Den amerikanska armén utvecklar en ny vindtunnel testbädd som hjälper framtida tiltrotorflygplan att uppnå högre hastigheter, förbättrad stabilitet och ökad säkerhet.

Vid en massiv vindtunnel vid NASA Langley Research Center, Arméforskare förbereder en unik tiltrotormodell för att stödja analys och design av avancerade tiltrotorflygplan, en möjlig nyckel för att uppnå arméns moderniseringsmål för Future Vertical Lift.

"Tiltrotors är som V-22 Osprey-flygplanet som marinesoldaterna använder för närvarande, "sa Matt Wilbur, en senior rymdforskare med U.S. Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory. "Deras fördel är att de har mycket höga flyghastigheter. De kan övergå från en helikopterkonfiguration till en framåtflygningskonfiguration som mer ser ut som ett turbopropflygplan och kan gå med mycket högre flyghastigheter än typiska helikoptrar."

Nuvarande toppmoderna tiltrotorer ger arméforskare en baslinje av vad som är möjligt. I framtiden, flygplanskonstruktörer kommer att utnyttja nytt material, avancerad framdrivning och superdatormodellering - validerad genom fysiska experiment - för att leverera nya stridsförmågor till armén.

"Den data vi går efter är helt ny; den finns inte för närvarande, "sa Dr Jaret Riddick, chef för laboratoriets direktorat för fordonsteknik. "Vi vill kunna modellera virvel-fladdrande stabilitet, vilket hjälper oss att övervinna en kritisk begränsning för tiltrotorsflygplan. "

Tiltrotor -konstruktioner kräver en kompromiss mellan en snurrande helikopterrotor för effektiv svävande flygning och en fast vinge för flygning framåt i flygplansläge, han sa. Interaktioner mellan denna unika kombination av rotor och vinge kan leda till instabilitet vid högre hastigheter.

"ARL -forskare överbryggar en vetenskaplig klyfta genom att tillhandahålla underliggande forskning som kommer att validera modellering för framtidens tiltrotorflygplan, Sa Riddick.

Med hjälp av grundläggande aerodynamikforskning och beräkningsmodeller, Arméingenjörer kommer att forma Future Vertical Lift med analys av nya tiltrotordesigner. Deras mål:att öka räckvidden, öka skyddet och dödligheten, och leverera smidighet och uppdragsflexibilitet. Med en avancerad tiltrotordesign, armén kan ta sig dit, stanna där och dominera vad tjänstemän kallar "Multi-Domain Battle".

Arméforskare arbetar med en branschpartner för att tillverka Tiltrotor Aeroelastic Stability Testbed, eller TRAST. Apparaten är en nedskalad tiltrotormotorenhet och partiell vinge lastad med sensorer och utformad för att fästas på vindtunnelns vägg. Armén hoppas få leverans i september.

"TRAST är inriktat på att påskynda kunskapsprodukter som kommer att ge kritisk information för arméns moderniseringsprioriteringar inom Future Vertical Lift-programmet angående tiltrotorteknik för virvel-fladdrande undertryckning för att möjliggöra högre hastighet framåtflygning, sa Elias Rigas, avdelningschef för fordonsapplicerad forskning.

Projektet har potential att ge forskare terabyte med data, vilket möjliggör den underliggande forskning som laboratoriet kan dela med luftfartssamhället som ansvarar för design och fält av Future Vertical Lift.

"När det gäller ett flygfordon, allt handlar om att lyfta, "sade arméforskaren Dr. Robert Thornburgh." Du måste fortfarande producera hiss och om det är genom en vinge eller genom en rotor, i princip lyft produceras genom att flytta luft och så har den grundläggande fysiken inte förändrats sedan Wright -bröderna, så det finns vissa begränsningar för vad du kan göra med rotorcraft -teknik när det gäller prestanda. "

Arméforskare arbetar med komplexa flygproblem. De samarbetar med NASA på grund av gemensamt intresse för grundforskning om framtida tiltrotorteknik.

"Vi kanske tittar på olika uppdrag för olika fordon, men när vi går in på teknikbehovet, de blir vanliga och så kan vi arbeta mycket nära med armén på några mycket grundläggande grundforskningsområden, "sa Susan Gorton, NASA:s revolutionerande Vertical Lift Technology -ledning. "Det vi alltid letar efter är hur man kan förbättra saker och hur man gör saker snabbare, göra dem tystare och hur man gör dem mer ekonomiska att använda. "

Förhållandet mellan armén och NASA är mycket speciellt, Sa Gorton.

"Vi har haft detta förhållande i över 50 år där vi har samlokaliserat laboratorier där arméfolk tilldelas och arbetar på NASA-centra och de arbetar hand i handske med oss ​​och dagligen är våra forskningsuppgifter mycket sammanflätad och är en mycket stark relation och jag tror att den kommer att förbli stark i framtiden, " Hon sa.

Som en del av US Army Combat Capabilities Development Command Aviation &Missile Center's Joint Multi-Role Technology Demonstrator Program, privata företag som Bell, skapat ett tiltrotor koncept demonstrationsflygplan, V-280 Valor, som framgångsrikt uppnådde första flygningen 2017. ARL -forskare besökte företaget i januari för att se demonstranten på nära håll och prata med Bell -ingenjörer.

Riddick sa att JMR-TD Program Office informerar kraven för Future Vertical Lift-programmet och har gett betydande finansiering för tillverkning av TRAST.

"De är beroende av laboratoriet för att leverera den grundläggande forskningen för att möjliggöra framtida tiltrotorflygplan att uppnå högre hastigheter och större stabilitet, "Riddick sa." Detta är ett verkligt gemensamt arbete mellan laboratoriets forskare och dess partners för att ta fram kunskap och förståelse för framtida beslutsfattande. Det belyser också samarbetsnivån inom arméns vetenskapliga och tekniska samhälle för att uppfylla arméns moderniseringsprioriteringar. "

NASA har unika faciliteter som armén inte har, men med ett kooperativ, i samarbete använder de faciliteterna och arbetar med NASA -forskare för att uppnå arméns mål, Sa Wilbur. Vindtunneln låter forskare skjuta kuvertet i dynamiska tester genom att producera vindar av Mach 1.2, eller 1,2 gånger ljudets hastighet.

"Självklart flyger inte en rotorbåt så snabbt, men vi har obegränsat flyghastighetsintervall för en rotor, och framtidens rotorcraft kommer att flyga snabbare och snabbare och detta är en av de enda anläggningarna i världen där rotorcraft konsekvent testas som redan uppfyller och överstiger det flygintervall som rotorcraft förväntas flyga, "Sa Wilbur.

Förutom högre hastigheter, Arméforskare sa att de är övertygade om att framsteg inom tiltrotorsdesign kommer att rädda liv.

"Ju snabbare du kan flyga, desto snabbare kan du få någon från slagfältet och in på ett sjukhus och det kan potentiellt rädda deras liv, "sade arméforskaren Andrew Kreshock." En av de största effekterna kan ha på hur armén fungerar eftersom många baser är iscensatta runt flygplanets räckvidd och hur snabbt de kan komma till frontlinjen och rädda soldaters liv. "

TRAST -programmet kommer att tillhandahålla kritiska experimentella data för att möjliggöra validering av befintliga tekniska analysverktyg och utveckling av nya och förbättrade analysverktyg. Tillsammans, de experimentella uppgifterna och de förbättrade analyserna kommer att användas för att identifiera styrkan och svagheterna för ett tiltrotorflygplan.

"Där det gynnar den framtida krigskämpen är det som gör att vi kan driva tekniken snabbare, längre så att de kommer att ha ett tiltrotorflygplan som är väsentligt förbättrat, "sa han." Vi ser alltid 20 år in i framtiden när det gäller den teknik som vi försöker utveckla, men det är mycket givande när vi kan få bra saker att hända och vi vet att vi har utvecklat en livskraftig teknik för armén. "