Israel Wygnanski telah terobsesi dengan penerbangan sejak zaman kanak-kanaknya. Juruterbang amatur, dia pertama kali berumur 16 tahun. Sekarang pada hampir 80 tahun, dia masih terbang dan tidak menunjukkan tanda-tanda berhenti. Sepanjang kariernya yang berumur 50 tahun, Wygnanski, seorang profesor kejuruteraan aeroangkasa dan mekanikal di University of Arizona, telah mempelajari cara memanipulasi aliran udara dan pergolakan untuk menjadikan kapal terbang lebih efisien.
Tahun depan, buah karyanya akan terbang pada pesawat uji Boeing, 757 ekoDemonstrator. Projek ini memberi tumpuan kepada sumber utama inefisiensi dalam penerbangan: ekor kapal terbang. Ekor baru menggunakan satu siri 37 airjet penyapu kecil yang membantu mengawal stereng pada kelajuan rendah atau sekiranya berlaku kegagalan enjin, apabila kemudi diperlukan untuk memastikan pesawat itu berjalan. Reka bentuk, yang diuji dengan kerjasama Boeing, NASA dan Caltech, boleh membawa kepada ekor yang lebih kecil, lebih ringan dan lebih banyak kecekapan bahan api dalam dekad yang akan datang. Pasukan itu menerima Anugerah Pencapaian Kumpulan dari NASA pada bulan Oktober.
Model demonstrasi yang anda buat menunjukkan bahawa ekor pesawat lebih besar dari yang mereka perlukan. Kenapa begitu?
Ekor vertikal sangat besar; ia hampir, dalam beberapa keadaan, sebesar separuh sayap. Pada dasarnya, jika sebuah kapal terbang menjalani seluruh kitaran hidupnya, katakan, 25 tahun, dan tidak pernah kehilangan enjin - yang berlaku, kerana enjin sangat dipercayai hari ini-ia pada dasarnya membawa penstabil tegak menegak ini sepanjang hidupnya tanpa alasan yang baik. Fikirkan beratnya, seretnya. Ia menyumbang banyak kepada penggunaan bahan api pesawat. Ia sentiasa digunakan, sedikit sebanyak, tetapi tidak kepada keseluruhan potensi. Sekiranya kapal terbang tidak kehilangan enjin, ekor bukan permukaan kawalan kritikal.
Awal tahun ini, anda meletakkan ekor bersaiz penuh dilengkapi dengan jet menyapu melalui ujian terowong angin. Bagaimana ia pergi?
Pada mulanya, terdapat 37 penggerak [jet menyapu] yang tertanam dalam ekor vertikal ini. Ternyata bahkan seorang penggerak dapat meningkatkan kecekapan ekor dengan hampir 10 persen. Kawasan jet penggerak satu ini, satu-kelapan inci persegi, boleh menjejaskan aliran ke seluruh sayap, iaitu 370 kaki persegi. Itulah hasil yang luar biasa. Saya fikir ia akan diuji dan penerbangan terbukti.
Jadi berapa banyak yang lebih kecil boleh menjadi ekor pesawat?
Keputusan menunjukkan, dengan serta-merta, bahawa kita boleh mengecilkannya dengan 30 peratus. Itulah yang besar. Sekiranya anda menjimatkan penggunaan bahan api dalam susunan satu peratus, fikirkan apa yang dimaksudkan dengan hayat kapal terbang. Keseluruhan percubaan di sini adalah untuk membuktikan teknologi dan untuk mendapatkan kaki kami di pintu, supaya industri akan menyedari bahawa terdapat potensi di sini bahawa mereka tidak pernah digunakan. Dengan kata lain, terdapat alat dalam kotak peralatan yang boleh mengubah cara pesawat dirancang.
Wygnanski adalah profesor kejuruteraan aeroangkasa dan mekanikal di University of Arizona. (Sihat NASA) Jadi dengan membuat tweak kecil dalam aliran udara, anda dapat menjejaskan hasil, katakan, stereng atau mengangkat. Ia kelihatan seperti konsep yang mudah. Apa yang membuatnya sukar?
Tumit Achilles dalam keseluruhan masalah ini adalah kerumitan para penggerak yang memberikan kawalan aliran. Pada mulanya kita menggunakan elektromagnetik. Orang telah menggunakan alat piezoelektrik. Sama ada berat atau sukar untuk dikekalkan. Kemudian datang idea lain menggunakan penggerak jet berayun kecil, yang merupakan peranti yang memerlukan udara termampat. Ia tidak mempunyai bahagian yang bergerak, dan ia boleh, pada dasarnya, terukir ke permukaan sayap.
Dan anda pernah menguji konsep ini pada jenis pesawat lain?
Yeah. Kami mula menyiasat corak aliran yang agak asas, seperti pencampuran dua aliran udara, yang merupakan sesuatu yang dapat anda lihat dalam ekzos enjin jet. Ini membawa kepada aplikasi yang lebih besar dan lebih besar idea itu. Contohnya, pada tahun 2003, kami mengujinya bersama Bell Helicopters dan Boeing, pada pesawat yang merupakan penunjuk teknologi untuk V-22 Osprey. Apa yang kita ramalkan di makmal itu bekerja.
Ia adalah lompatan besar dari V-22 kepada jet penumpang. Bagaimana anda beralih ke penerbangan komersil?
Kami berfikir, 'Apakah permukaan kawalan yang tidak kritikal?' Dengan kata lain, jika sesuatu berlaku pada permukaan kawalan, kapal terbang masih boleh terbang. Ekor tipikal pada pesawat komersial adalah satu permukaan sedemikian. Katakanlah, satu enjin di atas kapal terbang berhenti. Dalam kes itu, ekor memastikan kapal terbang masih dapat terbang lurus, walaupun fakta bahawa tujah tidak lagi simetris.
Bolehkah sistem airjet digunakan di tempat selain ekor?
Oh, ya. Betul. [Demonstrasi ini] hanya untuk meyakinkan orang bahawa ia adalah sesuatu yang kita boleh cuba. Ia mungkin banyak buat reka bentuk pesawat masa depan. Ia mungkin boleh menyapu sayap lebih jauh ke belakang, dan itu boleh meningkatkan kelajuan tanpa peningkatan seret. Bayangkan anda melintasi Atlantik dengan kapal terbang yang menggunakan jumlah bahan api yang sama, tetapi anda menyimpan sejam setengah penerbangan. Kecuali Concord, kami telah mengalami kelajuan yang sama selama 50 tahun.
Syarikat-syarikat penerbangan komersil adalah konservatif, dengan alasan yang baik. Oleh itu, kadar yang digunakan oleh teknologi baru agak perlahan.
Sangat, sangat perlahan. Jika anda bukan ahli, anda melihat kapal terbang hari ini dan anda melihat kapal terbang jet komersial yang terbang pada akhir 1950-an, dan anda akan ditekan keras untuk melihat apa-apa yang sangat berbeza. Ia telah lebih dari 100 tahun sejak Wright Brothers. Dalam 50 tahun pertama, terdapat perubahan yang luar biasa, dari Wright Flyer hingga 707. Dari 707 hingga ke hari ini, ya, terdapat peningkatan dari segi aerodinamik, tetapi tidak begitu jelas. Hari ini, kami terbang dengan kelajuan yang sama yang kami terbang pada tahun 1960. Terdapat kecekapan bahan bakar, dan sebagainya, tetapi, secara asasnya, orang berkata, 'Baiklah, aeronautik adalah sains matahari terbenam. Kami tidak melihat apa-apa yang baru lagi. '
Dan di sini, anda percaya bahawa anda mempunyai sesuatu yang baru?
Saya percaya bahawa kita lakukan.
