El Grumman X-29 fue un avión experimental estadounidense que probó un ala de barrido hacia adelante , superficies de control de canard y otras tecnologías de aeronaves novedosas. El X-29 fue desarrollado por Grumman , y los dos construidos fueron volados por la NASA y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . La inestabilidad aerodinámica del fuselaje del X-29 requirió el uso de un control de vuelo por cable computarizado . Se utilizaron materiales compuestos para controlar la divergencia aeroelástica.torsión experimentada por alas barridas hacia adelante y para reducir el peso. El avión voló por primera vez en 1984 y se probaron en vuelo dos X-29 hasta 1991.
X-29 | |
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Un Grumman X-29 en vuelo | |
Papel | Aviones experimentales |
origen nacional | Estados Unidos |
Fabricante | Grumman |
Primer vuelo | 14 de diciembre de 1984 |
Estado | Retirado |
Usuarios primarios | Fuerza Aérea de los Estados Unidos NASA |
Número construido | 2 |
Diseño y desarrollo
Grumman construyó dos X-29A después de que se eligiera la propuesta sobre una competidora que involucraba un General Dynamics F-16 Fighting Falcon . El diseño del X-29 hizo uso del fuselaje delantero y del tren de aterrizaje delantero de dos fuselajes F-5A Freedom Fighter existentes (63-8372 se convirtió en 82-0003 y 65-10573 se convirtió en 82-0049). [1] Los actuadores de la superficie de control y el tren de aterrizaje principal eran del F-16. El avance tecnológico que hizo del X-29 un diseño plausible fue el uso de compuestos de fibra de carbono . Las alas del X-29, hechas parcialmente de epoxi de grafito , se inclinaron hacia adelante a más de 33 grados; Las alas de barrido hacia adelante se probaron por primera vez 40 años antes en el Junkers Ju 287 y el OKB-1 EF 131 experimentales . La designación interna de Grumman para el X-29 era "Grumman Modelo 712" o "G-712". [2]
Diseño de tres superficies e inestabilidad inherente
El X-29 se describe como un avión de tres superficies , con canards , alas de barrido hacia adelante y superficies de control de la traca en popa , [3] que utiliza un control longitudinal de tres superficies. [4] Los canards y las alas dan como resultado un arrastre de corte reducido y un arrastre de ola reducido, mientras que el uso de las tracas para el corte en situaciones donde el centro de gravedad está apagado proporciona menos arrastre de corte que confiar en el canard para compensar. [3]
La configuración, combinada con un centro de gravedad muy detrás del centro aerodinámico , hizo que la nave fuera inherentemente inestable . La estabilidad fue proporcionada por el sistema de control de vuelo computarizado haciendo 40 correcciones por segundo. El sistema de control de vuelo estaba compuesto por tres computadoras digitales redundantes respaldadas por tres computadoras analógicas redundantes ; cualquiera de los tres podía volarlo por sí solo, pero la redundancia les permitía comprobar si había errores. Cada uno de los tres "votaría" sobre sus medidas, de modo que si alguno estaba funcionando mal, podría ser detectado. Se estimó que una falla total del sistema era tan improbable como una falla mecánica en un avión con una disposición convencional. [4]
La alta inestabilidad de la estructura del avión condujo a amplias predicciones de extrema maniobrabilidad. Esta percepción se ha mantenido en los años posteriores al final de las pruebas de vuelo. Las pruebas de la Fuerza Aérea no respaldaron esta expectativa. [5] Para que el sistema de control de vuelo mantuviera todo el sistema estable, era necesario moderar la capacidad de iniciar una maniobra fácilmente. Esto se programó en el sistema de control de vuelo para preservar la capacidad de detener la rotación de cabeceo y evitar que la aeronave se salga de control. Como resultado, todo el sistema tal y como se volaba (con el sistema de control de vuelo también en el circuito) no podía caracterizarse por tener una agilidad especial aumentada. Se concluyó que el X-29 podría haber tenido una mayor agilidad si hubiera tenido actuadores de superficie de control más rápidos y / o superficies de control más grandes. [5]
Consideraciones aeroelásticas
En una configuración de ala barrida hacia adelante, la sustentación aerodinámica produce una fuerza de torsión que hace girar el borde de ataque del ala hacia arriba. Esto da como resultado un ángulo de ataque más alto, lo que aumenta la sustentación y gira aún más el ala. Esta divergencia aeroelástica puede conducir rápidamente a fallas estructurales. Con la construcción metálica convencional, se necesitaría un ala muy rígida a la torsión para resistir la torsión; endurecer el ala agrega peso, lo que puede hacer que el diseño sea inviable. [6]
El diseño X-29 hizo uso del acoplamiento elástico anisotrópico entre la flexión y la torsión del material compuesto de fibra de carbono para abordar este efecto aeroelástico. En lugar de usar un ala muy rígida, que conllevaría una penalización de peso incluso con el compuesto relativamente liviano, el X-29 usó un laminado que produjo un acoplamiento entre la flexión y la torsión. A medida que aumenta la sustentación, las cargas de flexión obligan a las puntas de las alas a doblarse hacia arriba. Las cargas de torsión intentan girar el ala a ángulos de ataque más altos, pero el acoplamiento resiste las cargas, torciendo el borde de ataque hacia abajo reduciendo el ángulo de ataque y sustentación del ala. Con elevación reducida, se reducen las cargas y se evita la divergencia. [6]
Historia operativa
El primer X-29 tomó su primer vuelo el 14 de diciembre de 1984 desde Edwards AFB pilotado por el piloto principal de pruebas de Grumman, Chuck Sewell. [1] El X-29 fue el tercer diseño de avión propulsado por un jet de ala barrida hacia adelante en volar; los otros dos fueron el alemán Junkers Ju 287 (1944) y el HFB-320 Hansa Jet (1964). [7] El 13 de diciembre de 1985, un X-29 se convirtió en el primer avión de ala de barrido hacia adelante en volar a velocidad supersónica en vuelo nivelado.
El X-29 inició un programa de pruebas de la NASA cuatro meses después de su primer vuelo. El X-29 demostró ser confiable y en agosto de 1986 estaba realizando misiones de investigación de más de tres horas que involucraban múltiples vuelos. El primer X-29 no estaba equipado con un paracaídas de recuperación de giro, ya que se planearon pruebas de vuelo para evitar maniobras que pudieran resultar en una salida del vuelo controlado , como un giro. El segundo X-29 recibió un paracaídas de este tipo y participó en pruebas de alto ángulo de ataque. El X-29 número dos fue maniobrable hasta un ángulo de ataque de unos 25 grados con un ángulo máximo de 67 ° alcanzado en una maniobra momentánea de cabeceo. [8] [9]
Los dos aviones X-29 voló un total de 242 veces entre 1984 y 1991. [2] [10] El Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA informó que el X-29 demostró una serie de nuevas tecnologías y técnicas, y nuevos usos de las tecnologías existentes. , incluido el uso de "adaptación aeroelástica para controlar la divergencia estructural", control y manejo de la aeronave durante la inestabilidad extrema, control longitudinal de tres superficies, un "flaperón de borde de salida de doble bisagra a velocidades supersónicas", control de alto ángulo de ataque efectivo, vórtice control y demostración de utilidad militar. [4]
Aeronaves en exhibición
El primer X-29, 82-003, está ahora en exhibición en la Galería de Investigación y Desarrollo en el Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos de Wright-Patterson Air Force Base cerca de Dayton, Ohio . [11] La otra nave está en exhibición en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong en la Base de la Fuerza Aérea Edwards . Un modelo a gran escala estuvo en exhibición desde 1989 hasta 2011 en el edificio del National Mall del Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington, DC. [12]
Especificaciones (X-29)
Datos de Jane's All the World's Aircraft 1988-89 [13] NASA X-Planes, [14] Donald, [2] Winchester [10]
Características generales
- Tripulación: 1
- Capacidad: 4.000 lb (1.814 kg) de carga útil
- Longitud: 53 pies 11,25 pulg. (16,4402 m) incluida la sonda de nariz
- Fuselaje de 48 pies 1 pulg. (15 m) solamente
- Envergadura: 27 pies 2,5 pulgadas (8,293 m)
- Altura: 14 pies 3,5 pulgadas (4,356 m)
- Área del ala: 188,84 pies cuadrados (17,544 m 2 )
- Relación de aspecto: 3.9
- Perfil aerodinámico : raíz: Grumman K MOD 2 (6.2%); consejo: Grumman K MOD 2 (4,9%) [15]
- Peso vacío: 13,800 lb (6,260 kg)
- Peso máximo al despegue: 17.800 lb (8.074 kg)
- Capacidad de combustible: 1.804 kg (3.978 lb) en dos tanques de vejiga del fuselaje y dos tanques integrales de traca
- Planta motriz: 1 × motor turbofan de postcombustión General Electric F404-GE-400 , 16.000 lbf (71 kN) con postquemador
Actuación
- Velocidad máxima: 956 kn (1,100 mph, 1,771 km / h) a 33,000 pies (10,058 m)
- Velocidad máxima: Mach 1.8
- Alcance: 350 millas náuticas (400 millas, 650 km)
- Techo de servicio: 55.000 pies (17.000 m)
Aviónica
- Litton LR-80 AHRS
- Magnavox AN / ARC-164 UHF
- Teledyne RT-1063B / APX-101V IFF / SIF
- Honeywell triple redundante fly-by-wire FCS
Ver también
- Junkers Ju 287
- Hansa Jet
- OKB-1 EF 131
Desarrollo relacionado
- Northrop F-5
Aeronaves de función, configuración y época comparables
- Sukhoi Su-47
- Rockwell-MBB X-31
Listas relacionadas
- Lista de aviones experimentales
Referencias
Notas
- ↑ a b Gehrs-Pahl, Andreas, ed. (1995). "Los X-Planes: de X-1 a X-34" . AIS.org . Consultado el 1 de septiembre de 2009 .[ enlace muerto ]
- ↑ a b c Donald , 1997 , p. 483.
- ↑ a b Roskam , 1985 , págs. 85–87.
- ^ a b c "Ficha técnica: aeronave de demostración de tecnología avanzada X-29" . Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA. 28 de febrero de 2014 . Consultado el 24 de agosto de 2014 .
- ^ a b Butts y Hoover, 1989 .
- ↑ a b Pamadi, 2004 .
- ^ Green 1970 , págs. 493–496.
- ^ Webster y Purifoy 1991 .
- ^ Winchester 2005 , p. 261.
- ↑ a b Winchester , 2005 , p. 262.
- ^ "Grumman X-29A" . Museo Nacional de la Fuerza Aérea de EE. UU. 28 de mayo de 2015 . Consultado el 29 de agosto de 2015 .
- ^ "Más allá de los límites" . Museo Nacional del Aire y el Espacio. Archivado desde el original el 16 de junio de 2012 . Consultado el 14 de octubre de 2011 .
- ^ Taylor, John WR, ed. (1988). Jane's All the World's Aircraft 1988-89 (79ª ed.). Londres: Jane's Information Group. págs. 399–400. ISBN 0-7106-0867-5.
- ^ Jenkins, Landis y Miller 2003 , p. 37.
- ^ Lednicer, David. "La guía incompleta para el uso de la superficie aerodinámica" . m-selig.ae.illinois.edu . Consultado el 16 de abril de 2019 .
Bibliografía
- Butts, SL; Hoover, AD (mayo de 1989). "Evaluación de las cualidades de vuelo del avión de investigación X-29A". Centro de pruebas de vuelo de la Fuerza Aérea de EE. UU. AFFTC-TR-89-08. Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - Donald, David, ed. (1997). "Grumman X-29A". La enciclopedia completa de World Aircraft . Nueva York: Barnes & Noble. ISBN 978-0-7607-0592-6.
- Green, William (1970). Aviones de combate del Tercer Reich . Nueva York: Doubleday. ISBN 978-0-385-05782-0.
- Jenkins, Dennis R .; Landis, Tony; Miller, Jay (junio de 2003). Vehículos X estadounidenses: un inventario: X-1 a X-50 (PDF) . Monografías de Historia Aeroespacial No. 31. NASA. OCLC 68623213 . SP-2003-4531.
- Pamadi, Bandu N. (2004). Rendimiento, estabilidad, dinámica y control de aviones (2ª ed.). Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica. doi : 10,2514 / 4,862274 . ISBN 978-1-56347-583-2.
- Putnam, Terrill W. (enero de 1984). Programa de investigación de vuelo X-29 (PDF) . Segunda conferencia de pruebas de vuelo de la AIAA. Las Vegas, Nevada. 16-18 de noviembre de 1983. NASA. TM-86025.
- Roskam, Jan (1985). Diseño de aviones, Parte II: Diseño de configuración preliminar e integración del sistema de propulsión . Ottawa, Kansas : Roskam Aviation and Engineering Corporation. ISBN 978-1-88488-543-3.
- Thruelsen, Richard (1976). La historia de Grumman . Nueva York: Praeger Publishers. ISBN 978-0-275-54260-3.
- Treadwell, Terry (1990). Herrería: Aviones de combate de Grumman . Shrewsbury, Reino Unido: Airlife Publishers. ISBN 978-1-85310-070-3.
- Warwick, Graham (16 de junio de 1984). "Tecnología de barrido hacia adelante" . Vuelo internacional : 1563-1568.
- Webster, Frederick R .; Purifoy, Dana (julio de 1991). Cualidades de vuelo de alto ángulo de ataque del X-29 . Centro de pruebas de vuelo de la Fuerza Aérea de EE. UU. AFFTC-TR-91-15.
- Winchester, Jim (2005). "Grumman X-29". X-Planes y Prototipos . Londres: Amber Books. ISBN 978-1-904687-40-5.
Este artículo incorpora material de dominio público de sitios web o documentos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio .
enlaces externos
- Hoja informativa X-29 en NASA.gov
- Hoja informativa X-29 del Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos
- X-29 fotos , y X-29 videos en NASA.gov
- "X-29: Aeronave con alas barridas hacia adelante", parte 1 , parte 2 en Military.com