Ako viete, stredová časť je samotná časť krídla lietadla, ktorá spája ľavú a pravú rovinu a slúži v skutočnosti na pripevnenie krídla k trupu. V súlade s logikou by stredná časť mala mať pevnú štruktúru. Ale 21. decembra 1979 vzlietlo lietadlo NASA AD-1, ktorého krídlo bolo pripevnené k trupu … na pánte a dalo sa otáčať, čím lietadlo získalo asymetrický tvar.
Všetko sa to však začalo oveľa skôr - s pochmúrnym germánskym géniom Richardom Vogtom, hlavným dizajnérom legendárnej spoločnosti Blohm & Voss. Vogt, známy svojim atypickým prístupom k konštrukcii lietadiel, už zostrojil asymetrické lietadlo a vedel, že takáto schéma nebráni tomu, aby bolo lietadlo vo vzduchu stabilné. A v roku 1944 sa zrodil projekt Blohm & Voss a P.202.
Vogtovou hlavnou myšlienkou bola schopnosť výrazne znížiť odpor pri lete vysokou rýchlosťou. Lietadlo vzlietlo s konvenčným symetrickým krídlom (pretože malé krídlo má vysoký koeficient zdvihu) a za letu sa otáčalo v rovine rovnobežnej s osou trupu, čím sa znížil odpor. V skutočnosti to bolo jedno z riešení implementácie variabilného zametania krídla - v tom istom čase Nemci vypracovali klasické symetrické zametanie na lietadle Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss a P.202 pôsobili príliš bláznivo na to, aby sa pustili do série. Jeho krídlo s rozpätím 11, 98 m sa dalo otočiť na centrálny záves v uhle až 35 ° - v maximálnom uhle sa rozpätie zmenilo na 10,06 m. Neschopnosť použiť krídlo na montáž dodatočného vybavenia. Projekt zostal iba na papieri.
Na podobnom projekte zároveň pracovali špecialisti z Messerschmittu. Ich vozidlo Me P.1109 dostalo prezývku „nožnicové krídlo“. Auto malo dve krídla a bolo externe nezávislé: jedno bolo umiestnené nad trupom a druhé pod ním. Keď bolo horné krídlo otočené v smere hodinových ručičiek, spodné krídlo bolo podobne otočené proti smeru hodinových ručičiek - táto konštrukcia umožnila kvalitatívne kompenzovať zošikmenie lietadla asymetrickou zmenou zatáčania.
Krídla sa mohli otáčať až o 60 ° a keď boli kolmé na os trupu, lietadlo vyzeralo ako obyčajný dvojplošník.
Problémy Messerschmittu boli rovnaké ako v prípade Blohm & Voss: zložitý mechanizmus a navyše problémy s konštrukciou podvozku. Výsledkom bolo, že ani lietadlo postavené zo železa so symetricky variabilným záberom - Messerschmitt Р.1101, neprešlo do výroby, nieto ešte s asymetrickými štruktúrami, ktoré zostali iba projektmi. Nemci príliš predbehli dobu.
Výhody a straty
Výhody asymetricky variabilného zatáčania sú rovnaké ako výhody symetrického zatáčania. Keď lietadlo vzlietne, je potrebný vysoký zdvih, ale keď letí vysokou rýchlosťou (najmä nad rýchlosťou zvuku), výťah už nie je taký relevantný, ale vysoký odpor začína prekážať. Leteckí inžinieri musia nájsť kompromis. Zmenou ťahu sa lietadlo prispôsobí letovému režimu. Výpočty ukazujú, že umiestnenie krídla pod uhlom 60 ° k trupu výrazne zníži aerodynamický odpor, zvýši maximálnu cestovnú rýchlosť a zníži spotrebu paliva.
Ale v tomto prípade vyvstáva druhá otázka: prečo potrebujeme asymetrickú zmenu cyklu, ak je symetrický pre pilota oveľa pohodlnejší a nevyžaduje kompenzáciu? Faktom je, že hlavnou nevýhodou symetrického zametania je technická náročnosť mechanizmu zmeny, jeho pevná hmotnosť a náklady. S asymetrickou zmenou je zariadenie oveľa jednoduchšie - v skutočnosti je to náprava s pevným pripevnením krídla a jeho otočným mechanizmom.
Takáto schéma je v priemere o 14% ľahšia a minimalizuje charakteristickú impedanciu pri lete rýchlosťou presahujúcou rýchlosť zvuku (to znamená, že výhody sa prejavujú aj vo výkone letu). Ten je spôsobený rázovou vlnou, ktorá nastane, keď časť prúdu vzduchu okolo lietadla nadobudne nadzvukovú rýchlosť. Nakoniec je to najviac „rozpočtový“variant variabilného zametania.
OWRA RPW
Bezpilotné lietadlo NASA, postavené na začiatku 70. rokov minulého storočia na experimentálne štúdium letových vlastností asymetrického zametania. Zariadenie bolo schopné otočiť krídlo o 45 ° v smere hodinových ručičiek a existovalo v dvoch konfiguráciách-s krátkym a dlhým chvostom.
S rozvojom technológie sa preto ľudstvo nemohlo nevrátiť k zaujímavému konceptu. Začiatkom 70. rokov minulého storočia bolo na objednávku NASA vyrobené bezpilotné lietadlo OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) na štúdium letových vlastností takejto schémy. Konzultantom vývoja bol samotný Vogt, ktorý po vojne emigroval do USA, v tom čase už veľmi starý muž, a hlavným konštruktérom a ideológom oživenia myšlienky bol inžinier NASA Richard Thomas Jones. Jones tejto myšlienke fandil od roku 1945, keď bol zamestnancom NACA (predchodca NASA, Národný poradný výbor pre letectvo), a v čase, keď bola vzorka zostavená, boli už úplne vypracované a dôkladne vypracované všetky teoretické výpočty. testované.
Krídlo OWRA RPW sa dalo otáčať až o 45 °, dron mal rudimentárny trup a chvost - v skutočnosti išlo o lietajúce usporiadanie, ktorého centrálnym a jediným zaujímavým prvkom bolo krídlo. Väčšina výskumu sa uskutočnila v aerodynamickom tuneli, niektoré v skutočnom lete. Krídlo fungovalo dobre a NASA sa rozhodla postaviť plnohodnotné lietadlo.
A teraz - lietajte
Asymetrická zmena zákruty má samozrejme aj svoje nevýhody - najmä asymetriu čelného odporu, parazitické momenty otáčania vedúce k nadmernému nakláňaniu a vybočeniu. Ale to všetko už v 70. rokoch minulého storočia bolo možné poraziť čiastočnou automatizáciou ovládania.
Lietadlo NASA AD-1
Letel 79 -krát. Pri každom lete testeri dali krídlo do novej polohy a získané údaje boli analyzované a navzájom porovnané.
Lietadlo AD-1 (Ames Dryden-1) sa stalo spoločným duchovným dieťaťom niekoľkých organizácií. Bola postavená zo železa spoločnosťou Ames Industrial Co., celkový návrh bol vykonaný na Boeingu, technologický výskum vykonala spoločnosť Scatha Composites spoločnosti Bertha Rutana a letové testy sa uskutočnili vo výskumnom centre Dryden v kalifornskom Lancasteri. Krídlo AD-1 sa dalo otáčať v stredovej osi o 60 ° a iba proti smeru hodinových ručičiek (to výrazne zjednodušilo konštrukciu bez straty výhod).
Krídlo poháňal kompaktný elektromotor umiestnený vo vnútri trupu priamo pred motormi (ten využíval klasické francúzske prúdové motory Microturbo TRS18). Rozpätie lichobežníkového krídla v kolmej polohe bolo 9, 85 m a v otočenej polohe - iba 4, 93, čo umožnilo dosiahnuť maximálnu rýchlosť 322 km / h.
21. decembra AD-1 prvýkrát vzlietol a počas nasledujúcich 18 mesiacov sa pri každom novom lete krídlo otočilo o 1 stupeň, pričom sa zaznamenávali všetky ukazovatele lietadla. V polovici roku 1981 lietadlo „dosiahlo“maximálny uhol 60 stupňov. Lety pokračovali až do augusta 1982, celkovo AD-1 vzlietla 79-krát.
NASA AD-1 (1979)
Jediné lietadlo s asymetrickým krídlom, ktoré vzlietlo do vzduchu. Krídlo sa otáčalo až o 60 stupňov proti smeru hodinových ručičiek.
Jonesovou hlavnou myšlienkou bolo použiť asymetrické zmeny v lietadlách na medzikontinentálne lety - rýchlosť a spotreba paliva sa najlepšie vyplatili na ultra dlhých vzdialenostiach. Lietadlo AD-1 skutočne dostalo pozitívne recenzie od expertov aj pilotov, ale napodiv, príbeh nemal žiadne pokračovanie. Problém bol v tom, že celý program bol predovšetkým výskumom. Keď NASA dostala všetky potrebné údaje, poslala lietadlo do hangáru; Pred 15 rokmi sa presťahoval do večného skladu v leteckom múzeu Hillier v San Carlos.
NASA ako výskumná organizácia sa nezapájala do konštrukcie lietadiel a nikto z veľkých výrobcov lietadiel sa o Jonesov koncept nezaujímal. Medzikontinentálne vložky sú štandardne oveľa väčšie a komplexnejšie ako „hračka“AD-1 a spoločnosti si netrúfli investovať obrovské finančné prostriedky do výskumu a vývoja sľubného, ale veľmi podozrivého dizajnu. Klasika zvíťazila nad inováciami.
Richard Gray, testovací pilot NASA AD-1
Úspešne odletel zo svojho programu na asymetrickom krídle, zomrel v roku 1982 pri havárii súkromného cvičného lietadla Cessna T-37 Tweet.
Následne sa NASA vrátila k téme „šikmé krídlo“, keď v roku 1994 zostrojila malý dron s rozpätím krídel 6, 1 m a schopnosťou zmeniť uhol záberu z 35 na 50 stupňov. Bol postavený ako súčasť vytvorenia 500-miestneho transkontinentálneho lietadla. Práce na projekte však boli z rovnakých finančných dôvodov nakoniec zrušené.
Ešte to neskončilo
Napriek tomu dostalo „šikmé krídlo“tretí život a tentoraz vďaka zásahu známej agentúry DARPA, ktorá v roku 2006 ponúkla spoločnosti Northrop Grumman 10-miliónovú zmluvu na vývoj bezpilotného lietadla s asymetrickou zmetenou zmenou.
Spoločnosť Northrop však vstúpila do histórie letectva predovšetkým kvôli vývoju lietadiel typu „lietajúce krídlo“: zakladateľ spoločnosti John Northrop bol nadšencom takejto schémy, od samého začiatku určoval smer. výskumu na mnoho rokov dopredu (spoločnosť založil koncom 30. rokov minulého storočia a zomrel v roku 1981).
V dôsledku toho sa špecialisti spoločnosti Northrop rozhodli neočakávane skrížiť technológiu lietajúceho krídla a asymetrického zametania. Výsledkom bol dron Northrop Grumman Switchblade (nemýliť si s ich ďalším koncepčným vývojom - stíhačkou Northrop Switchblade).
Konštrukcia drona je celkom jednoduchá. K 61-metrovému krídlu je pripevnený závesný modul s dvoma prúdovými motormi, kamerami, riadiacou elektronikou a príslušenstvom potrebným pre misiu (napríklad rakety alebo bomby). Modul nemá nič nadbytočné - trup, perie, chvost, pripomína balónovú gondolu, snáď okrem pohonných jednotiek.
Uhol otočenia krídla vzhľadom na modul je stále rovnakých ideálnych 60 stupňov, vypočítaných už v štyridsiatych rokoch minulého storočia: v tomto uhle sa vyrovnávajú rázové vlny vznikajúce pri pohybe nadzvukovou rýchlosťou. S otočeným krídlom je dron schopný lietať 2 500 míľ rýchlosťou 2,0 M.
Koncept lietadla bol pripravený do roku 2007 a do roku 2010 spoločnosť sľúbila vykonať prvé testy rozloženia s rozpätím krídel 12,2 m - vo veternom tuneli aj pri skutočnom lete. Northrop Grumman plánoval, že prvý let plného drona sa uskutoční okolo roku 2020.
Ale už v roku 2008 agentúra DARPA o projekt stratila záujem. Predbežné výpočty nepriniesli plánované výsledky a DARPA odstúpila od zmluvy a program ukončila vo fáze počítačového modelu. Myšlienka asymetrického zametania mala teda opäť smolu.
Bude alebo nebude?
V skutočnosti jediným faktorom, ktorý zabil zaujímavý koncept, bola ekonomika. Vďaka fungujúcim a osvedčeným obvodom je nerentabilné vyvíjať komplexný a netestovaný systém. Má dve oblasti použitia - transkontinentálne lety ťažkých liniek (hlavná myšlienka Jonesa) a vojenské drony schopné pohybu rýchlosťou presahujúcou rýchlosť zvuku (primárna úloha Northropa Grummana).
V prvom prípade sú výhodami úspora paliva a zvýšenie rýchlosti, pričom ostatné veci sú rovnaké ako v prípade bežných dopravných lietadiel. V druhom prípade má najväčší význam minimalizácia odporu vĺn v okamihu, keď lietadlo dosiahne kritické Machovo číslo.
To, či sa sériové lietadlo s podobnou konfiguráciou objaví, závisí výlučne od vôle výrobcov lietadiel. Ak sa jeden z nich rozhodne investovať peniaze do výskumu a výstavby, a potom v praxi dokáže, že koncept je nielen funkčný (to už bolo dokázané), ale je aj sebestačný, potom má asymetrická zmena v ťahu šancu na úspech.. Ak sa v rámci globálnej finančnej krízy takíto odvážlivci nenájdu, „šikmé krídlo“zostane ďalšou súčasťou histórie letectva bohatého na kuriozity.
Charakteristika lietadla NASA AD-1
Posádka: 1 osoba
Dĺžka: 11, 83 m
Rozpätie krídla: 9,85 m kolmo, 4,93 m šikmo
Uhol krídla: až 60 °
Plocha krídla: 8, 6 2
Výška: 2, 06 m
Hmotnosť prázdneho lietadla: 658 kg
Max. vzletová hmotnosť: 973 kg
Pohon: 2 x prúdové motory Microturbo TRS-18
Ťah: 100 kgf na motor
Kapacita paliva: 300 litrov Maximálna rýchlosť: 322 km / h
Servisný strop: 3658 m
Skutoční priekopníci
Málokto vie, že prvé lietadlo s variabilnou geometriou krídel nevybudovali Nemci počas druhej svetovej vojny (ako tvrdí väčšina zdrojov), ale francúzski priekopníci v letectve Baron Edmond de Marcai a Emile Monin už v roku 1911. Jednoplošník Markay-Monin bol predstavený verejnosti v Paríži 9. decembra 1911 a o šesť mesiacov neskôr uskutočnil svoj prvý úspešný let.
V skutočnosti de Marcay a Monin prišli s klasickou schémou symetricky variabilnej geometrie - k závesom boli pripevnené dve oddelené roviny krídla s celkovým maximálnym rozpätím 13,7 m a pilot mohol meniť uhol ich polohy vzhľadom na trup vpravo. za letu. Na prepravu mohli byť krídla na prepravu zložené, podobne ako krídla hmyzu, „za chrbtom“. Zložitosť návrhu a potreba prejsť na funkčnejšie lietadlá (kvôli vypuknutiu vojny) prinútili konštruktérov upustiť od ďalšej práce na projekte.
