Tudi najbolj nenavadna letala so bila zgrajena po načelih simetrije na začetku letalske industrije. Vsako letalo je imelo konvencionalni trup, na katerega so bila običajna krila pritrjena pravokotno. Toda postopoma, z razvojem aerodinamike, so oblikovalci začeli razmišljati o ustvarjanju letala z asimetričnim krilom. Predstavniki mračnega nemškega genija so prvi dosegli to: leta 1944 je podoben projekt predlagal Richard Vogt, glavni oblikovalec podjetja Blohm & Voss. Vendar njegov projekt ni bil poosebljen v kovini; ameriška NASA AD-1 je bila resnično prvo letalo z vrtljivim krilom.
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) je eksperimentalno letalo, zasnovano za preučevanje koncepta asimetrično spremenljivega vrtljivega krila. Postalo je prvo poševno letalo s poševnimi krili na svetu. Nenavadno letalo je bilo zgrajeno v ZDA leta 1979, prvi polet pa je bilo 21. decembra istega leta. Preskusi letala z vrtljivim krilom so se nadaljevali do avgusta 1982, v tem času je 17 pilotom uspelo obvladati AD-1. Po zaključku programa je bilo letalo poslano v muzej mesta San Carlos, kjer je še vedno na voljo vsem obiskovalcem in je eden najpomembnejših razstavljenih eksponatov.
Nemški poskusi
V Nemčiji so med drugo svetovno vojno precej resno delali na ustvarjanju letal z asimetričnim krilom. Oblikovalec Richard Vogt je slovel po svojem netipičnem pristopu k ustvarjanju letalske tehnologije, razumel je, da nova shema ne bo preprečila stabilnosti letala v zraku. Leta 1944 je ustvaril projekt letal Blohm & Voss in P.202. Glavna ideja nemškega oblikovalca je bila možnost občutnega zmanjšanja upora pri letenju pri visoki hitrosti. Letalo je vzletelo s konvencionalnim simetričnim krilom, saj je imelo majhno pometeno krilo visok koeficient dviga, vendar se je krilo že med letom obrnilo v ravnini vzporedno z osjo trupa, kar je zmanjšalo raven upora. Hkrati so v Nemčiji izvajali dela s klasičnim simetričnim zamahom krila na lovcu Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss in P.202
Toda tudi v Nemčiji v zadnjih vojnih letih se je projekt letal Blohm & Voss in P.202 zdel nor, nikoli ni bil utelešen v kovini, za vedno je ostal le v obliki načrtov. Letalo, ki ga je zasnoval Vogt, naj bi dobilo razpon kril 11,98 metra, ki se je vrtelo na osrednjem tečaju pod kotom do 35 stopinj - z največjim odstopanjem se je razpon kril spremenil na 10,06 metra. Za glavno pomanjkljivost projekta je veljal težek in okoren (po izračunih) mehanizem za obračanje krila, ki je zavzel veliko prostora v trupu letala, in nezmožnost uporabe krila za obešanje dodatnega orožja in opreme je bila tudi resna pomanjkljivost.
Presenetljivo je, da Vogt ni bil edini nemški oblikovalec, ki je razmišljal o nihajnem krilu. Podoben projekt so inženirji pripravili v Messerschmittu. Projekt Me P.1109, ki so ga predstavili, je dobil celo vzdevek "škarjasto krilo". Projekt, ki so ga ustvarili, je imel dva krila hkrati. Poleg tega so bili neodvisni drug od drugega. Eno krilo je bilo nameščeno nad trupom letala, drugo - pod njim. Pri vrtenju zgornjega krila v smeri urinega kazalca se je spodnje krilo vrtelo na enak način, vendar v nasprotni smeri urinega kazalca. Ta zasnova je omogočila kakovostno kompenzacijo poševnine letala z asimetrično spremembo pometanja. Hkrati so se lahko krila obrnila pod kotom do 60 stopinj, medtem ko so bila postavljena pravokotno na trup letala, se niso razlikovala od klasičnega dvokrilca. Pri tem se je Messerschmitt soočal z enakimi težavami kot Blohm & Voss: zelo zapleten obračalni mehanizem. Kljub temu, da nobeno od nemških asimetričnih letal ni preseglo papirnih projektov, je treba priznati, da so Nemci pri svojem razvoju resno prehiteli svoj čas. Američani so svoj načrt lahko uresničili šele konec sedemdesetih let.
NASA AD -1 - leteča asimetrija
Ideje nemških oblikovalcev so v kovini uresničili njihovi ameriški kolegi. Teme so pristopili čim bolj temeljito. Neodvisno od Nemcev leta 1945 je ameriški inženir Robert Thomas Johnson predstavil svojo idejo o nekakšnem "škarjastem krilu", po njegovi zamisli se je moralo takšno krilo obrniti na poseben tečaj. Vendar v teh letih ni mogel uresničiti svoje zamisli, tehnične zmogljivosti niso dopuščale. To se je spremenilo v sedemdesetih letih, ko je tehnologija omogočila nastanek asimetričnih letal. Hkrati je bil kot svetovalec pri projektu povabljen isti Richard Vogt, ki je po koncu druge svetovne vojne emigriral v ZDA.
Do takrat so oblikovalci že vedeli, da imajo letala s spremenljivimi krilnimi krili številne pomanjkljivosti. Glavne pomanjkljivosti te zasnove so vključevale: premik aerodinamičnega ostrenja pri spreminjanju pometanja, kar je privedlo do povečanja uravnoveševalnega upora; povečanje mase konstrukcije zaradi prisotnosti močnega žarka in vrtljivih tečajev na njem pritrjenih konzol ter tesnil umaknjenega položaja krila letala. Obe pomanjkljivosti sta bili na koncu razlog za zmanjšanje dosega leta ali zmanjšanje mase nosilnosti.
Hkrati so bili zaposleni pri Nasi prepričani, da bo letalo z asimetrično spremenljivim krilnim krilom (KAIS) prikrajšano za navedene pomanjkljivosti. S takšno shemo bi krilo pritrdili na trup letala z enim vrtljivim tečajem, sprememba pometanja konzol pri vrtenju krila pa bi bila izvedena hkrati, vendar je imela nasprotni značaj. Primerjalna analiza letal s spremenljivimi krilnimi krili standardne sheme in KAIS, ki so jo izvedli NASA-jevi strokovnjaki, je pokazala, da druga shema kaže zmanjšanje upora za 11-20 odstotkov, masa konstrukcije se zmanjša za 14 odstotkov in upor valov ko bi se moralo letenje z nadzvočno hitrostjo zmanjšati za 26 odstotkov.
Hkrati je imelo letalo z asimetričnim krilom pomanjkljivosti. Prvič, z velikim kotom pometanja ima ravna pometana konzolica večji efektivni napadni kot kot vzvratno pometana konzolica, kar vodi v asimetrijo upora in posledično do pojava parazitskih obračalnih trenutkov v nagibu, zavijati in zavijati. Druga težava je bila v tem, da je za KAIS značilno dvakrat večje povečanje debeline mejne plasti vzdolž razpona kril, vsaka asimetrična zastoja toka pa povzročajo močne motnje. Kljub temu pa je veljalo, da bi lahko negativne učinke odpravili z uvedbo sistema za nadzor preleta, ki bi samodejno vplival na aerodinamične kontrole letala, odvisno od različnih parametrov: napadnega kota, hitrosti leta, zamaha s krilom kot. Vsekakor je bilo za preverjanje vseh izračunov treba zgraditi leteči model.
Koncept KAIS je bil uspešno preizkušen na modelu brez posadke, nato pa je bilo treba preiti na ustvarjanje polnopravnega letala. Poskusni projekt je bil označen kot NASA AD-1 ali Ames Dryden-1. Letalo je dobilo ime po raziskovalnih centrih, ki so sodelovala pri projektu - NASA Ames in NASA Dryden. Hkrati so bili strokovnjaki Boeinga odgovorni za celotno zasnovo letala. Po izračunih inženirjev NASA in razpoložljivem nalogu je ameriško podjetje Rutan Aircraft Factory sestavilo zahtevano letalo. Hkrati je bila ena od zahtev projekta, da v proračunu ostane 250 tisoč dolarjev. Za to je bilo poskusno letalo tehnološko čim bolj preprosto in poceni; na letalo so bili nameščeni precej šibki motorji. Novo letalo je bilo pripravljeno februarja 1979, nato pa so ga dostavili v Kalifornijo na NASA -ino letalnico Dryden.
Krilo poskusnega letala AD-1 se je lahko vrtelo vzdolž osrednje osi za 60 stopinj, vendar le v nasprotni smeri urinega kazalca (ta rešitev je močno poenostavila zasnovo, ne da bi pri tem izgubila prednosti). Zavoj krila s hitrostjo 3 stopinje na sekundo je omogočil kompaktni elektromotor, ki je bil nameščen v trupu letala neposredno pred glavnimi motorji. Kot slednji sta bila uporabljena dva klasična turboreaktivna motorja Microturbo TRS18 francoske proizvodnje s potiskom 100 kgf vsak. Razpon trapeznega krila, postavljenega pravokotno na trup, je bil 9, 85 metrov, pri največjem zavoju pa le 4, 93 metra. Hkrati največja hitrost letenja ni presegla 400 km / h.
Letalo je prvič poletelo v nebo 21. decembra 1979. Na svojem prvem letu je z njim letel testni pilot NASA Thomas McMurphy. Vzlet letala je bil izveden s pravokotno pritrjenim krilom, kot vrtenja krila se je spremenil že med letom po doseganju zahtevane hitrosti in višine. V naslednjih 18 mesecih se je z vsakim novim testnim letom krilo letala AD-1 zasukalo za 1 stopinjo, pri tem pa so zabeležili vse kazalnike letenja. Posledično je sredi leta 1980 poskusno letalo doseglo največji kot krila 60 stopinj. Preizkusni leti so se nadaljevali do avgusta 1982 s skupno 79 leti letal. Zgodilo se je, da je na zadnjem letu 7. avgusta 1982 letalo dvignil Thomas McMurphy, medtem ko je na njem v celotnem preskusnem obdobju letelo 17 različnih pilotov.
Preskusni program je predpostavil, da bodo pridobljeni rezultati pomagali uporabiti asimetrično spremembo pri zamahu krila pri dolgih medcelinskih poletih - hitrost in poraba goriva bi se morali na zelo dolge razdalje najbolje izplačati. Poskusno letalo NASA AD-1 je prejelo pozitivne ocene pilotov in strokovnjakov, vendar projekt ni dobil nadaljnjega razvoja. Težava je bila v tem, da so na program prvotno gledali kot na raziskovalni program. Po prejemu vseh potrebnih podatkov je NASA preprosto poslala edinstveno letalo v hangar, od koder so ga kasneje prenesli v letalski muzej. NASA je bila vedno raziskovalna organizacija, ki se ni ukvarjala z letalsko konstrukcijo, in nobeden od največjih proizvajalcev letal se ni zanimal za koncept vrtljivega krila. Privzeto je bila vsaka medcelinska potniška ladja bolj zapletena in večja od letala "igrače" AD-1, zato podjetja niso tvegala. Niso želeli vlagati v raziskave in razvoj, čeprav obetaven, a še vedno sumljiv dizajn. Čas za inovacije na tem področju po njihovem mnenju še ni prišel.
Letalska zmogljivost NASA AD-1:
Skupne mere: dolžina - 11, 8 m, višina - 2, 06 m, razpon kril - 9, 85 m, površina krila - 8, 6 m2.
Teža prazne - 658 kg.
Največja vzletna teža - 973 kg.
Elektrarna je 2 turboreaktivna motorja Microturbo TRS18-046 s potiskom 2x100 kgf.
Potovalna hitrost - 274 km / h.
Največja hitrost je do 400 km / h.
Posadka - 1 oseba.
