تصمیم ناسا بر ساخت هواپیماهایی با بال تاشو

تصمیم ناسا بر ساخت هواپیماهایی با بال تاشو

شاهین با جمع کردن بال‌های خود، می‌تواند شیرجه‌ای کنترل شده و با سرعت بالا به سمت زمین داشته باشد که البته این دقیقا سناریوی ایده‌آلی نیست که ما برای هواپیماهای مدرن در نظر داریم. با این وجود، جمع شدن بال‌ها در حین پرواز می‌تواند مزایایی نیز به دنبال داشته باشد و به همین جهت ناسا به دنبال عملی کردن این کار است.

البته در اینجا هدف از به کارگیری این بال‌ها نه انجام دایوهای (شیرجه‌های) کنترل شده که بالا بردن کارایی و قابلیت‌های هواپیماها است. ناسا این فناوری جدید را “بال خم شونده‌ی هوشمند” (SAW) نامیده است. تاکنون بال‌های خم شونده تنها با این هدف استفاده شده‌اند که هواپیماها فضای کمتری را بر روی عرشه ناوهای هواپیمابر اشغال کنند و نیز در آشیانه‌های کوچک‌تر جای بگیرد تا بدین طریق فرآیند پارک کردن تسهیل شود. تعداد هواپیماهای بزرگی که مجهز به بال‌های خم‌شونده هستند و توانایی تاکسی کردن در بین زیرساخت‌های فرودگاه را دارند بسیار اندک است. با این حال پروژه‌‌ای که ناسا در دست اجرا دارد، بسیار متفاوت از همه‌ی این موارد است.

لازم به ذکر است که این اولین تجربه‌ی سازمان ملی هوانوردی و فضایی ناسا در زمینه‌ی طراحی‌های هواپیمایی نیست و آن‌ها سال‌ها مشغول فعالیت بر روی پروژه‌‌های مشابهی بوده‌اند. به عنوان مثال این سازمان مدت‌ها در قالب پروژ‌ه‌ی “هوانوردی سازگار با محیط زیست”بر روی بال‌های تا‌ شونده کار کرده است. پروژه‌ی دیگر این سازمان که زیرمجموعه‌ی پروژه‌ی SAW قرار می‌گیرد، استفاده از این بال‌های تاشونده به منظور کوتاه کردن یا حذف باله‌ی عمودی هواپیماها است که این مسئله با کاهش قابل توجه کشش و وزن هواپیما و در نتیجه کاهش مصرف سوخت آن، فواید زیست‌محیطی فراوانی را در پی خواهد داشت.

هواپیماهای مافوق صوت و نیز هواپیماهای بسیار سنگین برای کنترل Yaw (حرکت هواپیما حول محور عمودی) در حین پرواز نیاز به باله‌ی عمودی ثابت‌کننده دارند. به گفته‌ی ناسا امروزه به لطف پیشرفت‌هایی که در زمینه‌ی محرک‌های مورد نیاز برای حرکت دادن بال‌ها صورت گرفته است، امکان جمع شدن و کنترل جزئی‌تر و دقیق‌تر بال‌ها وجود دارد. امروزه در اکثر بال‌های خم شونده از محرک‌های بزرگ و حجیمی برای حرکت فیزیکی استفاده شده که به جای سیستم‌های الکتریک دارای سیستم‌های هیدرولیک هستند. علت استفاده از سیستم‌های هیدرولیک این است که تا به امروز در زمینه‌ی حرکت فیزیکی در هواپیماها، هیچ گزینه‌ی دیگری به اندازه‌ی این سیستم‌ها مورد استفاده و آزمایش قرار نگرفته است. از دهه‌ی ۱۹۶۰ تاکنون تغییر چندانی در نحوه‌ی کار این سیستم‌ها ایجاد نشده است.

یکی از مهندسان ناسا به نام مت موهولت گفته است که:

ما به دنبال انجام اصلاحاتی در بال‌های خم شونده هواپیماها هستیم. به واسطه‌ی فناوری‌های امروزی که در دهه‌ی ۱۹۶۰ وجود نداشتند، اکنون ما می‌توانیم بال‌های نازک‌تر و با حجم کمتر را متحرک کنیم. این مسئله به ما کمک می‌کند که بال‌هایی نازک داشته باشیم و قسمت های نازک بال مثل نوک آن که معمولا خیلی سفت و ثابت هستند نیز بتوانند جمع شوند.

از این فناوری در مواردی مثل هواپیماهای فراصوت استفاده شده است.در این هواپیماها سرعت خیلی بالا باعث ایجاد نیروی برای فراوان شده و در نتیجه قدرت کنترل Yaw کاهش می‌یابد. خم شدن نوک باله‌‌ها به سمت بالا باعث ایجاد سطح عمودی بیشتر و تقویت باله‌ی دم هواپیما شده و در نتیجه باعث ثبات در حرکت می‌شود و در عین حال، این مسئله چندان باعث کاهش نیروی برا (لیفت) در حین بلند شدن و فرود آمدن در موقعیت‌های دشوار نمی‌شود، چرا که در این موقعیت ها می‌توان بال‌ها را باز کرد و سطح نیروی برای پرواز را افزایش داد.

مهندسان ناسا همچنین بیان داشته‌اند که این نوک بال‌های قابل تنظیم، به صورت پویا قادر به تغییر موقعیت هستند که این مسئله در شرایط مختلف پرواز و در مواقع نیاز باعث کنترل نیروی برا و Yaw می‌شود.

ناسا تصمیم دارد که برای اولین بار این ایده را در بهار سال ۲۰۱۷ و بر روی ماکت PTERA یا Prototype-Technology Evaluation and Research Aircraf آزمایش کند. این آزمایش هم‌زمان با تست‌های زمین پایه‌ی محرکهای واقعی که توانایی خم کردن بال‌های نمونه ها  ماکت را دارا هستند، خواهد بود. اهداف این آزمایشات به شرح زیر است: اعتبارسنجی تجهیزات، بررسی یکپارچگی سیستم، ارزیابی کنترل قانونی دستگاه و نیز ارزیابی بال‌های جدید از نظر صلاحیت پرواز و کاهش احتمالی مصرف سوخت.