Magyar kutatók vezetésével szelídítették meg a rettegett repülési jelenséget
Egy, a HUN-REN Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet (HUN-REN SZTAKI) által vezetett európai kutatócsoportnak sikerült megoldania az úgynevezett flatter jelenség elnyomását egy aktív szabályozórendszer segítségével. A kutatók a megoldást egy speciálisan erre a célra épített pilóta nélküli légi jármű (UAV) segítségével végrehajtott repülési kampányban mutatták be – közölte a HUN-REN SZTAKI az MTI-vel csütörtökön.
A HUN-REN SZTAKI által vezetett, EU által finanszírozott FliPASED (Flight Phase Adaptive Aero-Servo-Elastic Aircraft Design Methods) projektben részt vett a Német Repülési Központ (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), a francia Repülés és Űrkutatási Labor (ONERA) és a Müncheni Műszaki Egyetem (TUM) is.
A nemzetközi kutatócsoportnak sikerült leküzdenie a repülés egyik legnagyobb kihívását: egy kifinomult vezérlőrendszerrel elfojtották az úgynevezett flatter jelenségét.
A környezetvédelmi szempontok miatt a repülőgépek szerkezete egyre könnyebb felépítésű, ezzel csökkentve az üzemanyag-fogyasztást és a karbonlábnyomot. A könnyűszerkezetes felépítésnek viszont az a következménye, hogy a repülőgép sárkányszerkezetek egyre rugalmasabbak, vagyis deformálódnak, ha aerodinamikai erőknek vannak kitéve. A szerkezeti deformáció és az aerodinamika közötti kölcsönhatást aeroelaszticitásnak nevezik.
„Bizonyos körülmények között a repülőgép szerkezetének sajátlengései és a környező légáramlás közötti kölcsönhatás instabillá válhat. Ez a jól ismert aeroelasztikus jelenség, amelyet „flatternek” neveznek, katasztrofális meghibásodáshoz vezethet. Ezért a repülőgépek szerkezetét úgy kell megtervezni, hogy a maximális üzemi sebességnél vagy az alatt soha ne fordulhasson elő flatter, ez viszont nehezíti, hogy még könnyebb gépek készüljenek” – mutattak rá.
A Flight Phase Adaptive Aero-Servo-Elastic Aircraft Design Methods (FliPASED) projekten belül az egyik fő cél az volt, hogy aktív eszközökkel, fedélzeti vezérlőfelületek, érzékelők és intelligens vezérlőalgoritmusok segítségével elnyomják a flattert, hagyományos kialakítású pilóta nélküli légijárművek esetében a világon először.
A repülési teszteket a németországi Cochstedtben található pilóta nélküli repülőgéprendszerek nemzeti kísérleti tesztközpontjában végezték. Mint írták, a flatter teszt fontos mérföldkő minden repülőgép tanúsítási kampányában, mivel segít azonosítani és csökkenteni a flatter kockázatát. A teszthez a csapat, a korábban begyűjtött adatok alapján, frissítette az aeroelasztikus modelleket, majd elemezték a várható viselkedéseket.
Ezután úgynevezett nyitott hurkú repülési tesztet hajtottak végre állandó magasságban, növekvő repülési sebesség mellett. Az eredmények alapján 56 méter per másodperc (201 kilométer per óra) sebességnél már fellépett a flatter jelenség.
A következő lépésként az aktív flatter szabályozást tesztelték. A rendszerellenőrzést követően bekapcsolták az aktív flatter szabályozó rendszert. A repülőgép ezután biztonságosan átlépte az előzetesen meghatározott veszélyes repülési sebességet. Mindkét szabályozót egészen 219 kilométer per óra sebességig tesztelték, ami jóval meghaladja a kritikus repülési sebességet. Egy fontos kérdés azonban még maradt: valóban jelen van a repülőgépen a várt pusztító flatter 56 méter per másodpercnél (201 kilométer per óra). A kutatók ennek megállapítására szabályozó nélkül repültek túl az előre jelzett flatter sebességen. Ezt az utolsó repülési teszt megerősítette, ahol a flatter jelenség fellépett és több alkatrész a rezgések hatására letört a szárnyról. Így ez a kísérlet is megerősítette, hogy a szabályozók nagyon jól teljesítettek, és hogy az aktív vezérlés hatékony eszköz lehet a könnyebb repülőgép-szerkezetek védelmében a repülési instabilitás ellen.
A FliPASED projekt tesztjei először mutattak be sikeres repülés közbeni aktív flatter elnyomást egy hagyományos kialakítású (szárny-törzs-farkofelület) pilóta nélküli repülőgépen. Ennek a pilóta nélküli gépnek a jellemzői a projekt tanácsadó testületének (Airbus és Dassault Aviation) javaslatára szándékosan hasonlóak a kereskedelmi forgalomban repülő repülőgépekéhez. A tesztekkel a kutatók olyan, úgynevezett technológiai felkészültségi szintet demonstráltak, amelyekkel bizonyították, hogy a következő generációs kereskedelmi repülőgépekben hatékony technológiaként használható az aktív flatter elnyomás.
Mivel a flatter veszélyes, a valódi flatterről szóló adatok rendkívül ritkák. A FliPASED projektnek ezért az volt a terve az indulás óta, hogy ne csak repülési hardver- és szoftvereszközöket publikáljon, amelyek bemutatják az aktív flatter-szabályozást, a szimulációt és a valós idejű előrejelzést, hanem egy nyílt forráskódú adattárat is biztosítson az összes repülési teszt adataival. A cél az, hogy más mérnökök és kutatók is bekapcsolódjanak és validálják eszközeiket és módszereiket, ami e kutatási terület előrehaladását eredményezi – írták a közleményben.
