Mint tudják, a középső rész a repülőgép szárnyának az a része, amely összeköti a bal és a jobb síkot, és valójában arra szolgál, hogy a szárnyat a törzshez rögzítse. A logika szerint a középső résznek merev szerkezetnek kell lennie. De 1979. december 21-én felszállt a NASA AD-1 repülőgépe, amelynek szárnya a törzshez volt rögzítve … egy csuklópánton, és el tud forogni, aszimmetrikus alakot adva a repülőgépnek.
Mindez azonban jóval korábban kezdődött - Richard Vogt, a komor német nyelvű zsenivel, a legendás Blohm & Voss cég főtervezőjével. A repülőgépek tervezésében atipikus megközelítéséről ismert Vogt már épített aszimmetrikus repülőgépeket, és tudta, hogy egy ilyen rendszer nem akadályozza meg a repülőgép stabilitását a levegőben. 1944 -ben pedig megszületett a Blohm & Voss és a P.202 projekt.
A Vogt fő ötlete az volt, hogy jelentősen csökkenti a légáramlást, ha nagy sebességgel repül. A repülőgép hagyományos szimmetrikus szárnnyal szállt fel (mivel egy kis söprési szárny magas emelési együtthatóval rendelkezik), és repülés közben a törzs tengelyével párhuzamos síkban fordult el, ezáltal csökkentve az ellenállást. Valójában ez volt az egyik megoldás a szárny változó söprésének megvalósítására - ugyanakkor a németek kidolgozták a klasszikus szimmetrikus söprést a Messerschmitt P.1101 repülőgépen.
Blohm & Voss és P.202 túl őrültnek tűnt ahhoz, hogy bemenjen a sorozatba. Szárnyának 11, 98 m -es fesztávolsága akár 35 ° -os szögben is bekapcsolhatja a központi csuklópántot - a maximális szögben a fesztávolság 10, 06 m -re változott. A szárny nem használható további berendezések felszerelésére. A projekt csak papíron maradt.
Ugyanakkor a Messerschmitt szakemberei hasonló projekten dolgoztak. Járművük, a Me P.1109 "ollószárny" becenevet kapott. Az autónak két szárnya volt, és külsőleg független: az egyik a törzs felett helyezkedett el, a második - alatta. Amikor a felső szárnyat az óramutató járásával megegyező irányba forgatták, az alsó szárny hasonlóan az óramutató járásával ellentétes irányba fordult - ez a kialakítás lehetővé tette a repülőgép ferdítésének minőségi kompenzálását aszimmetrikus változással.
A szárnyak akár 60 ° -kal is el tudtak forogni, és amikor merőlegesek voltak a törzs tengelyére, a repülőgép úgy nézett ki, mint egy szabályos két sík.
A Messerschmitt nehézségei megegyeztek a Blohm & Vosséval: bonyolult mechanizmus és ezen túlmenően az alváz kialakításával kapcsolatos problémák. Ennek eredményeképpen még egy vasba épített repülőgép sem, szimmetrikusan változtatható söpréssel - Messerschmitt Р.1101 - nem került gyártásba, nem is beszélve az aszimmetrikus szerkezetekről, amelyek csak projektek maradtak. A németek túlságosan megelőzték korukat.
Előnyök és veszteségek
Az aszimmetrikusan változó sweep előnyei megegyeznek a szimmetrikus sweep előnyeivel. Amikor a gép felszáll, magas emelésre van szükség, de ha nagy sebességgel repül (különösen a hangsebesség felett), akkor az emelés már nem annyira releváns, de a nagy ellenállás zavarni kezd. A légiközlekedési mérnököknek kompromisszumot kell találniuk. A sweep megváltoztatásával a repülőgép alkalmazkodik a repülési módhoz. A számítások azt mutatják, hogy a szárny 60 ° -os szögben történő elhelyezése a törzshez képest jelentősen csökkenti az aerodinamikai ellenállást, növeli a maximális utazási sebességet és csökkenti az üzemanyag -fogyasztást.
De ebben az esetben egy második kérdés merül fel: miért van szükségünk aszimmetrikus söprés -változtatásra, ha egy szimmetrikus sokkal kényelmesebb a pilóta számára, és nem igényel kompenzációt? Az a tény, hogy a szimmetrikus söprés fő hátránya a váltómechanizmus műszaki összetettsége, szilárd tömege és költsége. Aszimmetrikus változtatással a készülék sokkal egyszerűbb - valójában egy tengely a szárny merev rögzítésével és elfordító mechanizmusával.
Egy ilyen rendszer átlagosan 14% -kal könnyebb, és minimálisra csökkenti a jellegzetes impedanciát, amikor a hangsebességet meghaladó sebességgel repül (vagyis az előnyök a repülési teljesítményben is megnyilvánulnak). Ez utóbbit egy lökéshullám okozza, amely akkor következik be, amikor a repülőgép körüli légáramlás egy része szuperszonikus sebességet szerez. Végül, ez a változó sweep legköltségvettebb változata.
OWRA RPW
A NASA pilóta nélküli repülőgépe, amelyet az 1970 -es évek elején gyártottak az aszimmetrikus söprés repülési tulajdonságainak kísérleti tanulmányozására. A készülék képes volt a szárnyat 45 ° -kal elforgatni az óramutató járásával megegyező irányba, és kétféle konfigurációban létezett-rövid és hosszú.
Ezért a technológia fejlődésével az emberiség nem tehetett mást, mint visszatérni egy érdekes koncepcióhoz. A hetvenes évek elején a NASA megrendelésére egy pilóta nélküli OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) repülőgépet gyártottak, hogy tanulmányozzák egy ilyen rendszer repülési tulajdonságait. A fejlesztési tanácsadó maga Vogt volt, aki a háború után emigrált az Egyesült Államokba, ekkor már nagyon idős ember volt, az ötlet újjáélesztésének fő tervezője és ideológusa pedig a NASA mérnöke, Richard Thomas Jones volt. Jones 1945 óta gyökerezett ennek az elképzelésnek, amikor a NACA (a NASA elődje, a Nemzeti Repülési Tanácsadó Bizottság) alkalmazottja volt, és mire a minta elkészült, abszolút minden elméleti számítást kidolgoztak és alaposan tesztelt.
Az OWRA RPW szárnya akár 45 ° -ban is el tud forogni, a drónnak kezdetleges törzse és farka volt - valójában repülő elrendezés volt, amelynek központi és egyetlen érdekes eleme a szárny volt. A kutatás nagy részét aerodinamikai alagútban végezték, néhányat valós repülés közben. A szárny jól teljesített, és a NASA úgy döntött, hogy teljes értékű repülőgépet épít.
És most - repülj
Természetesen az aszimmetrikus söprésváltozásnak hátrányai is vannak - különösen az elülső ellenállás aszimmetriája, a parazita fordulási nyomatékok, amelyek túlzott elforduláshoz és elforduláshoz vezetnek. De mindezt már az 1970 -es években le lehetett győzni a vezérlés részleges automatizálásával.
Repülőgép NASA AD-1
79 alkalommal repült. A tesztelők minden repülés során új helyzetbe hozták a szárnyat, a kapott adatokat elemezték és összehasonlították egymással.
Az AD-1 (Ames Dryden-1) repülőgép számos szervezet közös agyszüleménye lett. Az Ames Industrial Co. vasból építette, a teljes tervezést a Boeing -en végezték, a technológiai kutatásokat Bertha Rutana Scaled Composites -ja végezte, a repülési teszteket pedig a kaliforniai Lancaster -i Dryden Research Centerben végezték. Az AD-1 szárny 60 ° -kal foroghatott a központi tengelyen, és csak az óramutató járásával ellentétes irányban (ez nagyban leegyszerűsítette a kialakítást, anélkül, hogy elveszítené az előnyöket).
A szárnyat egy kompakt villanymotor hajtotta a törzs belsejében, közvetlenül a motorok előtt (utóbbi a klasszikus francia, Microturbo TRS18 turboreaktív motorokat használta). A trapézszárny fesztávolsága merőleges helyzetben 9, 85 m, elforgatott helyzetében pedig csak 4, 93 volt, ami lehetővé tette a 322 km / h maximális sebesség elérését.
December 21-én szállt fel először az AD-1, és a következő 18 hónap során minden új járatnál a szárnyat 1 fokkal elforgatták, rögzítve a repülőgép összes mutatóját. 1981 közepén a repülőgép "elérte" a maximális 60 fokos szöget. A járatok 1982 augusztusáig folytatódtak, összesen 79 alkalommal szállt fel az AD-1.
NASA AD-1 (1979)
Az egyetlen aszimmetrikus seprőszárnyú repülőgép, amely felszállt a levegőbe. A szárny 60 fokkal elfordult az óramutató járásával ellentétes irányban.
Jones fő gondolata az volt, hogy aszimmetrikus változtatásokat használjon a repülőgépekben az interkontinentális repülésekhez - a sebesség és az üzemanyag -takarékosság a legjobban megtérül az ultra -hosszú távokon. Az AD-1 repülőgép valóban pozitív véleményeket kapott mind szakértőktől, mind pilótáktól, de furcsa módon a történet nem kapott folytatást. A probléma az volt, hogy az egész program elsősorban kutatás volt. Miután megkapta az összes szükséges adatot, a NASA a hangárba küldte a gépet; 15 évvel ezelőtt a San Carlos -i Hillier Repülési Múzeum örök tárolójába költözött.
A NASA mint kutató szervezet nem vett részt repülőgépgyártásban, és a nagy repülőgépgyártók egyike sem volt kíváncsi Jones koncepciójára. Az interkontinentális bélések alapértelmezés szerint sokkal nagyobbak és összetettebbek, mint a "játék" AD-1, és a vállalatok nem mertek hatalmas összegeket fektetni egy ígéretes, de nagyon gyanús kivitel kutatásába és fejlesztésébe. A Classic győzött az innováció felett.
Richard Gray, a NASA AD-1 tesztpilótája
Miután aszimmetrikus szárnyon sikeresen elrepült a programjáról, 1982-ben meghalt a Cessna T-37 Tweet magántanító repülőgép lezuhanásában.
Ezt követően a NASA visszatért a "ferde szárny" témához, 1994 -ben épített egy kis drónt, amelynek szárnyfesztávolsága 6, 1 m, és képes megváltoztatni a söprési szöget 35 -ről 50 fokra. Az 500 férőhelyes transzkontinentális repülőgép létrehozásának részeként épült. De végül ugyanazon anyagi okok miatt törölték a projekten folyó munkát.
Még nincs vége
Ennek ellenére a "ferde szárny" harmadik életet kapott, és ezúttal a jól ismert DARPA ügynökség közbelépésének köszönhetően, amely 2006-ban 10 milliós szerződést ajánlott fel Northrop Grummannak egy pilóta nélküli repülőgép fejlesztésére aszimmetrikus söpréssel.
De a Northrop vállalat elsősorban a "repülő szárnyú" típusú repülőgépek kifejlesztése miatt ment be a repülés történetébe: a társaság alapítója, John Northrop rajongott egy ilyen rendszerért, kezdettől fogva meghatározta az irányt sok éven át tartó kutatómunkát (a céget az 1930 -as évek végén alapította, majd 1981 -ben meghalt).
Ennek eredményeként a Northrop szakemberei úgy döntöttek, hogy váratlan módon keresztezik a repülő szárny és az aszimmetrikus söprés technológiáját. Az eredmény a Northrop Grumman Switchblade drone volt (nem tévesztendő össze más fogalmi fejlesztésükkel - a Northrop Switchblade vadászgéppel).
A drón kialakítása meglehetősen egyszerű. A 61 méteres szárnyhoz csuklós modul csatlakozik két sugárhajtóművel, kamerával, vezérlőelektronikával és a küldetéshez szükséges tartozékokkal (például rakétákkal vagy bombákkal). A modulban nincs semmi felesleges - a törzs, a tollazat, a farok - egy ballonos gondolara hasonlít, kivéve talán a hajtóműveket.
A szárny forgási szöge a modulhoz képest még mindig ugyanaz az ideális 60 fok, amelyet még az 1940 -es években számoltak: ebben a szögben kiegyenlítik a szuperszonikus sebességgel történő mozgáskor fellépő lökéshullámokat. Szárnyával elfordítva a drón 2500 mérföldet képes repülni 2,0 M sebességgel.
A repülőgép koncepciója 2007 -re elkészült, és a 2010 -es évekre a cég megígérte, hogy elvégzi a 12,2 m szárnyfesztávú elrendezés első tesztjeit - szélcsatornában és valós repülés közben is. Northrop Grumman azt tervezte, hogy a teljes méretű drón első repülésére 2020 körül kerül sor.
De már 2008 -ban a DARPA ügynökség elvesztette érdeklődését a projekt iránt. Az előzetes számítások nem hozták meg a tervezett eredményeket, és a DARPA felmondta a szerződést, a számítógépes modell szakaszában lezárta a programot. Tehát az aszimmetrikus söprés ötlete megint nem volt szerencsés.
Lesz vagy nem?
Valójában az egyetlen tényező, amely megölt egy érdekes koncepciót, a közgazdaságtan volt. A működő és bevált áramkörök miatt veszteséges egy összetett és nem tesztelt rendszer kifejlesztése. Két alkalmazási területe van - a nehéz vonalhajók transzkontinentális járatai (Jones fő gondolata) és a katonai drónok, amelyek képesek meghaladni a hangsebességet (Northrop Grumman elsődleges feladata).
Az első esetben az előnyök az üzemanyag -fogyasztás és a sebességnövekedés, más tényezők pedig megegyeznek a hagyományos repülőgépekkel. A másodikban a legfontosabb a hullámlökés minimalizálása abban a pillanatban, amikor a repülőgép eléri a kritikus Mach -számot.
Az, hogy megjelenik -e hasonló konfigurációjú soros repülőgép, kizárólag a repülőgépgyártók akaratától függ. Ha egyikük úgy dönt, hogy pénzt fektet a kutatásba és az építésbe, majd a gyakorlatban bebizonyítja, hogy a koncepció nem csak funkcionális (ezt már bizonyították), hanem önfenntartó is, akkor a sweep aszimmetrikus változása sikeres. Ha a globális pénzügyi válság keretein belül nem találnak ilyen merészeket, a „ferde szárny” a repülés történetének még egy érdekességben gazdag része marad.
A NASA AD-1 repülőgép jellemzői
Legénység: 1 fő
Hossz: 11,83 m
Szárnyfesztáv: 9,85 m merőleges, 4,93 m ferde
Szárnyas szög: akár 60 °
Szárnyas terület: 8, 6 2
Magasság: 2, 06 m
Üres repülőgép súlya: 658 kg
Max. felszállási súly: 973 kg
Hajtómű: 2 x Microturbo TRS-18 sugárhajtómű
Tolóerő: 100 kgf motoronként
Üzemanyag -kapacitás: 300 liter Maximális sebesség: 322 km / h
Szolgáltatási mennyezet: 3658 m
Igazi úttörők
Kevesen tudják, hogy az első változó szárnygeometriájú repülőgépet nem a németek építették a második világháború idején (ahogy a legtöbb forrás állítja), hanem a francia repülés úttörői, báró Edmond de Marcai és Emile Monin még 1911 -ben. A Markay-Monin monoplane-t 1911. december 9-én mutatták be a nagyközönségnek Párizsban, és hat hónappal később megtette első sikeres repülését.
Valójában de Marcay és Monin kitalálták a szimmetrikusan változó geometria klasszikus sémáját - két különálló szárnyasíkot rögzítettek a csuklópántokhoz, amelyek maximális maximális fesztávolsága 13,7 m, és a pilóta megváltoztathatta helyzetük szögét a törzs jobbjához képest repülés közben. A földön, szállításhoz a szárnyakat össze lehetett hajtani, mint a rovarok szárnyát, "a háta mögött". A tervezés összetettsége és a funkcionálisabb repülőgépekre való áttérés szükségessége (a háború kitörése miatt) arra kényszerítette a tervezőket, hogy felhagyjanak a projekt további munkájával.
