Принципы управления полётом у самолётов будущего радикально изменятся, уверены инженеры DARPA

В новой концепции X-Plane от Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) отсутствуют все элементы вертикального и горизонтального оперения, такие как предкрылки, закрылки, рули высоты и направления. Это сделано для снижения аэродинамического сопротивления и повышения топливной экономичности.

Источник изображения: DARPA

Этот проект противоречит более чем вековой практике авиастроения, начиная от первого самолёта братьев Райт до сверхсовременных истребителей пятого поколения. Но DARPA заявляет, что располагает реальной альтернативой классическому оперению самолёта для контроля летательных аппаратов в воздухе на высоких скоростях. На днях Aurora Flight Sciences, дочерняя компания Boeing, получила от DARPA контракт на проектирование в рамках программы Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors (CRANE), целью которой является запуск экспериментального самолёта без подвижных поверхностей управления.

«Aurora Flight Sciences разработает полномасштабный X-Plane, летательный аппарат, который будет полагаться исключительно на изменения воздушного потока для манёвров в полёте», — отметили в DARPA. В случае успеха концепции, добавили официальные лица, проект станет «новым этапом в создании самолётов». Вертикальное и горизонтальное оперения самолётов уже более века являются необходимым неудобством: они создают аэродинамическое сопротивление, растущее в кубе от скорости, и увеличивают потребление горючего. Однако альтернативы до сих пор не создано, поэтому для управления самолётом пилоты должны использовать закрылки, предкрылки, рули направления и высоты, которые использовались и совершенствовались на протяжении десятилетий.

DARPA ни в коем случае не является первым, кто рассматривает возможность удаления деталей, ранее считавшихся необходимыми для выполнения полётов. В 2018 году команда Массачусетского технологического института управляла тем, что они назвали «первым в мире самолётом без движущихся частей», но этот термин относился к движителю, а не к системе управления. Массачусетский технологический институт использовал для движения экспериментального летательного аппарата эффект, известный как «ионный ветер», а не традиционные пропеллеры или газовые турбины.

Однако некоторые самолёты прошлого действительно избавились от одного или нескольких традиционных элементов оперения. Примером может служить интеграция систем тангажа и крена в само крыло, как у сверхзвукового лайнера Concorde. Правда, без руля направления он всё же обходиться не мог. Это наиболее яркий пример, а вообще летательные аппараты с сокращённым количеством плоскостей управления проектировались и создавались на протяжении всего XX века.

Источник изображения: Matt Cardy/Getty Images

В настоящее время имеется мало информации о технологиях, позволяющих CRANE оставаться стабильным и управляемым в полёте, но некоторые интригующие детали доступны в презентации 2021 года Александра «Ксандера» Валана, руководителя программы отдела тактических технологий DARPA. Так, например, принцип активного управления потоком от Aurora Flight Sciences использует различные методы, такие как струи воздуха или даже электрические разряды, чтобы формировать поток воздуха вокруг самолёта. Планируется использовать «модульные конфигурации крыла, которые позволят в будущем интегрировать передовые технологии». Судя по доступным фотографиям, X-Plane будет использовать тип «сопланарного соединённого крыла», который включает в себя два передних крыла и два задних крыла вместо традиционного V-образного крыла на большинстве коммерческих и военных самолётов.

Источник изображения: DARPA

Следующий этап разработки CRANE (вторая фаза) будет включать в себя проектирование и разработку средств управления и программного обеспечения для полёта. Он завершится тщательным тестированием конструкции X-Plane.

На третьем этапе DARPA может произвести запуск масштабной копии демонстрационного самолёта X-Plane массой 3175 кг с технологией активного управления потоком. Никаких финансовых подробностей или прогнозируемых сроков обнародовано не было.