающие плавники для обеспечения управления, конструкция без хвоста управляется с помощью активного воздушного потока, при котором струи воздуха подаются на различные поверхности корпуса самолета в зависимости от направления его движения. Эта технология может быть использована для повышения топливной эффективности коммерческих самолетов за счет удаления существующих деталей рулевого управления, которые создают большое сопротивление.
Уильямс, профессор механической и аэрокосмической инженерии, возглавил группу студентов и сотрудников Иллинойского технологического института в создании реактивного самолета, в котором используются как обычные рулевые управления, так и новая реализация активного управления потоком.
В октябре 2022 года группа запустила реактивный самолет с полигона беспилотных летательных аппаратов Пендлтон (штат Орегон) для двух девятиминутных полетов, которые продемонстрировали успех системы.
В каждом полете один пилот запускал реактивный самолет, используя обычные средства управления полетом. Затем, в середине полета, они переключали управление на второго пилота, который управлял активной системой контроля потока.
В ходе первого испытания команда обнаружила, что активная система управления потоком фактически обеспечивает большую мощность, чем было предсказано по результатам испытаний в аэродинамической трубе.
«В инженерном деле так не бывает, почти всегда получаешь меньше, чем рассчитывал, но в данном случае мы получили больше», — говорит Уильямс. «Первый день был очень драматичным. Он был очень сильным и очень страшным. Если самолет слишком сильно завалится на бок, он может выйти из-под контроля. На самом деле, его развернуло на 90 градусов, но он восстановился».
Когда пилоты обрели уверенность в своей способности управлять самолетом, они выполнили маневры по крену и тангажу, чтобы проверить способность активного управления потоком управлять самолетом под крутыми углами.
Преимущество активного управления потоком заключается в том, что оно позволяет выполнять маневры, которые невозможны при использовании обычных систем управления, включая очень быстрые повороты и возможность летать под такими углами, при которых обычные системы управления становятся неэффективными.
Уильямс говорит, что неожиданная мощность их системы повысила его уверенность в том, что они смогут выполнять эти более сложные маневры на этом самолете.
Во время второго полета Уильямс уменьшил мощность системы активного управления потоком для более безопасного и стабильного полета, что позволило собрать больше данных о работе системы активного управления потоком.
Активное управление потоком осуществляется с помощью запатентованного клапана Коанда, разработанного Уильямсом и его студентами, и это был их первый шанс продемонстрировать успешность конструкции на самолете.
Уильямс говорит, что команда будет проводить больше летных испытаний, постепенно переходя к использованию активного управления потоком при взлете и выполнению более экстремальных маневров управления. Результаты исследований будут представлены на авиационной конференции AIAA 2023 года в Сан-Диего.
«Мы совершили прорыв, который я искал», — говорит Уильямс. «Теперь будущие испытания начнут пополнять достижения и уверенность в конструкции самолета».