Innovative contol and smart structures for flight efficiency
- Reference number
- ID22-0068
- Project leader
- Åkermo, Malin
- Start and end dates
- 230101-271231
- Amount granted
- 0 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Other
Summary
The air transport geometry has remained similar for a century even though it is continuously optimized to give better performance, thereby reducing the environmental footprint of each aircraft. Despite this development, air transport has increased so much that the total environmental impact of flying is globally increasing. The blended wing body aircraft is a new geometrical layout currently investigated as an alternative to the more conventional tube-like aircraft configuration and offers reduced energy consumption during flying. However, regardless of the design of today's or proposed future aircraft, it uses specific surfaces for manoeuvring and control, meaning that parts of the control actuation system are mounted on the outside of the wing, creating extra drag and resulting in added fuel consumption. This project aims to investigate the possibility of using more unconventional control systems concept to reduce the environmental effects of aircraft transport. One exciting approach to be investigated is using the wing structure's flexibility without separate movable surfaces and a wing internal actuation system to control the aircraft. This could potentially reduce the fuel consumption, but with a potential increased load on the wing structure. Therefore, the problem is multidisciplinary, including aerodynamics, flight mechanics, flight control, structural dynamics, material choice, manufacturing, and possibilities of inbuilt monitoring systems (such as fibre optics).
Popular science description
Kommersiella tranportflygplan har i prinicp sett likadana ut sedan flygets barndom. Flygplanen har i stort sett varit uppbyggda av ett kroppsrör, vingar och ett stjärtstyrverk (fena och stabilisatorer). För att styra flygplanet har utanpåliggande styrytor i form av roder använts. Eftersom styrytorna är utanpåliggande medför de ett extra dragmotstånd, vilket även leder till en ökad bränsleförbrukning. Genom årens lopp har flygdesignen trimmats genom vingutformning och effektivare framdrivning vilket för enskilda flygplan har medfört minskade utsläpp och en mindre miljöpåverkan. Då vi flyger allt mer har dock dessa förbättringar inte räckt till och flygets totala miljöavtryck ökar. Transportflyget behöver därför radikalt arbeta med att minska sitt miljövatryck på all fronter. Okonventionella sätt att styra framtidens flyplan skulle kunna vara viktig del i detta arbete. Istället för att använda dagens utanpåliggande styrytor syftar detta projekt till att undersöka om det går använda använda inbyggda sätt att förändra vingens form under flygning, vilket populärt brukar benämnas "morphing structures". Att använda denna typ av vingar medför troligtvis en ökad belastning på själva vingen. För att lösa de tekniska utmaningarna krävs därför en bred teknisk kompetens inom såväl flygmekanik, aerodynamik, kontrollsystem, inbyggda sensorsystem, strukturdynamik, material, som tillverkningsteknik. I detta projekt samlas all nödvändig kompetens under gemnsam hatt för att reda ut hur vi kan utforma ytor som förändrar form och som kan användas för att styra framtidens flygplan. Kan vi få bort det extra dragmotsånd som dagens roderytor genererar, så minskar vi bränsleförbrukning och miljöavtrycket minskas radikalt. Det lägger också grunden för helt nya metoder för aktiv styrning resulterande i minimerad bränsleförbrukningen under flygning, vilket vi normalt inte utnyttjar idag.