Som du vet är mittdelen själva delen av flygplanets vinge som förbinder vänster och höger plan och tjänar faktiskt för att fästa vingen till flygkroppen. I enlighet med logiken ska mittdelen vara en styv struktur. Men den 21 december 1979 startade ett NASA AD-1-flygplan, vars vinge var fäst vid flygkroppen … på ett gångjärn och kunde rotera, vilket gav flygplanet en asymmetrisk form.
Allt började dock mycket tidigare - med det dystra teutoniska geni Richard Vogt, chefsdesigner för det legendariska företaget Blohm & Voss. Vogt, känd för sin atypiska inställning till flygplanets design, hade redan byggt asymmetriska flygplan och visste att ett sådant system inte hindrade flygplanet från att vara stabilt i luften. Och 1944 föddes projektet Blohm & Voss och P.202.
Vogts huvudidé var förmågan att avsevärt minska luftmotståndet vid flygning i höga hastigheter. Flygplanet startade med en konventionell symmetrisk vinge (eftersom en liten svepvinge har en hög lyftkoefficient), och under flygning vände den i ett plan parallellt med flygkroppsaxeln och reducerade därmed motståndet. Egentligen var detta en av lösningarna för genomförandet av ett variabelt svep av vingen - samtidigt utarbetade tyskarna det klassiska symmetriska svepet på flygplanet Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss och P.202 verkade för galna för att gå in i serien. Vingen med en spännvidd på 11, 98 m kunde slå på det centrala gångjärnet i en vinkel på upp till 35 ° - vid maximal vinkel ändrades spännvidden till 10, 06 m. Oförmåga att använda vingen för montering av ytterligare utrustning. Projektet förblev bara på papper.
Samtidigt arbetade specialister från Messerschmitt på ett liknande projekt. Deras fordon, Me P.1109, fick smeknamnet "saxvinge". Bilen hade två vingar och externt oberoende: en var belägen ovanför flygkroppen, den andra - under den. När den övre vingen vrids medurs vände den nedre vingen på samma sätt moturs - denna design gjorde det möjligt att kvalitativt kompensera för flygplanets skevhet med en asymmetrisk svepförändring.
Vingarna kunde rotera upp till 60 °, och när de var vinkelräta mot flygkroppsaxeln såg flygplanet ut som ett vanligt tvåplan.
Messerschmitts svårigheter var desamma som Blohm & Voss: en komplex mekanism och dessutom problem med chassidesignen. Som ett resultat gick inte ens ett flygplan byggt i järn med en symmetriskt variabel svepning - Messerschmitt Р.1101, inte i produktion, än mindre asymmetriska strukturer som bara var projekt. Tyskarna var för långt före sin tid.
Fördelar och förluster
Fördelarna med ett asymmetriskt variabelt svep är desamma som för ett symmetriskt svep. När planet lyfter krävs ett högt lyft, men när det flyger med hög hastighet (särskilt över ljudets hastighet) är hissen inte längre så relevant, men det höga motståndet börjar störa. Flygingenjörer måste hitta en kompromiss. Genom att byta svep anpassar sig flygplanet till flygläget. Beräkningar visar att placeringen av vingen i en vinkel på 60 ° mot flygkroppen kommer att avsevärt minska det aerodynamiska motståndet, öka den maximala marschfarten och minska bränsleförbrukningen.
Men i det här fallet uppstår en andra fråga: varför behöver vi en asymmetrisk svepbyte, om en symmetrisk är mycket bekvämare för piloten och inte kräver kompensation? Faktum är att den största nackdelen med symmetrisk svepning är förändringens mekaniska komplexitet, dess fasta massa och kostnad. Med en asymmetrisk förändring är enheten mycket enklare - faktiskt en axel med ett styvt fäste av vingen och dess vridmekanism.
Ett sådant system är i genomsnitt 14% lättare och minimerar den karakteristiska impedansen vid flygning med hastigheter som överstiger ljudets hastighet (det vill säga fördelarna manifesteras också i flygprestanda). Det senare orsakas av en chockvåg som uppstår när en del av luftflödet runt flygplanet får supersonisk hastighet. Slutligen är detta den mest "budgetmässiga" varianten av variabeln svep.
OWRA RPW
Ett obemannat luftfartyg av NASA, byggt i början av 1970 -talet för experimentell undersökning av flygegenskaperna för asymmetrisk svepning. Enheten kunde rotera vingen 45 ° medurs och fanns i två konfigurationer-kortsvansad och långsvansad.
Därför, med teknikens utveckling, kunde mänskligheten inte låta bli att återgå till ett intressant koncept. I början av 1970 -talet tillverkades ett obemannat luftfartyg OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) på order av NASA för att studera flygegenskaperna hos ett sådant schema. Utvecklingskonsulten var Vogt själv, som emigrerade till USA efter kriget, vid den tiden redan en mycket äldre man, och chefsdesignern och ideologen för idéens återupplivning var NASA -ingenjör Richard Thomas Jones. Jones hade rotat efter denna idé sedan 1945, då han var anställd på NACA (föregångaren till NASA, National Advisory Committee for Aeronautics), och när provet byggdes hade absolut alla teoretiska beräkningar utarbetats och grundligt testad.
OWRA RPW -vingen kunde rotera upp till 45 °, drönaren hade en rudimentär flygkropp och svans - i själva verket var det en flygande layout, vars centrala och enda intressanta element var vingen. Merparten av forskningen utfördes i en aerodynamisk tunnel, en del i verklig flygning. Vingen fungerade bra, och NASA bestämde sig för att bygga ett fullvärdigt flygplan.
Och nu - flyga
Naturligtvis har den asymmetriska svepförändringen också nackdelar - i synnerhet asymmetrin i frontmotståndet, parasitiska vändmoment som leder till överdriven rullning och gäspning. Men allt detta kunde redan på 1970 -talet besegras genom partiell automatisering av kontroller.
Flygplan NASA AD-1
Han flög 79 gånger. I varje flygning satte testarna vingen i en ny position, och de erhållna data analyserades och jämfördes med varandra.
Flygplanet AD-1 (Ames Dryden-1) har blivit ett gemensamt hjärnskap av ett antal organisationer. Det byggdes i järn av Ames Industrial Co., den övergripande designen gjordes på Boeing, teknologisk forskning utfördes av Bertha Rutanas skalade kompositer och flygprov utfördes på Dryden Research Center i Lancaster, Kalifornien. AD-1-vingen kunde rotera på mittaxeln med 60 °, och bara moturs (detta förenklade designen kraftigt utan att förlora fördelar).
Vingen drevs av en kompakt elmotor belägen inuti flygkroppen direkt framför motorerna (den senare använde de klassiska franska turbojetmotorerna Microturbo TRS18). Intervallet för den trapetsformade vingen i vinkelrätt läge var 9, 85 m, och i det roterade läget - endast 4, 93, vilket gjorde det möjligt att nå en maximal hastighet på 322 km / h.
Den 21 december tog AD-1 fart för första gången och under de kommande 18 månaderna, med varje ny flygning, roterades vingen 1 grad och registrerade alla flygplanets indikatorer. I mitten av 1981 "nådde" flygplanet en maximal vinkel på 60 grader. Flygningarna fortsatte till augusti 1982, totalt tog AD-1 fart 79 gånger.
NASA AD-1 (1979)
Det enda flygplanet med en asymmetrisk svepvinge som tog fart i luften. Vingen roterade upp till 60 grader moturs.
Jones huvudidé var att använda asymmetriska svepförändringar i flygplan för interkontinentala flygningar - hastighet och bränsleekonomi betalade sig bäst på ultralånga avstånd. AD-1-flygplanet fick verkligen positiva recensioner från både experter och piloter, men konstigt nog fick historien ingen fortsättning. Problemet var att hela programmet i första hand var forskning. Efter att ha fått alla nödvändiga data skickade NASA planet till hangaren; För 15 år sedan flyttade han till evig lagring på Hillier Aviation Museum i San Carlos.
NASA, som en forskningsorganisation, var inte involverad i flygplanskonstruktion, och ingen av de stora flygplanstillverkarna var intresserade av Jones koncept. Interkontinentala liners som standard är mycket större och mer komplexa än "leksaken" AD-1, och företagen vågade inte investera enorma summor pengar i forskning och utveckling av en lovande, men mycket misstänksam design. Classic vann över innovation.
Richard Gray, NASA AD-1 Test Pilot
Efter att ha lyckats flyga av sitt program på en asymmetrisk vinge, dog han 1982 i kraschen av ett privat träningsflygplan Cessna T-37 Tweet.
Därefter återvände NASA till temat "sned vinge", efter att ha byggt 1994 en liten drönare med ett vingspann på 6, 1 m och möjligheten att ändra svepvinkeln från 35 till 50 grader. Det byggdes som en del av skapandet av ett 500-sitsig transkontinentalt flygplan. Men i slutändan avbröts arbetet med projektet av samma ekonomiska skäl.
Det är inte över än
Ändå fick den "sneda vingen" ett tredje liv, och den här gången tack vare ingrepp från den välkända byrån DARPA, som 2006 erbjöd Northrop Grumman ett kontrakt på 10 miljoner för utveckling av ett obemannat flygfordon med asymmetrisk svepbyte.
Men Northrop -företaget gick in i luftfartens historia främst på grund av dess utveckling av flygplan av typen "flygande vinge": grundaren av företaget, John Northrop var en entusiast för ett sådant system, redan från början bestämde han riktningen forskning under många år framöver (han grundade företaget i slutet av 1930 -talet och dog 1981).
Som ett resultat beslutade Northrop -specialister att korsa tekniken för den flygande vingen och asymmetriska svep på ett oväntat sätt. Resultatet var Northrop Grumman Switchblade -drönaren (får inte förväxlas med deras andra konceptuella utveckling - Northrop Switchblade -fightern).
Utformningen av drönaren är ganska enkel. Fäst på 61-meters vingen är en gångjärnsmodul med två jetmotorer, kameror, kontrollelektronik och redskap som är nödvändiga för uppdraget (till exempel missiler eller bomber). Modulen har inget överflödigt - flygkroppen, fjäderdräkten, svansen, den liknar en ballonggondol, förutom kanske med kraftenheter.
Vingens rotationsvinkel i förhållande till modulen är fortfarande samma idealiska 60 grader, beräknat på 1940 -talet: vid denna vinkel jämnas chockvågor upp när de rör sig med supersonisk hastighet. Med vingen vänd kan drönaren flyga 2500 mil med en hastighet av 2,0 M.
Konceptet med flygplanet var klart 2007, och under 2010 -talet lovade företaget att genomföra de första testerna av en layout med ett vingspänne på 12,2 m - både i en vindtunnel och i verklig flygning. Northrop Grumman hade planerat att den första flygningen i fullstora drönaren skulle ske runt 2020.
Men redan 2008 tappade byrån DARPA intresset för projektet. Preliminära beräkningar gav inte de planerade resultaten, och DARPA drog tillbaka kontraktet och stängde programmet vid datormodellstadiet. Så tanken på asymmetrisk svepning hade inte tur igen.
Kommer det eller inte?
Faktum är att den enda faktorn som dödade ett intressant koncept var ekonomi. Att ha fungerande och beprövade kretsar gör det olönsamt att utveckla ett komplext och otestat system. Den har två tillämpningsområden - transkontinentala flygningar med tunga liners (huvudidén med Jones) och militära drönare som kan röra sig med hastigheter som överstiger ljudets hastighet (Northrop Grummans huvuduppgift).
I det första fallet är fördelarna bränsleekonomi och ökad hastighet, annat lika med konventionella flygplan. I det andra är minimeringen av vågdraget i det ögonblick när flygplanet når det kritiska Mach -numret av största vikt.
Om ett serieflygplan med en liknande konfiguration kommer att visas beror enbart på flygplanstillverkarnas vilja. Om någon av dem bestämmer sig för att investera pengar i forskning och konstruktion och sedan i praktiken bevisar att konceptet inte bara är funktionellt (detta har redan bevisats), utan också självbärande, har den asymmetriska svepförändringen en chans att lyckas. Om sådana vågar inte hittas inom ramen för den globala finanskrisen, kommer den "sneda flygeln" att förbli en del av historien om luftfart rik på nyfikenheter.
Egenskaper för NASA AD-1-flygplan
Besättning: 1 person
Längd: 11, 83 m
Vingbredd: 9,85 m vinkelrätt, 4,93 m snett
Vingvinkel: upp till 60 °
Vingeområde: 8, 6 2
Höjd: 2, 06 m
Tom flygplansvikt: 658 kg
Max. startvikt: 973 kg
Drivlina: 2 x Microturbo TRS-18 jetmotorer
Kraft: 100 kgf per motor
Bränslekapacitet: 300 liter Maximal hastighet: 322 km / h
Servicetak: 3658 m
Sanna pionjärer
Få människor vet att det första flygplanet med variabel vinggeometri inte byggdes av tyskarna under andra världskriget (som de flesta källor hävdar), utan av de franska flygpionjärerna Baron Edmond de Marcai och Emile Monin redan 1911. Monoplanet Markay-Monin presenterades för allmänheten i Paris den 9 december 1911 och gjorde sex månader senare sin första framgångsrika flygning.
Egentligen kom de Marcay och Monin med det klassiska schemat med symmetriskt variabel geometri - två separata vingplan med en total maximal spännvidd på 13,7 m var fästa på gångjärnen, och piloten kunde ändra vinkeln på deras plats i förhållande till flygkroppens höger i flygning. På marken, för transport, kunde vingarna vikas, som insekts vingar, "bakom ryggen". Konstruktionens komplexitet och behovet av att flytta till mer funktionella flygplan (på grund av krigets utbrott) tvingade konstruktörerna att överge ytterligare arbete med projektet.
