기계화가없는 항공기. FLAVIIR 프로그램 (영국)

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현대 항공기 및 항공기형 무인 항공기의 전통은 공기 역학적 방향타입니다. 날개 또는 스태빌라이저의 움직일 수 있는 표면을 사용하면 비행기의 특성을 변경하여 비행을 제어할 수 있습니다. 그러나 이러한 컨트롤에는 특정 관점에서 단점처럼 보이는 여러 기능이 있습니다. 구출을 위해 항공 영국의 이러한 모호한 특징에서 FLAVIIR 연구 프로그램은 수년 동안 진행되었습니다.

2004년에 영국 정부 기관의 지원으로 새로운 Flapless Air Vehicle Integrated Industrial Research 프로그램("날개 기계화가 없는 항공기의 통합 실용 연구") 또는 FLAVIR이 시작되었습니다. 이 프로그램의 주요 참가자는 주요 실무 작업의 일부를 제공하는 BAE Systems였습니다. Cranfield University도 이 작업에 큰 공헌을 했습니다. 이 두 조직과 함께 XNUMX개의 다른 영국 대학 및 기업이 이 프로그램에 참여하고 있습니다.




경험이 풍부한 무인 항공기 다른 유형의 방향타가 있는 BAE 마그마. 사진 Aviationweek.com


프로그램의 첫 해 동안 프로그램 참가자들은 기술 시연자의 연구 및 개발에 참여했습니다. 첫 번째 FLAVIIR 프로토타입은 2010년에 공중에 띄웠습니다. 그의 테스트를 통해 많은 새로운 정보를 수집하고 과학 작업을 계속할 수 있었습니다. 2017년 말, 새로운 비행 연구소의 첫 비행이 이루어졌습니다. 이 기계에 대한 테스트는 아직 진행 중이며 가까운 시일 내에 원하는 결과를 얻을 수 있을 것입니다.

제어 이론

아시다시피 항공기 유형의 항공기를 제어하는 ​​세 가지 주요 방법은 공기 역학, 제트 및 밸런싱입니다. 동시에 가장 널리 퍼진 것은 비행기에서 편향 방향타를 사용하는 공기 역학입니다. 방향타는 위치를 변경함으로써 전체적으로 기체에 작용하는 새로운 공기역학적 힘을 생성합니다.

공기 역학적 방향타에는 결점이 없는 것은 아닙니다. 따라서 유속이 감소하거나 공기 밀도가 감소하면 효율이 떨어집니다. 날개 기계화 및 그 드라이브는 공간을 차지하고 특정 질량을 갖습니다. 또한 이러한 장치는 가시성 특성에 악영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 상황과 관련하여 수십 년 동안 공기 역학적 방향타를 개선하고 대체 솔루션을 찾기 위한 작업이 수행되었습니다. FLAVIR 프로그램은 일반적인 문제를 제거하는 두 번째 방법을 제공합니다.


BAE Demon 비행 연구소가 전시되어 있습니다. Wikimedia Commons의 사진


지난 XNUMX년 동안의 연구에 따르면 전통적인 핸들바는 움직이는 부품이 적은 더 간단한 시스템으로 교체될 수 있습니다. 영국 전문가들이 고안한 새로운 항공기 제어 시스템은 CCW(Circulation Control Wing) 원리를 사용해야 합니다. 이 원리는 비행기 주변의 공기 흐름을 제어하여 주어진 시간에 베어링 특성을 변경할 수 있도록 합니다. 일반적으로 새로운 개념은 오랫동안 알려진 "제트 플랩"의 추가 개발로 간주 될 수 있지만 이번에는 공기 역학적 성능을 향상시키는 수단이 아니라 완전한 제어 시스템에 관한 것입니다.

CCW 원리를 사용하려면 후단이 접힌 평면이 필요합니다. 그러한 날개의 가장자리에 엘리베이터 또는 에일러론 대신 컨트롤이 있는 공압 시스템을 설치하는 것이 제안됩니다. 압축기의 압축 공기 파이프라인은 필요한 치수의 천공판에 연결된 가장자리를 따라 배치해야 합니다. 파이프라인의 밸브는 플레이트의 구멍으로의 공기 공급을 제어해야 합니다.

CCW의 작동 원리는 그리 복잡하고 흥미롭지 않습니다. 코안다 효과로 인해 날개의 구부러진 후미 가장자리를 따라 공기가 "고착"되어야 합니다. 가장자리의 곡선 부분에 있는 구멍에서 제어 시스템의 명령에 따라 압축 공기를 배출해야 합니다. 후자는 다가오는 흐름의 과정에 영향을 미치고 편차를 일으켜 비행기의 공기 역학적 힘을 변경합니다. 비행기에 공기가 공급되면 그 위의 압력이 떨어지고 날개 아래의 압력이 날개를 위로 밀어 올립니다. 두 개의 반 날개 또는 비행기의 다른 표면에서 이러한 장치를 올바르게 사용하면 상당히 효과적인 제어 시스템을 얻을 수 있습니다.


다른 각도에서 본 "악마". Wikimedia Commons의 사진


CCW 기반 "방향타"는 기존의 편향 가능한 표면에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 이동 장치가 필요 없기 때문에 날개 디자인을 단순화합니다. 드라이브 등에 필요한 볼륨을 줄입니다. 장비; 또한 레이더 측면에서 날개 구성을 변경하지 마십시오. 동시에 몇 가지 단점도 있습니다. 우선, 제안된 시스템에는 조종사 기능의 일부를 대신하는 추가 자동 제어 수단이 필요합니다. 그러나 일반적으로 FLAVIIR 프로그램의 결과는 항공의 모든 주요 영역에서 관심을 가질 수 있습니다.

경험이 풍부한 "악마"

FLAVIIR 프로그램 내의 첫 번째 연구는 디지털 모델링, 풍동 등을 사용하여 수행되었습니다. 지난 XNUMX년 말까지 필요한 결과를 얻었고 프로그램 참가자들은 비행 실험실을 개발하기 시작했습니다. 실험용 항공기는 실제로 그 능력을 보여주고 연구원들이 프로그램의 추가 개발에 필요한 정보를 수집하는 데 도움을 주어야 했습니다.

2010년에 BAE Systems는 Demon이라는 실험용 무인 항공기를 제작하고 테스트했습니다. 그는 "날개에 방향타가 없는 세계 최초의 항공기"로 자리 잡았습니다. 기계는 독특한 외관과 비행기의 특별한 디자인을 가졌습니다. 동시에 "Demon"의 외관은 프로젝트의 주요 기능을 배신하지 않았습니다.

기계화가없는 항공기. FLAVIIR 프로그램 (영국)
비행 중인 UAV 데몬. 사진 BAE 시스템즈 / baesystems.com


비행 실험실은 일체형 기체 설계를 갖춘 "꼬리 없는" 방식에 따라 제작되었습니다. "Demon"은 바닥이 평평한 큰 스핀들 모양의 동체를 받았습니다. 동체의 측면 부분은 날개 유입으로 사용되었습니다. 동체 위에 공기 흡입구 버킷과 전통적인 방향타가 달린 스윕 킬이 배치되었습니다. UAV에는 사다리꼴 날개가 장착되었습니다. UAV BAE Demon의 독립적인 이착륙을 위해 기수 지지대가 있는 XNUMX점 랜딩 기어를 받았습니다. 설계자는 원격 제어 및 정보 수집에 필요한 모든 수단을 설치했습니다.

무인 항공기에는 소형 터보 제트 엔진이 장착되었습니다. 에너지의 일부는 새로운 시스템의 작동을 담당하는 별도의 압축기로 전환되었습니다. 후행 가장자리의 거의 전체 범위는 CCW 아이디어를 기반으로 한 새로운 컨트롤을 특징으로 합니다. 온보드 장비의 명령에 따르면 공압 제어 시스템은 압력 하에서 트레일 링 에지의 해당 섹션에 공기를 공급하고 날개의 특성을 변경해야했습니다. 새로운 도구는 피치 및 롤 제어를 제공했습니다. 용골의 편향 방향타가 요를 담당했습니다.

17년 2010월 XNUMX일, 프로토타입은 먼저 공중으로 들어 올려진 후 다양한 조건과 모드에서 능동적으로 테스트되었습니다. 비행 설계 테스트의 긴 프로그램 동안 많은 양의 데이터가 수집되었습니다. 시험 비행 중에 새로운 제어 시스템의 기본 성능을 확인할 수 있다는 주장이 제기되었습니다. 특성상 후자는 공기 역학적 방향타보다 약간 열등했습니다. 또한 스텔스 기술과 관련된 이론적인 가능성도 확인할 수 있었다. 움직이는 표면이 없는 눈에 잘 띄지 않는 항공기는 실제로 기동할 때 마스크를 벗기는 경향이 없습니다.


전통적인 제어 시스템을 갖춘 BAE Magma UAV의 첫 번째 프로토타입. 사진 Aviationweek.com


FLAVIR 프로그램 참가자들은 경험이 풍부한 Demon UAV의 테스트 중에 수집된 데이터를 전면적으로 분석한 후 기존 아이디어를 계속 개발했습니다. 향후 몇 년 동안 추가 연구 및 테스트에 소요되었습니다. 곧 새로운 솔루션을 테스트하도록 설계된 비행 실험실의 두 번째 프로젝트가 나타났습니다. 항공기 제조업체는 이전 프로토 타입의 디자인을 반복하지 않고 다른 디자인의 항공기를 선보였습니다.

프로젝트 마그마

2016년 BAE Systems는 Magma라는 실험용 무인 항공기를 테스트하기 시작했습니다. 이전 Demon과 달리 제조업체의 계획에는 두 개의 샘플 구성이 포함되었습니다. 첫 번째 UAV는 예비 테스트 및 설계 개발을 위해 설계된 전통적인 기계화 기계였습니다. 그 후 그들은 다가오는 흐름 제어 시스템을 갖춘 두 번째 사본을 테스트할 예정이었습니다.

BAE Magma UAV는 별도의 동체가 없지만 한 쌍의 꼬리 지느러미가 있는 비행 날개 기계입니다. 날개 자체는 스윕되고 삼각형 팁이 장착되어 있습니다. 동체에는 터보 제트 엔진이 설치되었습니다. 이번에는 컨트롤에 공기를 공급하는 별도의 압축기가 제공되지 않았습니다. 메인 엔진의 컴프레서에서 압축 공기를 받아 파이프를 통해 날개의 뒷전으로 보내도록 제안되었습니다. 자동차는 또한 필요한 전자 장치와 XNUMX점 섀시를 받았습니다.

이전 Demon UAV와 마찬가지로 새로운 예에는 특이한 CCW 장치가 있는 후행 날개 가장자리가 있습니다. 순환 컨트롤은 피치 및 롤 채널을 제어합니다. 또한 새로운 "마그마"에는 용골에 유사한 장치가 있어 전통적인 방향타를 버릴 수 있습니다.


지상에 비행 실험실 "마그마". 사진 Aviationweek.com


피치 제어를 개선하기 위해 새로운 Fluidic Thrust Vectoring 시스템이 도입되었습니다("흐름 오버플로로 인한 추력 벡터 제어"). 엔진 노즐을 포함하는 초보 동체의 꼬리 부분은 날개 가장자리와 모양이 비슷하며 압축 공기 공급 시스템이 있습니다. 이로 인해 드론은 반응성 가스의 유출 방향을 변경하여 작은 섹터 내에서 추력 벡터를 제어할 수 있습니다.

13년 2017월 XNUMX일 근본적으로 새로운 수단을 사용하여 제작된 비행 연구소 마그마의 첫 비행이 이루어졌습니다. 드론 제조업체는 이 행사에 대해 열정적으로 글을 썼고 FLAVIIR 프로그램과 항공 발전 전반에 대한 중요성을 언급했습니다. 연구 프로그램 참가자는 본격적인 비행 설계 테스트를 수행하고 필요한 모든 데이터를 수집하려고 했습니다.

미래 프로젝트

알려진 데이터에 따르면 Flapless Air Vehicle Integrated Industrial Research 연구 프로그램은 아직 완료되지 않았습니다. 마그마 비행 연구소의 시험 비행이 계속되고 구성이 다른 두 드론이 작업에 참여합니다. 알려진 한 Demon 제품은 실험 장비 프로그램의 최신 요구 사항을 충족하지 않기 때문에 보관소로 보내졌습니다.

신기술의 개발자들은 이미 놀라운 결과를 얻었으며 반복해서 자랑했습니다. 또한 제안된 개념의 미래에 대해 다양한 평가가 이루어졌습니다. CCW 제어 시스템은 실험 장비 테스트 중에 성능을 보여 주었고 그에 대한 희망도 정당화했습니다. 현재 테스트가 완료되면 BAE Systems 또는 관련 조직이 특정 목적을 위해 고급 항공 기술 프로젝트에서 새로운 솔루션을 구현하는 방법을 찾기 시작할 가능성이 높습니다.


프로토타입 BAE 마그마. 제어 시스템의 특성판이 보입니다. 사진 BAE 시스템즈 / baesystems.com


고급 제어 시스템의 장점 목록은 잘 알려져 있습니다. 다가오는 흐름 제어를 위해 기존 기계화를 거부하면 날개 설계가 크게 단순화되고 용이해지며 레이더 특성을 변경하지 않고 비행 중에 비행기 구성을 유지할 수 있습니다.

실제로 FLAVIIR/CCW의 맥락에서 유일한 어려움은 그러한 주제에 대한 실제 개발의 부족과 많은 연구를 수행해야 하는 필요성과 관련이 있습니다. 따라서 현재 연구 프로그램을 성공적으로 완료하면 많은 질문이 제거되고 실제로 새로운 솔루션 구현을 시작할 수 있습니다. 제안된 아이디어는 다양한 영역에 적용될 수 있습니다. 우선 가장 큰 효과를 줄 수 있는 영역입니다.

영국 전문가의 CCW 개념의 주요 이점 중 하나는 제어 시스템 설계의 극적인 단순화입니다. 일련의 드라이브 및 메커니즘 대신 일련의 밸브 및 파이프 라인을 설치할 수 있으며 기체 레이아웃에 특별한 제한을 두지 않습니다. 기계화되지 않은 견고한 날개는 기존 날개보다 가볍고 강할 수 있습니다. 이 모든 것은 무인 항공기를 포함한 소형 경항공기를 만드는 데 유용할 수 있습니다.


동일한 샘플, 후면 보기. 사진 BAE 시스템즈 / baesystems.com


무인 및 유인 항공기 설계자는 레이더 가시성의 맥락에서 CCW의 잠재력에 관심을 가질 수 있습니다. 기체의 디자인과 형태를 신중하게 계산하더라도 전통적인 구조의 항공기에는 여전히 RCS를 높일 수 있는 요소가 있습니다. 다양한 대책을 강구하고 있지만 이동기계화라는 '불안정 요인'은 아직 타파하지 못하고 있다. 선도 국가의 항공기 설계자들이 FLAVIR 프로그램의 결과에 관심을 갖고 새로운 프로젝트에 사용할 가능성이 있습니다.

가까운 장래에 영국 전문가들은 유망한 연구 프로그램에 대한 작업을 완료해야 할 것이며 그 후에 새로운 개발 도입이 시작될 때까지 기다릴 가치가 있습니다. 지금까지 FLAVIIR 프로그램과 그 목표는 흥미롭고 유망해 보입니다. 그러나 흥미로운 프로젝트를 과대평가하거나 너무 많은 것을 기대해서는 안 됩니다. 새로운 아이디어와 솔루션의 정기적인 등장에도 불구하고 항공기 산업은 전체적으로 상당히 보수적입니다. 항공기 개발자는 의심을 불러일으키거나 스스로를 완전히 정당화할 수 없는 경우 새로운 제안을 받아들이는 경향이 없습니다.

Flapless Air Vehicle Integrated Industrial Research 프로그램은 과학 및 기술 분야에서 큰 관심을 받고 있습니다. 또한 그녀는 몇 가지 프로토 타입으로 그녀의 잠재력을 보여주었습니다. 그러나 연구 결과는 아직 실전에 적용할 준비가 되어 있지 않다. 후속 작업이 얼마나 걸릴지, 그리고 새로운 개념이 연구 실험실을 넘어설 수 있을지는 알 수 없습니다.

해당 사이트의 자료 :
https://baesystems.com/
http://aviationweek.com/
https://militaryfactory.com/
https://janes.com/
https://popmech.ru/
https://arstechnica.com/
http://warisboring.com/
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9 댓글
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  1. +7
    23 1 월 2019 06 : 52
    기계화가 없지만 날개 내부에 고압 및 / 또는 극한의 온도가있는 항공기, 추가 압축기 / 압축기 시스템 및 흐름 제어 시스템, 다시 고압.
    내가 이해하는 한, 기계화 없이 글라이더에 제어된 추력 벡터가 있는 한 쌍의 엔진을 장착하고 더 나은 것은 아니지만 동일한 결과를 얻을 수 있었습니다.
    1. +2
      23 1 월 2019 09 : 31
      UHT 엔진이 장착된 시스템은 그 자체로는 그다지 유연하지 않으며 항공기 자체를 어디로든 안내할 수 있지만 장치 자체의 방향에 문제가 있습니다. 장차 UVT와 이 시스템이 하나의 장치에서 함께 작동할 것이라고 직감합니다.
    2. +1
      23 1 월 2019 10 : 45
      기계화 없이 글라이더에 제어된 추력 벡터가 있는 한 쌍의 엔진을 장착하는 것이 가능했습니다.
      이렇게 하면 장치의 마스크가 해제됩니다.
      또한 스텔스 기술과 관련된 이론적인 가능성도 확인할 수 있었다. 움직이는 표면이 없는 눈에 잘 띄지 않는 항공기는 실제로 기동할 때 마스크를 벗기는 경향이 없습니다.

      하나만 혼란
      영국 전문가들에 의해
      1. +3
        23 1 월 2019 12 : 11
        제품 견적 : MoJloT
        이렇게 하면 장치의 마스크가 해제됩니다.

        그러나 결국 악마와 마그마는 어디에서도 사라지지 않는 뜨거운 제트 기류를 가졌습니다.
  2. +2
    23 1 월 2019 15 : 02
    ...FLAVIIR는 실험용 데몬 UAV의 테스트 중 수집된 데이터를 전면 분석했습니다...
    BAE Magma UAV는 별도의 동체가 없지만 한 쌍의 꼬리 지느러미가 있는 비행 날개 기계입니다.

    hi ... FLAVIR 시스템이 구현되면 BAE Systems - Taranis -이 클래스의 최신 및 유일한 UAV를 기반으로 할 가능성이 높습니다.
    1. 0
      7 2 월 2019 17 : 23
      제품 견적 : san4es
      ... FLAVIR 시스템이 구현되면 BAE Systems - Taranis -이 클래스의 최신 및 유일한 UAV를 기반으로 할 가능성이 높습니다.


      Taranis는 Demon 또는 Magma에 비해 절대적인 고전입니다. 아무도 숫양을 리메이크하지 않을 것입니다. flavirs와 달리 날아가고 평평한 회전이 가능합니다.
  3. 0
    23 1 월 2019 22 : 12
    궁금한 방향. 이것의 결과를 보는 것은 흥미로울 것입니다.
  4. -1
    14 March 2019 23 : 52
    스트림에서 다양한 제트의 속도 분포에 대한 기본 이론적 개념과 유출 표면의 이온화 원리를 모르면 기계식 비행 제어 장치를 사용하지 않도록 엔진에서 흐름을 분배하는 메커니즘을 이해하는 것이 불가능합니다. L.A. 영국인이 효과적이고 실제적인 솔루션과는 거리가 멀다는 것은 분명합니다.
  5. -1
    17 March 2019 19 : 07
    이 개발 단계에서는 시스템이 더 복잡해지고 무거워지고 덜 효율적이 될 것입니다.

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