Magyar kutatók oldották meg a repülők rettegett jelenségét

A csapatnak sikerült leküzdenie a repülés egyik legnagyobb kihívását: egy kifinomult vezérlőrendszerrel elfojtották az úgynevezett flatterjelenségét. Hogy ez mit is takar pontosan, az mindjárt kiderül, csak egy kicsit messzebbről kell indulni.

A környezetvédelmi szempontok miatt a repülőgépek szerkezete egyre könnyebb felépítésű, ezzel csökkentve az üzemanyag-fogyasztást és a karbonlábnyomot. A könnyűszerkezetes felépítésnek viszont az a következménye, hogy a repülőgép-sárkányszerkezetek egyre rugalmasabbak, vagyis deformálódnak, ha aerodinamikai erőknek vannak kitéve.

A magyar HUN-REN SZTAKI által vezetett projektben részt vett a Német Repülési Központ, a francia Repülés- és Űrkutatási Labor és a Müncheni Műszaki Egyetem is.

“Bizonyos körülmények között a repülőgép szerkezetének sajátlengései és a környező légáramlás közötti kölcsönhatás instabillá válhat. Ez az aeroelasztikus jelenség, amelyet “flatternek” neveznek, katasztrofális meghibásodáshoz vezethet. Ezért a repülőgépek szerkezetét úgy kell megtervezni, hogy a maximális üzemi sebességnél vagy az alatt soha ne fordulhasson elő flatter, ez viszont nehezíti, hogy még könnyebb gépek készüljenek” – mutatott rá a kutatócsoport.

A Flight Phase Adaptive Aero-Servo-Elastic Aircraft Design Methods (igen, tényleg ez a neve) projekten belül az egyik fő cél az volt, hogy aktív eszközökkel, fedélzeti vezérlőfelületek, érzékelők és intelligens vezérlőalgoritmusok segítségével elnyomják a flattert, elsőként hagyományos kialakítású, pilóta nélküli légijárművek esetében.

A repülési teszteket a németországi Cochstedtben található tesztközpontban végezték. A teszt fontos mérföldkő minden repülőgép tanúsítási kampányában, mivel segít azonosítani és csökkenteni a flatter kockázatát. A teszthez a csapat a korábban begyűjtött adatok alapján frissítette az aeroelasztikus modelleket, majd elemezték a várható viselkedéseket. Ezután úgynevezett nyitott hurkú repülési tesztet hajtottak végre állandó magasságban, növekvő repülési sebesség mellett. Az eredmények alapján 56 méter per másodperc (201 kilométer per óra) sebességnél már fellépett a flatterjelenség.

A következő lépésként az aktív flatterszabályozást tesztelték. A rendszerellenőrzést követően bekapcsolták a szabályozórendszert, a repülőgép ezután biztonságosan átlépte az előzetesen meghatározott veszélyes repülési sebességet. Mindkét szabályozót egészen 219 km/órás sebességig tesztelték, ami jóval meghaladja a kritikus repülési sebességet.

Egy fontos kérdés azonban még maradt: valóban jelen van a repülőgépen a várt pusztító flatter 56 méter per másodpercnél? A kutatók ennek megállapítására szabályozó nélkül repültek túl az előre jelzett flattersebességen. Ezt az utolsó repülési teszt megerősítette, ahol a flatterjelenség fellépett, és a rezgések hatására több alkatrész letört a szárnyról. Így ez a kísérlet is megerősítette, hogy a szabályozók nagyon jól teljesítettek, és hogy az aktív vezérlés hatékony eszköz lehet a könnyebb repülőgép-szerkezetek védelmében a repülési instabilitás ellen.

Az alábbi videó remekül bemutatja a jelenséget:

A projekt tesztjei először mutattak be “repülés közbeni aktív sikeres flatterelnyomást” egy hagyományos kialakítású (szárny-törzs-farkofelület), pilóta nélküli repülőgépen. Ennek a pilóta nélküli gépnek a jellemzői a projekt tanácsadó testületének (Airbus és Dassault Aviation) javaslatára szándékosan hasonlóak a kereskedelmi forgalomban repülő repülőgépekéhez. A tesztekkel a kutatók olyan, úgynevezett technológiai felkészültségi szintet demonstráltak, amellyel bizonyították, hogy a következő generációs kereskedelmi repülőgépekben hatékony technológiaként használható az aktív elnyomás.

A projekt adattára nyílt forráskódú, hogy más mérnökök és kutatók is bekapcsolódhassanak és validálják eszközeiket és módszereiket, ami ezen kutatási terület előrehaladását eredményezi.