Smarta hydraulcylindrar med stor potential
Grunden till tekniken, kallad HILA (Hydraulic Infinite Linear Actuator), utvecklades från början på Saab Aeronautics i Linköping. Den bygger på ett nytt sätt att använda hydraulcylindrar – två små cylindrar ”klättrar” växelvis längs en kolvstång, ungefär som när man drar in ett rep med last med händerna. Tekniken är kompakt, tål höga tryck och kan ge långa rörelser.
I vidareutvecklingen, HILA Multi-Rod (HILA-MR), används flera kolvstänger kopplade till en gemensam kolv. För att styra systemet krävs en smart algoritm som bestämmer vilken kolvstång som ska röra sig – precis som ett datorprogram fördelar uppgifter till olika delar av en processor.
– Vi har tagit inspiration från datorsystem och anpassat det till hydraulikvärlden, berättar forskarna bakom tekniken, Magnus Landberg, Petter Krus, Magnus Sethson och Robert Braun.
Effektivare styrning i obemannade flygplan
HILA-MR är särskilt användbar i obemannade flygplan eller i vingar som kan ändra form under flygning – så kallad wing morphing. Istället för att ha ett separat ställdon för varje roder kan ett enda HILA-MR-system styra flera samtidigt. Det sparar både plats och vikt, vilket är avgörande i flygindustrin.
Traditionella roderställdon används ofta bara en liten del av flygtiden, vilket är ineffektivt. Genom att schemalägga styrningen sekventiellt med hjälp av HILA-MR kan energiförbrukningen minska betydligt.
Internationellt samarbete med USA:s flygvapen
Tekniken har redan lett till ett internationellt forskningssamarbete mellan FLUMES, Försvarets materielverk (FMV) och det amerikanska flygvapnets forskningslaboratorium (AFRL). Ett gemensamt projekt startade 2023 efter en lyckad förstudie, och avslutas senare i år.
Projektet har bland annat jämfört HILA-MR med traditionella hydraulstyrsystem, utvecklat nya algoritmer och testat tekniken i simulerade flygningar med hjälp av FLUMES eget simuleringsverktyg Hopsan.
Prototyp testas i laboratorium
För att visa att tekniken fungerar i praktiken har en fysisk prototyp i mindre skala byggts av Saab i Linköping. Den har testats i labbmiljö med lyckat resultat. Målet är nu att höja teknikens så kallade TRL-nivå (Technology Readiness Level) från nivå 3 – en teoretisk modell – till nivå 4, där tekniken är verifierad i laboratoriemiljö.
Bidrar till energieffektiva vingar
En annan tillämpning är att använda tekniken för att skapa vingklaffar som kan ändra sin form under flygning. I det EU-finansierade projektet FASETT har Saab tagit fram ett koncept för variabla vingklaffar som använder HILA-MR. Sådana klaffar kan till exempel justera sin krökning för att minska luftmotståndet och spara bränsle – något som både förbättrar prestanda och minskar klimatpåverkan.
– Det här är ett konkret exempel på hur ny teknik kan bidra till mer hållbart flyg, säger forskaren Magnus Landberg.
