Rugalmas repülőgépszárnyak aktív vezérlését kutatja az EU a SZTAKI vezetésével

Hivatalosan is elindult a FLiPASED H2020 projekt

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 projekt előzményének tekinthető FLEXOP H2020 projektben elkészült kutatási célú pilóta nélküli repülőgép
A projekt előzményének tekinthető FLEXOP H2020 projektben elkészült kutatási célú pilóta nélküli repülőgép

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.

A konzorcium tagjai
A konzocrium résztvevői a kickoff meetingen (nem sorrendben). SZTAKI: Vanek Bálint, Bodor Virág, Benczúr András, Luspay Tamás, Takarics Béla, Bauer Péter, Gyulai László, Tóth Szabolcs, Mocsányi Réka, Patartics Bálint, Baár Tamás, Sidlo Csaba, Szabó Zoltán, Péni Tamás, Farkas Márton.  ONERA: Charles Poussot-Vassal, Pierre Vuillemin, Arnaud Lepage. DLR: Thiemo Kier, Gertjan Looye, Johannes Dillinger, Yasser Maddaikar Keith Soal. TUM: Andreas Hermanutz, Christian Rössler. Airbus IAG: Carlo Aquilini, Sebastien Blanc.  Dassault IAG: Broux Gabriel, Cantinaud Olivier. Technical University of Delft: Roeland de Breuker
Projektpartnerek

Müncheni Műszaki Egyetem, a Technische Universität München (TUM)
Német Repülési Központ, a Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Francia Nemzeti Légügyi Kutatóközpont, a Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA)