Nagu teate, on keskosa õhusõiduki tiiva osa, mis ühendab vasakut ja paremat tasapinda ning on tegelikult mõeldud tiiva kinnitamiseks kere külge. Loogika kohaselt peaks keskosa olema jäik konstruktsioon. Kuid 21. detsembril 1979 tõusis õhku NASA lennuk AD-1, mille tiib kinnitati kere külge … hinge külge ja võis pöörata, andes lennukile asümmeetrilise kuju.
Kõik algas aga palju varem - sünge Saksa -geeniuse, legendaarse ettevõtte Blohm & Voss peadisaineri Richard Vogtiga. Vogt, kes oli tuntud oma ebatüüpilise lähenemise poolest õhusõidukite projekteerimisse, oli juba ehitanud asümmeetrilisi lennukeid ja teadis, et selline skeem ei takista õhusõiduki õhus püsimist. Ja 1944. aastal sündis projekt Blohm & Voss ja P.202.
Vogti põhiidee oli võime suurel kiirusel lennates oluliselt takistada. Lennuk tõusis õhku tavapärase sümmeetrilise tiivaga (kuna väikesel pühkimistiival on kõrge tõstekoefitsient) ja lennu ajal pöördus see kere teljega paralleelsel tasapinnal, vähendades sellega takistust. Tegelikult oli see üks lahendus tiiva muutuva pühkimise rakendamiseks - samal ajal töötasid sakslased välja klassikalise sümmeetrilise pühkimise lennukitel Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss ja P.202 tundusid sarjasse minekuks liiga hullud. Selle tiib, mille laius on 11, 98 m, võib keskhinge sisse lülitada kuni 35 ° nurga all - maksimaalse nurga korral muutus laius 10, 06 m. Võimetus kasutada tiiba lisavarustuse paigaldamiseks. Projekt jäi ainult paberile.
Samal ajal töötasid Messerschmitti spetsialistid sarnase projekti kallal. Nende sõiduk Me P.1109 sai hüüdnime "kääritiib". Autol oli kaks tiiba ja väliselt sõltumatu: üks asus kere kohal, teine - selle all. Kui ülemist tiiba keerati päripäeva, pöörati alumist tiiba sarnaselt vastupäeva - see disain võimaldas kvalitatiivselt kompenseerida õhusõiduki viltu asümmeetrilise muutusega.
Tiivad võisid pöörata kuni 60 ° ja kui nad olid risti teljega, nägi lennuk välja nagu tavaline kahelennuk.
Messerschmitti raskused olid samad, mis Blohm & Vossil: keeruline mehhanism ja lisaks probleemid šassii konstruktsiooniga. Selle tulemusena ei läinud tootmisse isegi rauast ehitatud lennuk, millel oli sümmeetriliselt muutuv pühkimine - Messerschmitt Р.1101, rääkimata asümmeetrilistest konstruktsioonidest, mis jäid ainult projektideks. Sakslased olid oma ajast liiga palju ees.
Kasu ja kahjum
Asümmeetriliselt muutuva pühkimise eelised on samad kui sümmeetrilise pühkimise eelised. Lennuki õhkutõusmisel on vajalik kõrge tõstejõud, kuid suurel kiirusel (eriti helikiirusest kõrgemal) lendamisel pole lift enam nii asjakohane, kuid suur takistus hakkab segama. Lennundusinsenerid peavad leidma kompromissi. Pühkimist muutes kohaneb lennuk lennurežiimiga. Arvutused näitavad, et tiiva paigutamine kere suhtes 60 ° nurga alla vähendab oluliselt aerodünaamilist takistust, suurendab maksimaalset reisikiirust ja vähendab kütusekulu.
Kuid sel juhul tekib teine küsimus: miks me vajame asümmeetrilist pühkimismuutust, kui sümmeetriline on piloodile palju mugavam ega vaja hüvitist? Fakt on see, et sümmeetrilise pühkimise peamine puudus on muutmismehhanismi tehniline keerukus, selle kindel mass ja maksumus. Asümmeetrilise muutusega on seade palju lihtsam - tegelikult on tiiva ja selle pöördemehhanismi jäiga kinnitusega telg.
Selline skeem on keskmiselt 14% kergem ja minimeerib iseloomuliku takistuse, kui lennatakse kiirusel, mis ületab helikiirust (see tähendab, et eelised avalduvad ka lennu jõudluses). Viimast põhjustab lööklaine, mis tekib siis, kui osa õhusõiduki ümbritsevast õhuvoolust omandab ülehelikiiruse. Lõpuks on see muutujate pühkimise kõige eelarvelisem variant.
OWRA RPW
NASA mehitamata õhusõiduk, mis on ehitatud 1970ndate alguses asümmeetrilise pühkimise lennuomaduste eksperimentaalseks uurimiseks. Seade suutis tiiba pöörata 45 ° päripäeva ja eksisteeris kahes konfiguratsioonis-lühikese ja pika sabaga.
Seetõttu ei suutnud inimkond tehnoloogia arenedes tagasi pöörduda huvitava kontseptsiooni juurde. 1970. aastate alguses toodeti NASA tellimusel mehitamata õhusõiduk OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft), et uurida sellise skeemi lennuomadusi. Arenduskonsultant oli Vogt ise, kes emigreerus pärast sõda USA -sse, tol ajal juba väga eakas mees ning idee taaselustamise peadisainer ja ideoloog oli NASA insener Richard Thomas Jones. Jones oli selle idee eest juurdunud alates 1945. aastast, mil ta oli NACA (NASA eelkäija, riikliku lennundusnõuandekomitee) töötaja, ja valimi koostamise ajaks olid absoluutselt kõik teoreetilised arvutused läbi mõeldud ja põhjalikud testitud.
OWRA RPW tiib võis pöörata kuni 45 °, droonil oli algeline kere ja saba - tegelikult oli see lendav paigutus, mille keskne ja ainus huvitav element oli tiib. Suurem osa uuringutest viidi läbi aerodünaamilises tunnelis, osa reaalse lennu ajal. Tiib toimis hästi ja NASA otsustas ehitada täieõigusliku lennuki.
Ja nüüd - lendage
Loomulikult on asümmeetrilisel pühkimismuutusel ka puudusi - eelkõige eesmise takistuse asümmeetria, parasiitsed pöördemomendid, mis põhjustavad liigset veeremist ja nihkumist. Kuid kõik see juba 1970ndatel võidakse kontrolli osalise automatiseerimisega alistada.
Lennuk NASA AD-1
Ta lendas 79 korda. Igal lennul seadsid testijad tiiva uude asendisse ning saadud andmeid analüüsiti ja võrreldi üksteisega.
Lennukist AD-1 (Ames Dryden-1) on saanud mitmete organisatsioonide ühine idee. Selle ehitas rauast Ames Industrial Co., üldine disain tehti Boeingil, tehnoloogiauuringud viis läbi Bertha Rutana skaleeritud komposiidid ja lennukatsed tehti Californias Lancasteris Drydeni uurimiskeskuses. AD-1 tiib võis keskteljel pöörata 60 ° ja ainult vastupäeva (see lihtsustas oluliselt disaini, kaotamata eeliseid).
Tiiba vedas kompaktne elektrimootor, mis asus kere sees otse mootorite ees (viimased kasutasid klassikalisi prantsuse turboreaktiivmootoreid Microturbo TRS18). Trapetsikujulise tiiva ulatus risti oli 9, 85 m ja pööratud asendis - ainult 4, 93, mis võimaldas saavutada maksimaalse kiiruse 322 km / h.
21. detsembril tõusis AD-1 esimest korda õhku ja järgmise 18 kuu jooksul pöörati iga uue lennuga tiiba 1 kraadi, registreerides kõik lennuki näitajad. 1981. aasta keskel saavutas lennuk maksimaalse nurga 60 kraadi. Lennud jätkusid 1982. aasta augustini, kokku tõusis AD-1 õhku 79 korda.
NASA AD-1 (1979)
Ainus õhku tõusnud asümmeetrilise pühkitiivaga lennuk. Tiib pöörles vastupäeva kuni 60 kraadi.
Jonesi põhiidee oli kasutada mandritevaheliste lendude puhul õhusõidukite asümmeetrilisi pühkimismuutusi - kiirus ja kütusesäästlikkus tasusid end kõige paremini ülipikkadel vahemaadel. Lennuk AD-1 sai tõepoolest positiivseid hinnanguid nii ekspertidelt kui ka pilootidelt, kuid kummalisel kombel ei saanud lugu mingit jätkamist. Probleem oli selles, et kogu programm oli peamiselt uurimistöö. Saanud kõik vajalikud andmed, saatis NASA lennuki angaari; 15 aastat tagasi kolis ta San Carlos Hillieri lennundusmuuseumi igavesesse hoiukohta.
NASA kui uurimisorganisatsioon ei tegelenud õhusõidukite ehitamisega ning Jonesi kontseptsioon ei huvitanud ühtegi suurt lennukitootjat. Kontinentidevahelised lainerid on vaikimisi palju suuremad ja keerukamad kui "mänguasi" AD-1 ning ettevõtted ei julgenud investeerida tohutuid summasid paljutõotava, kuid väga kahtlase disaini uurimis- ja arendustegevusse. Klassika võitis innovatsiooni.
Richard Gray, NASA AD-1 katselendur
Olles edukalt lennanud oma programmi asümmeetrilise tiivaga, suri ta 1982. aastal eratreenerlennuki Cessna T-37 Tweet õnnetuses.
Seejärel naasis NASA "kaldus tiiva" teema juurde, olles 1994. aastal ehitanud väikese drooni, mille tiivaulatus on 6, 1 m ja mis võimaldab muuta pühkimisnurka 35 -lt 50 -le. See ehitati osana 500-kohalisest mandritevahelisest lennukist. Kuid lõpuks katkestati projektiga seotud tööd samadel rahalistel põhjustel.
See pole veel lõppenud
Sellegipoolest sai "kaldus tiib" kolmanda elu ja seekord tänu tuntud agentuuri DARPA sekkumisele, kes 2006. aastal pakkus Northrop Grummanile 10 miljoni lepingut mehitamata õhusõiduki arendamiseks koos asümmeetrilise pühkimismuutusega..
Kuid korporatsioon Northrop läks lennunduse ajalukku eelkõige tänu "lendava tiiva" tüüpi õhusõidukite arendamisele: ettevõtte asutaja John Northrop oli sellise skeemi entusiast, ta seadis algusest peale suuna aastaid (ta asutas ettevõtte 1930. aastate lõpus ja suri 1981. aastal).
Selle tulemusena otsustasid Northropi spetsialistid ootamatu viisil ületada lendava tiiva ja asümmeetrilise pühkimise tehnoloogia. Tulemuseks oli droon Northrop Grumman Switchblade (mitte segi ajada nende muu kontseptuaalse arenguga - hävitaja Northrop Switchblade).
Drooni disain on üsna lihtne. 61-meetrise tiiva külge on kinnitatud hingedega moodul, millel on kaks reaktiivmootorit, kaamerad, juhtelektroonika ja missiooniks vajalikud lisaseadmed (näiteks raketid või pommid). Moodulil pole midagi üleliigset - kere, sulestik, saba, see meenutab õhupalli gondlit, välja arvatud võib -olla jõuallikate puhul.
Tiiva pöördenurk mooduli suhtes on endiselt sama ideaalne 60 kraadi, mis arvutati tagasi 1940. aastatel: selle nurga all tasandatakse ülehelikiirusel liikudes tekkivad lööklained. Kui tiib on pööratud, on droon võimeline lendama 2500 miili kiirusega 2,0 M.
Lennuki kontseptsioon oli valmis 2007. aastaks ja 2010. aastateks lubas ettevõte viia läbi esimesed katsetused 12,2 m tiibade siruulatusega - nii tuuletunnelis kui ka pärislennul. Northrop Grumman oli planeerinud, et täismõõdus drooni esimene lend toimub umbes 2020. aastal.
Kuid juba 2008. aastal kaotas agentuur DARPA projekti vastu huvi. Esialgsed arvutused ei andnud kavandatud tulemusi ja DARPA taganes lepingust, sulgedes programmi arvutimudeli etapis. Nii et asümmeetrilise pühkimise ideel läks jälle õnne.
Kas saab või ei?
Tegelikult oli ainus tegur, mis tappis huvitava kontseptsiooni, majandus. Töötavate ja tõestatud ahelate olemasolu muudab keerulise ja testimata süsteemi väljatöötamise kahjumlikuks. Sellel on kaks rakendusvaldkonda - raskete lainerite mandritevahelised lennud (Jonesi põhiidee) ja sõjaväedroonid, mis on võimelised liikuma helikiirust ületavatel kiirustel (Northrop Grummani esmane ülesanne).
Esimesel juhul on eelisteks kütusesäästlikkus ja kiiruse suurenemine, kui muud asjad on tavaliste lennukitega võrdsed. Teises on kõige olulisem laine takistuse minimeerimine hetkel, mil lennuk jõuab kriitilise Machi arvuni.
Sarnase konfiguratsiooniga seerialennuki ilmumine sõltub ainult lennukitootjate tahtest. Kui üks neist otsustab investeerida raha uurimis- ja ehitustöödesse ning tõestab seejärel praktikas, et kontseptsioon pole mitte ainult funktsionaalne (see on juba tõestatud), vaid ka isemajandav, siis on pühkimise asümmeetrilisel muutusel edu. Kui üleilmse finantskriisi raames selliseid hulljulgeid ei leita, jääb "kaldus tiib" veel üheks osaks uudishimulikust lennunduse ajaloost.
NASA AD-1 lennuki omadused
Meeskond: 1 inimene
Pikkus: 11, 83 m
Tiivaulatus: 9,85 m risti, 4,93 m kaldus
Tiiva nurk: kuni 60 °
Tiiva ala: 8, 6 2
Kõrgus: 2, 06 m
Lennuki tühi kaal: 658 kg
Max stardimass: 973 kg
Jõuülekanne: 2 x Microturbo TRS-18 reaktiivmootorit
Tõukejõud: 100 kgf mootori kohta
Kütuse maht: 300 liitrit Maksimaalne kiirus: 322 km / h
Teenuse ülemmäär: 3658 m
Tõelised pioneerid
Vähesed teavad, et esimest muutuva tiivageomeetriaga lennukit ei ehitanud sakslased Teise maailmasõja ajal (nagu väidab enamik allikaid), vaid Prantsuse lennunduspioneerid parun Edmond de Marcai ja Emile Monin juba 1911. aastal. Monkalennuk Markay-Monin esitleti avalikkusele Pariisis 9. detsembril 1911 ja kuus kuud hiljem tegi ta oma esimese eduka lennu.
Tegelikult pakkusid de Marcay ja Monin välja klassikalise sümmeetriliselt muutuva geomeetria skeemi - hingede külge kinnitati kaks eraldi tiiva tasapinda, mille maksimaalne ulatus oli 13,7 m, ja piloot võis muuta oma asukoha nurka kere parema suhtes lennul. Maapinnal, transpordiks, võiks tiivad, nagu putukate tiivad, "selja taha" kokku voltida. Disaini keerukus ja vajadus liikuda funktsionaalsematele lennukitele (sõja puhkemise tõttu) sundisid disainereid loobuma edasisest projektitööst.
