Ala aeroelástica activa del Boeing X-53

El programa de desarrollo del ala aeroelástica activa X-53 (AAW) es un proyecto de investigación estadounidense que se llevó a cabo de manera conjunta entre el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL), Boeing Phantom Works y el Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA, donde se probó la tecnología en vuelo en un McDonnell Douglas F/A-18 Hornet modificado. La tecnología de ala aeroelástica activa es una tecnología que integra la aerodinámica, los controles y la estructura del ala para aprovechar y controlar la torsión aeroelástica del ala a altas velocidades y presiones dinámicas. Mediante el uso de múltiples controles de borde de ataque y de salida como las "pestañas aerodinámicas", se pueden controlar cantidades sutiles de torsión aeroelástica para proporcionar grandes cantidades de potencia de control del ala, al tiempo que se minimizan las cargas de aire de maniobra en condiciones de alta tensión del ala o la resistencia aerodinámica en condiciones de baja tensión del ala. Este programa fue la primera prueba a escala real de la tecnología AAW.

El desarrollo del concepto inicial se realizó con pruebas en túnel de viento a mediados de los años 80 bajo contrato de la Fuerza Aérea. La designación "X-52" se omitió en la secuencia para evitar confusiones con el bombardero B-52 Stratofortress de Boeing.

La versión de preproducción del F/A-18 era un avión ideal para probar la tecnología AAW, con una relación de aspecto del ala relativamente alta para un caza, con una resistencia adecuada, pero sin necesidad de añadir rigidez adicional para cambiar su comportamiento de torsión. El X-53 F/A-18 fue modificado para permitir que dos superficies de control del borde de ataque trabajaran juntas con sus dos superficies del borde de salida para controlar la torsión aeroelástica del ala y proporcionar un excelente rendimiento de balanceo a alta velocidad.

AAW se desarrolló a partir del conocimiento de que la aeroelasticidad del ala, causada por la deflexión de una superficie de control, se puede compensar desviando otras superficies de control. En particular, casi todos los aviones modernos utilizan algún tipo de slat a lo largo del borde de ataque del ala para proporcionar más sustentación durante ciertas partes del vuelo. Al desplegar los slats al mismo tiempo que los alerones, su efecto de torsión en las partes estructurales principales del ala se opone entre sí, lo que elimina la torsión. Esto mejora la capacidad de los alerones para producir grandes momentos de balanceo en la aeronave. Esto significa que se necesita menos deflexión de los alerones para producir un movimiento requerido, lo que, a su vez, reducirá la resistencia de los alerones y su tendencia no deseada asociada a hacer que la aeronave se desvíe.

Si los controles se pueden utilizar para eliminar la torsión y sus efectos negativos en la entrada de control, el siguiente paso es introducir deliberadamente cierta torsión que aumente el efecto de la desviación del control. Cuando se aplica correctamente, el ala se torcerá menos y en una dirección opuesta a un ala convencional durante la maniobra. Por lo tanto, este cambio, que se puede realizar mediante software, beneficia el rendimiento general.

Para probar la teoría de la AAW, la NASA y la USAF acordaron financiar el desarrollo de un único demostrador, basado en el F/A-18. El trabajo comenzó tomando un fuselaje existente del F/A-18 modificado con un ala de preproducción, y se le agregó un sistema de accionamiento de flaps de borde de ataque externo y una computadora de control de vuelo actualizada. Se desarrollaron leyes de control aeroelástico activo del ala para flexionar el ala, y se utilizó instrumentación de vuelo para medir con precisión el rendimiento aeroelástico de la forma del ala. Luego se modificó el software de vuelo para las pruebas de vuelo, y el avión voló por primera vez en forma modificada el 15 de noviembre de 2002. El avión demostró con éxito la viabilidad del concepto a escala real durante las pruebas de maniobra de alabeo en 2004-2005. El avión de prueba fue redesignado X-53 el 16 de agosto de 2006, según un memorando del Jefe Adjunto de Estado Mayor, Planes y Programas Estratégicos de la USAF.

Características generales

• Crew: 1
• Wingspan: 38 pies 5 en (11,71 m)
• Altura: 15 pies 3 en (4,65 m)
• Peso máximo de despegue: 39.000 libras (17.690 kg)
• Powerplant: 2 × General Electric F404-GE-400 motores de bajo bypass turbofán, 16.000 lbf (71 kN) empuje cada

Rendimiento

• Velocidad máxima: 1.188 mph (1.912 km/h, 1.032 kn)
• Techo de servicio: 50.000 pies (15.000 m)

Aviónica
El sistema de accionamiento de flaps de borde de ataque fue modificado en McDonnell Douglas (ahora fábrica de Boeing Phantom) utilizando una unidad de accionamiento externa desarrollada por Moog Inc. Las leyes de control de vuelo AAW se programaron en una computadora de control de vuelo de investigación modificada para incluir superficies de control de borde de ataque externas accionadas independientemente.

• Ala flexible
• Aeroelasticidad
• Ala aeroelástica en el Grumman X-29
• Vehículos de investigación alfa
• Ala variable Parker

Notas de pie de página

• Cole, William (mayo de 2002). "Tecnología que permite el encendedor en Dryden, Boeing". Boeing Frontiers.
• Boeing Active Aeroelastic Página
• AAW NASA gallery
• Boeing X-53 (2006): Active Aeroelastic Wing Aviation Week & Space Technology