El programa de Aeronaves Experimentales de Despegue y Aterrizaje Vertical ( VTOL X-Plane ) es un proyecto de investigación estadounidense patrocinado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA). El objetivo del programa es demostrar un diseño de aeronave VTOL que puede despegar verticalmente y en vuelo estacionario de manera eficiente, mientras vuela más rápido que las aeronaves convencionales . [1] Ha habido muchos intentos anteriores, la mayoría de ellos sin éxito. [2] [3]
Un helicóptero con un diseño de rotor convencional tiene una velocidad máxima teórica de 200 nudos (230 mph; 370 km / h), después de lo cual sufre una disimetría de sustentación . Algunos diseños han creado con éxito aviones flotantes y de alta velocidad, incluido el rotor basculante Bell Boeing V-22 Osprey que puede volar a 275 nudos (316 mph; 509 km / h) y el helicóptero compuesto Sikorsky X2 que voló a 260 nudos (300 mph). ; 480 km / h), pero ambos hicieron importantes compromisos aerodinámicos con la eficiencia o el alcance de vuelo estacionario. El objetivo de DARPA es demostrar un avión VTOL que puede alcanzar una velocidad máxima sostenida de 300 a 400 nudos (345 a 460 mph (555 a 740 km / h)). [1]
Todos los competidores del programa optaron por demostrar sus conceptos utilizando un vehículo aéreo no tripulado aunque no era necesario, pero las tecnologías están destinadas a aplicarse también a aviones tripulados. [4]
Aurora Flight Sciences fue seleccionada para crear un diseño de prueba, que volará en 2018. [5]
Requisito y programa
DARPA anunció el programa en febrero de 2013 con el requisito de crear una nueva aeronave que utilice las mejores características de la tecnología tanto de despegue y aterrizaje vertical como de la utilizada para aeronaves convencionales. [6] El avión híbrido intentará mejorar en cuatro áreas:
- Velocidad: alcanza una velocidad máxima de al menos 300 nudos. [7]
- Hover: aumente la eficiencia de hover al menos al 75 por ciento. [7]
- Eficiencia de crucero: logre una relación elevación / arrastre de al menos 10. [7]
- Carga: asegúrese de que la solución pueda soportar una carga útil de al menos el 40% del peso bruto proyectado. [7]
Fase uno: estudio de diseño preliminar
Las dos primeras empresas que participaron se anunciaron en diciembre de 2013 cuando Sikorsky Aircraft recibió un contrato de 14,4 millones de dólares y Aurora Flight Sciences recibió 14 millones de dólares para estudios de diseño preliminar como parte del presupuesto de la Fase Uno de 47 millones de dólares. [8] [9]
El 18 de marzo de 2014, DARPA anunció que Sikorsky, Aurora Flight Sciences, Boeing y Karem Aircraft habían sido seleccionados para competir por el avión X de VTOL. Las cuatro empresas han basado sus diseños en aviones no tripulados y competirán durante los próximos 20 meses. El nombre de la presentación de Aurora se reveló como LightningStrike en febrero y, aunque se desconocía el diseño, la compañía tiene un historial de producción de aviones de propulsión híbridos y ventiladores con conductos. Se esperaba que Karem Aircraft propusiera un avión de rotor basculante con un rotor de velocidad óptima. El Boeing PhantomSwift incorporó ventiladores de elevación gemelos dentro del fuselaje con ventiladores inclinados con conductos montados en las puntas de las alas para la elevación y el empuje hacia adelante; En 2013, la compañía construyó y voló un demostrador a escala. Sikorsky se asoció con Lockheed Martin para un diseño de "baja complejidad" que combinaba aerodinámica de ala fija y control avanzado del rotor. En otoño de 2015 se seleccionaría un diseño único para un contrato de 95 millones de dólares [10] para construir un demostrador en la fase 2. [11]
- Rotor Blown Wing: Sikorsky y Lockheed Martin se unieron para desarrollar su concepto de rotor soplado no tripulado. Afirmaron que integraba aerodinámica de ala fija y control avanzado del rotor para proporcionar una configuración de baja complejidad. [8] Una representación artística del Rotor Blown Wing de Sikorsky tenía un parecido visual con el Boeing Heliwing, un tailsitter no tripulado destinado a alcanzar 180 kN (210 mph; 330 km / h) en vuelo hacia adelante; voló por primera vez en abril de 1995, pero se estrelló en julio y el proyecto fue archivado. Sikorsky confirmó que el Rotor Blown Wing sería un tailsitter, con su nombre sugiriendo que el ala permanece alineada con el proprotor wash durante la transición entre vertical y hacia adelante, reduciendo la descarga en el ala en modo estacionario. [3] [12]
- LightningStrike: LightningStrike de Aurora Flight Sciences lograría una alta eficiencia general al integrar la propulsión en el diseño aerodinámico del vehículo aéreo. La compañía tiene experiencia con diseños de ventiladores con conductos a través de aviones de la serie Goldeneye , también bajo programas DARPA, y con propulsión híbrida-eléctrica con el avión de prueba de concepto de vehículo aéreo no tripulado Excalibur para crear un diseño que proporciona despegue y aterrizaje vertical con alta velocidad vuelo horizontal. [13] Aprovechando esta experiencia, Aurora Flight Sciences desarrolló un concepto de vehículo revolucionario que emplea propulsión eléctrica distribuida (EDP) en dieciocho ventiladores de ala de 31 pulgadas (79 cm) y seis ventiladores canard de 21 pulgadas (53 cm), impulsados por 3 MW de electricidad. [3]
- Karem tiltrotor - Karem Aircraft presentó un concepto de tiltrotor llamado TR36XP, que emplea un fuselaje de cuerpo delgado con un ala de gaviota de alta relación de aspecto . Las secciones exteriores del ala, junto con dos rotores / hélices de 36 pies, giraron 90 grados para la transición entre el vuelo estacionario y el vuelo hacia adelante, impulsados por dos Rolls-Royce Turbomeca RTM322 . [3] [14]
- PhantomSwift: el concepto PhantomSwift de Boeing tenía dos grandes ventiladores internos para proporcionar elevación con dos ventiladores en la punta de las alas que brindan estabilidad mientras se desplaza. En vuelo hacia adelante, los ventiladores internos dejan de suministrar energía y los ventiladores de punta de ala proporcionan empuje. Boeing afirmó que esta configuración era un 50 por ciento más eficiente en el vuelo estacionario que un helicóptero típico, y esperaba tener una velocidad máxima de 740 km / h (460 mph; 400 kN). La versión de tamaño completo habría tenido una envergadura de 50 pies (15 m), una longitud de fuselaje de 44 pies (13 m) y un peso de 12.000 libras (5.400 kg). [15] El demostrador estaría propulsado por uno o dos motores General Electric CT7-8 , [3] pero una versión de producción estaría propulsada por un motor totalmente eléctrico. [dieciséis]
Fase dos
Se espera que la fase de diseño, desarrollo e integración dure 18 meses; La Fase Dos permitirá a las empresas madurar sus diseños. [7] [8]
El 3 de marzo de 2016, DARPA otorgó a Aurora Flight Sciences 89,4 millones de dólares para construir y demostrar su concepto LightningStrike, superando a los otros tres competidores. El LightningStrike es un diseño de ala inclinable impulsado por un motor turboeje Rolls-Royce AE1107C , el mismo tipo que se usa en el V-22 Osprey, que genera energía eléctrica a través de tres generadores Honeywell para hacer funcionar 24 ventiladores con conductos distribuidos, tres de cada uno en los canards delanteros. y 18 en el ala principal. En lugar de utilizar motores convencionales como todos los demás participantes, la aeronave se basa en la "propulsión eléctrica distribuida", donde los tres generadores que producen tres megavatios (4.023 caballos de fuerza ) de electricidad, tanto como una turbina eólica comercial , alimentan motores individuales que impulsan el aficionados; cada ventilador de ala utiliza un motor de 100 kW y cada ventilador de canard un motor de 70 kW. El vehículo aéreo pesará entre 10,000 y 12,000 libras (4,500 a 5,400 kg), aproximadamente el tamaño de un UH-1Y Venom , y navegará más rápido que 300 nudos, 50 nudos más rápido que el V-22. La Fase II del proyecto VTOL X-Plane fabricará dos vehículos aéreos antes de las pruebas de vuelo, planificadas para septiembre de 2018. [5] [17] [18] [19] [20] Un demostrador a escala del 20 por ciento, con un peso de 325 lb (147 kg) con alas y canards hechos de compuestos de carbono y plásticos impresos en 3D , voló el 29 de marzo de 2016. [21] [22] La aeronave a gran escala se denominará XV-24A . [23]
Fase tres
La Fase Tres duraría 12 meses desde febrero de 2017 hasta febrero de 2018 y consistiría en pruebas en tierra y en vuelo de los diseños experimentales. [7] [8]
Darpa canceló el proyecto antes de las pruebas de vuelo . [24]
Referencias
- ^ a b DARPA adjudica contratos en busca de un helicóptero de 460 MPH - News.USNI.org, 19 de marzo de 2014
- ^ Warwick, Graham. " High-Speed VTOL - DARPA Tries ... Again " Semana de la aviación y tecnología espacial , 24 de marzo de 2013. Consultado: 25 de mayo de 2014.
- ^ a b c d e Whittle, Richard. " The Next X-Plane " Air & Space / Smithsonian , octubre de 2015. Consultado: 26 de septiembre de 2015.
- ^ DARPA selecciona a cuatro desarrolladores para el nuevo programa X-Plane - Defense-Update.com, 18 de marzo de 2014
- ^ a b VIDEO: Aurora's LightningStrike gana la competencia DARPA VTOL X-plane - Flightglobal.com, 4 de marzo de 2016
- ^ "DARPA anuncia nuevo programa X-plane" . Flightglobal . 25 de febrero de 2013 . Consultado el 22 de diciembre de 2013 .
- ^ a b c d e f "Plano experimental de despegue y aterrizaje vertical (VTOL X-Plane)" . DARPA . Consultado el 22 de diciembre de 2013 .
- ^ a b c d "Sikorsky gana contrato para construir aviones VTOL experimentales" . Flightglobal . 20 de diciembre de 2013 . Consultado el 22 de diciembre de 2013 .
- ^ Niles, Russ (23 de diciembre de 2013). "DARPA quiere VTOL de 400 nudos" . AVweb . Consultado el 26 de diciembre de 2013 .
- ^ Richard Whittle. “La competencia es feroz para construir el avión del futuro” . New York Post . Archivado desde el original el 11 de octubre de 2015 . Consultado el 11 de octubre de 2015 .
- ^ DARPA selecciona cuatro postores para VTOL X-Plane de alta velocidad - Flightglobal.com, 18 de marzo de 2014
- ^ Ala de rotor soplado de Sikorsky: ¿te suena familiar? - Aviationweek.com, 20 de diciembre de 2013
- ^ Aurora gana el contrato del programa X-Plane de DARPA VTOL - Comunicado de prensa de Aurora, 4 de febrero de 2014
- ↑ Darpa Awards Final VTOL X-Plane Contracts - Ainonline.com, 21 de marzo de 2014
- ^ Boeing Phantom Swift se une a VTOL X-Plane Comp - Armedforces-Int.com, 25 de junio de 2014
- ^ Boeing obtiene $ 9 millones más para desarrollar Phantom Swift X-Plane - Defensetech.org, 28 de agosto de 2014
- ^ Echa un vistazo al avión de helicóptero experimental del ejército - Defenseone.com, 4 de marzo de 2016
- ^ You-Ain't-Gonna-Believe-This Design Gana DARPA X-Plane Deal - Breakingdefense.com, 4 de marzo de 2016
- ^ DARPA selecciona LightningStrike 24-prop Hybrid VTOL X-Plane de Aurora - Defense-Update.com, 3 de marzo de 2016
- ^ Aurora gana contrato con Darpa para construir un nuevo demostrador de drones - Ainonline.com, 6 de marzo de 2016
- ^ Demostrador VTOL eléctrico subescalado de moscas Aurora - Flightglobal.com, 18 de abril de 2016
- ↑ DARPA VTOL X-plane toma vuelo en miniatura - Gizmag.com, 18 de abril de 2016
- ^ El prototipo de subescala VTOL X-Plane de DARPA completa las pruebas de vuelo - Gizmag.com, 5 de abril de 2017
- ^ Graham Warwick (24 de abril de 2018). "Darpa desconecta el VTOL X-Plane híbrido-eléctrico de Aurora" . Red Semana de la Aviación .
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