După cum știți, secțiunea centrală este chiar partea aripii aeronavei care leagă planurile stânga și dreapta și servește, de fapt, pentru atașarea aripii la fuselaj. În conformitate cu logica, secțiunea centrală ar trebui să fie o structură rigidă. Dar pe 21 decembrie 1979, a decolat un avion NASA AD-1, a cărui aripă era atașată la fuselaj … pe o balama și putea să se rotească, dând avionului o formă asimetrică.
Cu toate acestea, totul a început mult mai devreme - cu posomorâtul geniu teutonic Richard Vogt, proiectant-șef al legendarei companii Blohm & Voss. Vogt, cunoscut pentru abordarea sa atipică a proiectării avioanelor, construise deja avioane asimetrice și știa că o astfel de schemă nu împiedica aeronava să fie stabilă în aer. Și în 1944 s-a născut proiectul Blohm & Voss și P.202.
Ideea principală a lui Vogt a fost abilitatea de a reduce semnificativ rezistența atunci când zburați la viteze mari. Aeronava a decolat cu o aripă simetrică convențională (deoarece o aripă mică de măturare are un coeficient ridicat de ridicare), iar în zbor s-a rotit într-un plan paralel cu axa fuselajului, reducând astfel rezistența. De fapt, aceasta a fost una dintre soluțiile pentru implementarea unei măturări variabile a aripii - în același timp, germanii au elaborat măturarea clasică simetrică pe avionul Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss și P.202 păreau prea nebuni pentru a intra în serie. Aripa sa cu o lungime de 11, 98 m ar putea porni balama centrală la un unghi de până la 35 ° - la unghiul maxim, intervalul s-a schimbat la 10, 06 m. Incapacitatea de a utiliza aripa pentru montarea echipamentelor suplimentare. Proiectul a rămas doar pe hârtie.
În același timp, specialiști de la Messerschmitt lucrau la un proiect similar. Vehiculul lor, Me P.1109, a primit porecla de „aripă foarfecă”. Mașina avea două aripi și independentă din exterior: una era situată deasupra fuselajului, a doua - sub ea. Când aripa superioară a fost rotită în sensul acelor de ceasornic, aripa inferioară a fost în mod similar rotită în sens invers acelor de ceasornic - acest design a făcut posibilă compensarea calitativă a înclinării aeronavei cu o schimbare asimetrică în măturare.
Aripile se puteau roti până la 60 ° și, atunci când erau perpendiculare pe axa fuselajului, avionul arăta ca un biplan obișnuit.
Dificultățile Messerschmitt au fost aceleași cu cele ale lui Blohm & Voss: un mecanism complex și, în plus, probleme cu designul șasiului. Drept urmare, chiar și o aeronavă construită în fier cu o mătură simetric variabilă - Messerschmitt Р.1101, nu a intrat în producție, darămite structuri asimetrice care au rămas doar proiecte. Germanii erau prea mult înaintea timpului lor.
Beneficii și pierderi
Avantajele unei măturări variabile asimetric sunt aceleași cu cele ale unei măturări simetrice. Când avionul decolează, este necesară o ridicare ridicată, dar când zboară cu o viteză mare (în special peste viteza sunetului), ridicarea nu mai este atât de relevantă, dar tracțiunea ridicată începe să interfereze. Inginerii din aviație trebuie să găsească un compromis. Prin schimbarea măturii, aeronava se adaptează la modul de zbor. Calculele arată că poziționarea aripii la un unghi de 60 ° față de fuselaj va reduce semnificativ rezistența aerodinamică, mărind viteza maximă de croazieră și reducând consumul de combustibil.
Dar, în acest caz, apare o a doua întrebare: de ce avem nevoie de o schimbare asimetrică, dacă una simetrică este mult mai convenabilă pentru pilot și nu necesită compensare? Faptul este că principalul dezavantaj al măturării simetrice este complexitatea tehnică a mecanismului de schimbare, masa sa solidă și costul. Cu o schimbare asimetrică, dispozitivul este mult mai simplu - de fapt, o axă cu un atașament rigid al aripii și mecanismul său de rotire.
O astfel de schemă este în medie cu 14% mai ușoară și minimizează impedanța caracteristică atunci când zboară la viteze care depășesc viteza sunetului (adică avantajele se manifestă și în performanța de zbor). Acesta din urmă este cauzat de o undă de șoc care apare atunci când o parte din fluxul de aer din jurul aeronavei capătă viteză supersonică. În cele din urmă, aceasta este cea mai „bugetară” variantă a variației.
OWRA RPW
Un vehicul aerian fără pilot de către NASA, construit la începutul anilor 1970 pentru studiul experimental al proprietăților de zbor ale măturării asimetrice. Dispozitivul a fost capabil să rotească aripa la 45 ° în sensul acelor de ceasornic și a existat în două configurații - coadă scurtă și coadă lungă.
Prin urmare, odată cu dezvoltarea tehnologiei, umanitatea nu a putut să nu revină la un concept interesant. La începutul anilor 1970, un vehicul aerian fără pilot OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) a fost fabricat din ordinul NASA pentru a studia proprietățile de zbor ale unei astfel de scheme. Consultantul în dezvoltare a fost însuși Vogt, care a emigrat în Statele Unite după război, la acel moment deja un bărbat foarte în vârstă, iar proiectantul șef și ideolog al renașterii ideii a fost inginerul NASA Richard Thomas Jones. Jones își înrădăcinase această idee încă din 1945, când era angajat al NACA (predecesorul NASA, Comitetul Național Consultativ pentru Aeronautică) și, până când a fost construit eșantionul, toate calculele teoretice fuseseră elaborate și amănunțite. testat.
Aripa OWRA RPW putea să se rotească până la 45 °, drona avea un fuselaj și o coadă rudimentare - de fapt, era un aspect zburător, al cărui element central și singurul interesant era aripa. Majoritatea cercetărilor au fost efectuate într-un tunel aerodinamic, unele în zbor real. Aripa a funcționat bine, iar NASA a decis să construiască un avion cu drepturi depline.
Și acum - zboară
Desigur, schimbarea asimetrică a măturării prezintă și dezavantaje - în special, asimetria rezistenței frontale, momentele de întoarcere parazitare care duc la rulare excesivă și gălăgie. Dar toate acestea deja în anii 1970 ar putea fi înfrânte prin automatizarea parțială a controalelor.
Avion NASA AD-1
A zburat de 79 de ori. În fiecare zbor, testerii au pus aripa într-o nouă poziție, iar datele obținute au fost analizate și comparate între ele.
Avionul AD-1 (Ames Dryden-1) a devenit o idee comună a mai multor organizații. A fost construit în fier de Ames Industrial Co., proiectarea generală a fost realizată pe Boeing, cercetarea tehnologică a fost realizată de compozite scalate ale lui Bertha Rutana, iar testele de zbor au fost efectuate la Dryden Research Center din Lancaster, California. Aripa AD-1 s-ar putea roti pe axa centrală cu 60 ° și numai în sens invers acelor de ceasornic (acest lucru a simplificat foarte mult designul fără a pierde avantaje).
Aripa a fost acționată de un motor electric compact situat în interiorul fuselajului chiar în fața motoarelor (acesta din urmă a folosit motoarele clasice cu turbojete franceze Microturbo TRS18). Intervalul aripii trapezoidale în poziție perpendiculară a fost de 9, 85 m, iar în poziție rotită - doar 4, 93, ceea ce a făcut posibilă atingerea unei viteze maxime de 322 km / h.
Pe 21 decembrie, AD-1 a decolat pentru prima dată, iar în următoarele 18 luni, cu fiecare nou zbor, aripa a fost rotită cu 1 grad, înregistrând toți indicatorii aeronavei. La mijlocul anului 1981, aeronava „a atins” un unghi maxim de 60 de grade. Zborurile au continuat până în august 1982, în total, AD-1 a decolat de 79 de ori.
NASA AD-1 (1979)
Singura aeronavă cu o aripă asimetrică care a decolat în aer. Aripa s-a rotit până la 60 de grade în sens invers acelor de ceasornic.
Ideea principală a lui Jones a fost să folosească schimbări asimetrice de măturare în aeronave pentru zboruri intercontinentale - viteza și economia de combustibil plătite pentru ei înșiși la distanțe ultra-lungi. Avionul AD-1 a primit într-adevăr recenzii pozitive atât de la experți, cât și de la piloți, dar, în mod ciudat, povestea nu a primit nicio continuare. Problema era că întregul program era în primul rând cercetare. După ce a primit toate datele necesare, NASA a trimis avionul la hangar; În urmă cu 15 ani, s-a mutat într-un depozit etern la Muzeul Aviației Hillier din San Carlos.
NASA, ca organizație de cercetare, nu a fost implicată în construcția de aeronave și niciunul dintre principalii producători de avioane nu a fost interesat de conceptul lui Jones. Căptușelile intercontinentale în mod implicit sunt mult mai mari și mai complexe decât „jucăria” AD-1, iar companiile nu au îndrăznit să investească sume uriașe de bani în cercetarea și dezvoltarea unui design promițător, dar foarte suspect. Clasicul a câștigat inovația.
Richard Gray, pilot de testare AD-1 al NASA
După ce și-a zburat cu succes programul pe o aripă asimetrică, a murit în 1982 în prăbușirea unui avion de antrenor privat Cessna T-37 Tweet.
Ulterior, NASA a revenit la tema „aripii oblice”, după ce a construit în 1994 o mică dronă cu anvergura aripilor de 6, 1 m și capacitatea de a schimba unghiul de măturare de la 35 la 50 de grade. A fost construit ca parte a creării unui avion de transport transcontinental cu 500 de locuri. Dar, în cele din urmă, lucrările la proiect au fost anulate din aceleași motive financiare.
Nu s-a terminat inca
Cu toate acestea, „aripa oblică” a primit o a treia viață, iar de această dată datorită intervenției binecunoscutei agenții DARPA, care în 2006 a oferit Northrop Grumman un contract de 10 milioane de euro pentru dezvoltarea unui vehicul aerian fără pilot cu o schimbare asimetrică..
Dar corporația Northrop a intrat în istoria aviației în primul rând datorită dezvoltării de aeronave de tip „aripă zburătoare”: fondatorul companiei, John Northrop a fost un entuziast al unei astfel de scheme, de la bun început a stabilit direcția de cercetare timp de mulți ani (a fondat compania la sfârșitul anilor 1930 și a murit în 1981).
Drept urmare, specialiștii Northrop au decis să traverseze tehnologia aripii zburătoare și a măturării asimetrice într-un mod neașteptat. Rezultatul a fost drona Northrop Grumman Switchblade (nu trebuie confundată cu cealaltă dezvoltare conceptuală - luptătorul Northrop Switchblade).
Designul dronei este destul de simplu. Atașat la aripa de 61 de metri este un modul articulat cu două motoare cu reacție, camere, electronice de control și accesorii necesare pentru misiune (de exemplu, rachete sau bombe). Modulul nu are nimic de prisos - fuselajul, penajul, coada, seamănă cu o gondolă cu balon, cu excepția poate cu unități de putere.
Unghiul de rotație al aripii față de modul este încă același ideal de 60 de grade, calculat în anii 1940: la acest unghi, undele de șoc care apar atunci când se deplasează la viteză supersonică sunt nivelate. Cu aripa întoarsă, drona este capabilă să zboare 2.500 mile la o viteză de 2.0 M.
Conceptul de aeronavă era gata până în 2007, iar până în anii 2010, compania a promis să efectueze primele teste ale unui plan cu o anvergură a aripilor de 12,2 m - atât într-un tunel de vânt, cât și în zbor real. Northrop Grumman plănuise ca primul zbor al dronei de dimensiuni mari să aibă loc în jurul anului 2020.
Dar deja în 2008, agenția DARPA și-a pierdut interesul pentru proiect. Calculele preliminare nu au produs rezultatele planificate, iar DARPA a retras contractul, închizând programul în etapa modelului computerizat. Așadar, ideea măturării asimetrice nu a avut din nou noroc.
Va fi sau nu?
De fapt, singurul factor care a ucis un concept interesant a fost economia. Având circuite de lucru și dovedite, este neprofitabil dezvoltarea unui sistem complex și netestat. Are două domenii de aplicare - zboruri transcontinentale de linie grele (ideea principală a lui Jones) și drone militare capabile să se deplaseze la viteze care depășesc viteza sunetului (sarcina principală a lui Northrop Grumman).
În primul caz, avantajele sunt consumul de combustibil și creșterea vitezei, alte lucruri fiind egale cu avioanele convenționale. În al doilea rând, minimizarea tragerii valurilor în momentul în care aeronava atinge numărul Mach critic este de cea mai mare importanță.
Dacă va apărea o aeronavă de serie cu o configurație similară depinde numai de voința producătorilor de aeronave. Dacă unul dintre ei decide să investească bani în cercetare și construcții și apoi să demonstreze în practică că conceptul nu este doar funcțional (acest lucru a fost deja dovedit), ci și auto-susținător, atunci schimbarea asimetrică a măturării are șanse de succes. Dacă în cadrul crizei financiare globale nu se găsesc astfel de temerari, „aripa oblică” va rămâne încă o parte din istoria aviației bogată în curiozități.
Caracteristicile aeronavei NASA AD-1
Echipaj: 1 persoană
Lungime: 11, 83 m
Anvergură: 9,85 m perpendiculară, 4,93 m oblică
Unghiul aripii: până la 60 °
Zona aripii: 8, 6 2
Înălțime: 2, 06 m
Greutatea aerului gol: 658 kg
Max. greutate la decolare: 973 kg
Powertrain: 2 x motoare cu reacție Microturbo TRS-18
Tracțiune: 100 kgf per motor
Capacitate combustibil: 300 litri Viteză maximă: 322 km / h
Plafon de serviciu: 3658 m
Adevărați pionieri
Puțini oameni știu că prima aeronavă cu geometrie variabilă a aripii nu a fost construită de germani în timpul celui de-al doilea război mondial (așa cum susțin majoritatea surselor), ci de pionierii francezi ai aviației Baron Edmond de Marcai și Emile Monin în 1911. Monoplanul Markay-Monin a fost prezentat publicului la Paris pe 9 decembrie 1911 și șase luni mai târziu a făcut primul său zbor de succes.
De fapt, de Marcay și Monin au venit cu schema clasică de geometrie simetric variabilă - două planuri separate de aripi cu o lungime totală maximă de 13,7 m au fost atașate la balamale, iar pilotul ar putea schimba unghiul locației lor față de dreapta fuselajului în zbor. La sol, pentru transport, aripile ar putea fi pliate, ca aripile insectelor, „în spatele”. Complexitatea designului și necesitatea de a trece la avioane mai funcționale (din cauza izbucnirii războiului) au forțat proiectanții să renunțe la lucrările ulterioare la proiect.
