עיצוב זנב מטוס קטן יותר וקל יותר

ישראל וויגנסקי אובססיבי מהטיסה עוד מילדותו. טייס חובב, הוא סולו לראשונה בגיל 16. כעת, כמעט בן 80, הוא עדיין טס ולא מראה סימני עצירה. במהלך הקריירה שלו בת 50 שנה פלוס, וויגנסקי, פרופסור לחלל והנדסת מכונות באוניברסיטת אריזונה, למד כיצד לתפעל את זרימת האוויר והסערה כדי לייעל את המטוסים.

בשנה הבאה פרי עבודתו יטוס במטוס המבחן של בואינג, ecoDemonstrator 757. הפרויקט מתמקד במקור עיקרי לחוסר יעילות בטיסה: זנבו של המטוס. הזנב החדש מעסיק סדרה של 37 מטוסי אוויר קטנים וסוחפים המסייעים לשלוט על ההיגוי במהירויות נמוכות או במקרה של תקלה במנוע, כאשר דרוש הגה בכדי להשאיר את המטוס על מסלולו. העיצוב, שנבדק בשותפות עם בואינג, נאס"א וקלטק, עשוי להוביל לזנבות קטנים יותר וקלים יותר וליעילות דלק רבה יותר בעשורים הבאים. הצוות קיבל פרס הישג קבוצתי מנאס"א באוקטובר.

מודל ההדגמה שיצרת מראה כי זנבות המטוסים גדולים מכפי שהם צריכים להיות. למה?

הזנב האנכי גדול מאוד; זה כמעט, במקרים מסוימים, גדול כמו חצי אגף. במהותה, אם מטוס עובר את כל מחזור חייו, נניח 25 שנה, ולעולם לא יאבד מנוע - זה קורה, מכיוון שמנועים אמינים מאוד כיום - הוא נשא למעשה את המייצב האנכי הגדול הזה לאורך כל חייו ללא סיבה טובה. חשבו על המשקל שלו, על הדראג שלו. זה תורם לא מעט לצריכת הדלק של המטוס. זה תמיד משמש, במידה מסוימת, אך לא לכל הפוטנציאל שלו. אם מטוס לא מאבד מנוע, הזנב אינו משטח בקרה קריטי.

מוקדם יותר השנה, הנחת זנב בגודל מלא המצויד בסילונים הסוחפים שלך באמצעות בדיקות מנהרות רוח. איך זה הלך?

במקור היו 37 מפעילים [מטאטא גורף] משובצים בזנב האנכי הזה. התברר שאפילו מפעיל אחד יכול לשפר את יעילות הזנב בכמעט 10 אחוזים. שטחו של מטוס מפעיל אחד זה, שמינית סנטימטר רבוע, יכול להשפיע על הזרימה על הכנף כולה, שגובהה 370 רגל. זו הייתה תוצאה מדהימה. אני חושב שזה ייבחן ויוכח טיסה.

אז כמה קטן יותר יכול להיות זנב מטוס?

התוצאות מראות, מייד, שנוכל לכווץ אותה ב -30 אחוז. זה משמעותי. אם אתה חוסך בצריכת דלק בסדר גודל של אחוז אחד, חשוב על המשמעות על חיי המטוס. כל הניסוי כאן היה להוכיח טכנולוגיה ולהכניס את כף הרגל לדלת, כך שהתעשייה תהיה מודעת לכך שיש כאן פוטנציאל שמעולם לא השתמשו בו. במילים אחרות, יש בארגז הכלים כלי שיכול לשנות את אופן התכנון של מטוסים.

אז על ידי ביצוע לצבוט קטן בזרימת האוויר, אתה יכול להשפיע על התוצאה של, למשל, היגוי או הרמה. זה נראה כמו מושג פשוט. מה מקשה על ההשגה כל כך קשה?

עקב אכילס בכל הבעיה הזו היה המורכבות של המפעילים המספקים את בקרת הזרימה. בתחילה השתמשנו באלקטרומגנטיות. אנשים השתמשו בפיזואלקטריים. או שהם כבדים או שקשה לתחזק אותם. ואז הגיע הרעיון הנוסף הזה של שימוש במפעיל סילון מתנודד קטן, שהוא מכשיר שזקוק לאוויר דחוס. אין לו חלקים נעים, וזה יכול להיות, בעצם, לחרוט אל פני הכנף.

ובדיקת בעבר מושג זה בסוגים אחרים של מטוסים?

כן. התחלנו לחקור כמה דפוסי זרימה בסיסיים יחסית, כמו ערבוב של שני זרמי אוויר, וזה משהו שתוכלו לראות בפליטה של ​​מנועי סילון. זה הוביל ליישומים גדולים יותר וגדולים יותר של אותו רעיון. לדוגמה, בשנת 2003 בדקנו את זה יחד עם בל מסוקים ובואינג, במטוס שהיה מפגין הטכנולוגיה של ה- V-22 Osprey. מה שחזה במעבדה עבד.

זו קפיצה גדולה ממטוס V-22 למטוס נוסעים. איך עברתם לטיסה מסחרית?

חשבנו 'מה יהיה משטח בקרה שאינו קריטי לטיסה?' במילים אחרות, אם קורה משהו למשטח הבקרה ההוא, המטוס עדיין יכול לעוף. זנב טיפוסי במטוס מסחרי הוא משטח כזה. נניח, מנוע אחד במטוס נסגר. במקרה זה, הזנב מוודא שהמטוס עדיין יוכל לטוס ישר, למרות העובדה שהדחף כבר לא סימטרי.

האם ניתן להשתמש במערכת סילוני האוויר במקומות שאינם הזנב?

הו כן. בדיוק. [ההפגנה הזו] הייתה רק כדי לשכנע אנשים שזה משהו שאנחנו יכולים לנסות. זה עשוי לעשות המון לתכנון עתידי של מטוסים. זה יכול לטאטא את הכנפיים הלאה לגב, וזה עשוי להגדיל את המהירות ללא עלייה בגרירה. דמיין שאתה חוצה את האוקיאנוס האטלנטי עם מטוס שצורך את אותה כמות דלק, אך אתה חוסך שעה וחצי בטיסה. למעט הקונקורד, אנחנו תקועים באותה המהירות כבר 50 שנה.

חברות מטוסים מסחריות שמרניות, עם סיבה טובה. כך שהקצב של אימוץ טכנולוגיות חדשות הוא איטי יחסית.

מאוד מאוד איטי. אם אינך מומחה, אתה מסתכל על המטוסים כיום ואתה מסתכל על מטוסי הסילון המסחריים שטסו בסוף שנות החמישים, והיה קשה לך לראות משהו שונה מאוד. עברו יותר ממאה שנה מאז האחים רייט. בחמישים השנים הראשונות היה שינוי אדיר, מעל הנוסע של רייט ל- 707. משנת 707 להיום, כן, יש שיפור מבחינת אווירודינמיקה, אבל זה לא מאוד ברור. כיום אנו טסים באותה מהירות בה טסנו בשנת 1960. יש יעילות דלק, וכן הלאה, אך בעיקרון, אנשים אומרים, 'ובכן, אווירונאוטיקה היא מדע שקיעה. אנחנו כבר לא רואים שום דבר חדש. '

והנה, אתה מאמין שיש לך משהו חדש?

אני מאמין שכן.