Rugalmas repülőgépszárnyak aktív vezérlését kutatja az EU a SZTAKI vezetésével

A magyar informatikai és automatizálási kutatóintézet, a SZTAKI kutatójának, Vanek Bálint (Repülésirányítási és Navigációs Kutatócsoport) vezetésével FLiPASED (FLight Phase Adaptive Aero-Servo-Elastic aircraft Design) néven nemzetközi projekt indul a repülőgépek szárnyának forradalmasítására, az úgynevezett aktív alakvezérlésű szárnyak kifejlesztésére és tesztelésére. A SZTAKI a koordináció mellett szabályozáselmélet és repülőgép-tervezés határterületén, multidiszciplináris környezetben dolgozik a repülőgép fizikai kialakításának és fedélzeti irányító algoritmusoknak a szorsabb összehangolásán.

Környezetbarátabb repülés felé

A modern repülőgépek szárnyainál és hajtóműveinél eddig alkalmazott technológia mára elérte hatékonyságuk csúcsát. A Boeing 787 és az Airbus A350 esetében is a repülőgép tömegének több mint 50 százalékát kompozit anyagok adják. Mindeközben a kereskedelmi légitársaságok működési költségeik több mint 25 százalékát költik üzemanyagra, így a hatékonyabb üzemanyag-felhasználás környezetvédelmi és pénzügyi szempontból is fontos kérdés. 

A repülőgépeknek a légellenállás és felhajtóerő megfelelő keverékére van szükségük a változó repülési feltételek kezeléséhez. A repülőgép gyártók célja, hogy csökkentsék a légellenállást, ezzel üzemanyagot spóroljanak, amit nagyon karcsú és emiatt egyre inkább rugalmasan deformálódó kompozit szárnyakkal érnek el. Azonban, a repülőgépek szárnyait arra tervezték, hogy pusztán egy adott repülési konfiguráció esetén – amit meghatároz a repülőgép utazási súlya, sebessége, magassága és távolsága – legyen legkisebb az ellenállás.  A feltételek változásakor a felhajtóerő-ellenállás arányának változtatásához az aerodinamikai felületek finom áthangolása szükséges, azonban ez fékszárnyakkal és más kormányfelületekkel csak viszonylag drasztikusan módosítható.

A korábbi megoldással szemben az aktív vezérlésű, rugalmas szárnyak formája finomhangolható, képes sokféle repülési feltételhez alkalmazkodni. A légitársaságok célja, hogy minél egyenesebb úton jussanak el a kiindulási ponttól a célig, ezért sokszor turbulens időjárási viszonyokon is keresztülrepülnének – amelyekből ráadásul egyre több van a klímaváltozás miatt. A merev szárnyakkal repülő gépeknél a turbulenciát az utasok is sokkal jobban megérzik, míg a projektben kifejlesztett módszerekkel a szárny rugalmassága és az aktív szabályozás közösen gondoskodik a repülőgép és az utasok fizikai terhelésének csökkentéséről. Ugyanígy, felszálláshoz és landoláshoz is választható más szárnyalak-beállítás, hogy a végeredmény minél kellemesebb és hatékonyabb legyen.

Az eddigi kutatási eredmények alapján 20 százalékkal csökkenthető a széllökések hatása aktív szárnnyal. Az üzemanyag-felhasználás pedig – az útvonal során folyamatosan változtatható szárnyalaknak és ezáltal csökkentett légellenállásnak köszönhetően – 10 százalékkal hatékonyabb lehet.

A fejlesztéshez használt kísérleti repülőgépen másodpercenként kétszázszor több mint 500 paramétert mérnek a szakemberek, ezzel hatalmas adatmennyiség keletkezik, ami önmagában 1,5 GB nyers adatot jelent óránként. A projektben Benczúr András vezetésével a SZTAKI informatikai laboratóriuma is részt vesz: az adatok feldolgozásával például finomhangolni lehet majd a repülőgépek optimális szárnyalak-beállításait, mivel az optimális paraméterek gépenként, sőt adott gép anyagainak öregedésével is változnak.

Nemzetközi szereplők

A projektben a koordinátor szerepét betöltő magyar Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet (SZTAKI) mellett a Müncheni Műszaki Egyetem, a Technische Universität München (TUM), a Német Repülési Központ, a Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) és a Francia Nemzeti Légügyi Kutatóközpont, a Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA) vesz részt.

A projekt teljes egészében EU-s finanszírozású, 3 846 245 eurós költségét az Európai Unió a Horizon 2020 innovációs program keretéből finanszírozza. Az összegből a SZTAKI 1 066 875 eurót kap, a TUM 1 235 375 eurót, a DLR 941 495  az ONERA 602 500 eurót.

A cél, hogy 2022 végén lezáruló kutatás eredményét a 5-10 éven belül a gyakorlatban is alkalmazzák, ezért a projekt tanácsadó-testületében olyan ipari partnerek vesznek részt, mint a világ vezető utasszállító gépekkel foglalkozó cége, az Airbus Operations SAS, a katonai és űrrepüléssel foglalkozó Airbus Defence and Space és a business jetekkel, autonóm drónokkal foglalkozó Dassault Aviation, A projekt eredményeit nemcsak szimulációban, de egy 7  méteres fesztávolságú, kutatási célokra épített pilóta nélküli repülőgépen is bemutatják.