Grumman X-29
Grumman X-29 | |
|---|---|
 | |
| Descrição | |
| Tipo / Missão | Aeronave experimental |
| País de origem |  Estados Unidos |
| Fabricante | Grumman |
| Período de produção | 1984 |
| Quantidade produzida | 2 |
| Primeiro voo em | 14 de dezembro de 1984 (41 anos) |
O Grumman X-29 foi um avião experimental projetado para testar uma asas com enflechamento negativo, superfícies de controle canard e outras tecnologias aeronáuticas inovadoras. Financiado pela NASA, pela Força Aérea dos Estados Unidos (USAF) e pela DARPA, o X-29 foi desenvolvido pela Grumman, e os dois exemplares construídos foram utilizados pela NASA e pela USAF em voos de provas.[1] A instabilidade aerodinâmica da estrutura do X-29 exigiu o uso de controle eletrônico de voo (fly-by-wire). Materiais compósitos foram usados para controlar a torção divergente aeroelástica experimentada pelas asas em flecha invertida e para reduzir o peso. A aeronave realizou seu primeiro voo em 1984, e dois X-29 foram testados em voo até 1991.[2]
Design e desenvolvimento
[editar | editar código]Dois X-29As foram construídos pela Grumman após a proposta ter sido escolhida em detrimento de uma concorrente que envolvia o General Dynamics F-16 Fighting Falcon. O projeto do X-29 utilizou a fuselagem dianteira e o trem de pouso dianteiro de duas fuselagens existentes do F-5A Freedom Fighter (63-8372 tornou-se 82-0003 e 65-10573 tornou-se 82-0049).[3] Os atuadores das superfícies de controle e o trem de pouso principal eram do F-16. O avanço tecnológico que tornou o X-29 um projeto viável foi o uso de compósitos de fibra de carbono. As asas do X-29, feitas parcialmente de epóxi de grafite, tinham um enflechamento negativo superior a 33 graus; tendo sido testadas pela primeira vez 40 anos antes nos aviões experimentais Junkers Ju 287 e OKB-1 EF 131. A designação interna da Grumman para o X-29 era "Grumman Model 712" ou "G-712".[4]
Design de três superfícies e instabilidade inerente
[editar | editar código]O X-29 é descrito como uma aeronave de três superfícies, com canards, asas de enflechamento negativo e superfícies de controle do tipo strake traseiro,[5] utilizando controle longitudinal de três superfícies.[6] Os canards e as asas resultam em menor arrasto de compensação e menor arrasto de onda, enquanto o uso dos strakes para compensação em situações onde o centro de gravidade está desalinhado proporciona menor arrasto de compensação do que depender do canard para compensar.[5] A configuração, combinada com um centro de gravidade bem atrás do centro aerodinâmico, tornava a aeronave inerentemente instável. A estabilidade era garantida pelo sistema computadorizado de controle de voo, que realizava 40 correções por segundo. O sistema de controle de voo era composto por três computadores digitais redundantes, com o apoio de três computadores analógicos redundantes; qualquer um dos três podia operar o sistema de forma independente, mas a redundância permitia que verificassem erros. Cada um dos três "votava" em suas medições, de modo que qualquer mau funcionamento em um deles pudesse ser detectado. Estimou-se que uma falha total do sistema era tão improvável quanto uma falha mecânica em um avião com um arranjo convencional.[6] Se todos os computadores de voo falhassem em pleno voo, a aeronave se desintegraria devido às forças aeroelásticas antes que o piloto conseguisse estabilizá-la ou mesmo ejetar.[1]
A alta instabilidade da estrutura da aeronave levou a amplas previsões de extrema manobrabilidade. Essa percepção se manteve nos anos seguintes ao término dos testes de voo. Os testes da USAF, no entanto, não corroboraram essa expectativa.[7] Para que o sistema de controle de voo mantenha todo o sistema estável, a capacidade de iniciar uma manobra com facilidade precisa ser moderada. Isso foi programado no sistema de controle de voo para preservar a capacidade de interromper a rotação de arfagem e impedir que a aeronave perdesse o controle. Como resultado, o sistema como um todo, em voo (incluindo o sistema de controle de voo), não pôde ser caracterizado como tendo qualquer aumento especial de agilidade. Concluiu-se que o X-29 poderia ter tido maior agilidade se tivesse atuadores de superfície de controle mais rápidos e/ou superfícies de controle maiores.[7]
Considerações aeroelásticas
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Em uma configuração de asa com enflechamento negativo, a sustentação aerodinâmica produz uma força de torção que gira a borda de ataque da asa para cima. Isso resulta em um ângulo de ataque maior, o que aumenta a sustentação, torcendo ainda mais a asa. Essa divergência aeroelástica pode levar rapidamente à falha estrutural. Com a construção metálica convencional, seria necessária uma asa com alta rigidez torsional para resistir à torção; o enrijecimento da asa adiciona peso, o que pode inviabilizar o projeto.[8]
O projeto do X-29 utilizou o acoplamento elástico anisotrópico entre a flexão e a torção do material compósito de fibra de carbono para lidar com esse efeito aeroelástico. Em vez de usar uma asa muito rígida, que acarretaria um aumento de peso mesmo com o compósito relativamente leve, o X-29 utilizou um laminado que produzia acoplamento entre flexão e torção. À medida que a sustentação aumenta, as forças de flexão obrigam as pontas das asas a se curvarem para cima. As forças de torção tentam torcer a asa para ângulos de ataque mais elevados, mas o acoplamento resiste a essas forças, torcendo o bordo de ataque para baixo, reduzindo o ângulo de ataque da asa e, consequentemente, a sustentação. Com a sustentação reduzida, as forças também diminuem e a divergência é evitada.[8]
Histórico operacional
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O primeiro X-29 realizou seu voo inaugural em 14 de dezembro de 1984, partindo da Base Aérea de Edwards, pilotado por Chuck Sewell, piloto-chefe de testes da Grumman.[3] O X-29 foi o quarto projeto de aeronave a jato com asa enflechada a voar; os outros três foram o alemão Junkers Ju 287 (1944), o soviético OKB-1 EF 131 (1947) e o alemão ocidental HFB-320 Hansa Jet (1964).[9] Em 13 de dezembro de 1985, um X-29 tornou-se a primeira aeronave com asa com enflechamento negativo a voar em velocidade supersônica em voo nivelado.
O X-29 iniciou um programa de testes da NASA quatro meses após seu primeiro voo. O X-29 provou ser confiável e, em agosto de 1986, já realizava missões de pesquisa com duração superior a três horas, envolvendo múltiplos voos. O primeiro X-29 não estava equipado com um paraquedas de recuperação de parafuso, pois os testes de voo foram planejados para evitar manobras que pudessem resultar na perda do controle da aeronave, como um parafuso. Em uma entrevista em vídeo gravada, o piloto de testes da NASA, Rogers E. Smith,[10] indicou que um dos outros pilotos de teste realizou uma manobra de rolamento de aileron não autorizada durante um voo de teste e foi posteriormente removido do programa.[11] O segundo X-29 recebeu um paraquedas desse tipo e foi utilizado em testes de alto ângulo de ataque. O X-29 número dois era manobrável até um ângulo de ataque de cerca de 25 graus, com um ângulo máximo de 67° alcançado em uma manobra momentânea de inclinação para cima.[12]
Especificações
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Informações de Jane's All the World's Aircraft 1988-89;[13] American X-Vehicles: An Inventory—X-1 to X-50;[14] The Complete Encyclopedia of World Aircraft;[4] X-Planes and Prototypes;[12]
Características gerais
- Tripulação: 1;
- Comprimento: 16.64 m (53 ft 11.25 in);[nota 1]
- Envergadura: 8.29 m (27 ft 2.5 in);
- Altura: 4.36 m (14 ft 3.5 in);
- Área alar: 17.54 m2 (188.84 sq ft);
- Alongamento: 3.9
- Aerofólio: Raíz: Grumman K MOD 2 (6.2%); Ponta: Grumman K MOD 2 (4.9%);[15]
- Peso vazio: 6,260 kg (13,800 lb);
- Peso máximo de decolagem (MTOW): 8,074 kg (17,800 lb);
- Capacidade de combustível interna: 1.804 kg (3,978 lb) em dois tanques flexiveis na fuselagem e dois tanques integrados na estrutura da fuselagem;
- Motor: 1x turbofan General Electric F404-GE-400, com 11,000 lbf (49 kN) de empuxo seco e 16,000 lbf (71 kN) com pós-combustor;
Desempenho
- Velocidade máxima: 1,771 km/h (1,100 mph; 956 kn; Mach 1.6);
- Alcance: 650 km (350 nmi);
- Teto de serviço: 17,000 m (55,000 ft);
Aviônicos
- Sistema de referência de altitude e rumo (AHRS): Litton LR-80;
- Identificador Amigo-Inimigo (IFF): Teledyne RT-1063B/APX-101V;
- Sistema de Controle de voo: Honeywell FCS com tripla redundância, fly-by-wire;
- Rádio UHF: Magnavox AN/ARC-164.
Ver também
[editar | editar código]Desenvolvimento relatado
Aeronaves de função, configuração e época comparáveis
Notas e referências
Notas
- ↑ incluindo a sonda de bico
Referências
- 1 2 Prisco, Jacopo (12 de julho de 2019). «X-29: NASA's ambitious 1980s fighter jet with inverted wings | CNN». CNN (em inglês)
- ↑ «NASA - Past Projects - X-29 Forward Swept Wing Technology Demonstrator». NASA (em inglês). 2009. Consultado em 10 de outubro de 2011. Arquivado do original em 9 de janeiro de 2010
- 1 2 Gehrs-Paul, Andreas (ed.). «X-Planes -- from X-1 to X-34». www.ais.org. Consultado em 13 de outubro de 2026. Cópia arquivada em 6 de maio de 2001
- 1 2 Donald, David, ed. (1997). «Grumman X-29A». The Complete Encyclopedia of World Aircraft (em inglês). Nova Iorque: Barnes & Noble. ISBN 978-0-7607-0592-6
- 1 2 Roskam, Jan (1985). Airplane Design, Part II: Preliminary Configuration Design and Integration of the Propulsion System (em inglês). Ottawa, Kansas: Roskam Aviation and Engineering Corporation. ISBN 978-1-88488-543-3
- 1 2 «Dryden Flight Research Center - Fact Sheets - X-29». NASA (em inglês). Consultado em 13 de outubro de 2026. Arquivado do original em 12 de janeiro de 2010
- 1 2 Butts, S.L.; Hoover, A.D. (1989). Flying Qualities Evaluation of the X-29A Research Aircraft (em inglês). [S.l.]: U.S. Air Force Flight Test Center
- 1 2 Pamadi, Bandu N. (2004). Performance, Stability, Dynamics, and Control of Airplanes (em inglês). [S.l.]: American Institute of Aeronautics and Astronautics. ISBN 978-1-56347-583-2. doi:10.2514/4.862274
- ↑ Green, William (1970). Warplanes of the Third Reich (em inglês). Nova Iorque: Doubleday. ISBN 978-0-385-05782-0
- ↑ «Rogers E. Smith - NASA» (em inglês). Consultado em 13 de outubro de 2026. Cópia arquivada em 29 de março de 2026
- ↑ Fighter Pilot Podcast (28 de julho de 2023), Why More Aircraft Don't Have Forward Swept Wings, consultado em 13 de outubro de 2026
- 1 2 Winchester, Jim (2005). «Grumman X-29». X-Planes and Prototypes (em inglês). Londres: Amber Books. ISBN 978-1-904687-40-5
- ↑ Taylor, John W.R., ed. (1988). Jane's All the World's Aircraft 1988-89 (em inglês). Londres: Jane's Information Group. pp. 399–400. ISBN 0-7106-0867-5
- ↑ Jenkins, Dennis R.; Landis, Tony; Miller, Jay (2003). American X-Vehicles: An Inventory—X-1 to X-50 (PDF). Col: Monographs in Aerospace History (em inglês). [S.l.]: NASA. OCLC 68623213. Cópia arquivada (PDF) em 25 de abril de 2025
- ↑ Leidnicer, David. «The Incomplete Guide to Airfoil Usage». m-selig.ae.illinois.edu (em inglês). Consultado em 12 de outubro de 2026
