Das seltsame neue X des Pentagons

DARPA, das avantgardistische Forschungsprogramm für fortgeschrittene Technologien des Pentagons, hat gerade den Namen eines neuen Demonstrationsgeräts für Drohnentechnologie bekannt gegeben, mit dem aktive Strömungskontrollsysteme (AFC) getestet werden sollen, die die Treibstoffeffizienz verbessern und Radarsignaturen reduzieren könnten, indem sie eine aerodynamischere Flugzeuggeometrie ermöglichen als Vor.

Das „experimentelle unbemannte Flugzeug“ wird den Namen X-65 tragen und Reihen von Druckluftdüsen verwenden, um Manöver „ohne herkömmliche, von außen bewegliche Flugsteuerungen“ wie Klappen, Seitenruder, Querruder, Höhenruder und Spoiler auszuführen.

Solche traditionellen Flugsteuerflächen bringen zwangsläufig mehr Gewicht und Komplexität mit sich.

Der Demonstrator ist das Ergebnis der zweiten Phase des CRANE-Projekts (Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors) der DARPA.

Kommentatoren haben angemerkt, dass das „neuartige X-Flugzeug“, wie es von der DARPA beschrieben wird, von vorne betrachtet aufgrund der geneigten Doppelflügel dem fiktiven X-Wing Starfighter in Star Wars ähnelt (obwohl die Ähnlichkeit aus anderen Blickwinkeln viel weniger offensichtlich ist). .) Die Bezeichnung des X-65 könnte auf die Werksmodellbezeichnung T-65 des X-Wing in der Star-Wars-Überlieferung anspielen.

Wenn ja, wäre es nicht das erste Mal, dass die Forschung und Entwicklung eine Science-Fiction-Referenz in reale Technologie umwandelt. DARPA testete einmal ein schwarzes visuelles Tarnkappenflugzeug namens Bird of Prey, benannt nach einem getarnten klingonischen Aufklärungsschiff im Star Trek-Universum.

Das unbemannte Flugzeug in Originalgröße wird von Aurora Flight Sciences gebaut – einer Forschungstochter von Boeing. Während Phase 1 absolvierte Aurora vier Wochen lang Windkanaltests an einem viertelgroßen Prototyp des X-65 in einer Anlage in San Diego. Das Design umfasste in die Oberseite jedes Flügels eingebettete Druckluftstrahl-/Saugdüsenanordnungen.

Der Vizepräsident von Aurora hat erklärt, dass das X-Flugzeug die Technologie in „missionsrelevanten Maßstäben und Mach-Zahlen“ testen wird – was sich anhört, als hätte das Unternehmen Ambitionen, irgendwann die Überschallflugfähigkeit des Flugzeugs zu testen.

Allerdings wird Aurora zufolge das derzeit im Bau befindliche Flugzeug – dessen Komponenten in Virginia, West Virginia und Mississippi montiert werden – voraussichtlich nur Mach 0,7 (537 Meilen pro Stunde) erreichen. Die Erprobung soll im Jahr 2025 beginnen. Berichten zufolge wird es Flügel mit einer Spannweite von bis zu 30 Fuß haben und 3,5 Tonnen wiegen.

Bilder deuten darauf hin, dass es von einem einzelnen Strahltriebwerk mit einem Einlass unter dem Bauch angetrieben wird. Es scheint auch über einen Einlass und Auslass auf der Rückseite (oberer Rumpf) zu verfügen, die möglicherweise zur Erzeugung von Druckluft verwendet werden. Der viertelgroße Prototyp hatte Berichten zufolge 14 Düsenbänke.

Das Design wird ausreichend modular sein, um den Austausch verschiedener Flügel mit unterschiedlichem Schwenkgrad und unterschiedlichen Düsen („AFC-Effektuatoren“) zu ermöglichen, einschließlich solcher, die von anderen Unternehmen entwickelt wurden. Der Manager des CRANE-Programms, Richard Wlezien, sagte daher, dass das X-Flugzeug als „nationales Testobjekt“ für eine Vielzahl anderer Luftstromkontrolltechnologien dienen könnte, zu denen hypothetisch beispielsweise auch die für die MAGMA-Drohne von BAE System entwickelten Technologien gehören könnten.

Die Idee hinter der aktiven Strömungskontrolle besteht darin, mithilfe von Düsen am Flugzeug Luftstrahlen auszustoßen, die den Druck der Grenzluft, die das Flugzeug umströmt, dynamisch manipulieren und es dem Flugzeug ermöglichen, Manöver auszuführen. Dies steht im Gegensatz zu „passiven“ permanenten Merkmalen von Flugzeugen, die den Luftstrom beeinflussen, wie beispielsweise Wirbelgeneratoren. Technisch gesehen ist Druckluft nicht die einzige Option, da auch Plasmaeffektoren und andere Methoden zur Manipulation des Luftstroms eingesetzt werden können.

Es ist wahrscheinlich am einfachsten, die aktive Strömungskontrolle im Kontext ihrer Ziele zu verstehen: Wege zu finden, Oberflächen wie das Heck eines Flugzeugs zu glätten, die Luftwiderstand verursachen und die Radarsignatur erhöhen.

Natürlich ist Stealth für Militärflugzeuge – einschließlich Drohnen – besonders wichtig, wenn sie sehr lange über dem umkämpften Luftraum überleben sollen, der von modernen Radar-gesteuerten Boden-Luft-Raketenabwehrsystemen überwacht wird. Tatsächlich ist es aufgrund der immer größer werdenden Reichweite sowohl von Boden-Luft- als auch von Luft-Luft-Waffen wünschenswert, dass auch Nichtkampfflugzeuge wie Tanker und Transportflugzeuge über einen verringerten Radarquerschnitt verfügen.

Bemerkenswert ist, dass die B-2-Tarnkappenbomber der USA aus diesem Grund schwanzlos sind und auf ausgefeilte Flugsteuerungssysteme angewiesen sind, die die Klappen differenziell manipulieren, um Kurven zu fahren und allgemein für Stabilität zu sorgen. Aber selbst Bewegungen der Klappen der B-2 vergrößern ihren Radarquerschnitt – eine flüchtige Achillesferse, die AFC theoretisch in zukünftigen Flugzeugen überflüssig machen könnte.

Unterdessen ist die Reduzierung des Luftwiderstands – und damit die Verbesserung der Treibstoffeffizienz und Reichweite – sowohl für militärische als auch für zivile Betreiber eine große Aufgabe. Beispielsweise könnten Fluggesellschaften weniger Umweltverschmutzung verursachen und möglicherweise enorme Mengen an Treibstoff einsparen, selbst wenn die Treibstoffeffizienz nur um ein paar Prozentpunkte höher wäre. Militärflugzeuge – von Jets über Drohnen bis hin zu Raketen – könnten mit der gleichen Treibstoffmenge weiter fliegen. Und Drohnen könnten zusätzliche Stunden über dem Schlachtfeld aushalten, bevor sie zur Basis zurückkehren müssen.

AFC-Düsenanordnungen werden angeblich weniger wiegen und weniger komplex sein als die entsprechenden beweglichen Steuerflächen, die sie ersetzen würden, was zu weiteren Kraftstoffeinsparungen, einer Vergrößerung der Reichweite und Agilität, einem geringeren Wartungsaufwand am Boden und niedrigeren Herstellungskosten führt.

Ein tertiärer Vorteil besteht darin, dass eine aktive Strömungskontrolle möglicherweise die Manövrierfähigkeit verbessern könnte. Bei ersten AFC-Tests der NATO im Jahr 2018, als Demonstrationsdrohnen mit AFC statt mit regulären Steuerflächen manövrierten, reagierten sie weitaus aggressiver als erwartet. Wenn AFC-Systeme eine solche Agilität hervorrufen und gleichzeitig das beworbene geringe Gewicht, die Komplexität und den Radarquerschnitt beibehalten können, könnten sie für eine Vielzahl von Flugzeugen attraktiv sein, die die Agilität einer instabilen Flugzeugzelle wie moderne Düsenjäger nutzen möchten.

Die Treibstoffeinsparungen, die eine ausgereifte AFC-Technologie für alle Flugzeuge – ob militärische, zivile, bemannte oder unbemannte – bringen könnte, stellen für alle eine große Sache dar, wenn Projekte wie CRANE feststellen, dass die Technologie so erschwinglich und praktisch ist wie erhofft.

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