Izrael Wygnanski byl posedlý letem od dětství. Jako amatérský pilot se poprvé osamostatnil ve věku 16 let. Nyní téměř v 80 letech stále létá a nevykazuje známky zastavení. V průběhu své 50leté kariéry, Wygnanski, profesor leteckého a strojního inženýrství na univerzitě v Arizoně, studoval, jak manipulovat s prouděním vzduchu a turbulencemi, aby byla letadla efektivnější.
Příští rok bude plod jeho práce létat na testovacím letadle Boeing, 757 ecoDemonstrator. Projekt se zaměřuje na hlavní zdroj neefektivnosti za letu: ocas letadla. Nový ocas využívá řadu 37 malých zametacích vzduchových paprsků, které pomáhají řídit řízení při nízkých rychlostech nebo v případě poruchy motoru, pokud je pro udržení letadla v kurzu nutné kormidlo. Návrh, testovaný ve spolupráci s Boeing, NASA a Caltech, by mohl v nadcházejících desetiletích vést k menším, lehčím ocasům a větší spotřebě paliva. Tým obdržel v říjnu cenu NASA od skupiny NASA.
Ukázkový model, který jste vytvořili, ukazuje, že ocasní plochy jsou větší, než je třeba. Proč?
Svislý ocas je velmi velký; v některých případech je to skoro až půl křídla. V zásadě, pokud letadlo prochází celým životním cyklem, řekněme 25 let, a nikdy neztratí motor - což se stává, protože motory jsou dnes velmi spolehlivé - v podstatě nesl tento velký vertikální stabilizátor po celou dobu své životnosti bez dobrého důvodu. Pomysli na jeho váhu, jeho odpor. K spotřebě paliva letounu docela přispívá. Vždy se používá, do určité míry, ale ne na celý svůj potenciál. Pokud letoun neztratí motor, ocas není kritickou kontrolní plochou.
Začátkem letošního roku jste pomocí testů ve větrném tunelu dali ocas plné velikosti vybavený svými zametacími tryskami. Jak to šlo?
Původně bylo v tomto vertikálním ocasu zabudováno 37 ovladačů [zametací trysky]. Ukázalo se, že i jeden pohon může zvýšit účinnost ocasu téměř o 10 procent. Oblast tohoto jednoho ovládacího paprsku, jedna osmina čtvereční palce, může ovlivnit průtok přes celé křídlo, které je 370 čtverečních stop. To byl úžasný výsledek. Myslím, že to bude otestováno a let osvědčeno.
Takže o kolik menší může být ocas letounu?
Výsledky okamžitě ukazují, že ji můžeme zmenšit o 30 procent. To je podstatné. Pokud ušetříte na spotřebě paliva v řádu jednoho procenta, promyslete si, co to znamená po celou dobu životnosti letadla. Celý experiment zde měl prokázat technologii a dostat naše nohy do dveří, aby si průmysl uvědomil, že zde existuje potenciál, který nikdy nepoužili. Jinými slovy, v sadě nástrojů je nástroj, který může změnit způsob navrhování letadel.
Wygnanski je profesorem leteckého a strojního inženýrství na arizonské univerzitě. (Zdvořilost NASA) Takže malým vyladěním proudu vzduchu můžete ovlivnit výsledek, řekněme, řízení nebo zvedání. Vypadá to jako jednoduchý koncept. Co ztěžuje dosažení tohoto cíle?
Achillovou patou v tomto celém problému byla složitost ovladačů, které zajišťují řízení toku. Původně jsme používali elektromagnetické. Lidé používají piezoelektrické. Buď jsou těžké nebo těžko udržovatelné. Pak přišla tato další myšlenka na použití malého oscilujícího tryskového ovladače, což je zařízení, které potřebuje stlačený vzduch. Nemá žádné pohyblivé části a může být v podstatě vyleptán na povrch křídla.
A předtím jste tento koncept testovali na jiných typech letadel?
To jo. Začali jsme zkoumat některé relativně základní vzorce proudění, jako je smíchání dvou proudů vzduchu, což je něco, co můžete vidět ve výfukových plynech proudových motorů. To vedlo k větším a větším aplikacím této myšlenky. Například v roce 2003 jsme to testovali společně s Bell Helicopters a Boeing na letounu, který byl technologickým demonstrátorem V-22 Osprey. To, co jsme v laboratoři předpovídali, fungovalo.
Je to velký skok z V-22 na tryskové letadlo pro cestující. Jak jsi přešel na komerční let?
Pomysleli jsme si: „Jaký bude kontrolní povrch, který není kritický pro let? Jinými slovy, pokud se něco stane s tímto ovládacím povrchem, letadlo může stále létat. Typickým ocasem komerčního letounu je jeden takový povrch. Řekněme, že jeden motor v letadle skončil. V tomto případě ocas zajistí, že letadlo bude stále schopné létat rovně, přestože tah již není symetrický.
Mohl by být systém airjetů použit na jiných místech, než je ocas?
Jo, jo. Přesně tak. [Tato demonstrace] měla lidi jen přesvědčit, že je to něco, co můžeme vyzkoušet. To může udělat hodně pro budoucí design letadel. To může možná zamést křídla dále dozadu, a to může zvýšit rychlost bez zvýšení tažení. Představte si, že překročíte Atlantik letadlem, které spotřebovává stejné množství paliva, ale ušetříte hodinu a půl letu. S výjimkou Concordu jsme po dobu 50 let uvízli se stejnou rychlostí.
Komerční letecké společnosti jsou konzervativní a mají dobrý důvod. Míra přijetí nových technologií je tedy relativně pomalá.
Velmi, velmi pomalu. Pokud nejste odborník, podíváte se dnes na letadla a podíváte se na komerční proudová letadla, která létala na konci padesátých let, a bylo by obtížné vidět něco velmi odlišného. Je to už více než 100 let od bratrů Wrightů. V prvních 50 letech došlo k obrovské změně, od Wright Flyer k 707. Od 707 k dnešnímu dni, tam je zlepšení, pokud jde o aerodynamiku, ale to není příliš zřejmé. Dnes létáme stejnou rychlostí, jakou jsme letěli v roce 1960. Existuje palivová účinnost, a tak dále, ale lidé v zásadě říkají: „Letectví je věda o západu slunce. Už nic nového nevidíme. “
A tady věříte, že máte něco nového?
Věřím, že ano.
