
X-Hale: The Development of a Research Platform for the Validation of Nonlinear Aeroelastic Codes
In Zusammenarbeit mit dem Air Force Institute of Technology (AFIT) und dem Air Force Research Laboratory (AFRL) hat die University of Michigan ein ferngesteuertes Experimentalflugzeug (RPA) mit hoher Flughöhe und langer Lebensdauer (X-HALE) entworfen und baut es derzeit, um nichtlineare aeroelastische Daten zur Validierung von HALE-Flugzeugkonstruktionscodes zu sammeln, die von der Wissenschaft, der Industrie und der Bundesregierung entwickelt wurden. X-HALE ist zwar repräsentativ für HALE-Flugzeuge, aber die Herstellungs- und Bewertungstechniken sind auch auf größere HALE-Flugzeuge in voller Größe anwendbar, wie die Konzepte, die im Rahmen des Vulture-Programms der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) entwickelt werden.
Dieses Papier dokumentiert die bisherige Entwicklung des X-HALE-Modells, einschließlich der Geschichte der programmatischen Entscheidungen, der grundlegenden Modellkonfiguration, der geometrischen Überlegungen, der Sensor- und Systemarchitektur und der Herausforderungen bei der Herstellung. Zu den Erkenntnissen aus dem Prototypenbau gehören die evolutionäre Entwicklung der X-HALE-Verbindungsblöcke und der Herstellungsprozess der Verbundwerkstoff-Flügel.
Darüber hinaus zeigte eine Reihe von aeroelastischen Simulationen mit der an der Universität von Michigan entwickelten Nonlinear Aeroelastic Simulation Toolbox (NAST), dass ein rotierender vertikaler/horizontaler Stabilisator notwendig ist, um das Fahrzeug aus instabilen, nichtlinear gekoppelten, lateralen dynamischen "holländischen" Bewegungen zu stabilisieren. Die Dokumentation und Entwicklung von X-HALE ist entscheidend für das programmatische Ziel, einen vollständigen nichtlinearen aeroelastischen Datensatz für die Validierung nichtlinearer aeroelastischer Analysewerkzeuge für Regierung, Industrie und Wissenschaft bereitzustellen.