مبدأ التحكم الجديد: مشروع تجريبي DARPA / Aurora CRANE
نسخة مبكرة من نموذج التطهير
منذ عام 2019 ، شاركت الوكالة الأمريكية للأبحاث المتقدمة DARPA في برنامج CRANE التجريبي. هدفها هو إنشاء واختبار طائرة من نوع الطائرات بطريقة غير عادية للتحكم في الطيران. حتى وقت قريب ، كان البرنامج في مرحلة تنافسية ، وطور العديد من الشركات مشاريعها الأولية. الآن اختارت DARPA فائزًا لمواصلة العمل.
مرحلة تنافسية
في أغسطس 2019 ، أعلنت وكالة DARPA عن بدء العمل في موضوع CRANE (التحكم في الطائرات الثورية ذات المؤثرات الجديدة - "التحكم باستخدام الأجهزة الجديدة للطائرات المتقدمة"). أفيد أن الغرض من هذا البرنامج سيكون البحث والتطوير لتكنولوجيا ما يسمى ب. التحكم النشط في تدفق الهواء (التحكم النشط في التدفق - AFC). كان من المقرر دراسة هذا المبدأ في المختبر وبمساعدة طائرة تجريبية.
في ذلك الوقت ، خططت الوكالة لدعوة المطورين المحتملين وعقد "يوم عرض تقني" بمشاركتهم. بعد ذلك يمكن أن ينتقل البرنامج إلى مرحلة البحث الأولي والتصميم التنافسي. تم تعيين هذا الجزء من العمل كمرحلة 1.
أعرب العديد من المطورين الرئيسيين عن رغبتهم في المشاركة في البرنامج التجريبي طيران تقنية. كان من بين المتسابقين شركة Aurora Flight Sciences ، وهي شركة تابعة لشركة Boeing. في 2019-20 انضمت إلى CRANE وبدأت في إجراء البحوث اللازمة.
استمرت "المرحلة الأولى" البحثية والتنافسية من البرنامج حتى وقت قريب. في نهاية العام الماضي تلقى العميل ممثلاً بـ DARPA نتائج أعمال أربعة متسابقين وقام بدراستها واتخذ قرارها. تم إعلان فوز Aurora Flight Sciences في هذه المرحلة. كان مشروعها يعتبر الأكثر نجاحا وواعدا من حيث إنجاز المهام.
نموذج متقدم
خطط للمستقبل
تم الإعلان عن نتائج "المرحلة الأولى" في 1 يناير. في نفس اليوم ، أصدرت وكالة DARPA عقدًا للشركة الفائزة لأداء أعمال لاحقة. لم يتم الإبلاغ عن تكلفة العقد وتوقيت تنفيذه. في الوقت نفسه ، نشر العميل والمقاول بيانات صحفية كشفت فيها عن جزء من خططهما للمستقبل القريب.
في المرحلة السابقة ، أجرى متخصصو Aurora Flight Science دراسات نظرية وطوروا عدة خيارات لظهور طائرة مع AFC. ثم تم تصنيع النماذج واختبارها في نفق هوائي. في سياق هذا العمل ، وجدنا خيار التصميم الأمثل ، وأكدنا إمكاناته وحددنا طرقًا لمزيد من التحسين.
الآن ينتقل مشروع CRANE من Aurora إلى المرحلة التالية من المرحلة 2. هدفه هو إنشاء مشروع تقني مع تطوير جميع العناصر والتقنيات الأساسية. يجب على المقاول إنشاء هيكل طائرة بتصميم مميز ، بالإضافة إلى استكمال تطوير نظام تحكم AFC كامل وقابل للتطبيق مع جميع البرامج والأجهزة.
كجزء من "المرحلة الثالثة" التالية ، سيتعين على شركة التطوير بناء عارض للتكنولوجيا وإجراء اختبارات طيران. أفادت أورورا بالفعل أن مثل هذه الطائرة سيكون لها 3 قدم (30 م) جناحيها ووزن إقلاع 9,1 رطل (حوالي 7 كجم). نتيجة لذلك ، سيكون من الممكن تحديد إمكانات التكنولوجيا الجديدة بشكل كامل فيما يتعلق بالطائرات كاملة الحجم والطائرات بدون طيار.
تخطط Aurora Flight Science و DARPA لجمع كمية كبيرة من البيانات التي ستسمح لنا باستخلاص النتائج النهائية. إذا كان التحكم النشط في التدفق خلال المراحل الثلاث يرقى إلى مستوى التوقعات ، فسيتم تطوير هذه التقنية بشكل أكبر وحتى تصل إلى الاستخدام على الطائرات. ومع ذلك ، فإن ظهور الطائرات الواعدة أو الطائرات بدون طيار مع الاتحاد الآسيوي لا يزال مسألة مستقبل غير مؤكد.
الحلول الفنية
سبق أن عرضت Aurora و DARPA نماذج تطهير لـ "المرحلة 1" ورسومات كمبيوتر بطائرة واعدة. تسمح لنا المواد المنشورة عمومًا بفهم ما يمكن أن يكون عليه متظاهر التكنولوجيا في المستقبل ، ومن ثم طائرة كاملة.
تم بناء جميع إصدارات نماذج الاختبار باستخدام جسم انسيابي مع أنف مدبب وقاع مسطح. أسفل جسم الطائرة هذا ، أمام جذر الجناح ، كان هناك مدخل هواء. يقع المحرك النفاث في ذيل جسم الطائرة. الفوهة ممتدة إلى ما بعد الحافة الخلفية للجناح. مع بحث وتطوير المشروع ، تغير شكل جسم الطائرة ، لكن القرارات الرئيسية ظلت كما هي.
تلقى منتج CRANE من Aurora جناحًا غير عادي ، سواء في المظهر أو التصميم. بالفعل في المراحل الأولى ، تم استخدام جناح على شكل الماس. السمة المميزة هي تصميم "الإطار" - كل طائرة لها حافة أمامية وخلفية ، وبينها نافذة مثلثة.
وفقًا لنتائج الدراسات الأولى ، تم استكمال هذا الجناح بوحدات تحكم مستقيمة عند أطراف الطائرات المثلثة. كما قرروا التخلي عن مخطط "الجناح الطائر" وتركيب عارضة منهارة على جسم الطائرة. وبحسب ما ورد ، تم اختبار خيارات مختلفة للطائرات والريش الإضافية.
لا يحتوي الجناح ومجموعة الطرازات الموضحة على دفات ديناميكية هوائية تقليدية ويستخدمان نظام AFC بدلاً من ذلك. يتم وضع أربع مجموعات من الفوهات على السطح العلوي للجناح على طول الساريات ، لتزويد الهواء المضغوط للخلف في اتجاه الطيران. يتم توفير تشغيل الفوهات من خلال مدخل هواء وضاغط وأجهزة تحكم.
يوفر نظام AFC طريقة غير عادية للتحكم في الطيران ويغير بشكل خطير الديناميكا الهوائية للطائرة. لذلك ، فإن الجناح غير المعتاد "ذو النوافذ" له خصائص كافية للطيران ، كما أن إمداد الهواء المضغوط من الفتحات يسمح لك بالتحكم في الديناميكا الهوائية. من خلال تغيير ضغط الهواء في الفتحات ، يُقترح التحكم في سرعة تدفق الهواء بالقرب من الجناح - وتغيير قوة رفع الأخير.
يسمح لك تصميم الجناح بأربع مجموعات من الفوهات بأداء جميع المناورات الأساسية. يجب أن يوفر التغيير المتزامن في قوة الرفع لكلا الطائرتين الصعود أو الهبوط. بالنسبة للقوائم والمناورات المقابلة ، يجب تغيير معلمات الطائرات بشكل تفاضلي. يمكن وضع وسائل التحكم في التدفق ليس فقط على الجناح ، ولكن أيضًا على الذيل وتوفير إمكانات المناورة المناسبة.
مزايا وعيوب
من المفترض أن نظام AFC له مزايا أكثر من الدفات الهوائية التقليدية. ترتبط أهمها بغياب العناصر المتحركة العاملة في مجرى الهواء. يتيح استخدام AFC تبسيط تصميم الجناح وتقليل وزنه وزيادة الموثوقية. يمكن أن يؤدي تجنب الدفات المتحركة بطريقة معروفة إلى تبسيط صيانة الطائرة.
يمكن أن يكون التحكم في التدفق ذا أهمية كبيرة في سياق تقنيات التخفي. الحقيقة هي أن الدفات المتحركة و / أو المثبتات قادرة على عكس إشارة فحص على الرادار وكشف قناع الطائرة. لا يغير نظام AFC شكل الطائرة ويزيل مثل هذه المخاطر. بالإضافة إلى ذلك ، من الناحية النظرية ، يسمح لك بإنشاء التكوين الأمثل للطائرات ، مما يقلل بشكل أكبر من الرؤية ، دون فقدان القدرة على المناورة.
ومع ذلك ، وكما تظهر الممارسة ، فإن مفهوم الاتحاد الآسيوي لكرة القدم ، بكل مزاياها ، معقد للغاية من حيث التنفيذ العملي. يحتاج مثل هذا النظام إلى جناح خاص ، وعدد من الوحدات المحددة ، إلخ. بالإضافة إلى ذلك ، يلزم وجود أجهزة تحكم يمكنها تلقي ومعالجة البيانات من كتلة من أجهزة الاستشعار ، وتلقي أوامر تجريبية والاستجابة بشكل صحيح لجميع هذه العوامل.
لا يزال يتعين على Aurora تطوير نظام تحكم يعمل بكامل طاقته لـ AFC. في الوقت الحالي ، يعد إنشاء مثل هذه الأدوات أحد المهام الرئيسية لبرنامج CRANE. بدون حل ناجح ، لن يكون تطوير التقنيات الجديدة قادرًا على المضي قدمًا ، ولن يكون من الممكن الاعتماد على تنفيذها في الممارسة العملية.
جهاز سحب الرافعة أثناء الطيران - تكون صفوف الفتحات الموجودة على الجناح مرئية بوضوح
بشكل عام ، المفهوم المقترح مهم من وجهة نظر فنية. يتيح لك حل المشكلات المعروفة وحتى الحصول على بعض الفوائد. ومع ذلك ، فإن جدوى إدخال AFC على نطاق واسع أمر مشكوك فيه. يقترح برنامج CRANE في الواقع استبدال عجلة القيادة "المعقدة" بأسلاك بمركب "بسيط" من مختلف الوسائل. بعيدًا عن أن يكون هذا الاستبدال دائمًا منطقيًا.
آفاق صعبة
وهكذا ، فإن وكالة DARPA ، إلى جانب المقاولين التجاريين ، تشارك مرة أخرى في دراسة وتطوير التقنيات الواعدة في مجال الطيران. كجزء من برنامج CRANE الحالي ، من المخطط تطبيق طريقة جديدة أساسية للتحكم في الطيران في الاستخدام العملي.
حتى الآن ، اجتاز المشروع مرحلة البحث والاختبار الأول في نفق هوائي. تواجه Aurora Flight Science الآن التحدي المتمثل في تطوير نموذج أولي كامل للطائرة وجميع أنظمتها الرئيسية. ما إذا كان من الممكن إنشاء مثل هذه الطائرة أو الطائرات بدون طيار وإثبات صفاتها المميزة ستصبح معروفة في غضون سنوات قليلة.
معلومات