Aj tie najneobvyklejšie lietadlá boli postavené podľa zásad symetrie na úsvite leteckého priemyslu. Každé lietadlo malo konvenčný trup, ku ktorému boli kolmo pripevnené konvenčné krídla. Postupne však s rozvojom aerodynamiky začali konštruktéri uvažovať o vytvorení lietadla s asymetrickým krídlom. Ako prví to dosiahli predstavitelia pochmúrneho nemeckého génia: v roku 1944 podobný projekt navrhol Richard Vogt, hlavný dizajnér spoločnosti Blohm & Voss. Jeho projekt však nebol stelesnený v kove, americká NASA AD-1 bola skutočne prvým lietadlom s rotačným krídlom.
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) je experimentálne lietadlo určené na štúdium konceptu asymetricky variabilného rotačného krídla. Stal sa prvým lietadlom so šikmým krídlom na svete. Neobvyklé lietadlo bolo postavené v USA v roku 1979 a svoj prvý let uskutočnil 21. decembra toho istého roku. Testy lietadla s rotačným krídlom pokračovali až do augusta 1982, počas ktorých sa 17 pilotom podarilo zvládnuť AD-1. Po uzavretí programu bolo lietadlo odoslané do Múzea mesta San Carlos, kde je stále k dispozícii všetkým návštevníkom a patrí k najdôležitejším vystaveným exponátom.
Nemecké experimenty
V Nemecku počas druhej svetovej vojny celkom vážne pracovali na vytvorení lietadiel s asymetrickým krídlom. Dizajnér Richard Vogt bol preslávený svojim netypickým prístupom k tvorbe leteckej technológie, pochopil, že nová schéma nezabráni stabilite lietadla vo vzduchu. V roku 1944 vytvoril projekt lietadla Blohm & Voss a P.202. Hlavnou myšlienkou nemeckého konštruktéra bola možnosť výrazného zníženia odporu pri lete vysokou rýchlosťou. Lietadlo vzlietlo s konvenčným symetrickým krídlom, pretože malé zametané krídlo malo vysoký koeficient zdvihu, ale už počas letu sa krídlo otáčalo v rovine rovnobežnej s osou trupu, čím sa znižoval odpor. Súčasne sa v Nemecku pracovalo s klasickým symetrickým pohybom krídla na stíhačke Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss a P.202
Ale aj v Nemecku sa v posledných vojnových rokoch zdal projekt lietadla Blohm & Voss a P.202 šialený, nikdy nebol stelesnený v kovu, navždy zostal iba vo forme plánov. Lietadlo navrhnuté Vogtom malo dostať rozpätie krídel 11,98 metra, ktoré sa na stredovom závese otáčalo pod uhlom až 35 stupňov - s maximálnou odchýlkou sa rozpätie krídel zmenilo na 10,06 metra. Za hlavnú nevýhodu projektu sa považoval ťažký a ťažkopádny (podľa výpočtov) mechanizmus otáčania krídla, ktorý zaberal veľa miesta vo vnútri trupu lietadla, a nemožnosť použiť krídlo na zavesenie ďalších zbraní a vybavenia bola aj vážna nevýhoda.
Vogt prekvapivo nebol jediným nemeckým dizajnérom, ktorý uvažoval o krídlovom krídle. Podobný projekt pripravili inžinieri z Messerschmittu. Nami predstavený projekt Me P.1109 dokonca dostal prezývku „nožnicové krídlo“. Projekt, ktorý vytvorili, mal dve krídla naraz. Navyše boli na sebe nezávislí. Jedno krídlo bolo umiestnené nad trupom lietadla, druhé - pod ním. Pri otáčaní horného krídla v smere hodinových ručičiek sa spodné krídlo otáčalo rovnako, ale proti smeru hodinových ručičiek. Táto konštrukcia umožnila kvalitatívne kompenzovať zošikmenie lietadla asymetrickou zmenou zatáčania. Krídla sa zároveň mohli otáčať pod uhlom až 60 stupňov, pričom keď boli umiestnené kolmo na trup lietadla, ničím sa nelíšil od klasického dvojplošníka. Pri tom Messerschmitt čelil rovnakým problémom ako Blohm & Voss: veľmi komplexný mechanizmus sústruženia. Napriek tomu, že žiadne z nemeckých asymetrických lietadiel nepresahovalo papierové projekty, treba priznať, že Nemci vo svojom vývoji vážne predbehli dobu. Američania dokázali svoj plán zrealizovať až koncom sedemdesiatych rokov minulého storočia.
NASA AD -1 - lietajúca asymetria
Myšlienky nemeckých dizajnérov implementovali do kovu ich americkí kolegovia. K problému pristúpili čo najdôkladnejšie. Nezávisle od Nemcov v roku 1945 americký inžinier Robert Thomas Johnson predložil svoju predstavu o akomsi „nožnicovom krídle“, podľa jeho predstavy sa také krídlo muselo otáčať na špeciálnom pánte. V tých rokoch však nemohol svoju predstavu realizovať, technické možnosti to neumožnili. To sa zmenilo v 70. rokoch minulého storočia, keď technológia umožnila vytvorenie asymetrických lietadiel. Zároveň bol ten istý Richard Vogt, ktorý po skončení 2. svetovej vojny emigroval do USA, pozvaný ako konzultant projektu.
V tom čase už konštruktéri vedeli, že lietadlá s premenlivými krídlami majú množstvo nevýhod. Medzi hlavné nevýhody tohto návrhu patrí: posun aerodynamického zamerania pri zmene zatáčania, čo viedlo k zvýšeniu vyvažovacieho odporu; zvýšenie hmotnosti konštrukcie v dôsledku prítomnosti výkonového lúča a otočných závesov konzol k nemu pripevnených, ako aj tesnení zasunutej polohy krídla lietadla. Oba tieto nedostatky boli v konečnom dôsledku dôvodom na zníženie letového dosahu alebo zníženie hmotnosti užitočného zaťaženia.
Zamestnanci NASA boli zároveň presvedčení, že lietadlo s asymetricky variabilným otočným krídlom (KAIS) bude zbavené uvedených nevýhod. Pri takejto schéme by bolo krídlo pripevnené k trupu lietadla pomocou jedného otočného závesu a zmena sklonu konzol pri otáčaní krídla by bola vykonaná súčasne, ale mala opačný charakter. Porovnávacia analýza lietadiel s premenlivými krídlami štandardnej schémy a KAIS, ktorú vykonali špecialisti z NASA, ukázala, že druhá schéma ukazuje pokles odporu o 11-20 percent, hmotnosť konštrukcie sa znižuje o 14 percent a vlnový odpor pri lietaní nadzvukovou rýchlosťou by sa malo znížiť o 26 percent ….
Lietadlo s asymetrickým krídlom malo zároveň svoje nevýhody. Po prvé, s veľkým uhlom vychyľovania má priama tiahla konzola väčší účinný uhol nábehu ako spätná závora s tiahlom, čo vedie k asymetrii odporu a v dôsledku toho k vzniku parazitných momentov otáčania v ihrisku, zrolovať a vybočiť. Druhým problémom bolo, že KAIS sa vyznačuje dvakrát väčším nárastom hrúbky medznej vrstvy pozdĺž rozpätia krídla a akékoľvek asymetrické zastavenie toku vyvoláva intenzívne poruchy. Napriek tomu sa verilo, že negatívne účinky je možné odstrániť zavedením riadiaceho systému fly-by-wire, ktorý by automaticky ovplyvnil aerodynamické ovládacie prvky lietadla v závislosti od rôznych parametrov: uhol útoku, rýchlosť letu, zametanie krídla uhol. V každom prípade, aby sa skontrolovali všetky výpočty, bolo potrebné postaviť lietajúci model.
Koncept KAIS bol úspešne testovaný na bezpilotnom modeli, po ktorom bolo potrebné prejsť k vytvoreniu plnohodnotného lietadla. Experimentálny projekt dostal označenie NASA AD-1 alebo Ames Dryden-1. Lietadlo dostalo názov podľa výskumných centier, ktoré na projekte pracovali - NASA Ames a NASA Dryden. Špecialisti spoločnosti Boeing boli zároveň zodpovední za celkový dizajn lietadla. Podľa výpočtov inžinierov NASA a dostupných referenčných podmienok americká spoločnosť Rutan Aircraft Factory zostavila požadované lietadlo. Zároveň bolo jednou z požiadaviek projektu dodržanie rozpočtu 250 tisíc dolárov. Na tento účel bolo experimentálne lietadlo čo najjednoduchšie z hľadiska technológie a lacné; Do lietadla boli nainštalované dosť slabé motory. Nové lietadlo bolo pripravené vo februári 1979, potom bolo dodané do Kalifornie na letisku Dryden NASA.
Krídlo experimentálneho lietadla AD-1 sa mohlo otáčať pozdĺž stredovej osi o 60 stupňov, ale iba proti smeru hodinových ručičiek (toto riešenie výrazne zjednodušilo konštrukciu bez straty výhod). Otáčanie krídla rýchlosťou 3 stupne za sekundu zabezpečoval kompaktný elektromotor, ktorý bol inštalovaný vo vnútri trupu lietadla priamo pred hlavné motory. Ako posledne menované boli použité dva klasické prúdové motory Microturbo TRS18 francúzskej výroby s ťahom 100 kgf. Rozpätie lichobežníkového krídla v polohe kolmej na trup bolo 9,85 metra a pri maximálnom otočení iba 4,93 metra. Maximálna rýchlosť letu zároveň neprekročila 400 km / h.
Lietadlo sa prvýkrát vznieslo do neba 21. decembra 1979. Pri svojom prvom lete s ním lietal testovací pilot NASA Thomas McMurphy. Vzlet lietadla bol vykonávaný s kolmo fixovaným krídlom, uhol natočenia krídla sa zmenil už za letu po dosiahnutí požadovanej rýchlosti a nadmorskej výšky. Nasledujúcich 18 mesiacov sa pri každom novom testovacom lete krídlo lietadla AD-1 otočilo o 1 stupeň, pričom sa zaznamenávali všetky letové ukazovatele. Výsledkom bolo, že v polovici roku 1980 dosiahlo experimentálne lietadlo maximálny uhol krídla 60 stupňov. Testovacie lety pokračovali až do augusta 1982, pričom išlo o 79 letov lietadla. Tak sa stalo, že pri poslednom lete 7. augusta 1982 lietadlo zdvihol Thomas McMurphy, pričom počas celého testovacieho obdobia na ňom lietalo 17 rôznych pilotov.
Testovací program predpokladal, že získané výsledky pomôžu využiť asymetrickú zmenu sklonu krídla pri dlhých medzikontinentálnych letoch - rýchlosť a spotreba paliva by sa mali na veľmi dlhých vzdialenostiach najlepšie vyplatiť. Experimentálne lietadlo NASA AD-1 získalo pozitívne recenzie od pilotov a špecialistov, ale projekt sa nedočkal ďalšieho vývoja. Problém bol v tom, že program bol pôvodne považovaný za výskumný program. Po prijatí všetkých potrebných údajov NASA jednoducho poslala jedinečné lietadlo do hangáru, odkiaľ bolo neskôr prenesené do leteckého múzea. NASA bola vždy výskumnou organizáciou, ktorá sa nezaoberala konštrukciou lietadiel a ani jedného z najväčších výrobcov lietadiel koncept rotujúceho krídla nezaujímal. Štandardne bola každá medzikontinentálna vložka pre cestujúcich zložitejšia a väčšia ako „hračkárske“lietadlo AD-1, takže spoločnosti to neriskovali. Nechceli investovať do výskumu a vývoja, síce sľubného, ale napriek tomu podozrivého dizajnu. Čas na inovácie v tejto oblasti podľa ich názoru ešte nenastal.
Letové výkony NASA AD-1:
Celkové rozmery: dĺžka - 11, 8 m, výška - 2, 06 m, rozpätie krídel - 9, 85 m, plocha krídla - 8, 6 m2.
Prázdna hmotnosť - 658 kg.
Maximálna vzletová hmotnosť - 973 kg.
V elektrárni sú 2 prúdové motory Microturbo TRS18-046 s ťahom 2x100 kgf.
Cestovná rýchlosť - 274 km / h.
Maximálna rýchlosť je až 400 km / h.
Posádka - 1 osoba.
