Mission Adaptive Wing (MAW)

[Shade]

Ciao a tutti!

Vorrei chiedere qualche informazione sulla Mission Adaptive Wing nella speranza che qualcuno possa illuminarmi..

Questa è la MAW su un F-111..

http://www.nasaimages.org/luna/servlet/detail/nasaNAS~2~2~2150~103570:

Mi chiedo un paio di cose..

Qual'è il vantaggio rispetto ad un'ala normale? Certo, posso adattarla alle condizioni operative, ma entro quali limiti? Di quanto migliorano le prestazioni del velivolo che la monta?

Quali sono le complicazioni strutturali a cui vado incontro? Etc etc..

 

Spero di non aver esagerato con le domande ..

 

Grazie a tutti e in particolare a chi avrà la pazienza di sopportarmi !

 

P.S. Chiedo scusa, ma non so come postare l'immagine in modo che si veda..

Modificato 29 Novembre 2010 da Shade

[Hobo]

Magari fossi esperto, comunque come qual'è il vantaggio? Il vantaggio è enorme.

L'inviluppo di volo immaginalo come una specie di "ventaglio" che si apre. Diciamo che il tuo ventaglio si può aprire di 20°. Significa che tu non puoi volare per valori di parametri di volo NON compresi tra 0° a +20° del tuo "ventaglio" e se ci provi, o sei molto fortunato, oppure devi eiettarti.

Quota, velocità, accelerazioni di gravità, variazioni del centro di pressione e di gravità... Sono tutte cose che devono essere mantenute entro un certo range, ma se tu hai un'ala capace di cambiare profilo (e forse pure pianta), allora hai un aereo che invece di volare entro un certo ambito di possibilità (inviluppo di volo), ti vola in un altro range di possibilità, molto più ampio, cioè in un "ventaglio" di possibilità più ampio.

E' un'idea vecchia come l'aviazione, ma mai, fino agli ultimo 30 anni, si era pensato che fosse possibile. Ci vogliono materiali speciali per avere un'ala che in pratica ti cambia forma a seconda delle richieste e soprattutto ci vuole un computer sufficientemente potente da calcolare in tempo reale la forma e il profilo più adatti, tenendo conto di tutti i paramentri. (Le ali a "cambiamento di forma" [svergolamento alare] in realtà sono state le prime a volare, ma allora bastavano bambù e tela. L'aumento delle prestazioni degli aerei non ha più permesso l'uso di questi materiali e sono nate così le superfici di controllo interamente mobili, come gli alettoni, gli equilibratori, ecc.... Oggi fai conto che su aerei supersonici e stratosferici forse siamo riusciti ad avere, in proporzione, gli equivalenti del bambù, dell'abete e della tela, capaci di far cambiare forma a un'ala che invece di volare a 150 all'ora, vola a 2.000 all'ora e sopporta 8 G).

Modificato 30 Novembre 2010 da Hobo

[Shade]

Grazzie mille Hobo !

 

Magari fossi esperto

Piacerebbe anche a me !

 

Se non ho capito male quindi posso estendere il mio inviluppo di volo, se mi passi il termine, come ampiezza angolare del 'ventaglio'..

Il vantaggio quindi non sarebbe un aumento del fattore di carico a contingenza (n), ma piuttosto della gamma di manovre che posso effettuare senza sfasciare l'ala giusto?

 

Ci vogliono materiali speciali per avere un'ala che in pratica ti cambia forma a seconda delle richieste e soprattutto ci vuole un computer sufficientemente potente da calcolare in tempo reale la forma e il profilo più adatti, tenendo conto di tutti i paramentri.

 

Questi materiali devono solo avere una particolare resistenza per resistere alle sollecitazioni o anche requisiti di elasticità maggiori?

 

L'aumento delle prestazioni degli aerei non ha più permesso l'uso di questi materiali e sono nate così le superfici di controllo interamente mobili, come gli alettoni, gli equilibratori, ecc....

 

Quindi la MAW sarebbe un "ritorno alle origini" ?

[Hobo]

Il discorso del ventaglio era solo un esempio, per dire uno spettro di possibilità: avere 20 possibilità su 100 non è come averne 60. Potersi muovere in un corridoio non è come muoversi su una piazza...

I materiali si; dovrebbero essere elastici e resistentissimi, come o anche più dell'acciaio migliore, ma enormemente più leggeri come peso specifico.

Si, fatte le debite proporzioni, sarebbe un ritorno alle origini.

L'aereo che è oggi riconosciuto come quello che fu il primo a volare nella storia dell'uomo, il Flyer di Orville e Wilbur Wright (collina di Kitty Hawk, 17 dicembre 1903), aveva un'ala biplana che per il controllo del rollio sfruttava lo "svergolamento" alare, cioè con un sistema di tiranti cambiava forma. Mica aveva alettoni.

Molti aerei che lo seguirono (come il famosissimo Bleriot XI) avevano lo stesso sistema, che aerodinamicamente è mooolto migliore degli alettoni! (E' lo stesso sistema degli uccelli).

In pratica si prende un'ala.

Quando tu decidi che vuoi girare a destra, devi abbassare la semiala destra e alzare la sinistra (oltra a richiamare la cloche e dare timone destro con il piede, dato che viviamo in uno spazio tridimensionale). Per muovere le semiali come vuoi invece degli alettoni c'era un sistema di cavetti d'acciaio che "tirava" l'estremità alare su e giù agendo in definitiva come i muscoli e i tendini di un uccello;

così, se vuoi girare (virare...) a destra, l'estremità della semiala destra è "tirata" superiormente e si "deforma" verso l'alto. Risultato: diminuisce il suo angolo di incidenza, ergo, a parità di velocità, diminuisce la sua portanza e quella semiala si abbasserà.

Il contrario avverrà al lato opposto, cioè sulla estremità della semiala sinistra, il cui estremo sarà strattonato in basso e quindi qui aumenterà l'agolo d'incidenza e di conseguenza aumenterà anche la portanza, per cui questa semiala si alzerà e tu virerai a destra.

Inutile dire che in questo modo la "forma", cioè il profilo degli estremi dell'ala è infinitamente più armonioso e aerodinamicamente valido degli alettoni come li conosciamo noi oggi, che non sono altro che delle "toppe", cioè dei pezzi di ala (rettangoli, trapezi...) che semplicemente si alzano e si abbassano sporgendo dal profilo in modo "matematicamente" discreto e non continuo come invece accadeva sul Flyer dei Wright.

 

Modificato 1 Dicembre 2010 da Hobo

[Shade]

Claro! Sei stato molto lineare!

Però l'attuazione meccanica di questo svergolamento variabile è troppo complicata..

Non potendo usare i semplici tiranti del Flyer immagino che si dovrà usare un sistema attuatori posti internamente all'ala..

[Flaggy]

In rete si possono trovare molte informazioni su questo velivolo.

 

Per averne una sintesi si può leggere questo sul sito della NASA.

 

http://www.dfrc.nasa.gov/gallery/photo/F-111AFTI/HTML/index.html

 

Dove è chiaro l'intento principale di questo tipo di ala: disporre del profilo più adatto a ciascuno dei tre regimi di volo: subsonco, transonico e supersonico, ottenendo rispettivamente profili a elevata curvatura, supercritici o simmetrici.

La differenza sostanziale rispetto ad un'ala tradizionale non era tanto negli attuatori o nella parte centrale (comunque rigida e delegata a reggere tutti i carichi), quanto nella realizzazione delle superfici estene di bordo d'attacco e del bordo d'uscita, che essendo flessibili potevano realizzare una curvatura dell'ala molto armoniosa con riduzione sensibile della resistenza sia in crociera (con profili ottimali per ogni regime) che soprattutto in manovra (evitando spigoli tra parti fisse e mobili).

 

 

Per chi si vuole far del male la NASA è prodiga di ulteriori informazioni.

 

http://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/88274main_H-1855.pdf

Modificato 2 Dicembre 2010 da Flaggy

[Sky Knight]

Wow, davvero stupefacente...Immagino che un sistema del genere, se andrà in porto, migliorerà moltissimo la manovrabilità degli aerei futuri.

 

Avrei una domanda: perchè il sistema dello svergolamento alare è migliore degli alettoni? E' per il fatto che crea meno resistenza visto che non ci sono superfici che si alzano a sporcare la linea aereodinamica?

[Flaggy]

Gli alettoni sono superfici mobili rigide, applicate a un'ala rigida.

E' evidente che la rotazione di un alettone porta a un profilo e in generale a una forma dell'ala che è tutt'altro che ideale in termini di efficienza,visto che altera l'ala solo in una sua porzione piccola, invece che adattarla completamente alla manovra o all'assetto che si vuole realizzare, ma ha il vantaggio di essere semplice.

Questo sistema invece si avvicina ad una forma ideale, ma nemmeno questa lo è, considerando che la parte centrale dell'ala non è adattabile.

 

Comunque, il concetto sperimentato dal MAW in quanto tale non andrà in porto, basta vedere che è stato applicato a un velivolo a geometria variabile (concetto pressochè defunto) e che il primo volo risale a quasi 30 anni fa...

 

In generale le complicazioni in aeronautica non pagano, perchè...costose, pesanti, inaffidabili e difficili da manutenere...Tutte cose che su un velivolo militare non fanno una gran figura, mentre su un velivolo civile sono ancor meno giustificate dato che è più utile ottimizzare il velivolo per una configurazione di crociera in cui spenderà la stragrande maggioranza del tempo in volo.

 

Per il futuro probabilmente sono più interessanti i materiali a memoria di forma o a forma adattabile che consentono di realizzare strutture "intelligenti" senza le complicazioni meccaniche del MAW.

 

http://it.wikipedia.org/wiki/Materiali_a_memoria_di_forma

 

http://www.ui.torino.it/allegati/31250

Modificato 5 Dicembre 2010 da Flaggy

[Shade]

Grazie per i link! Ci sto dando un'occhiata!

Per il futuro probabilmente sono più interessanti i materiali a memoria di forma o a forma adattabile che consentono di realizzare strutture "intelligenti".

Molto interessante! Quali potrebbero essere le possibili strutture intelligenti? Si parla solo di interventi sui profili alari o sulla struttura in generale?

[Flaggy]

Come sempre si comincerà da alcune cose per poi estenderle ad altre in base ai risultati.

E’ un po’ presto per parlare di aerei e strutture adattabili manco fossero di pongo.

Per il momento per es si è parlato di utilizzare questi materiali sulle pale degli elicotteri, con l’intento preciso di ridurre il livello vibratorio, quindi con movimenti e alterazioni di forma relativamente piccoli e inferiori a quelli visti sul MAW, che negli intenti va ben più in là.