Izrael Wygnanski gyermekkorától megszállottja a repülésnek. Amatőr pilóta először egyedülállóan 16 éves korában lépett fel. Most, 80 éves korában, még mindig repül, és nem mutat megállási jeleket. 50 éves karrierje során Wygnanski, az Arizonai Egyetem repülőgép- és gépmérnöki professzora tanulmányozta, hogyan lehet manipulálni a légáramot és a turbulenciát a repülőgépek hatékonyabbá tétele érdekében.
Jövőre munkája gyümölcse a Boeing tesztgépén, a 757 ecoDemonstratoron lesz. A projekt a repülés közbeni hatékonyság egyik fő forrására, a repülőgép farkára összpontosít. Az új farok 37 apró seprőlevegő-sorozatot alkalmaz, amelyek elősegítik a kormányzást alacsony fordulatszámon vagy motor meghibásodása esetén, amikor kormányra van szükség a repülőgép menetének tartásához. A Boeing, a NASA és a Caltech közreműködésével tesztelt kialakítás kisebb, könnyebb farokhoz és nagyobb üzemanyag-hatékonysághoz vezethet az elkövetkező évtizedekben. A csapat októberben megkapta a NASA Group Achievement díját.
A létrehozott demonstrációs modell azt mutatja, hogy a sík farkai nagyobbak, mint amilyennek lennie kell. Miért van az, hogy?
A függőleges farok nagyon nagy; bizonyos esetekben ez majdnem olyan nagy, mint fél szárny. Lényegében, ha egy repülőgép teljes életciklusán megy keresztül, mondjuk, 25 év alatt, és soha nem veszíti el a motort - ez történik, mivel a motorok manapság nagyon megbízhatóak -, élete során egészen jó ok nélkül hordozta ezt a nagy függőleges stabilizátort. Gondolj súlyára, húzódására. Nagyon sok hozzájárul a repülőgép üzemanyag-fogyasztásához. Bizonyos mértékben mindig kihasználják, de a teljes potenciáljának nem használják fel. Ha a repülőgép nem veszíti el a motort, a farok nem kritikus ellenőrző felület.
Idén elején a szélcsatornán végzett tesztek során egy teljes méretű farkot tett a söpörő fúvókáival felszerelve. Hogy ment?
Eredetileg 37 [elsöprő sugárhajtású] szelepmozgató volt beágyazva ebbe a függőleges farokba. Kiderült, hogy akár egy hajtómű majdnem 10 százalékkal javíthatja a farok hatékonyságát. Ennek a működtető fúvókanek a területe, egy négyzet hüvelyk nyolcadike, befolyásolhatja az egész szárny áramlását, amely 370 négyzetláb. Csodálatos eredmény volt. Azt hiszem, hogy tesztelni fogják, és a repülés bizonyított lesz.
Tehát mennyivel kisebb lehet a repülőgép farka?
Az eredmények rögtön azt mutatják, hogy 30 százalékkal csökkenhetünk. Ez lényeges. Ha egy százalékkal megtakarítja az üzemanyag-fogyasztást, gondoljon arra, hogy mit jelent ez egy repülőgép élettartama alatt. Az egész kísérlet itt egy technológia bizonyítása volt, és bejuttattuk az ajtót, hogy az ipar tudja, hogy itt van olyan potenciál, amelyet soha nem használtak fel. Más szavakkal, az eszközkészletben található egy eszköz, amely megváltoztathatja a repülőgépek tervezését.
Wygnanski az űrrepülés és a gépipar professzora az Arizonai Egyetemen. (NASA jóvoltából) Tehát egy kis csípéssel a légáramban befolyásolhatja például a kormányzás vagy az emelés eredményét. Egyszerű koncepciónak tűnik. Mi teszi ezt nehéz elérni?
Az Achille-sarok ebben az egész problémában az áramlásvezérlést biztosító szelepmozgatók komplexitása volt. Eleinte elektromágneses eszközöket használtunk. Az emberek piezoelektromos berendezéseket használtak. Vagy nehéz, vagy nehéz karbantartani. Ezután jött ez a másik ötlet egy kis oszcilláló sugárhajtómű használatához, amely sűrített levegőt igényel. Nincsenek mozgó alkatrészei, és lényegében a szárny felületére is marathatók.
És korábban már tesztelted ezt a koncepciót más típusú repülőgépeken?
Igen. Megkezdtünk néhány viszonylag alapvető áramlási mintázat vizsgálatát, mint például két légáram keverése, amit láthat a sugárhajtóművek kipufogógázaiban. Ez az ötlet nagyobb és nagyobb alkalmazásához vezetett. Például 2003-ban kipróbáltuk a Bell Helicopters és a Boeing közreműködésével egy repülőgépen, amely a V-22 Osprey technológiai demonstrációja volt. Amit a laboratóriumban előrejelztünk, működött.
Ez egy nagy ugrás a V-22-ről egy utasszállító repülőgépre. Hogyan váltottál át a kereskedelmi repülésre?
Azt gondoltuk: "Mi lenne egy olyan irányítófelület, amely nem repülési kritikus?" Más szavakkal, ha valami történik ezzel az irányító felülettel, a repülőgép továbbra is repülni tud. Az egyik ilyen felület egy tipikus farok a kereskedelmi repülőgépen. Tegyük fel, hogy egy repülőgép egyik motorja kilép. Ebben az esetben a farok biztosítja, hogy a sík továbbra is egyenesen tud repülni annak ellenére, hogy a tolóerő már nem szimmetrikus.
Használható-e a légzsákrendszer a farokon kívül más helyeken is?
Ó igen. Pontosan. [Ez a demonstráció] csak az volt, hogy meggyőzze az embereket, ez valami, amit kipróbálhatunk. Ez sokat tehet a repülőgépek jövőbeni tervezése szempontjából. Lehetséges, hogy tovább söpörheti a szárnyokat hátra, és ez növelheti a sebességet a húzás növekedése nélkül. Képzelje el, hogy olyan repülõgéppel halad át az Atlanti-óceánon, amely ugyanannyi üzemanyagot fogyaszt, de másfél órát takarít meg a repülés során. A Concord kivételével 50 évig ugyanazon sebességgel ragadtunk be.
A kereskedelmi utasszállító társaságok jó okkal konzervatívak. Tehát az új technológiák elfogadásának üteme viszonylag lassú.
Nagyon, nagyon lassan. Ha nem szakértő, akkor ma a repülőgépekre néz, és az 1950-es évek végén repült kereskedelmi sugárhajtású repülőgépekre nézel ki, és nagyon nehéz leszel látni valami nagyon különféle dolgot. Több mint 100 év telt el a Wright Brothers óta. Az első 50 évben óriási változás történt, a Wright Flyertől a 707-ig. A 707-től a mai napig, igen, javult az aerodinamika, de ez nem túl nyilvánvaló. Ma ugyanolyan sebességgel repülünk, mint 1960-ban. Van üzemanyag-hatékonyság és így tovább, de alapvetően az emberek azt mondják: „Nos, a repülés a naplemente tudománya. Már nem látunk semmi újat.
És itt azt hiszi, hogy van valami új?
Hiszem, hogy megtesszük.
