თვითმფრინავის ახალი კონსტრუქცია მოკლე ასაფრენ-დასაშვები ბილიკისთვის

Designers rethink jet aircraft in the quest for shorter take-offs

9 ნოემბერი

CESTOL ტიპის თვითმფრინავი

..............................

თანამედროვე თვითმფრინავებზე ძრავები თითქმის ყოველთვის, ფრთის ქვეშაა დაკიდული და აქედან გამომდინარე, ამ ფოტოზე გამოსახული ესკიზი უცნაურად მოჩანს. მაგრამ როგორც ჩანს, ასეთი შეთანწყობა თანდათან შეცვლის ტრადიციულს, რადგან ასეთ განლაგებას არაერთი დადებითი შედეგი მოაქვს. კერძოდ, ასე შესაძლებელია როგორც ფრენის ეკონომიურობის გაუმჯობესება, ასევე ასაფრენი და დასაჯდომი მანძილების შემცირება.

შტატ ჯორჯიას ტექნიკური კვლევის ინსტიტუტში დაამუშავეს თვითმფრინავის კონცეპცია CESTOL, ანუ კრუიზ-ეფიციენტ შორტ ტეიკ-ოფ ენდ ლენდინგ, რომელსაც ძრავების არატრადიციული განლაგების გარდა, კიდევ არაერთი საინტერესო ინჟინრული გადაწყვეტა აქვს. კერძოდ, არ გააჩნია ფრთისუკანები, რომლებსაც პილოტები აფრენისა და დაჯდომის დროს იყენებენ, როცა სურთ, რომ ფრთების ამწევი უნარი ან გაზარდონ, ან შეამცირონ. მათ მაგივრობას კონცეპტუალურ აპარატზე სწევს სპეციალური მძლავრი ფრქვევანები, რომლებიც საჭირო დროს, ჰაერის მძლავრ ნაკადს საჭირო მიმართულებას აძლევენ და ასე, ფრთის ამწევ უნარს არეგულირებენ.

რობერტ ჯეი ინგლერი (მარჯვნივ) და მისი კოლეგები საცდელი თვითმფრინავის მოდელის ფიუზელაჟს აწყობენ

..............................

ძრავის ფრთის ზევით განთავსებას ის დადებითი თვისება აქვს, რომ ჯერ ერთი, მისგან გამოტყორცნილ გამონაბოლქვს ფრთა ეფარება და შესაბამისად, მიწამდე ნაკლები ხმაური აღწევს. მეორეც, ძრავი ფრთის ქვეშ აღარ აშფოთებს შემხვედრი ჰაერის ნაკადს, რის შედეგადაც, ფრთაზე ჰაერის უფრო მოწესრიგებული ჭავლი მიდის, ეს კი ფრთის მთელი ფართობის ეფექტურ გამოყენებას უზრუნველყოფს.

ჯორჯიას ტექნიკური კვლევის ინსტიტუტი (GTRI) მონაწილეობს NASA-ს პროგრამაში ”ჰიბრიდ უინგ-ბოდი ლაუ-ნოის ეფიციენტ შორტ ტეიკ-ოფ ენდ ლენდინგ” (ჰიბრიდული ფრთა-ტანიანი დაბალი ხმაურის ეფექტური მოკლე აფრენ-დაშვების პროგრამა), რომლის მიზანსაც ნატურალური ზომის CESTOL ტიპის თვითმფრინავის შექმნა წარმოადგენს. ის დაახლოებით ”ბოინგ 737-ის” ზომის უნდა იყოს, მინიმუმ 100 მგზავრის გადაყვანა შეეძლოს და კრეისერული სიჩქარე 960-1000 კმ/სთ ჰქონდეს.

GTRI-ს მთავარი ინჟინერ-მკვლევარი რობერტ ჯეი ინგლერი ამბობს, რომ მოკლე გარბენისა და დაჯდომისთვის, თვითმფრინავს დაბალ სიმღალეზე მცირე სიჩქარით ფრენის უნარი უნდა ჰქონდეს. მაგრამ პრობლემა ისაა, რომ ჩვეულებრივი კონსტრუქციები, დაბალი სიჩქარით ფრენისას, საკმარისი ამწევი ძალის წარმოქმნას ვერ უზრუნველყოფს. იმისათვის, რომ თვითმფრინავმა დაბალი სიჩქარით აფრენა, ან უსაფრთხო დაშვება შეძლოს, მის ფრთებს დამატებითი ძალის მიმნიჭებელი ესაჭიროება.

ძრავის ფრთის ზევით განლაგება კი სწორედ ამწევი ძალის გაზრდის საშუალებას იძლევა. ამასთან, ძრავი იმავე სიმძლავრეს გამოიმუშავებს და მისი ხმაური ნაკლებად აღწევს მიწამდე. ძალური ამწევი ეფექტის შექმნა კი ეგრეთ წოდებული ”ჩასაბერი ფრთის” მეშვეობით (ეს ტერმინი ახლახანს ფორმულა 1-შიც გამოჩნდა) შეიძლება. ეს პრინციპი ითვალისწინებს ჰაერის ძლიერი ჭავლის ფრთის ზედა ზედაპირის გასწვრივ მიმართვას, რაც აფრენისას და დაშვებისას მას დამატებით ამწევ ძალას ანიჭებს.

სხვათა შორის, როცა ამწევი ძალის გასაზრდელად ჰაერის ძლიერ ნაკადს იყენებენ, ფრთას ფრთისუკანა მაშინაც აქვს, თუმცა ის მომცრო ზომისაა და მხოლოდ ერთი. როცა ის მობრუნდება, ფრთის უკან კუთხეს ქმნის, ჰაერის ჭავლი კი, სპეციალური ფრქვევანიდან, სწორედ ამ კუთხისკენ, ძლიერ ნაკადად მიემართება და დიდ ამწევ ძალას ქმნის. ამ ჭავლის წყალობით, ჩვეულებრივ მექანიკურ ფრთისუკანასთან შედარებით, 2-4-ჯერ მეტი ამწევი ძალა წარმოიქმნება. ამწევი ძალის გაძლიერებასვე ემსახურება რეაქტიული ძრავის მიერ დიდი სიჩქარით გამოტყორცნილი გამომუშავებული აირი.

ინგლერის თქმით, ფრთის ჩვეულებრივი კონსტრუქციის ამწევი კოეფიციენტი 1.0-ზე მცირეა, როცა ჩასაბერი ფრთის და ძრავის ზედა განლაგების გამოყენებით, ეს კოეფიციენტი 8.0-10.0-ს აღწევს. რაც მთავარია, ეს ეფექტი ექსპერიმენტულად უკვე დადასტურებულია.