Magyar kutatók is részt vettek a rettegett repülési jelenség megszelídítésében

A HUN-REN SZTAKI által vezetett, EU által finanszírozott FliPASED (Flight Phase Adaptive Aero-Servo-Elastic Aircraft Design Methods) projektben részt vett a Német Repülési Központ, a francia Repülés és Űrkutatási Labor és a Müncheni Műszaki Egyetem is.

A nemzetközi kutatócsoportnak sikerült leküzdenie a repülés egyik legnagyobb kihívását: egy kifinomult vezérlőrendszerrel elfojtották az úgynevezett flatterjelenséget.

A környezetvédelmi szempontok miatt a repülőgépek szerkezete egyre könnyebb felépítésű, ezzel csökkentve az üzemanyag-fogyasztást és a karbonlábnyomot. A könnyűszerkezetes felépítésnek viszont az a következménye, hogy a járművek sárkányszerkezete egyre rugalmasabb, vagyis deformálódik, ha aerodinamikai erőknek van kitéve. A szerkezeti deformáció és az aerodinamika közötti kölcsönhatást aeroelaszticitásnak nevezik.

„Bizonyos körülmények között a repülőgép szerkezetének sajátlengései és a környező légáramlás közötti kölcsönhatás instabillá válhat. Ez a jól ismert aeroelasztikus jelenség, amelyet »flatternek« neveznek, katasztrofális meghibásodáshoz vezethet. Ezért a repülőgépek szerkezetét úgy kell megtervezni, hogy a maximális üzemi sebességnél vagy az alatt soha ne fordulhasson elő flatter, ez viszont nehezíti, hogy még könnyebb gépek készüljenek” – mutattak rá.

A FliPASED projekten belül az egyik fő cél az volt, hogy aktív eszközökkel, fedélzeti vezérlőfelületek, érzékelők és intelligens vezérlőalgoritmusok segítségével elnyomják a flattert hagyományos kialakítású, pilóta nélküli légijárművek esetében a világon először.

A repülési teszteket a németországi Cochstedtben található, pilóta nélküli repülőgéprendszerek nemzeti kísérleti tesztközpontjában végezték. Mint írták, a flatterteszt fontos mérföldkő minden repülőgép tanúsítási kampányában, mivel segít azonosítani és csökkenteni a flatter kockázatát. A teszthez a csapat a korábban begyűjtött adatok alapján frissítette az aeroelasztikus modelleket, majd elemezték a várható viselkedéseket. Ezután úgynevezett nyitott hurkú repülési tesztet hajtottak végre állandó magasságban, növekvő repülési sebesség mellett. Az eredmények alapján 56 méter/másodperc (201 kilométer/óra) sebességnél már fellépett a flatterjelenség.

A következő lépésként az aktív flatterszabályozást tesztelték. A rendszerellenőrzést követően bekapcsolták a szabályozórendszert. A repülőgép ezután biztonságosan átlépte az előzetesen meghatározott veszélyes repülési sebességet. Mindkét szabályozót egészen 219 kilométer/óra sebességig tesztelték, ami jóval meghaladja a kritikus repülési sebességet. Egy fontos kérdés azonban még megválaszolatlan maradt: valóban jelen van a repülőgépen a várt pusztító flatter 56 méter/másodpercnél (201 kilométer/óra)? A kutatók ennek megállapítására szabályozó nélkül repültek túl az előre jelzett flattersebességen. Ezt az utolsó repülési teszt megerősítette, ahol a flatterjelenség fellépett, és több alkatrész a rezgések hatására letört a szárnyról. Így a kísérlet azt is megmutatta, hogy a szabályozók nagyon jól teljesítenek, és hogy az aktív vezérlés hatékony eszköz lehet a könnyebb repülőgép-szerkezetek védelmében a repülési instabilitás ellen.

A FliPASED projekt tesztjei először mutattak be sikeres, repülés közbeni aktív flatterelnyomást egy hagyományos kialakítású, pilóta nélküli repülőgépen. Ennek a  gépnek a jellemzői a projekt tanácsadó testületének (Airbus és Dassault Aviation) javaslatára szándékosan hasonlóak a kereskedelmi forgalomban repülő gépekéhez. A tesztekkel a kutatók olyan technológiai felkészültségi szintet demonstráltak, amellyel bizonyították, hogy a következő generációs kereskedelmi repülőgépekben hatékony technológiaként használható az aktív flatterelnyomás.

Mivel a flatter veszélyes, a valódi flatterről szóló adatok rendkívül ritkák. A FliPASED projektnek ezért az volt a terve az indulás óta, hogy ne csak repülési hardver- és szoftvereszközöket publikáljon, amelyek bemutatják az aktív flatterszabályozást, a szimulációt és a valós idejű előrejelzést, hanem egy nyílt forráskódú adattárat is biztosítson az összes repülési teszt adataival. A cél az, hogy más mérnökök és kutatók is bekapcsolódjanak, és validálják eszközeiket és módszereiket, ami e kutatási terület előrehaladását eredményezi.

A képen a Repülésirányító és Repülő-hajózó Tanszék III. évfolyamos hallgatója egy pilóta nélküli légijármű rendszerrel kísérletezik az MH 86 Szolnok Helikopter Bázison 2019. április 23-án. Fotó: Mészáros János