Chiar și cele mai neobișnuite avioane au fost construite conform principiilor simetriei în zorii industriei aeronautice. Orice aeronavă avea un fuzelaj convențional, de care erau atașate aripile convenționale perpendicular. Cu toate acestea, treptat, odată cu dezvoltarea aerodinamicii, proiectanții au început să reflecteze la crearea unei aeronave cu o aripă asimetrică. Reprezentanții geniului sumbru german au fost primii care au ajuns la acest lucru: în 1944, un proiect similar a fost propus de Richard Vogt, proiectant-șef al Blohm & Voss. Cu toate acestea, proiectul său nu a fost încorporat în metal; NASA americană AD-1 a fost cu adevărat primul avion cu o aripă rotativă.
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) este o aeronavă experimentală concepută pentru a studia conceptul unei aripi rotative cu baleiaj asimetric variabil. A devenit primul avion cu aripă oblică din lume. Aeronava neobișnuită a fost construită în Statele Unite în 1979 și a făcut primul zbor pe 21 decembrie același an. Testele aeronavei cu aripă rotativă au continuat până în august 1982, timp în care 17 piloți au reușit să stăpânească AD-1. După închiderea programului, avionul a fost trimis la Muzeul Orașului San Carlos, unde este încă disponibil pentru toți vizitatorii și este una dintre cele mai importante exponate expuse.
Experimente germane
În Germania, în timpul celui de-al doilea război mondial, au lucrat destul de serios la crearea avioanelor cu aripă asimetrică. Designerul Richard Vogt a fost renumit pentru abordarea sa atipică a creării tehnologiei aviației, a înțeles că noua schemă nu va împiedica aeronava să fie stabilă în aer. În 1944 a creat proiectul de aeronave Blohm & Voss și P.202. Ideea principală a designerului german a fost posibilitatea unei reduceri semnificative a tracțiunii atunci când zburați la viteză mare. Aeronava a decolat cu o aripă simetrică convențională, deoarece o aripă mică măturată avea un coeficient ridicat de ridicare, dar deja în timpul zborului, aripa sa întors într-un plan paralel cu axa fuselajului, reducând nivelul de rezistență. În același timp, s-a lucrat în Germania cu măturarea clasică simetrică a aripii de pe luptătorul Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss și P.202
Dar chiar și în Germania, în ultimii ani de război, proiectul de aeronave Blohm & Voss și P.202 părea nebun, nu a fost niciodată întruchipat în metal, rămânând pentru totdeauna doar sub formă de planuri. Aeronava proiectată de Vogt trebuia să primească o aripă de 11,98 metri, care se rotea pe balama centrală la un unghi de până la 35 de grade - cu o abatere maximă, anvergura aripilor s-a schimbat la 10,06 metri. Principalul dezavantaj al proiectului a fost considerat un mecanism greu și greoi (conform calculelor) pentru rotirea aripii, care ocupa mult spațiu în interiorul fuselajului aeronavei și incapacitatea de a folosi aripa pentru agățarea armelor și echipamentelor suplimentare a fost, de asemenea, un dezavantaj grav.
În mod surprinzător, Vogt nu a fost singurul designer german care a contemplat o aripă oscilantă. Un proiect similar a fost pregătit de inginerii de la Messerschmitt. Proiectul Me P.1109 prezentat de ei a primit chiar porecla „aripă foarfecă”. Proiectul pe care l-au creat a avut două aripi simultan. Mai mult, erau independenți unul de celălalt. O aripă era situată deasupra fuselajului aeronavei, cealaltă - sub ea. Când rotiți aripa superioară în sensul acelor de ceasornic, aripa inferioară se rotește în același mod, dar în sens invers acelor de ceasornic. Acest design a făcut posibilă compensarea calitativă a înclinării aeronavei cu o schimbare asimetrică a măturării. În același timp, aripile se puteau roti la un unghi de până la 60 de grade, în timp ce atunci când erau situate perpendicular pe fuselajul avionului, nu era diferit de clasicul biplan. Procedând astfel, Messerschmitt s-a confruntat cu aceleași probleme ca și Blohm & Voss: un mecanism de întoarcere foarte complex. În ciuda faptului că niciunul dintre avioanele asimetrice germane nu a depășit proiectele de hârtie, ar trebui să se admită că germanii au fost serios înaintea timpului lor în dezvoltarea lor. Americanii și-au putut realiza planul abia la sfârșitul anilor '70.
NASA AD-1 - asimetrie de zbor
Ideile designerilor germani au fost implementate în metal de către colegii lor americani. Au abordat problema cât mai bine posibil. Independent de germani, în 1945, inginerul american Robert Thomas Johnson și-a prezentat ideea unui fel de „aripă foarfecă”, conform ideii sale, o astfel de aripă trebuia să pornească pe o balamală specială. Cu toate acestea, în acei ani, nu și-a putut realiza ideea, capacitățile tehnice nu au permis. Acest lucru s-a schimbat în anii 1970, când tehnologia a făcut posibilă crearea de aeronave asimetrice. În același timp, același Richard Vogt, care a emigrat în Statele Unite după sfârșitul celui de-al doilea război mondial, a fost invitat ca consultant de proiect.
În acea perioadă, proiectanții știau deja că aeronavele cu aripi variabile aveau o serie de dezavantaje. Principalele dezavantaje ale acestui design au inclus: schimbarea focalizării aerodinamice la schimbarea măturii, ceea ce a dus la o creștere a rezistenței la echilibrare; o creștere a masei structurii datorită prezenței unui fascicul de putere și a balamalelor pivotante ale consolelor atașate la acesta, precum și a etanșărilor poziției retractate a aripii aeronavei. Ambele aceste neajunsuri au fost în cele din urmă motivul pentru o scădere a intervalului de zbor sau o scădere a masei sarcinii utile.
În același timp, angajații NASA erau încrezători că o aeronavă cu o aripă de baleiere asimetric variabilă (KAIS) va fi privată de dezavantajele enumerate. Cu o astfel de schemă, aripa ar fi atașată la fuselajul avionului folosind o balama pivotantă, iar schimbarea măturării consolelor atunci când aripa a fost rotită ar fi efectuată simultan, dar avea caracterul opus. O analiză comparativă a aeronavelor cu aripi variabile ale schemei standard și KAIS efectuată de specialiștii NASA a arătat că a doua schemă prezintă o scădere a rezistenței cu 11-20 la sută, masa structurii scade cu 14 la sută, iar rezistența valurilor atunci când zburați la viteze supersonice ar trebui să scadă cu 26% …
În același timp, aeronava cu aripă asimetrică avea dezavantajele sale. În primul rând, cu un unghi mare de măturare, un consolă cu mătură dreaptă are un unghi efectiv de atac mai mare decât un consolă cu măturare inversă, ceea ce duce la o asimetrie de tracțiune și, în consecință, la apariția momentelor de întoarcere parazite în pas, se rostogoleste si se da. A doua problemă a fost că KAIS se caracterizează printr-o creștere de două ori mai mare a grosimii stratului limită de-a lungul întinderii aripii și orice blocaj asimetric al fluxului provoacă tulburări intense. Dar, în ciuda acestui fapt, se credea că efectele negative ar putea fi eliminate prin introducerea unui sistem de control fly-by-wire, care ar afecta automat comenzile aerodinamice ale aeronavei, în funcție de diferiți parametri: unghiul de atac, viteza de zbor, măturarea aripii unghi. În orice caz, pentru a verifica toate calculele, a fost necesar să construim un model zburător.
Conceptul KAIS a fost testat cu succes pe un model fără pilot, după care a fost necesar să se treacă la crearea unui avion cu drepturi depline. Proiectul experimental a fost desemnat NASA AD-1 sau Ames Dryden-1. Aeronava a fost numită după centrele de cercetare care au lucrat la proiect - NASA Ames și NASA Dryden. În același timp, specialiștii Boeing au fost responsabili pentru proiectarea generală a aeronavei. Conform calculelor inginerilor NASA și a termenilor de referință disponibili, compania americană Rutan Aircraft Factory a asamblat aeronava necesară. În același timp, una dintre cerințele proiectului era menținerea în bugetul de 250 de mii de dolari. Pentru aceasta, aeronava experimentală a fost făcută cât mai simplă posibil din punct de vedere tehnologic și ieftin; pe avion au fost instalate motoare destul de slabe. Noul avion a fost gata în februarie 1979, după care a fost livrat în California la aerodromul Dryden al NASA.
Aripa aeronavei experimentale AD-1 s-ar putea roti de-a lungul axei centrale cu 60 de grade, dar numai în sens invers acelor de ceasornic (această soluție a simplificat foarte mult proiectarea fără a-și pierde avantajele). Întoarcerea aripii la o viteză de 3 grade pe secundă a fost asigurată de un motor electric compact, care a fost instalat în interiorul fuselajului aeronavei direct în fața motoarelor principale. Ca și acesta din urmă, au fost folosite două motoare clasice cu turboturete Microturbo TRS18 fabricate în Franța, cu o tracțiune de 100 kgf fiecare. Intervalul aripii trapezoidale atunci când este poziționat perpendicular pe fuselaj a fost de 9, 85 metri, iar la viraj maxim - doar 4, 93 metri. În același timp, viteza maximă de zbor nu a depășit 400 km / h.
Avionul a luat prima oară cerul pe 21 decembrie 1979. Pe primul său zbor, a fost pilotat de pilotul de testare NASA Thomas McMurphy. Decolarea aeronavei a fost efectuată cu o aripă fixă perpendicular, unghiul de rotație al aripii s-a schimbat deja în zbor după atingerea vitezei și altitudinii necesare. În următoarele 18 luni, cu fiecare nou zbor de testare, aripa aeronavei AD-1 a fost rotită cu 1 grad, în timp ce a înregistrat toți indicatorii de zbor. Drept urmare, la mijlocul anilor 1980, aeronava experimentală a atins unghiul maxim de aripă de 60 de grade. Zborurile de testare au continuat până în august 1982, cu un total de 79 de zboruri ale aeronavei. S-a întâmplat că în ultimul zbor din 7 august 1982, avionul a fost ridicat de Thomas McMurphy, în timp ce 17 piloți diferiți au zburat pe el pe parcursul întregii perioade de testare.
Programul de testare a presupus că rezultatele obținute ar ajuta la utilizarea schimbării asimetrice a măturării aripii atunci când se efectuează zboruri intercontinentale lungi - viteza și economia de combustibil ar fi trebuit să dea roade în cel mai bun mod la distanțe foarte mari. Aeronavele experimentale NASA AD-1 au primit recenzii pozitive de la piloți și specialiști, dar proiectul nu a mai fost dezvoltat. Problema a fost că programul a fost inițial privit ca un program de cercetare. După ce a primit toate datele necesare, NASA a trimis pur și simplu o aeronavă unică la hangar, de unde ulterior a fost transferată la muzeul aviației. NASA a fost întotdeauna o organizație de cercetare care nu s-a ocupat de construcția de aeronave și niciunul dintre cei mai mari producători de aeronave nu a fost interesat de conceptul unei aripi rotative. În mod implicit, orice linie intercontinentală de pasageri era mai complexă și mai mare decât aeronava „jucărie” AD-1, astfel încât companiile nu au riscat. Nu au vrut să investească în cercetare și dezvoltare, deși un design promițător, dar totuși suspect. În opinia lor, timpul inovației în acest domeniu nu a venit încă.
Performanța zborului NASA AD-1:
Dimensiuni generale: lungime - 11, 8 m, înălțime - 2, 06 m, anvergură - 9, 85 m, suprafață aripă - 8, 6 m2.
Greutate goală - 658 kg.
Greutate maximă la decolare - 973 kg.
Centrala electrică este cu 2 motoare turbojet Microturbo TRS18-046 cu o tracțiune de 2x100 kgf.
Viteza de croazieră - 274 km / h.
Viteza maximă este de până la 400 km / h.
Echipaj - 1 persoană.
