L'esercito degli Stati Uniti sta sviluppando un nuovo banco di prova per la galleria del vento che aiuterà i futuri convertiplani a raggiungere velocità più elevate, maggiore stabilità e maggiore sicurezza.

In un'enorme galleria del vento al Langley Research Center della NASA, I ricercatori dell'esercito stanno preparando un modello unico di convertiplano per supportare l'analisi e la progettazione di velivoli convertibili avanzati, una possibile chiave per raggiungere gli obiettivi di modernizzazione dell'esercito per Future Vertical Lift.

"I ribaltabili sono come gli aerei V-22 Osprey che i Marines attualmente usano, " ha detto Matt Wilbur, un ricercatore aerospaziale senior con il laboratorio di ricerca dell'esercito del comando di sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito degli Stati Uniti. "Il loro vantaggio è che hanno velocità di volo molto elevate. Possono passare da una configurazione di elicottero a una configurazione di volo in avanti che assomiglia più a un aereo a turboelica e possono andare a velocità di volo molto più elevate rispetto ai tipici elicotteri".

Gli attuali convertiplani all'avanguardia forniscono ai ricercatori dell'esercito una linea di base di ciò che è possibile. Nel futuro, i progettisti di velivoli sfrutteranno nuovi materiali, propulsione avanzata e modellazione di supercomputer, convalidata da esperimenti fisici, per fornire nuove capacità di combattimento all'esercito.

"I dati che stiamo cercando sono completamente nuovi; attualmente non esistono, " ha detto il dottor Jaret Riddick, direttore della direzione della tecnologia dei veicoli del laboratorio. "Vogliamo essere in grado di modellare la stabilità del vortice, che ci aiuterà a superare un limite critico per i convertiplani".

I progetti di tiltrotor richiedono un compromesso tra un rotore di elicottero rotante per un efficiente volo in bilico e un'ala fissa per il volo in avanti in modalità aereo, Egli ha detto. Le interazioni tra questa combinazione unica di rotore e ala possono portare a instabilità a velocità più elevate.

"I ricercatori dell'ARL stanno colmando un divario scientifico fornendo una ricerca di base che convaliderà la modellazione per i velivoli convertiplani del futuro, " ha detto Riddick.

Utilizzando la ricerca aerodinamica fondamentale e modelli computazionali, Gli ingegneri dell'esercito daranno forma al Future Vertical Lift con l'analisi di nuovi progetti di convertiplano. Il loro obiettivo:aumentare la portata, migliorare la protezione e la letalità, e fornire agilità e flessibilità di missione. Con un design avanzato del convertiplano, l'esercito può arrivarci, resta lì e domina ciò che i funzionari chiamano "Battaglia multidominio".

I ricercatori dell'esercito stanno lavorando con un partner industriale per fabbricare il Tiltrotor Aeroelastic Stability Testbed, o TRAS. L'apparato è un gruppo motore convertiplano in scala ridotta e un'ala parziale caricata con sensori e progettata per essere fissata alla parete della galleria del vento. L'esercito spera di prendere in consegna a settembre.

"TRAST si concentra sull'accelerazione dei prodotti della conoscenza che forniranno informazioni critiche per le priorità di modernizzazione dell'esercito all'interno del programma Future Vertical Lift per quanto riguarda la tecnologia del convertiplano per la soppressione del vortice per consentire un volo in avanti più veloce, " disse Elias Rigas, capo della divisione di ricerca applicata ai veicoli del laboratorio.

Il progetto ha il potenziale per fornire ai ricercatori terabyte di dati, che consentirà la ricerca di base che il laboratorio può condividere con la comunità aeronautica responsabile della progettazione e della messa in campo di Future Vertical Lift.

"Quando si tratta di un veicolo di volo, tutto si riduce a sollevare, " ha detto il ricercatore dell'esercito Dr. Robert Thornburgh. "Devi ancora produrre portanza e se è attraverso un'ala o attraverso un rotore, fondamentalmente la portanza è prodotta dal movimento dell'aria e quindi quella fisica fondamentale non è cambiata dai fratelli Wright e quindi ci sono alcune limitazioni su ciò che si può fare con la tecnologia dei velivoli ad ala rotante per quanto riguarda le prestazioni".

I ricercatori dell'esercito stanno lavorando su complessi problemi di volo. Collaborano con la NASA a causa dell'interesse condiviso nella ricerca di base sulla futura tecnologia dei convertiplani.

"Potremmo guardare a missioni diverse per veicoli diversi, ma mentre approfondiamo le esigenze tecnologiche, diventano comuni e quindi possiamo lavorare a stretto contatto con l'esercito su alcune aree di ricerca di base molto fondamentali, " ha detto Susan Gorton, Leader della rivoluzionaria tecnologia di sollevamento verticale della NASA. "Quello che cerchiamo sempre è come migliorare le cose e come rendere le cose più veloci, renderli più silenziosi e come renderli più economici da utilizzare."

Il rapporto tra l'esercito e la NASA è molto speciale, disse Gorton.

"Abbiamo avuto questa relazione per oltre 50 anni in cui abbiamo avuto laboratori co-ubicati in cui il personale dell'esercito è assegnato e lavora nei centri della NASA e lavorano a stretto contatto con noi e ogni giorno i nostri compiti di ricerca sono molto intrecciato ed è un rapporto molto forte e penso che rimarrà forte in futuro, " lei disse.

Come parte del programma di dimostrazione tecnologica multiruolo congiunta del Comando per lo sviluppo delle capacità di combattimento dell'esercito degli Stati Uniti, Aviation &Missile Center, aziende private come Bell, ha creato un velivolo dimostrativo del concetto di convertiplano, il V-280 Valor, che ha raggiunto con successo il primo volo nel 2017. I ricercatori dell'ARL hanno visitato l'azienda a gennaio per vedere da vicino il dimostratore e parlare con gli ingegneri Bell.

Riddick ha affermato che l'ufficio del programma JMR-TD informa i requisiti per il programma di registrazione Future Vertical Lift e ha fornito finanziamenti significativi per la fabbricazione di TRAST.

"Dipendono dal laboratorio per fornire la ricerca fondamentale per consentire ai futuri velivoli convertibili di raggiungere velocità più elevate e una maggiore stabilità, " Riddick ha detto. "Questo è un vero sforzo congiunto tra i ricercatori del laboratorio ei suoi partner per produrre conoscenza e comprensione per il futuro processo decisionale. Evidenzia anche il livello di collaborazione tra la comunità scientifica e tecnologica dell'esercito per realizzare le priorità di modernizzazione dell'esercito".

La NASA ha strutture uniche che l'esercito non ha, ma con una cooperativa, rapporto di collaborazione utilizzano le strutture e lavorano con i ricercatori della NASA per raggiungere gli obiettivi dell'esercito, ha detto Wilbur. La galleria del vento consente ai ricercatori di superare i limiti nei test dinamici producendo venti di Mach 1.2, o 1,2 volte la velocità del suono.

"Ovviamente un aerogiro non vola così velocemente; tuttavia abbiamo una gamma di velocità di volo illimitata per un aerogiro, e gli elicotteri del futuro voleranno sempre più velocemente e questa è una delle poche strutture al mondo in cui vengono costantemente testati gli elicotteri che già soddisfano e superano il raggio di volo previsto per gli elicotteri, " ha detto Wilbur.

Oltre a velocità più elevate, I ricercatori dell'esercito si sono detti fiduciosi che i progressi nella progettazione dei convertiplani salveranno vite umane.

"Più veloce puoi volare, più velocemente riesci a portare qualcuno fuori dal campo di battaglia e in un ospedale e questo potrebbe potenzialmente salvargli la vita, " ha detto il ricercatore dell'esercito Andrew Kreshock. "Uno dei maggiori impatti potrebbe essere sul modo in cui l'esercito opera perché molte basi sono allestite intorno alla gamma degli aerei e quanto velocemente possono arrivare in prima linea e salvare la vita dei soldati".

Il programma TRAST fornirà dati sperimentali critici per consentire la convalida degli strumenti di analisi ingegneristica esistenti e lo sviluppo di strumenti di analisi nuovi e migliorati. Insieme, i dati sperimentali e le analisi migliorate verranno utilizzati per identificare i punti di forza e di debolezza di un convertiplano.

"Il vantaggio per il futuro combattente è che ci permette di spingere la tecnologia più velocemente, più lontano in modo da avere un convertiplano notevolmente migliorato, " ha detto. "Guardiamo sempre 20 anni nel futuro in termini di tecnologie che stiamo cercando di sviluppare, ma è molto gratificante quando possiamo far accadere cose buone e sappiamo di aver sviluppato una tecnologia praticabile per l'esercito".