Grumman X-29 - Grumman X-29

X-29
Grumman X-29 w locie
Rola	Eksperymentalne samoloty
Pochodzenie narodowe	Stany Zjednoczone
Producent	Grumman
Pierwszy lot	14 grudnia 1984
Status	Emerytowany
Główni użytkownicy	Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych NASA
Liczba zbudowany	2

Grumman X-29 był amerykański samolot eksperymentalny że testowana forward-skokowej skrzydła , Canard powierzchni sterowych i innych nowych technologii lotniczych. X-29 został opracowany przez Grummana , a dwa zbudowane były pilotowane przez NASA i Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych . Aerodynamiczny niestabilność The X-29 za płatowca wymagane stosowanie skomputeryzowanego fly-by-wire kontroli. Do kontroli aeroelastycznej rozbieżności użyto materiałów kompozytowychskręcanie doświadczane przez przesunięte do przodu skrzydła i zmniejszenie wagi. Samolot po raz pierwszy poleciał w 1984 roku, a dwa X-29 były testowane w locie do 1991 roku.

Projektowanie i rozwój

Dwa X-29A zostały zbudowane przez Grummana po tym, jak propozycja została wybrana, a nie konkurencyjna z udziałem General Dynamics F-16 Fighting Falcon . Projekt X-29 wykorzystywał przedni kadłub i przednie podwozie z dwóch istniejących płatowców F-5A Freedom Fighter (63-8372 przemianowano na 82-0003, a 65-10573 na 82-0049). Siłowniki powierzchni sterowej i podwozie główne pochodziły z F-16. Postęp technologiczny, który sprawił, że X-29 stał się prawdopodobną konstrukcją, to zastosowanie kompozytów z włókna węglowego . Skrzydła X-29, wykonane częściowo z grafitowej żywicy epoksydowej , były przesunięte do przodu o ponad 33 stopnie; Skrzydła skośne do przodu zostały po raz pierwszy wypróbowane 40 lat wcześniej na eksperymentalnych Junkerach Ju 287 i OKB-1 EF 131 . Wewnętrzne oznaczenie Grummana dla X-29 brzmiało „Grumman Model 712” lub „G-712”.

Trójpowierzchniowa konstrukcja i wrodzona niestabilność

X-29 jest opisany jako samolot z trzema powierzchniami , z kaczkami , skrzydłami skośnymi do przodu i tylnymi powierzchniami sterowymi, wykorzystujący trzypowierzchniowe sterowanie wzdłużne. Kaczki i skrzydła zmniejszają opór trymowania i zmniejszają opór fal, podczas gdy użycie pasów do trymowania w sytuacjach, gdy środek ciężkości jest przesunięty, zapewnia mniejszy opór trymowania niż poleganie na kaczce w celu kompensacji.

Konfiguracja w połączeniu ze środkiem ciężkości znajdującym się daleko za środkiem aerodynamicznym sprawiała, że ​​statek był z natury niestabilny . Stabilność zapewniał skomputeryzowany system sterowania lotem, dokonujący 40 poprawek na sekundę. System kontroli lotu składał się z trzech redundantnych komputerów cyfrowych wspieranych przez trzy redundantne komputery analogowe ; każdy z trzech mógł sam nim latać, ale nadmiarowość pozwoliła im sprawdzić błędy. Każdy z trzech „głosował” nad swoimi pomiarami, tak że jeśli któryś z nich działał nieprawidłowo, można go było wykryć. Oszacowano, że całkowita awaria systemu była równie mało prawdopodobna jak awaria mechaniczna w samolocie o konwencjonalnym układzie.

Niestabilność płatowca przy dużym nachyleniu prowadziła do przewidywania ekstremalnej manewrowości. To przekonanie utrzymywało się przez lata po zakończeniu prób w locie. Testy sił powietrznych nie potwierdziły tego oczekiwania. Aby system sterowania lotem utrzymywał stabilność całego systemu, możliwość łatwego zainicjowania manewru musiała zostać złagodzona. Zostało to zaprogramowane w systemie sterowania lotem, aby zachować możliwość zatrzymania rotacji kołysania i uchronić samolot przed wymknięciem się spod kontroli. W rezultacie cały system w locie (z systemem sterowania lotem również w pętli) nie mógł być scharakteryzowany jako posiadający jakąś szczególną zwiększoną zwinność. Stwierdzono, że X-29 mógłby mieć większą zwinność, gdyby miał szybsze siłowniki powierzchni sterowych i/lub większe powierzchnie sterowe.

Rozważania aeroelastyczne

W konfiguracji skrzydła skośnego do przodu, aerodynamiczne uniesienie wytwarza siłę skręcającą, która obraca przednią krawędź skrzydła do góry. Skutkuje to wyższym kątem natarcia, co zwiększa siłę nośną i dalsze skręcanie skrzydła. Ta aeroelastyczna rozbieżność może szybko doprowadzić do uszkodzenia konstrukcji. W przypadku konwencjonalnej konstrukcji metalowej wymagane byłoby bardzo sztywne na skręcanie skrzydło, aby wytrzymać skręcanie; usztywnienie skrzydła zwiększa wagę, co może uniemożliwić wykonanie projektu.

W projekcie X-29 wykorzystano anizotropowe elastyczne połączenie między zginaniem i skręcaniem materiału kompozytowego z włókna węglowego, aby rozwiązać ten efekt aeroelastyczności. Zamiast używać bardzo sztywnego skrzydła, które wiązałoby się z utratą wagi nawet w przypadku stosunkowo lekkiego kompozytu, w X-29 zastosowano laminat, który zapewniał połączenie między zginaniem a skręcaniem. Wraz ze wzrostem siły nośnej obciążenia zginające zmuszają końcówki skrzydeł do wyginania się w górę. Obciążenia skrętne próbują skręcić skrzydło do wyższych kątów natarcia, ale sprzężenie wytrzymuje obciążenia, skręcając krawędź natarcia w dół, zmniejszając kąt natarcia i unoszenia skrzydła. Przy zmniejszonej sile nośnej zmniejsza się obciążenie i unika się rozbieżności.

Historia operacyjna

Pierwszy X-29 odbył swój dziewiczy lot 14 grudnia 1984 r. z Edwards AFB pilotowany przez głównego pilota testowego Grummana Chucka Sewella. X-29 był trzecim samolotem odrzutowym z napędem odrzutowym o skośnym skrzydle do przodu; pozostałe dwa to niemiecki Junkers Ju 287 (1944) i HFB-320 Hansa Jet (1964). 13 grudnia 1985 roku X-29 stał się pierwszym samolotem ze skrzydłem ze skrzydłem do przodu, który latał z prędkością ponaddźwiękową w locie poziomym.

X-29 rozpoczął program testowy NASA cztery miesiące po pierwszym locie. X-29 okazał się niezawodny i do sierpnia 1986 r. leciał w misjach badawczych trwających ponad trzy godziny, obejmujących wiele lotów. Pierwszy X-29 nie był wyposażony w spadochron przywracający korkociąg, ponieważ zaplanowano próby w locie, aby uniknąć manewrów mogących skutkować odejściem od kontrolowanego lotu , takich jak korkociąg. Drugi X-29 otrzymał taki spadochron i brał udział w testach pod dużym kątem natarcia. X-29 numer dwa był zwrotny do kąta natarcia około 25 stopni z maksymalnym kątem 67° osiągniętym podczas manewru chwilowego pochylenia.

Dwa samoloty X-29 latały w sumie 242 razy od 1984 do 1991 roku. Centrum Badań Lotów NASA Dryden poinformowało, że X-29 zademonstrował szereg nowych technologii i technik oraz nowe zastosowania istniejących technologii, w tym wykorzystanie „ aeroelastyczne dostosowywanie do kontroli rozbieżności strukturalnych, sterowanie i sterowanie samolotem podczas ekstremalnej niestabilności, trzypowierzchniowe sterowanie wzdłużne, „podwójny zawias z krawędzią spływu przy prędkościach ponaddźwiękowych”, skuteczna kontrola wysokiego kąta natarcia, kontrola wirów i demonstracja wojskowości pożytek.

Samolot na wystawie

Pierwszy X-29, 82-003, jest obecnie na wystawie w Galerii Badań i Rozwoju w Narodowym Muzeum Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych w Wright-Patterson Air Force Base koło Dayton, Ohio . Drugi statek jest wystawiony w Centrum Badań Lotów Armstronga w bazie sił powietrznych Edwards . Pełnowymiarowy model był wystawiany od 1989 do 2011 roku w budynku National Mall w Narodowym Muzeum Lotnictwa i Kosmosu w Waszyngtonie.

Specyfikacje (X-29)

Dane z samolotów All the World's Aircraft Jane 1988-89 Samoloty X NASA, Donald, Winchester

Ogólna charakterystyka

• Załoga: 1
• Udźwig: 4000 funtów (1814 kg) ładunku
• Długość: 53 stopy 11,25 cala (16,4402 m) z sondą nosową

48 stóp 1 cal (15 m) tylko kadłub

• Rozpiętość skrzydeł: 27 stóp 2,5 cala (8,293 m)
• Wysokość: 14 stóp 3,5 cala (4,356 m)
• Powierzchnia skrzydła: 188,84 stóp kwadratowych (17,544 m ² )
• Format obrazu: 3,9
• Płat : korzeń: Grumman K MOD 2 (6,2%); wskazówka: Grumman K MOD 2 (4,9%)
• Masa własna: 13 800 funtów (6 260 kg)
• Maksymalna masa startowa: 17 800 funtów (8 074 kg)
• Pojemność paliwa: 3978 funtów (1804 kg) w dwóch zbiornikach pęcherza kadłuba i dwóch integralnych zbiornikach pasa
• Zespół napędowy: 1 x General Electric F404-GE-400 dopalania silnik turbowentylatorowy , 16 000 lbf (71 kN) z dopalaczem

Wydajność

• Prędkość maksymalna: 956 kn (1100 mph, 1771 km/h) na 33 000 stóp (10 058 m)
• Maksymalna prędkość: Mach 1,8
• Zasięg: 350 mil morskich (400 mil, 650 km)
• Pułap serwisowy: 55 000 stóp (17 000 m)

Awionika

• Litton LR-80 AHRS
• Magnavox AN/ARC-164 UHF
• Teledyne RT-1063B/APX-101V IFF/SIF
• Potrójny nadmiarowy system FCS typu fly-by-wire firmy Honeywell

Zobacz też

• Junkers Ju 287
• Hansa Jet
• OKB-1 EF 131

Powiązany rozwój

• Northrop F-5

Samoloty o porównywalnej roli, konfiguracji i epoce

• Suchoj Su-47
• Rockwell-MBB X-31

Powiązane listy

• Lista samolotów eksperymentalnych

Bibliografia

Uwagi

Bibliografia

 Ten artykuł zawiera  materiały należące do domeny publicznej ze stron internetowych lub dokumentów Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej .

Zewnętrzne linki

• Arkusz informacyjny X-29 na NASA.gov
• Arkusz informacyjny X-29 przygotowany przez Muzeum Narodowe Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych
• X-29 zdjęcia i X-29 filmów w nasa.gov
• "X-29: Samolot z wysuniętymi skrzydłami do przodu", część 1 , część 2 na Military.com