FAS|军事|DOD 101.|系统|飞机||||
指数|搜索|加入Fas.



的X-29

两架X-29飞机,具有航空历史上最不寻常的设计之一,在美国宇航局阿姆斯 - 德顿航空公司(即将改名为Dryden Flight Research Center),Edwards,Calif,因为技术示威者调查先进的概念和技术。多相方案于1984年至1992年进行,提供了一个工程数据库,可在未来飞机的设计和开发中提供。

X-29几乎看起来像是向后飞行。它的前锋扫过翅膀安装在机身上,而其迫鸭水平稳定器控制间距在翅膀上而不是尾部。翅膀和迫鸭的复杂几何形状结合为提供出色的机动性,超音速性能和光结构。由于在尾部扫翼上发生,空气倾向于向前朝向机翼的根而不是向外流向翼尖。这种反向气流不允许在高角度(相对于空气流动的机身的方向上失速(丢失升降机)失速(失去升力)。

战斗机尺寸X-29探索的概念和技术是在飞机结构中使用先进的复合材料;变弧形翼表面;独特的前向扫翼及其薄的超临界翼型;踢踏板;近耦合鸭;和计算机化的逐线飞行控制系统,以维护其他不稳定飞机的控制。

研究结果表明,前掠翼的结构,加上可移动的前翼,使飞行员在高达45度的攻角下具有良好的控制响应。在它的飞行历史中,X-29完成了422次研究任务,在项目的第一阶段,1号飞机完成了242次;第2期2号飞机飞行120次;在随后的“漩涡控制”阶段进行60次飞行。X29 1号增加了12次非研究飞行,X-29 2号增加了2次非研究飞行,使两架飞机的总飞行次数达到436次。

图形显示反向气流与x-29飞机

反气流前掠翼与后掠翼。在前掠翼上,副翼在高攻角下保持不失速,因为前掠翼上方的空气倾向于向翼根内流动,而不是像后掠翼那样向翼尖外流动。这样可以在副翼上方提供更好的气流,防止在高攻角时失速(失去升力)。

节目历史

在第二次世界大战之前,有一些前掠翼的滑翔机,NACA Langley纪念航空实验室在1931年对这个概念做了一些风洞研究。德国在战争期间开发了一种前掠机翼的发动机驱动飞机,被称为Ju-287。然而,这个概念并没有成功,因为当时还没有技术和材料来建造足够坚固的机翼,以克服弯曲和扭转力,而又不使飞机过重。

在1970年代的复合材料引入开辟了一种新的飞机结构领域,使得可以设计坚固的机身和结构,而不是由常规材料制成的结构,而且更轻,能够承受巨大的空气动力。

由于其复合结构,实现了X-29薄的超临界机翼的结构。最先进的复合材料允许空气弹性剪裁,这使得机翼一些弯曲,但限制扭曲并消除飞行包络内的结构性分歧(即,机翼的变形或在飞行中断开)。

1977年,国防高级研究项目局(DARPA)和空军飞行动态实验室(现在是Wright Laboratory),Wright-Patterson AFB,俄亥俄州,旨在探索前向扫翼概念的研究飞机发出的提案。该飞机还旨在验证研究表明它应该在极端演习中提供更好的控制和升力品质,并且可能会在巡航速度下更有效地减少空气动力学阻力。

从若干提案中,Grumman Firction Corporation于1981年12月被选为,收到8700万美元的合同,以建造两个X-29飞机。他们将成为十多年来的第一个新的X系列飞机。1 x-29的第一次航班是1984年12月14日,而2架飞机首次飞行于1989年5月23日。这两个航班都来自美国宇航局Ames-Dryden飞行研究机构,很快将改名为Dryden飞行研究中心。

飞行控制系统

X-29上的飞行控制表面是前安装的檐型,其与翼分享提升载荷,并提供主俯仰控制;翼面FLAPERONS(组合襟翼和杂角),用于在不对称使用时改变机翼弯曲和用作辊耳控制的功能;和舵的每一侧的阵风瓣,用俯仰控制增强檐尾。控制表面以电子方式连接到三冗余的数字蝇线飞行控制系统(具有模拟备份),其提供人工稳定性。

在X-29上使用的特定前向扫翼,近耦合的Canard设计不稳定。X-29的飞行控制系统通过传感诸如姿态和速度等飞行条件来补偿这种不稳定性,并通过计算机处理,连续调整每个秒钟,每秒最多40个命令。这种安排是为了减少阻力。传统配置的飞机通过平衡升降机在翼上的升降载荷上实现稳定性,在尾部以拖动成本上的尾部相对的载荷。X-29通过其轻松的静态稳定性避免了这种拖累。

三台数字飞行控制计算机中的每一个都有一个模拟备份。如果其中一个数字计算机失败,则剩下的两台占用了。如果两个数字计算机失败,则飞行控制系统切换到模拟模式。如果其中一个模拟计算机失败,则两个剩余的模拟计算机接管。总系统故障的风险在X-29中相当于传统系统中机械故障的风险。

X-29 -设计与放松静态稳定性,以实现更少的阻力,更多的可操作性,提高燃油效率。上图中的箭头表示后稳定器产生的反向向下的阻力,以实现稳定性。X-29鸭翼分担升力,减少阻力。


第1阶段飞行

第1架飞机在242个研究飞行中展示了,因为空气在向前流过前扫翼的空气,而不是向后扫过后方的翼翼,翼尖仍未置于中等的攻击飞行X-29号第1阶段的航班还证明了空气弹性量身定制的机翼实际上,防止飞行信封内机翼的结构分散,并控制法律和控制表面有效性足以提供人工稳定性这种否则非常不稳定的飞机,并为飞行员提供了良好的处理品质。

飞机的超临界翼型也增强了机动和巡航能力在跨音速体制。由美国国家航空航天局(NASA)开发,最初于20世纪70年代在德莱顿(Dryden)的一架F-8上测试了超临界翼型,与传统翼型相比,超临界翼型在上翼表面更平坦,可以延迟和软化上翼表面的激波,从而减少阻力。第一阶段的飞行也证明了这架飞机可以安全可靠地飞行,即使在急转弯时也是如此。

2阶段飞行

在120个研究航班期间,第2号X-29调查了飞机的高度攻击特征和其前扫翅膀/筒筒配置的军事效用。在第2阶段,飞行到达67度的攻角(也称为高alpha),飞机展示了比计算方法和仿真模型所预测的更好的控制和机动品质。No.1 X-29限制在21度的攻角机动。

在第二阶段的飞行中,美国国家航空航天局、空军和格鲁曼项目的飞行员报告说,X-29飞机对45度的攻击角有出色的控制反应,在67度的攻击角仍有有限的可控性。这种高攻角的可控性可以归因于飞机独特的前掠翼-鸭翼设计。美国宇航局/空军设计的高增益飞行控制律也有助于良好的飞行质量。

该计划中使用的飞行控制法是从NASA兰利研究中心的22%X-29滴模范的无线电控制飞行试验中开发的,VA汉普顿。详细设计是由Dryden和空军飞行的工程师进行的在Edwards的测试中心。X-29实现了其高α可控性,而在翅膀上的前沿襟翼延伸,用于额外提升,并且在发动机的排气喷嘴上没有可移动的叶片,以改变或“向量”推力方向,例如在X-31上使用的方向。F-18高角度攻击研究车辆。研究人员在此阶段在此阶段的高角度下,使用压力测量和流量可视化的组合,在高角度下记录了飞机的空气动力学特性。X-29计划的高角度/军用实用阶段的飞行测试数据满足了X-29计划的主要目标,以评估X-29技术改善未来战斗机的能力。

涡流流量控制

1992年,美国空军启动了一个项目,研究使用涡流控制作为一种手段,在正常飞行控制系统失效的情况下,增加飞机在高攻角时的控制。

2号X-29经过改装,安装了两个高压氮气罐和控制阀,两个小喷嘴喷嘴位于机头的前部上部。改装的目的是将空气注入到高迎角时从飞机机头流出的涡流中。

在美国空军莱特实验室和格鲁曼公司进行的风洞测试表明,向涡旋中注入空气可以改变涡旋流的方向,并在飞机的机头上产生相应的力来改变或控制机头的航向。

从5月到1992年8月,60个航班成功地证明了涡流流量控制(VFC)。VFC在产生偏航(左右)力方面比预期的预期更有效,特别是在舵失去有效性的攻击方面处于更高的攻击角度。当存在时,VFC在提供控制时不太成功地提供控制,并且它对飞机的摇摆振荡略微降低。

图形


涡流流量控制涉及前置涡流的气动操纵,如图所示。通过飞机的前体顶部的喷嘴排出空气导致前置涡流的变更或移动。如图所示,通过右喷嘴排出的空气加速了右涡流的流动,并将其更靠近前置。出现这种情况下,左涡旋将远离身体推开。这导致吹气右喷嘴侧的较低压力,导致飞机的右偏航运动如图所示。

总结

总的来说,VFC和前掠机翼一样,为飞机设计的未来带来了希望。X-29并没有像早期研究建议的那样降低空气阻力,但这一发现不应该被解释为更优化的前掠翼设计不能降低阻力。总的来说,X-29项目展示了几种新技术以及已验证技术的新用途。其中包括:控制结构发散的气动弹性剪裁;使用相对较大、紧密耦合的鸭翼进行纵向控制;控制极度不稳定的飞机,但仍能提供良好的操纵品质;采用三面纵向控制;超音速时使用双铰后缘襟副翼;大攻角控制效能;涡控制; and military utility of the overall design.

飞机

X-29是单引擎飞机,长度为48.1英尺。它的前锋横跨翼的跨度为27.2英尺。每个X-29由一般电气F404-GE-400发动机供电,产生16,000磅推力。空重量为13,600磅,而起飞重量为17,600磅。

该飞机的最大工作高度为50,000英尺,最大速度为Mach 1.6,以及大约一小时的飞行续航时间。两架飞机之间的唯一显着差异是安装在飞机上的舵底部的紧急旋转滑槽部署系统。外部翼结构主要是复合材料,其掺入精确的图案以产生强度并避免结构性分歧。机翼下结构和基本机身本身是铝和钛。由于超临界翼型的薄度,控制旁缘控制弯曲的翼缘致动器在外部安装在流线型的公平中。

项目管理

X-29计划最初是由国防部高级研究计划局资助的。该项目由空军莱特实验室,航空系统分部,空军系统司令部,Wright- patterson AFB管理,俄亥俄州。

飞行研究计划是由Dryden飞行研究中心进行的,并包括空军飞行测试中心和Grumman Corporation作为参与组织。

VRML 3 d模型

X-29

三


X-29飞机照片

来源和资源



FAS|军事|DOD 101.|系统|飞机||||
指数|搜索|加入Fas.


http://www.金博宝网站www.tumejico.com/man/dod-101/sys/ac/.htm
维护的罗伯特·谢尔曼
最初由约翰派克创造
1998年12月24日星期四上午8:13:37