Kot veste, je osrednji del tisti del letalskega krila, ki povezuje levo in desno ravnino in dejansko služi za pritrditev krila na trup trupa. V skladu z logiko mora biti osrednji del toge strukture. Toda 21. decembra 1979 je vzletelo letalo NASA AD-1, katerega krilo je bilo pritrjeno na trup … na tečaju in se je lahko vrtelo, kar je letalu dalo asimetrično obliko.
Vse pa se je začelo veliko prej - s mračnim tevtonskim genijem Richardom Vogtom, glavnim oblikovalcem legendarnega podjetja Blohm & Voss. Vogt, znan po svojem netipičnem pristopu k oblikovanju letal, je že zgradil asimetrična letala in vedel je, da takšna shema ne preprečuje stabilnosti letala v zraku. In leta 1944 se je rodil projekt Blohm & Voss in P.202.
Vogtova glavna ideja je bila sposobnost občutnega zmanjšanja upora pri letenju pri velikih hitrostih. Letalo je vzletelo s konvencionalnim simetričnim krilom (ker ima majhno krilo za pometanje visok dvižni koeficient), med letom pa se je obrnilo v ravnini, vzporedni z osjo trupa, s čimer se je zmanjšal upor. Pravzaprav je bila to ena od rešitev za izvedbo spremenljivega zamaha krila - hkrati so Nemci razvili klasično simetrično zamah na letalu Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss in P.202 sta se zdela preveč nori, da bi šli v serijo. Njegovo krilo z razponom 11, 98 m bi se lahko obrnilo na osrednji tečaj pod kotom do 35 ° - pri največjem kotu se je razpon spremenil na 10, 06 m. Nezmožnost uporabe krila za montažo dodatne opreme. Projekt je ostal le na papirju.
Hkrati so strokovnjaki iz Messerschmitta delali na podobnem projektu. Njihovo vozilo, Me P.1109, je dobilo vzdevek "škarjasto krilo". Avto je imel dve krili in navzven neodvisni: eno je bilo nameščeno nad trupom, drugo - pod njim. Ko je bilo zgornje krilo obrnjeno v smeri urinega kazalca, je bilo spodnje krilo podobno obrnjeno v nasprotni smeri urinega kazalca - ta zasnova je omogočila kvalitativno kompenzacijo nagiba letala z asimetrično spremembo zamaha.
Krila so se lahko vrtela do 60 °, in ko so bila pravokotna na os trupa, je bilo letalo videti kot običajno dvokrilno letalo.
Težave pri Messerschmittu so bile enake kot pri Blohmu in Vossu: zapleten mehanizem in poleg tega težave z zasnovo podvozja. Posledično tudi letalo, izdelano iz železa s simetrično spremenljivim zamahom - Messerschmitt Р.1101, ni šlo v proizvodnjo, kaj šele asimetrične strukture, ki so ostale le projekti. Nemci so bili predaleč pred svojim časom.
Koristi in izgube
Prednosti asimetrično spremenljivega pometanja so enake kot pri simetričnem pometanju. Ko letalo vzleti, je potrebno visoko dviganje, ko pa leti z veliko hitrostjo (zlasti nad hitrostjo zvoka), dvigalo ni več tako pomembno, vendar začne močan upor motiti. Letalski inženirji morajo najti kompromis. Z spreminjanjem zamaha se letalo prilagodi načinu letenja. Izračuni kažejo, da bo pozicioniranje krila pod kotom 60 ° glede na trup znatno zmanjšalo aerodinamični upor, povečalo največjo potovalno hitrost in zmanjšalo porabo goriva.
Toda v tem primeru se pojavi drugo vprašanje: zakaj potrebujemo asimetrično spremembo pometanja, če je simetrična za pilota veliko bolj primerna in ne zahteva odškodnine? Dejstvo je, da je glavna pomanjkljivost simetričnega pometa tehnična zapletenost mehanizma spremembe, njegova trdna masa in stroški. Z asimetrično spremembo je naprava veliko enostavnejša - pravzaprav os s togo pritrditvijo krila in njegovim obračalnim mehanizmom.
Takšna shema je v povprečju 14% lažja in minimizira značilno impedanco pri letenju s hitrostjo, ki presega hitrost zvoka (to pomeni, da se prednosti kažejo tudi v zmogljivostih letenja). Slednje povzroča udarni val, ki nastane, ko del zračnega toka okoli letala pridobi nadzvočno hitrost. Nazadnje, to je najbolj "proračunska" varianta spremenljivke.
OWRA RPW
Brezpilotna letalna naprava NASA, zgrajena v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja za eksperimentalno študijo lastnosti letenja asimetričnega pometanja. Naprava je lahko obrnila krilo za 45 ° v smeri urinega kazalca in je obstajala v dveh konfiguracijah-kratkorepi in dolgorepi.
Zato se človeštvo z razvojem tehnologije ni moglo ne vrniti k zanimivemu konceptu. V začetku sedemdesetih let je bilo po naročilu NASA izdelano brezpilotno letalo OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) za preučevanje lastnosti letenja take sheme. Razvojni svetovalec je bil sam Vogt, ki je po vojni emigriral v ZDA, takrat že zelo starejši moški, glavni oblikovalec in ideolog oživljanja ideje pa je bil inženir NASA Richard Thomas Jones. Jones je za to idejo navijal že od leta 1945, ko je bil uslužbenec NACA (predhodnika NASA, Nacionalnega svetovalnega odbora za letalstvo), in ko je bil vzorec zgrajen, so bili popolnoma vsi teoretični izračuni izdelani in temeljito preizkušeno.
Krilo OWRA RPW se je lahko vrtelo do 45 °, dron je imel osnovno trup in rep - pravzaprav je šlo za letečo postavitev, katere osrednji in edini zanimiv element je bilo krilo. Večina raziskav je bila izvedena v aerodinamičnem tunelu, nekaj v resničnem letu. Krilo se je dobro odrezalo in NASA se je odločila zgraditi polnopravno letalo.
In zdaj - leti
Seveda ima asimetrična sprememba pometanja tudi pomanjkljivosti - zlasti asimetrijo čelnega upora, parazitske obračalne trenutke, ki vodijo do pretiranega kotaljenja in nihanja. Toda vse to je bilo že v sedemdesetih letih mogoče premagati z delno avtomatizacijo nadzora.
Letalo NASA AD-1
Letel je 79 -krat. Pri vsakem letu so preizkuševalci postavili krilo v nov položaj, pridobljene podatke pa analizirali in med seboj primerjali.
Letalo AD-1 (Ames Dryden-1) je postalo skupno zamisel številnih organizacij. Izdelovala ga je Ames Industrial Co. Krilo AD-1 se lahko vrti na osni osi za 60 ° in le v nasprotni smeri urinega kazalca (to je močno poenostavilo zasnovo brez izgube prednosti).
Krilo je poganjal kompaktni elektromotor, ki se nahaja znotraj trupa neposredno pred motorji (slednji je uporabljal klasične francoske turboreaktivne motorje Microturbo TRS18). Razpon trapeznega krila v pravokotnem položaju je bil 9, 85 m, v obrnjenem položaju pa le 4, 93, kar je omogočilo doseganje največje hitrosti 322 km / h.
21. decembra je AD-1 prvič vzletel, v naslednjih 18 mesecih pa se je z vsakim novim letom krilo zasukalo za 1 stopinjo in zabeležilo vse kazalnike letala. Sredi leta 1981 je letalo "doseglo" največji kot 60 stopinj. Leti so se nadaljevali do avgusta 1982, skupaj je AD-1 vzletel 79-krat.
NASA AD-1 (1979)
Edino letalo z asimetričnim krilom, ki je vzletelo v zrak. Krilo se je vrtilo za 60 stopinj v nasprotni smeri urinega kazalca.
Jonesova glavna ideja je bila, da bi uporabili asimetrične spremembe pometanja v letalih za medcelinske lete - hitrost in poraba goriva sta se najbolj obrestovala na ultra dolgih razdaljah. Letalo AD-1 je res prejelo pozitivne ocene tako strokovnjakov kot pilotov, a nenavadno je, da zgodba ni dobila nobenega nadaljevanja. Težava je bila v tem, da je bil celoten program predvsem raziskovalni. Ko je NASA prejela vse potrebne podatke, je letalo poslala v hangar; Pred 15 leti se je preselil v večno skladišče v letalski muzej Hillier v San Carlosu.
NASA kot raziskovalna organizacija ni sodelovala pri gradnji letal in noben od večjih proizvajalcev letal ni bil zainteresiran za Jonesov koncept. Medcelinske ladje so privzeto veliko večje in bolj zapletene od "igrače" AD-1, podjetja pa si niso upala vložiti ogromnih denarnih sredstev v raziskave in razvoj obetavne, a zelo sumljive zasnove. Classic je zmagal nad inovacijami.
Richard Grey, testni pilot NASA AD-1
Ko je uspešno odletel iz svojega programa na asimetričnem krilu, je leta 1982 umrl v nesreči zasebnega trenažnega letala Cessna T-37 Tweet.
Nato se je NASA vrnila k temi "poševno krilo", saj je leta 1994 zgradila majhen brezpilotni letalnik z razponom kril 6, 1 m in možnostjo spreminjanja kota pometanja s 35 na 50 stopinj. Zgrajena je bila v okviru ustvarjanja 500-sedežnega transkontinentalnega letala. Toda na koncu je bilo delo na projektu iz istih finančnih razlogov preklicano.
Ni še konec
Kljub temu je "poševno krilo" dobilo tretje življenje in tokrat po zaslugi posredovanja znane agencije DARPA, ki je leta 2006 Northropu Grummanu ponudila 10-milijonsko pogodbo za razvoj brezpilotnega letala z asimetrično menjavo.
Toda korporacija Northrop se je v zgodovino letalstva zapisala predvsem zaradi razvoja letal tipa "leteče krilo": ustanovitelj podjetja John Northrop je bil navdušen nad takšno shemo, od samega začetka je postavil smer dolga leta (podjetje je ustanovil v poznih tridesetih letih prejšnjega stoletja in umrl leta 1981).
Zato so se strokovnjaki podjetja Northrop odločili, da bodo na nepričakovan način prekrižali tehnologijo letečega krila in asimetričnega pometanja. Rezultat je bil dron Northrop Grumman Switchblade (ne smemo ga zamenjevati z drugim konceptualnim razvojem - lovcem Northrop Switchblade).
Zasnova drona je precej preprosta. Na 61-metrsko krilo je pritrjen tečajni modul z dvema reaktivnima motorjema, kamerami, krmilno elektroniko in nastavki, potrebnimi za misijo (na primer rakete ali bombe). Modul nima nič odvečnega - trup, perje, rep, spominja na balonsko gondolo, razen morda z agregati.
Kot vrtenja krila glede na modul je še vedno enakih idealnih 60 stopinj, izračunano že v štiridesetih letih prejšnjega stoletja: pri tem kotu se izravnajo udarni valovi, ki nastanejo pri gibanju z nadzvočno hitrostjo. Z obrnjenim krilom lahko dron preleti 2500 milj s hitrostjo 2,0 M.
Koncept letala je bil pripravljen do leta 2007, do leta 2010 pa je družba obljubila, da bo izvedla prve preskuse postavitve z razponom kril 12,2 m - tako v vetrovniku kot v resničnem letu. Northrop Grumman je načrtoval, da bo prvi let brezpilotnega letala v polni velikosti potekal okoli leta 2020.
Toda že leta 2008 je agencija DARPA izgubila zanimanje za projekt. Predhodni izračuni niso dali načrtovanih rezultatov, DARPA pa je odstopila od pogodbe in program zaprla v fazi računalniškega modela. Tako da ideja o asimetričnem pometanju spet ni imela sreče.
Bo ali ne bo?
Pravzaprav je bil edini dejavnik, ki je ubil zanimiv koncept, ekonomija. Zaradi delujočih in preverjenih vezij je razvijanje kompleksnega in nepreverjenega sistema nedonosno. Ima dve področji uporabe - transkontinentalne lete težkih ladij (glavna ideja Jonesa) in vojaške brezpilotne letalnike, ki se lahko premikajo s hitrostjo, ki presega hitrost zvoka (primarna naloga Northropa Grummana).
V prvem primeru sta prednosti ekonomičnost porabe goriva in povečanje hitrosti, pri drugih pogojih pa so enaki kot pri običajnih letalih. Pri drugem je največji pomen zmanjšanje valovnega upora v trenutku, ko letalo doseže kritično število Mach.
Ali se bo pojavilo serijsko letalo s podobno konfiguracijo, je odvisno samo od volje proizvajalcev letal. Če se eden od njiju odloči vložiti denar v raziskave in gradbeništvo, nato pa v praksi dokaže, da koncept ni le funkcionalen (to je že dokazano), ampak tudi samostojen, potem ima asimetrična sprememba pometanja možnost uspeha. Če v okviru svetovne finančne krize takšnih drznikov ne najdemo, bo »poševno krilo« ostalo še en del zgodovine letalstva, bogate z zanimivostmi.
Značilnosti letala NASA AD-1
Posadka: 1 oseba
Dolžina: 11, 83 m
Razpon kril: 9,85 m pravokotno, 4,93 m poševno
Kot krila: do 60 °
Območje krila: 8, 6 2
Višina: 2, 06 m
Teža praznega letala: 658 kg
Maks. vzletna teža: 973 kg
Pogonski sklop: 2 x reaktivna motorja Microturbo TRS-18
Potis: 100 kgf na motor
Kapaciteta goriva: 300 litrov Največja hitrost: 322 km / h
Servisni strop: 3658 m
Pravi pionirji
Le malo ljudi ve, da prvih letal s spremenljivo geometrijo kril med drugo svetovno vojno niso zgradili Nemci (kot trdi večina virov), ampak francoska letalska pionirja baron Edmond de Marcai in Emile Monin že leta 1911. Monoplan Markay-Monin je bil javnosti predstavljen v Parizu 9. decembra 1911, šest mesecev kasneje pa je opravil prvi uspešen let.
De Marcay in Monin sta pravzaprav pripravila klasično shemo simetrično spremenljive geometrije - dve ločeni ravnini kril s skupnim največjim razponom 13,7 m sta bili pritrjeni na tečaje, pilot pa je lahko spremenil kot svoje lokacije glede na desno trup trupa v letu. Na tleh so lahko za prevoz krila, kot krila žuželk, zložena »za hrbet«. Kompleksnost zasnove in potreba po prehodu na bolj funkcionalna letala (zaradi izbruha vojne) so oblikovalce prisilili, da so opustili nadaljnje delo na projektu.
