Ala aeroelástica activa Boeing X-53

El Ala Aeroelástica Activa ( AAW ) X-53 fue un proyecto de investigación estadounidense 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 se probó en vuelo en un McDonnell Douglas F/A-18 Hornet modificado . La tecnología de Ala Aeroelástica Activa integra la aerodinámica, los controles y la estructura del ala para aprovechar y controlar la torsión aeroelástica a altas velocidades y presiones dinámicas. Mediante el uso de múltiples controles en los bordes de ataque y de salida, como las "talas aerodinámicas", se pueden controlar pequeñas cantidades de torsión aeroelástica para proporcionar una gran potencia de control del ala, minimizando al mismo tiempo las cargas aerodinámicas 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 gran escala de la tecnología AAW.

El desarrollo del concepto inicial se realizó mediante pruebas en túnel de viento a mediados de la década de 1980 bajo contrato con 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 una relación de aspecto alar relativamente alta para un caza y la resistencia adecuada, sin necesidad de añadir rigidez adicional para modificar su comportamiento de torsión. El X-53 F/A-18 fue modificado para permitir que dos superficies de control del borde de ataque trabajaran conjuntamente con sus dos superficies del borde de salida para controlar la torsión aeroelástica del ala y proporcionar un excelente rendimiento de alabeo 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, puede compensarse desviando otras superficies de control. En particular, casi todas las aeronaves modernas utilizan algún tipo de slat a lo largo del borde de ataque del ala para proporcionar mayor sustentación durante ciertas partes del vuelo. Al desplegar los slats al mismo tiempo que los alerones, su efecto de torsión sobre las partes estructurales principales del ala se contrarresta, eliminando así la torsión. Esto mejora la capacidad de los alerones para producir grandes momentos de alabeo en la aeronave. Esto significa que se necesita menos deflexión de los alerones para producir el movimiento requerido, lo que, a su vez, reducirá la resistencia de los alerones y su tendencia indeseada a provocar el guiñada de la aeronave .

Si los controles pueden eliminar la torsión y sus efectos negativos en la entrada de control, el siguiente paso es introducir deliberadamente cierta torsión que se sume al efecto de la deflexión del control. Cuando se aplica correctamente, el ala girará menos y en dirección opuesta a un ala convencional durante la maniobra. ^{[ 3 ]} Por lo tanto, este cambio, que puede realizarse mediante software, beneficia el rendimiento general.

Para probar la teoría AAW, la NASA y la USAF acordaron financiar el desarrollo de un único demostrador, basado en el F/A-18. El trabajo comenzó tomando una estructura de F/A-18 existente, modificada con un ala de preproducción, y se le añadió 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 planta del ala . Posteriormente, se modificó el software de vuelo para las pruebas de vuelo, y la aeronave voló por primera vez en su 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 maniobras de alabeo en 2004-2005. La aeronave de prueba fue redesignada X-53 el 16 de agosto de 2006, según un memorando del Subjefe de Estado Mayor de la USAF, Planes y Programas Estratégicos. ^{[ 1 ]}

Características generales

• Tripulación: 1
• Envergadura: 38  pies 5  pulgadas (11,71  m)
• Altura: 4,65 m ( 15  pies 3 pulgadas )  
• Peso máximo al despegue: 39.000  lb (17.690  kg)
• Planta motriz: 2 motores turbofán de bajo índice de 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 los flaps del borde de ataque fue modificado en McDonnell Douglas (ahora Boeing Phantom Works) 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 del borde de ataque externas de actuación independiente. ^{[ 5 ]}

• Ala adaptable y flexible
• Aeroelasticidad
• Ala aeroelástica en el Grumman X-29
• Vehículo de investigación de alto alfa
• Parker de ala variable

Notas a pie de página

• 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 AAW de la NASA
• Boeing X-53 (2006): Ala aeroelástica activa. Aviation Week & Space Technology.