Полномасштабный узкофюзеляжный исследовательский самолет NASA Sustainable Flight Demonstrator, предназначенный для исследования нулевых выбросов авиации и более быстрых и экономичных пассажирских полетов со скоростью, близкой к скорости звука, был назван США X-66A. ВВС.
Начиная с 1940-х годов программа США X-plane была посвящена созданию самолетов; это было не производство прототипов для производства, а чисто исследовательские машины для совершения аэрокосмических прорывов на фундаментальном уровне, что привело к таким нововведениям, как сверхзвуковой X-1 и гиперзвуковой X-15.
Для X-66A, НАСА и Боинг решают основную проблему аэрокосмической техники, заключающуюся в том, что каждый самолет — это упражнение в компромиссе. В идеале инженеры хотят иметь планер с установленным на нем совершенным крылом. К сожалению, такое крыло должно иметь бесконечный размах, что не совсем практично.
В результате инженерам приходится идти на компромиссы. Отчасти это связано с той ролью, которую играет крыло. Если вы посмотрите на форму птичьих крыльев, то увидите, что они приспособлены для различных функций и имеют не только разные формы, но и соотношение сторон, изгибы и кончики, чтобы справляться с вихрями, вызванными невероятно сложным потоком воздуха над ними. У ворон эллиптические крылья обеспечивают скорость и маневренность, у орлов широкие крылья с прорезями на концах для малых скоростей с большой подъемной силой, у колибри крылья быстро взмахивают при парении, а у альбатросов длинные тонкие крылья для полета на высоких скоростях.
Крыло типа «альбатрос» ближе всего к крылу X-66A, которое называется трансзвуковым крылом с ферменными связями (TTBW). Его цель — полеты в околозвуковой области. То есть на скоростях от 0,8 до 1,2 Маха. Это диапазон непосредственно перед так называемым звуковым барьером, когда самолет начинает подвергаться сильным нагрузкам, называемым ударными волнами, которые увеличивают сопротивление, затрудняют управление и вызывают другие проблемы.
Что странно в околозвуковой области, так это то, что вся плоскость не превышает скорости звука. Вместо этого воздух, обтекающий разные части самолета, движется с разной скоростью. В результате большая часть самолета дозвуковая, а остальные части сверхзвуковые. Лучше всего это можно понять из истории летчиков-истребителей во время Второй мировой войны, чьи винтовые самолеты часто пикировали на высокой скорости. Истребитель летел ниже скорости звука, но винт и части аэродинамических поверхностей двигались быстрее звука относительно воздуха, иногда с неприятными результатами.
Все это представляет не только академический интерес. Авиакомпании стремятся строить пассажирские и грузовые самолеты, способные совершать околозвуковые полеты, отсюда и участие Boeing в X-66A. Проблема заключается в преодолении трудностей, необходимых для достижения правильного компромисса, когда у вас нет идеального крыла.
В случае с Х-66А требуется длинное, тонкое и узкое крыло, расположенное высоко на фюзеляже. Одним из недостатков этого является то, что такое крыло будет иметь тенденцию изгибаться и раскачиваться, поэтому для его стабилизации добавляется ферма. Это само по себе ставит новые проблемы перед и без того серьезной проблемой создания реалистичных компьютерных моделей сложного воздушного потока через крыло, фюзеляж и двигатели. Цель состоит в том, чтобы лучше понять конструкцию демонстрационного самолета, который однажды может привести к созданию околозвукового авиалайнера, который на 30% более эффективен и может привести к нулевому воздушному путешествию.
» Чтобы достичь нашей цели по нулевому уровню авиационных выбросов к 2050 году, нам нужны трансформирующие концепции самолетов, подобные тем, на которых мы летаем на X-66A», — сказал Боб Пирс, заместитель администратора Управления аэронавтических исследований НАСА, который объявил о назначении на конференции. Авиационный форум Американского института аэронавтики и астронавтики в Сан-Диего. «С этим экспериментальным самолетом мы стремимся продемонстрировать виды энергосберегающих технологий, снижающих выбросы, которые нужны авиационной отрасли».
