Grumman X -29 - Grumman X-29

X-29
Grumman-X29-InFlight.jpg
En Grumman X-29 under flygning
Roll Experimentella flygplan
Nationellt ursprung Förenta staterna
Tillverkare Grumman
Första flygningen 14 december 1984
Status Pensionerad
Primära användare USA: s flygvapen
NASA
Nummer byggt 2

Den Grumman X-29 var en amerikansk experimentell flygplan som testade en framåtsvep vinge , canard styrytor, och andra nya flygplansteknik. X-29 utvecklades av Grumman , och de två byggda flögs av NASA och United States Air Force . Den aerodynamiska instabiliteten i X-29: s flygram krävde användning av datoriserad fly-by-wire- kontroll. Kompositmaterial användes för att kontrollera den aeroelastiska divergerande vridningen som upplevs av framåtriktade vingar och för att minska vikten. Flygplanet flög första gången 1984 och två X-29-flyg testades genom 1991.

Design och utveckling

Två X-29A byggdes av Grumman efter att förslaget hade valts framför ett konkurrerande med en General Dynamics F-16 Fighting Falcon . X-29-designen använde främre flygplanskroppen och näslandningsstället från två befintliga F-5A Freedom Fighter- flygplan (63-8372 blev 82-0003 och 65-10573 blev 82-0049). Kontrollytans ställdon och huvudlandningsställen var från F-16. Den tekniska utvecklingen som gjorde X-29 till en trolig design var användningen av kolfiberkompositer . Vingarna på X-29, delvis gjorda av grafitepoxi , sveptes framåt i mer än 33 grader; framåt svepte vingar testades först 40 år tidigare på de experimentella Junkers Ju 287 och OKB-1 EF 131 . Grumman interna beteckning för X-29 var "Grumman Model 712" eller "G-712".

Flygplanets cockpit med många gamla cirkulära rattar och mätare. Framför kontrollerna finns en svart pinne kontrollkolumn.
X-29 cockpit

Design med tre ytor och inneboende instabilitet

X-29 beskrivs som ett flygplan med tre ytor , med canards , framåt-svepade vingar och akterspegelkontrollytor , med hjälp av tre ytor i längdriktning. De canards och vingar resultera i reducerad trim dra och reducerat vågmotstånd, medan med användning av de bandformiga organen för trim i situationer där tyngdpunkten är avstängd ger mindre trim motstånd än att förlita sig på canard att kompensera.

Konfigurationen, i kombination med ett tyngdpunkt långt bakom det aerodynamiska centrumet , gjorde båten i sig instabil . Stabiliteten tillhandahålls av det datoriserade flygkontrollsystemet som gjorde 40 korrigeringar per sekund. Flygkontrollsystemet består av tre redundanta digitala datorer som backas upp av tre redundanta analoga datorer ; var och en av de tre kunde flyga den på egen hand, men redundansen gjorde att de kunde leta efter fel. Var och en av de tre skulle "rösta" om sina mätningar, så att om någon var felaktig kunde den upptäckas. Det uppskattades att ett totalt fel i systemet var lika osannolikt som ett mekaniskt fel i ett flygplan med ett konventionellt arrangemang.

Flygplanets höga instabilitet ledde till stora förutsägelser om extrem manövrerbarhet. Denna uppfattning har hållit i sig under åren efter att flygprov avslutats. Air Force -tester stödde inte denna förväntning. För att flygkontrollsystemet ska hålla hela systemet stabilt måste förmågan att initiera en manöver lätt modereras. Detta programmerades in i flygkontrollsystemet för att bevara möjligheten att stoppa pitchningsrotationen och hålla flygplanet från att avgå utom kontroll. Som ett resultat kunde inte hela systemet som flög (med flygkontrollsystemet i slingan också) inte karakteriseras som att ha någon speciell ökad smidighet. Man drog slutsatsen att X-29 hade kunnat ha ökad smidighet om den hade snabbare manöverdon för kontrollytor och/eller större kontrollytor.

Aeroelastiska överväganden

X-29 med akterkontrollytor avböjda

I en framåt svepad vingkonfiguration ger den aerodynamiska lyften en vridningskraft som roterar vingens framkant uppåt. Detta resulterar i en högre angreppsvinkel, vilket ökar lyftet och vrider vingen ytterligare. Denna aeroelastiska avvikelse kan snabbt leda till strukturellt misslyckande. Med konventionell metallkonstruktion skulle en vridbart mycket stel vinge krävas för att motstå vridning; förstyvning av vingen lägger till vikt, vilket kan göra designen omöjlig.

X-29-designen använde den anisotropa elastiska kopplingen mellan böjning och vridning av kolfiberkompositmaterialet för att hantera denna aeroelastiska effekt. I stället för att använda en mycket stel vinge, som skulle bära en viktavgift även med den relativt lätta kompositen, använde X-29 ett laminat som producerade koppling mellan böjning och vridning. När lyft ökar, tvingar böjbelastningar vingspetsarna att böja uppåt. Torsionsbelastningar försöker vrida vingen till högre angreppsvinklar, men kopplingen motstår belastningarna och vrider framkanten nedåt vilket reducerar angrepps- och lyftvingevinkel. Med hiss reducerad minskar belastningarna och divergens undviks.

Driftshistoria

Den första X-29 tog sitt första flyg den 14 december 1984 från Edwards AFB som styrdes av Grummans Chief Test Pilot Chuck Sewell. X-29 var den tredje framåt-svepade jet jetdrivna flygplanskonstruktionen att flyga; de andra två var tyska Junkers Ju 287 (1944) och HFB-320 Hansa Jet (1964). Den 13 december 1985 blev en X-29 det första framåt svepade vingflygplanet för att flyga med supersonisk hastighet i jämnflygning.

Grumman X-29A på National Museum of the United States Air Force

X-29 startade ett NASA-testprogram fyra månader efter sin första flygning. X-29 visade sig vara tillförlitlig och i augusti 1986 flydde forskningsuppdrag på över tre timmar med flera flygningar. Den första X-29 var inte utrustad med en spinnåterställnings fallskärm, eftersom flygprov planerades för att undvika manövrar som kan leda till avgång från kontrollerad flygning , till exempel en snurr. Den andra X-29 fick en sådan fallskärm och var involverad i tester med hög angreppsvinkel. X-29 nummer två var manövrerbar upp till en angreppsvinkel på cirka 25 grader med en maximal vinkel på 67 ° uppnådd i en tillfällig pitch-up manöver.

De två X-29-flygplanen flög totalt 242 gånger från 1984 till 1991. NASA Dryden Flight Research Center rapporterade att X-29 visade ett antal nya tekniker och tekniker och ny användning av befintlig teknik, inklusive användning av " aeroelastisk skräddarsy för att kontrollera strukturell divergens ", flygplatskontroll och hantering under extrem instabilitet, längsgående kontroll på tre ytor, en" dubbelhängd bakkantsklaff med supersonisk hastighet ", effektiv hög attackvinkelkontroll, virvelkontroll och demonstration av militär verktyg.

Flygplan på displayen

Den första X-29, 82-003, visas nu i Research and Development Gallery på National Museum of the United States Air Force på Wright-Patterson Air Force Base nära Dayton, Ohio . Det andra fartyget visas på Armstrong Flight Research Center på Edwards Air Force Base . En modell i full skala visades från 1989 till 2011 i National Air and Space Museums National Mall-byggnad i Washington, DC.

Specifikationer (X-29)

Grumman X-29 outline.svg

Data från Jane's All the World's Aircraft 1988-89 NASA X-Planes, Donald, Winchester

Generella egenskaper

  • Besättning: 1
  • Kapacitet: 1.814 kg nyttolast
  • Längd: 16,4402 m (53 fot) inklusive nässond
Endast 15 m skrov
  • Vingbredd: 27 fot 2,5 tum (8,293 m)
  • Höjd: 4,356 m
  • Vingyta: 188,84 sq ft (17,544 m 2 )
  • Bildförhållande: 3,9
  • Flygplan : root: Grumman K MOD 2 (6,2%); tips: Grumman K MOD 2 (4,9%)
  • Tom vikt: 6 260 kg
  • Max startvikt: 8 084 kg
  • Bränslekapacitet: 1,804 kg (3,978 lb) i två tankar i skrovblåsan och två integrerade tankar
  • Kraftverk: 1 × General Electric F404-GE-400 efterbränd turbofanmotor , 16 000 lbf (71 kN) med efterbrännare

Prestanda

  • Maximal hastighet: 956 kn (1,100 mph, 1,771 km/h) vid 33 000 fot (10 058 m)
  • Maxhastighet: Mach 1.8
  • Räckvidd: 350 mi, 650 km
  • Servicetak: 17000 m

Avionik

  • Litton LR-80 AHRS
  • Magnavox AN/ARC-164 UHF
  • Teledyne RT-1063B/APX-101V IFF/SIF
  • Honeywell trippel redundant fly-by-wire FCS

Se även

Relaterad utveckling

Flygplan med jämförbar roll, konfiguration och era

Relaterade listor

Referenser

Anteckningar

Bibliografi

  • Rumpor, SL; Hoover, AD (maj 1989). "Flying Qualities Evaluation of the X-29A Research Aircraft". US Air Force Flight Test Center. AFFTC-TR-89-08. Citera journal kräver |journal=( hjälp )
  • Donald, David, red. (1997). "Grumman X-29A". The Complete Encyclopedia of World Aircraft . New York: Barnes & Noble. ISBN 978-0-7607-0592-6.
  • Green, William (1970). Warplanes of the Third Reich . New York: Doubleday. ISBN 978-0-385-05782-0.
  • Jenkins, Dennis R .; Landis, Tony; Miller, Jay (juni 2003). Amerikanska X-Vehicles: An Inventory — X-1 till X-50 (PDF) . Monografier i rymdhistoria nr 31. NASA. OCLC  68623213 . SP-2003-4531.
  • Pamadi, Bandu N. (2004). Prestanda, stabilitet, dynamik och kontroll av flygplan (andra upplagan). American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi : 10.2514/4.862274 . ISBN 978-1-56347-583-2.
  • Putnam, Terrill W. (januari 1984). X-29 Flight-Research Program (PDF) . AIAA: s andra flygprovskonferens. Las Vegas, Nevada. 16–18 november 1983. NASA. TM-86025.
  • Roskam, Jan (1985). Flygplandesign, del II: Preliminär konfigurationsdesign och integration av framdrivningssystemet . Ottawa, Kansas : Roskam Aviation and Engineering Corporation. ISBN 978-1-88488-543-3.
  • Thruelsen, Richard (1976). Grumman -berättelsen . New York: Praeger Publishers. ISBN 978-0-275-54260-3.
  • Treadwell, Terry (1990). Ironworks: Grumman's Fighting Airplanes . Shrewsbury, Storbritannien: Airlife Publishers. ISBN 978-1-85310-070-3.
  • Warwick, Graham (16 juni 1984). "Framåt-svep teknik" . Flight International : 1563–1568.
  • Webster, Frederick R .; Purifoy, Dana (juli 1991). X-29 High Angle Angle Flying Qualities . US Air Force Flight Test Center. AFFTC-TR-91-15.
  • Winchester, Jim (2005). "Grumman X-29". X-plan och prototyper . London: Amber Books. ISBN 978-1-904687-40-5.

Allmängods Denna artikel innehåller  material från offentligt område från webbplatser eller dokument från National Aeronautics and Space Administration .

externa länkar