Airbus "BLADE" first flight


LH243

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2 Ottobre 2016
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EDDF, LIRF, LIVD
Riporto il primo volo del dimostratore Airbus A340-300 MSN 001 con il nuovo profilo alare "BLADE".

Questo profilo alare che si puó vedere su entrambi i profili esterni delle ali dell´aeromobile, é un cosidetto "laminar airflow profile". Grazie a nuovi materiale e nuovi disegni del profilo, Airbus cerca di mantenere lo "strato limite" dell´aria privo di resistenza e vortici il piú a lungo possibile, cosí da evitare lo sviluppo dello strato limite in un "turbulent airflow" (cosa ad oggi presente su tutti i profili moderni". Il vantaggio di mantenere un "laminar boundary layer" é una riduzione decisiva della resistenza aerodinamica e, di conseguenza, un miglioramento dell´efficienza della macchina. Al momento questo tipo di profilo é utilizzato pressocché unicamente da alianti. Purtroppo i grandi limiti sono una eccessiva sensibilitá a contaminazioni esterne anche minime, quali pioggia o insetti, che riducono improvvisamente l´efficienza dell´ala.

Di seguito l´articolo airbus:

http://www.airbus.com/newsroom/pres...flow-wing-demonstrator-makes-first-fligh.html

Aiming to bring a 50% reduction of wing friction and up to five percent lower CO2 emission
First test aircraft in the world combining a transonic laminar wing profile with a standard aircraft internal primary structure
Airbus’ A340 laminar-flow “BLADE” test demonstrator aircraft (A340-300 MSN001) has made its successful maiden flight for the EU-sponsored Clean Sky “Blade” project. The aircraft, dubbed “Flight Lab”, took off from the Tarbes aerodrome in southern France at local time 11:00, and after a series of successful tests it landed at Airbus’ facilities in Toulouse Blagnac. The overall flight time was 3hrs/38mins.

The BLADE project – which stands for “Breakthrough Laminar Aircraft Demonstrator in Europe” – is tasked with assessing the feasibility of introducing the technology for commercial aviation. It aims to improve aviation’s ecological footprint, bringing with it a 50% reduction of wing friction and up to five percent lower CO2 emission. Airbus’ A340 Flight Lab is the first test aircraft in the world to combine a transonic laminar wing profile with a true internal primary structure.

On the outside the aircraft is fitted with two representative transonic laminar outer-wings, while inside the cabin a highly complex specialist flight-test-instrumentation (FTI) station has been installed. The extensive modifications to the A340-300 test-bed aircraft took place during the course of a 16-month working party in Tarbes, with the support of numerous industrial partners across Europe. Today’s first-flight marks the kick-off of the Blade flight-test campaign to explore the wing’s characteristics in flight.

“We began by opening the flight envelope to check that the aircraft was handling correctly,” explains Airbus Flight-Test Engineer, Philippe Seve, who was on board the flight. “We achieved our objective to fly at the design Mach number, at a reasonable altitude and check everything was fine. We also checked that the FTI was working as expected, to identify further fine-tuning for the next flights.”

In the run-up to the start of this flight-testing phase, a small team of 10 specially trained pilots, test engineers and flight test engineers had prepared for this milestone for several months, spending time in a simulator and familiarising themselves with the FTI systems to be installed on the Airbus flight-test aircraft. Moreover, on equipment installation side, a working party of 70 people performed the FTI installation inside the aircraft, while teams from Bremen, Germany and Broughton, UK worked externally on the outer wings, with a team from Stade Germany, installing a pod containing infrared cameras on the fin.

On the wings, there are hundreds of points to measure the waviness of the surface to help Airbus’ engineers ascertain its influence on the laminarity – which is the first time that Airbus has used such a testing method on an aircraft. Other ‘firsts’ are the use of infrared cameras inside the pod to measure wing temperature and the acoustic generator which measures the influence of acoustics on laminarity. In addition, there is also an innovative reflectometry system, which measures overall deformation in real-time during flight.

A key goal of Blade is to be able to measure the tolerances and imperfections which can be present and still sustain laminarity. To this end, Airbus will simulate every type of imperfection in a controlled manner, so that at the end of the campaign the tolerances for building a laminar wing will be fully known. The flight Lab will perform around 150 flight hours in the coming months.
 
Questo profilo alare che si puó vedere su entrambi i profili esterni delle ali dell´aeromobile, é un cosidetto "laminar airflow profile". Grazie a nuovi materiale e nuovi disegni del profilo, Airbus cerca di mantenere lo "strato limite" dell´aria privo di resistenza e vortici il piú a lungo possibile, cosí da evitare lo sviluppo dello strato limite in un "turbulent airflow" (cosa ad oggi presente su tutti i profili moderni". Il vantaggio di mantenere un "laminar boundary layer" é una riduzione decisiva della resistenza aerodinamica e, di conseguenza, un miglioramento dell´efficienza della macchina.

In che cosa si differenzia dalle winglet?
 
In che cosa si differenzia dalle winglet?

Sono due "resistenze" diverse: una è quella indotta (winglet) e l'altra è quella di forma o parassita. La prima si può ridurre con winglet (se l'ala fosse infinita non ci sarebbe); la seconda non la puoi eliminare mai del tutto, ma puoi lavorare sul profilo rendendolo il più laminare possibile. Per maggiori approfondimenti ci vuole un ing. Aeronautico che possa darci qualche ulteriore dettaglio.
 
Sono due "resistenze" diverse: una è quella indotta (winglet) e l'altra è quella di forma o parassita. La prima si può ridurre con winglet (se l'ala fosse infinita non ci sarebbe); la seconda non la puoi eliminare mai del tutto, ma puoi lavorare sul profilo rendendolo il più laminare possibile. Per maggiori approfondimenti ci vuole un ing. Aeronautico che possa darci qualche ulteriore dettaglio.

Ho iniziato un corso di aerodinamica all'università ed il professore ha accennato alle diverse tipologie di resistenze; ora mi è più semplice contestualizzare il problema :D. Grazie mille!
 
Da ignorante, vedendo la foto: ma cambia proprio l'angolo di attacco del profilo anteriore? Sarebbe la prima volta che si possa apprezzare un profilo tale sui moderni jetliners, o no?
 
Credo che dalla foto si possa notare un differente angolo di sweep e non l´angolo di attacco di per sé, che é puramente un valore aerodinamico. Questa sarebbe la prima volta, a quanto ne so io, che questo profilo laminare viene utilizzato per un aereo da trasporto di queste dimensioni. Il vantaggio, come riportava OneShot, é nella riduzione della resistenza mantenendo lo strato limite aerodinamico privo di vortici e turbolenze. Sono curioso di vedere la conclusione di questa campagna di test di Airbus e vedere i risultati, soprattutto vedere come sono riusciti a gestire il volo in regime transonico con un ala dal profilo "laminare".
 
Vedo che ne hanno di A340 da usare come test :D

Comunque, dal punto di vista estetivo, quella gondola finale non se po' vedé!
 
.....Sono curioso di vedere la conclusione di questa campagna di test di Airbus e vedere i risultati, soprattutto vedere come sono riusciti a gestire il volo in regime transonico con un ala dal profilo "laminare".

Sono enormemente curioso anche io di vedere a cosa porteranno questi test. Parliamoci chiaro: hanno scoperto l'acqua calda in quanto tale profilo è già ben noto ed applicato (si citava l'aliante): si tratta di vedere se sia adattabile e funzionale ad un aereo di linea e probabilmente usarlo in alcuni punti specifici, migliorando in piccola percentuale il consumo.
Il fatto che sia applicato all'estremità alare del 340 mi porta a pensare che l'intento sia quello di vederne il comportamento sia in regimi subsonici che transonici. Avvicinandoci agli alti numeri di mach, i profili alari ipercritici moderni rendono la portanza sviluppata da questi ultimi molto vicina al nulla, se non ricordo male: ingegnieri?? Fatevi vivi...
 
In Airbus sarà capitato un paio di semiali del P-51 Mustang e le hanno attaccate a un 340 :-)
Scherzi a parte, i profili laminari diedero al P-51 l'autonomia per scortare i bombardieri fin quasi sopra Berlino, a dimostrazione che funzionavano bene.
Posso solo immaginare con la tecnologia di oggi fin dove può spingersi Airbus
 
?...i profili laminari diedero al P-51 l'autonomia per scortare i bombardieri fin quasi sopra Berlino, a dimostrazione che funzionavano bene.
Posso solo immaginare con la tecnologia di oggi fin dove può spingersi Airbus

Stettino? Danzica? Oltre mi sembra esagerato...
 
Avvicinandoci agli alti numeri di mach, i profili alari ipercritici moderni rendono la portanza sviluppata da questi ultimi molto vicina al nulla, se non ricordo male: ingegnieri?? Fatevi vivi...

Da quello che so io, un profilo supercritico non é altro che un profilo alare caratterizzato da un leading edge radius grande, seguito da una curvatura del profilo superiore molto piatta, il che, con una sezione di massimo spessore spostata verso la parte posteriore dell´ala, consente di mantenere la velocitá dello strato limite ad un numero di Mach di poco superiore a quello sonico, per permettere una riduzione della velocitá dello stesso tramite una normal shock wave debole se paragonata ai profili classici. La "camber line" (non ho idea di come si dica in italiano) a "S" consente inoltre di recuperare portanza nella parte posteriore del profilo caratterizzato da un boundary layer disturbato. Questo design, descritto da me in maniera ipersemplificata, consente di sfruttare i vantaggi delle velocitá transoniche e di limitare i suoi svantaggi per la creazione della portanza.
Il problema, che io personalmente vedo nell´utilizzare un profilo laminare, é proprio come riuscire a mantenere lo strato limite attaccato alla superficie dopo la transizione da velocitá supersoniche a velocitá subsoniche. Il profilo critico, o supercritico che a dir si voglia, utilizza i vantaggi del "turbulent boundary layer" che, grazie ad un´energia cinetica superiore rispetto al "laminar boundary layer", permette allo strato limite di non separarsi una volta passata la shock wave (sicuramente debole ma comunque presente). É proprio questo il punto che mi incuriosisce di piú e che, forse, qualche ingegnere potrebbe spiegare in maniera piú approfondita.
Forse si tenterá di tenere semplicemente la velocitá di tutto lo strato limite a regimi subsonici?

Secondo punto che mi interesserebbe sapere, é come si intende gestire il volo attraverso pioggia e contaminazioni varie, che riducono improvvisamente i vantaggi del profilo laminare. Un laminar boundary layer riesce infatti a rimanere tale solo se é completamente privo di "disturbances" esterne. Qui si correrebbe il rischio di avere un´improvvisa transizione da uno strato laminare ad uno separato, se il profilo non é disegnato in maniera piú che precisa.

C´é qualcuno piú esperto?

PS: per dare un´idea questo é un disegno basilare di un profilo supercritico:

isb2xzG.jpg
 
Per la verità è l'esemplare test n. 1 prodotto, che svolge ancora egregiamente il suo mestiere. ;)

Esatto, stessa cosa per il primo 320 prodotto che ha svolto voli test fino a quest´anno. Credo lo abbiano rimodificato adesso portandolo alla configurazione originale, senza sharklets e/o wingtip fences, con la colorazione Airbus anni80 per esporlo al museo di Tolosa. Dopo 31 anni di onorato servizio merita veramente un posto in prima fila!
 
Esatto, stessa cosa per il primo 320 prodotto che ha svolto voli test fino a quest´anno. Credo lo abbiano rimodificato adesso portandolo alla configurazione originale, senza sharklets e/o wingtip fences, con la colorazione Airbus anni80 per esporlo al museo di Tolosa. Dopo 31 anni di onorato servizio merita veramente un posto in prima fila!

Mi autoquoto avendo trovato una foto su twitter del 320 rimesso recentemente in linea con la sua configurazione originale 1987. Si nota, oltre alla livrea, la rimozione delle estremitá alari lasciando l´ala "pulita".

r5XWNHq.jpg


Cosí era nel 1987:

http://www.airliners.net/photo/Airb...vrBumKal29ajOaozE15bhsKu7NilaLA0UNBa27Qu49zqv
 
La "camber line" (non ho idea di come si dica in italiano) a "S" consente inoltre di recuperare portanza nella parte posteriore del profilo caratterizzato da un boundary layer disturbato.

Questo è interessante perché solitamente la vorticità si verifica prima che il flusso d'aria termini di lambire l'ala nel bordo d'uscita. In pratica la forma ad S accompagna il flusso e lo rende il più possibile laminare per la sua geometria curvilinea e funge da ''ritardante'':D. Sappiamo quanto è sottile l'ala?
 
Questo è interessante perché solitamente la vorticità si verifica prima che il flusso d'aria termini di lambire l'ala nel bordo d'uscita. In pratica la forma ad S accompagna il flusso e lo rende il più possibile laminare per la sua geometria curvilinea e funge da ''ritardante'':D. Sappiamo quanto è sottile l'ala?

Ciao D960. In realtá la vorticitá (bellissimo nome, non sapevo veramente come chiamare il "turbulent airflow" in italiano :D ) avviena giá ben prima di lambire il bordo di uscita di un profilo alare. Non appena su un profilo "X" lo strato limite smette la sua accelerazione e, quindi, l´aumento della sua "depression", questo comincerá una (inizialmente) lenta decelerazione mentre prosegue la sua "corsa" verso il bordo di uscita. Il punto di accelerazione massima é solitamente collocato attorno al punto di "maximum thickness" del profilo stesso (perdonatemi ma non conosco molti termini in italiano riguardo aerodinamica). Da questo momento in poi la pressione tornerá ad aumentare e, a causa di questo, non sará piú possibile ottenere uno strato limite laminare. Quindi la presenza della vorticitá é giá realtá oggi su almeno il 70% della lunghezza di corda alare. Questa vorticitá non é naturalmente causata unicamente dall´andamento del profilo della pressione, ma anche dalla costruzione del´ala e dai materiali usati.

Leggendo alcuni testi riguardo questo nuovo profilo ho trovato interessante che gli ingegneri hanno tentato, per quanto possibile, di limitare il numero di rivetti e di scanalature nella costruzione. In questo modo si é riusciti a portare la superficie ad essere quasi completamente liscia (grazie anche alla fibra di carbonio utilizzata), condizione necessaria per mantenere il flusso laminare. L´airbus a340 che é andato in volo con le ali modificate, aveva sulle due tip alari due profili laminari differenti, che dovrebbero rappresentare in scala di 2/3 i profili per un futuro narrow body delle dimensioni odierne del 320. Oltre al metodo di costruzione ed ai materiali é stato naturalmente cambiato il design con un angolo di sweep meno pronunciato di circa 20° solamente (rispetto ai 30° del 340 o ai 25° odierni della famiglia 320). Le velocitá di crociera per cui questi profili sono disegnati dovrebbero essere intorno a Mach 0.75 fino ad un massimo di Mach 0.79, velocitá alla quale a causa degli effetti transonici sul profilo il vantaggio del design laminare perderebbe in resistenza.
Tutto questo dovrebbe portare a vantaggi sui consumi di carburante di circa il 5-8% rispetto ad aeromobili odierni. Il profilo riesce al momento a mantenere il flusso laminare fino al 50% della lunghezza di corda alare, il che é giá un guadagno di almeno il 20% rispetto ai profili classici.
Per poter analizzare al meglio il comportamento dello strato limite, si sono inserite delle telecamere ad altissima definizione ed infrarosse all´interno dei pods sulle tip alari. La struttura invece interna che separa l´ala classica del 340 dal profilo laminare é stata inserita unicamente per evitare un mix tra l´aerodinamica dell´ala del liner ed il nuovo profilo. In futuro se il profilo verrá effettivamente utilizzato su aerei di linea, questo sará molto probabilmente dotato delle classiche sharklets.

Un saluto a tutti