Transonic Truss–Braced Wing: για κάποιους η ιδέα της Boeing για επιβατικό με πτέρυγα TTBW που τον περασμένο Ιανουάριο η NASA επέλεξε να χρηματοδοτήσει σε ένα πρόγραμμα με στόχο την εξέλιξη αεροσκαφών υψηλής ενεργειακής απόδοσης με χαμηλότερες καταναλώσεις και μικρότερο αποτύπωμα επιβάρυνσης του περιβάλλοντος από τα σημερινά αεροπλάνα, έχει κάτι που έρχεται από το παρελθόν και, όπως θα δούμε παρακάτω, δεν έχουν άδικο. Στην άλλη όψη του νομίσματος όμως η πρόταση κρύβει μέσα της υψηλή τεχνολογία και πολλές υποσχέσεις.
Η ιδέα του ψηλοπτέρυγου αεροπλάνου TTBW δεν είναι τίποτε περισσότερο από την κλασική λύση της «ατράκτου-σωλήνα με ένα φτερό πάνω της» που έχει αποδώσει δοκιμασμένες εφαρμογές επιβατικών για πολλές δεκαετίες. Υπό αυτό το πρίσμα, με μια πρώτη ματιά δεν φαίνεται να συνάδει με αυτό που έχουμε συνηθίσει να απεικονίζει το μέλλον των αερομεταφορών, όπως για παράδειγμα φουτουριστικές σχεδιάσεις BWB (Blended Wing Body), μετεξελίξεις της «ιπτάμενης πτέρυγας» (flying wing), που είναι όμως και αυτή ιδέα από το μακρινό παρελθόν τής αεροπλοΐας.
Η «διηχητική πτέρυγα με αντιστήριξη» είναι ένα πρόγραμμα πάνω στο οποίο η Boeing εργάζεται ήδη από τα μέσα της δεκαετίας του 2000 και αρκετά από αυτά τα χρόνια σε συνεργασία με τη NASA. Η τελευταία έχει επίσης αντίστοιχες συνεργασίες και με άλλες εταιρείες, στο πλαίσιο της επιδίωξής της τα τελευταία χρόνια για νέες τεχνολογίες αερομεταφορών, έχοντας εκφράσει την πρόθεσή της να χρηματοδοτήσει τέτοια προγράμματα έρευνας.
Η σημαντική εξέλιξη στο θέμα είναι ότι στις 18 Ιανουαρίου 2023 Boeing και NASA υπέγραψαν συμφωνία συνεργασίας, με την οποία η πρώτη θα αναπτύξει ένα πρωτότυπο αεροπλάνο που θα εξερευνήσει στην πράξη και θα πιστοποιήσει την ιδέα της πτέρυγας χαμηλής οπισθέλκουσας TTBW ως βάση για μελλοντικά επιβατικά στενής ατράκτου-μονού διαδρόμου (narrow body, singe-aisle), δηλαδή της κατηγορίας του Boeing 737, το οποίο βρίσκεται πλέον στην τέταρτη γενιά της αρχικής σχεδίασης και είναι από τις βασικές υποψηφιότητα της Boeing για πρόγραμμα αντικατάστασης.
Η επιλογή των βασικών χαρακτηριστικών μιας πτέρυγας που θα τοποθετηθεί σε κάποια σχεδίαση αεροσκάφους σπάνια αποτελεί βέλτιστη λύση και σχεδόν πάντα καταλήγει στον καλύτερο (ή… λιγότερο καλό) δυνατό συμβιβασμό ανάμεσα σε παραμέτρους όπως το είδος της αεροτομής σε σχέση με το πάχος της, την οπισθόκλιση ή τον λόγο διατάματος, ώστε να προσεγγίζονται οι στόχοι των επιζητούμενων επιδόσεών της. Από την άλλη, η πτήση είναι ένας διαρκής και άνισος αγώνας των σχεδιαστών για τη δημιουργία εκείνης της πτερυγικής διάταξης που θα προσφέρει την καλύτερη δυνατή απόδοση, δηλαδή την παραγωγή τής απαιτούμενης άντωσης με την ελάχιστη οπισθέλκουσα, δύναμη που, για να υπερνικηθεί, απαιτείται κατανάλωση καυσίμου. Το ζητούμενο δηλαδή είναι υψηλός λόγος άντωσης έναντι οπισθέλκουσας-L/D (Lift–to–Drag) και ανάμεσα στις πτερυγικές διατάξεις που τον προσφέρουν την πρώτη θέση κατέχουν αυτές με μεγάλο λόγο διατάματος-AR (Aspect Ratio, βλέπε σχετικό πλαίσιο).
Γιατί λοιπόν δεν σχεδιάζουμε όλα τα επιβατικά μας αεροπλάνα με πτέρυγες «high aspect ratio», μεγιστοποιώντας τον λόγο L/D; Η απάντηση είναι, βέβαια, ότι ένα μακρύ, λεπτό και στενό φτερό είναι λιγότερο άκαμπτο από ένα μικρότερου εκπετάσματος και αυξημένης χορδής, άρα και πιο ευάλωτο στην επίδραση εξωτερικών δυνάμεων, όπως αεροδυναμικών φορτίων, με τάση να εμφανίζει πτερυγισμό (παραμόρφωση-κάμψη-ταλάντωση), που επηρεάζει άμεσα τις επιδόσεις του, ενώ σε ακραίες περιπτώσεις βάζει σε κίνδυνο και τη δομική του ακεραιότητα. Δεδομένου ότι τα αρνητικά αυτά φαινόμενα μεγεθύνονται με την αύξηση της ταχύτητας, πτέρυγες πολύ μεγάλου διατάματος, που θα μπορούσαν να προσφέρουν πραγματικά οφέλη στον τομέα μείωσης των κατανάλωσης (ακόμη και αν ξεπεραστούν άλλα προβλήματα όπως η δομική σχεδίαση και κατασκευή τους), είναι ακατάλληλες για πτήσεις άνω των 0,8 Mach (φάσμα ταχυτήτων στο οποίο πετούν ήδη τα επιβατικά με τάση για ακόμη πιο υψηλές υποηχητικές ή και διηχητικές ταχύτητες).
H απάντηση και λύση στο πρόβλημα, το οποίο θα εξερευνήσει και θα πιστοποιήσει το πρόγραμμα TTBW, όπως επιδιώκουν πλέον από κοινού Boeing και NASA, έγκειται σε πτέρυγες «high aspect ratio», στις οποίες γίνεται χρήση διάταξης «αντιστήριξης» ώστε να αποκτηθεί η επιθυμητή ακαμψία, παρά το γεγονός ότι θα έχουν εκπέτασμα 50% μεγαλύτερο απ’ ό,τι τα σημερινά επιβατικά της κατηγορίας single-aisle. To ενδιαφέρον όμως είναι ότι αυτές οι «αντιστηρίξεις» δεν θα είναι απλές δομικές διατάξεις, αλλά θα σχεδιαστούν ώστε να συμβάλουν και στη συνολική παραγωγή άντωσης.
Μια πλήρη ανάλυση της τεχνολογίας ΤΤBW συμπληρώνει την πλούσια ύλη στο τεύχος μας που κυκλοφορεί.
Μην το χάσετε!
