Effektivare flyg med innovativ kontroll och smart struktur
- Diarienummer
- ID22-0068
- Projektledare
- Åkermo, Malin
- Start- och slutdatum
- 230101-271231
- Beviljat belopp
- 0 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Övrigt
Summary
Transport flygplanens geomtri har i princip varit densamma det senaste århundradet även om ständig optimering har givit bättre och bättre egenskaper. På detta sätt har miljöavtrycket, för varje individuellt flygplan, reducerats. Nu har dock antalet luftransporter ökat så mycket att den totala miljöpåverkan således också stegvis har ökat. Flygande vingar är en typ av geometrisk form som undersöks som ett alternativ till konventioner tublik kroppsrörs och ving konstruktion. Oavsett konstruktionslösning bygger framida föreslagna farkoster oftast specifika delar för manövrering och kontroll. Med andra ord är själva styrverket monterat på utsidan av vingen vilket skapar mer dragmotstånd och det medför extra bränsleförbrukning. Syftet med det här projektet är att undersöka möjligheten att använda ner okonvetionella kontrollsystemkoncept för att uppnå en minskad miljöeffekt av flygtransporter. En intressant designlösning kan vara att använda en flexibel vingstruktur utan separata rörliga ytor och en vinge som innehåller inbuggda ställdon för att kontrollera flygplanets rörelser. Detta kan potentiellt minska bränsleförbrukningen men samtidigt ökar lasten även potentiellt på vingstrukturen. Problemet som skall lösas är därför multidiciplinärt och involverer flera teknikdicipliner i form av aerodynamik, flygteknik, flyg kontroll, struktur dynamik. materialval, tillverkning och möjligheten att använda inbyggda strukturövervakningssystem (exempelvis innehållande fiberoptik).
Populärvetenskaplig beskrivning
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.