Ala aeroelástica activa del Boeing X-53

El programa de desarrollo del ala aeroelástica activa ( AAW ) del X-53 es un proyecto de investigación estadounidense completado que fue llevado a cabo conjuntamente por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL), Boeing Phantom Works y el Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA , donde la tecnología fue probada en vuelo en un McDonnell Douglas F/A-18 Hornet modificado . La tecnología de ala aeroelástica activa es una tecnología que integra la aerodinámica, los controles y la estructura del ala para aprovechar y controlar la torsión aeroelástica del ala a altas velocidades y presiones dinámicas. Al usar múltiples controles de borde de ataque y de salida como "pestañas aerodinámicas", se pueden controlar cantidades sutiles de torsión aeroelástica para proporcionar grandes cantidades de potencia de control del ala, al tiempo que se minimizan las cargas de aire de maniobra en condiciones de alta tensión del ala o la resistencia aerodinámica en condiciones de baja tensión del ala. Este programa fue la primera prueba a escala real de la tecnología AAW.

El desarrollo del concepto inicial se realizó con pruebas en túnel de viento a mediados de la década de 1980 bajo contrato de la Fuerza Aérea. ^{[1] La designación "X-52" se omitió en la secuencia para evitar confusiones con el bombardero} B-52 Stratofortress de Boeing . ^[2]

La versión de preproducción del F/A-18 era un avión ideal para probar la tecnología AAW, con un alargamiento del ala relativamente alto para un caza, con una resistencia adecuada, pero sin necesidad de añadir rigidez adicional para cambiar su comportamiento de torsión. El X-53 F/A-18 fue modificado para permitir que dos superficies de control del borde de ataque trabajaran juntas con sus dos superficies del borde de salida para controlar la torsión aeroelástica del ala y proporcionar un excelente rendimiento de balanceo a alta velocidad.

El AAW se desarrolló a partir del conocimiento de que la aeroelasticidad del ala, causada por la deflexión de una superficie de control, se puede compensar desviando otras superficies de control. En particular, casi todos los aviones modernos utilizan algún tipo de slat a lo largo del borde de ataque del ala para proporcionar más sustentación durante ciertas partes del vuelo. Al desplegar los slats al mismo tiempo que los alerones, su efecto de torsión en las partes estructurales principales del ala se opone entre sí, lo que elimina la torsión. Esto mejora la capacidad de los alerones para producir grandes momentos de balanceo en la aeronave. Esto significa que se necesita menos deflexión de los alerones para producir un movimiento requerido, lo que, a su vez, reducirá la resistencia del alerón y su tendencia no deseada asociada a hacer que la aeronave se desvíe .

Si los controles se pueden utilizar para eliminar la torsión y sus efectos negativos en la entrada de control, el siguiente paso es introducir deliberadamente cierta torsión que aumente el efecto de la desviación del control. Cuando se aplica correctamente, el ala se torcerá menos y en una dirección opuesta a un ala convencional durante la maniobra. ^[3] Por lo tanto, este cambio, que se puede realizar mediante software, beneficia el rendimiento general.

Para probar la teoría de la AAW, la NASA y la USAF acordaron financiar el desarrollo de un único demostrador, basado en el F/A-18. El trabajo comenzó tomando un fuselaje de F/A-18 existente modificado con un ala de preproducción, y se le agregó un sistema de accionamiento de flaps de borde de ataque externo y una computadora de control de vuelo actualizada. Se desarrollaron leyes de control aeroelástico activo del ala para flexionar el ala, y se utilizó instrumentación de vuelo para medir con precisión el rendimiento aeroelástico de la forma del ala . Luego se modificó el software de vuelo para las pruebas de vuelo, y la aeronave voló por primera vez en forma modificada el 15 de noviembre de 2002. ^[4] La aeronave demostró con éxito la viabilidad del concepto a escala real durante las pruebas de maniobra de alabeo en 2004-2005. La aeronave de prueba fue redesignada X-53 el 16 de agosto de 2006, según un memorando del Jefe Adjunto de Estado Mayor, Planes y Programas Estratégicos de la USAF. ^[1]

Características generales

• Tripulación: 1
• Envergadura: 38 pies 5 pulgadas (11,71 m)
• Altura: 15 pies 3 pulgadas (4,65 m)
• Peso máximo de despegue: 39.000 lb (17.690 kg)
• Planta motriz: 2 × motores turbofán de baja derivación General Electric F404-GE-400 , 16.000 lbf (71 kN) de empuje cada uno

Actuación

• Velocidad máxima: 1.188 mph (1.912 km/h, 1.032 nudos)
• Techo de servicio: 50.000 pies (15.000 m)

Aviónica
El sistema de accionamiento de flaps de borde de ataque fue modificado en McDonnell Douglas (ahora fábrica de Boeing Phantom) utilizando una unidad de actuación externa desarrollada por Moog Inc. Las leyes de control de vuelo AAW se programaron en una computadora de control de vuelo de investigación modificada para incluir superficies de control de borde de ataque externas accionadas independientemente. ^[5]

• Ala adaptable y complaciente
• Aeroelasticidad
• Ala aeroelástica del Grumman X-29
• Vehículo de investigación de alto nivel alfa
• Ala variable Parker

Notas al pie

• Cole, William (mayo de 2002). "Tecnología que permite la 'deformación' de las alas, presentada en Dryden, Boeing". Boeing Frontiers .
• Página del ala aeroelástica activa de Boeing
• Galería de la NASA AAW
• Boeing X-53 (2006): Ala aeroelástica activa Semana de la aviación y tecnología espacial