Som du ved, er midtersektionen selve delen af flyvingen, der forbinder venstre og højre fly og tjener faktisk til at fastgøre vingen til flykroppen. I overensstemmelse med logikken skal midtersektionen være en stiv struktur. Men den 21. december 1979 startede et NASA AD-1-fly, hvis vinge var fastgjort til flykroppen … på et hængsel og kunne rotere, hvilket gav flyet en asymmetrisk form.
Det hele startede dog meget tidligere - med det dystre teutoniske geni Richard Vogt, chefdesigner for det legendariske firma Blohm & Voss. Vogt, kendt for sin atypiske tilgang til design af fly, havde allerede bygget asymmetriske fly og vidste, at en sådan ordning ikke forhindrede flyet i at være stabilt i luften. Og i 1944 blev Blohm & Voss og P.202 -projektet født.
Vogts hovedidé var evnen til at reducere træk betydeligt, når man flyver med høje hastigheder. Flyet startede med en konventionel symmetrisk vinge (da en lille fejevinge har en høj løftekoefficient), og under flyvning drejede den i et plan parallelt med skrogaksen og reducerede dermed træk. Egentlig var dette en af løsningerne til implementering af et variabelt fejning af vingen - samtidig udarbejdede tyskerne det klassiske symmetriske fej på Messerschmitt P.1101 -flyet.
Blohm & Voss og P.202 virkede for skøre til at gå ind i serien. Dens vinge med et spænd på 11, 98 m kunne tænde det centrale hængsel i en vinkel på op til 35 ° - ved den maksimale vinkel ændrede spændet til 10, 06 m. Manglende evne til at bruge vingen til montering af ekstra udstyr. Projektet forblev kun på papir.
Samtidig arbejdede specialister fra Messerschmitt på et lignende projekt. Deres køretøj, Me P.1109, fik øgenavnet "saksevinge". Bilen havde to vinger og eksternt uafhængig: den ene var placeret over skroget, den anden - under den. Når den øvre vinge blev drejet med uret, blev den nederste vinge på samme måde drejet mod uret - dette design gjorde det muligt kvalitativt at kompensere for flyvningens skævhed med en asymmetrisk ændring af feje.
Vingerne kunne rotere op til 60 °, og når de var vinkelret på skrogaksen, så flyet ud som en almindelig biplan.
Messerschmitts vanskeligheder var de samme som Blohm & Voss: en kompleks mekanisme og derudover problemer med chassisdesignet. Som et resultat, selv et fly bygget i jern med en symmetrisk variabel feje - Messerschmitt Р.1101, gik ikke i produktion, endsige asymmetriske strukturer, der kun forblev projekter. Tyskerne var for langt forud for deres tid.
Fordele og tab
Fordelene ved et asymmetrisk variabelt sweep er de samme som ved et symmetrisk sweep. Når flyet letter, kræves et højt løft, men når det flyver med en høj hastighed (især over lydens hastighed), er liften ikke længere så relevant, men det høje træk begynder at forstyrre. Luftfartsingeniører skal finde et kompromis. Ved at ændre sweep tilpasser flyet sig til flytilstanden. Beregninger viser, at placeringen af vingen i en vinkel på 60 ° i forhold til skroget vil reducere det aerodynamiske træk markant, øge den maksimale krydshastighed og reducere brændstofforbruget.
Men i dette tilfælde opstår et andet spørgsmål: hvorfor har vi brug for en asymmetrisk fejeforandring, hvis en symmetrisk er meget mere praktisk for piloten og ikke kræver kompensation? Faktum er, at den største ulempe ved symmetrisk feje er den tekniske kompleksitet ved ændringsmekanismen, dens solide masse og pris. Med en asymmetrisk ændring er enheden meget enklere - faktisk en aksel med en stiv fastgørelse af vingen og dens drejemekanisme.
En sådan ordning er i gennemsnit 14% lettere og minimerer den karakteristiske impedans, når man flyver med hastigheder, der overstiger lydhastigheden (det vil sige, at fordelene også manifesteres i flypræstation). Sidstnævnte skyldes en stødbølge, der opstår, når en del af luftstrømmen omkring flyet opnår supersonisk hastighed. Endelig er dette den mest "budgetmæssige" variant af variablen sweep.
OWRA RPW
Et ubemandet luftfartøj fra NASA, bygget i begyndelsen af 1970'erne til den eksperimentelle undersøgelse af flyveegenskaberne ved asymmetrisk feje. Enheden var i stand til at rotere vingen 45 ° med uret og eksisterede i to konfigurationer-korthale og langhalet.
Derfor kunne menneskeheden med udviklingen af teknologi ikke lade være med at vende tilbage til et interessant koncept. I begyndelsen af 1970'erne blev et ubemandet luftfartøj OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) fremstillet efter ordre fra NASA for at undersøge flyveegenskaberne ved en sådan ordning. Udviklingskonsulenten var Vogt selv, der emigrerede til USA efter krigen, på det tidspunkt allerede en meget ældre mand, og chefdesigner og ideolog for genoplivningen af ideen var NASA -ingeniør Richard Thomas Jones. Jones havde rodfæstet denne ide siden 1945, da han var ansat i NACA (forgængeren for NASA, National Advisory Committee for Aeronautics), og da prøven blev bygget, var absolut alle teoretiske beregninger blevet udarbejdet og grundigt testet.
OWRA RPW -vingen kunne rotere op til 45 °, dronen havde en rudimentær skrog og hale - faktisk var det et flyvende layout, hvis centrale og eneste interessante element var vingen. Det meste af forskningen blev udført i en aerodynamisk tunnel, nogle i reel flyvning. Vingen fungerede godt, og NASA besluttede at bygge et fuldgyldigt fly.
Og nu - flyv
Selvfølgelig har den asymmetriske fejeforandring også ulemper - især asymmetrien i frontal modstand, parasitære drejemomenter, der fører til overdreven rulning og gab. Men alt dette allerede i 1970'erne kunne besejres ved delvis automatisering af kontroller.
Fly NASA AD-1
Han fløj 79 gange. I hver flyvning satte testerne vingen i en ny position, og de opnåede data blev analyseret og sammenlignet med hinanden.
AD-1 (Ames Dryden-1) flyet er blevet et fælles hjernebarn af en række organisationer. Det blev bygget i jern af Ames Industrial Co., det overordnede design blev udført på Boeing, teknologisk forskning blev udført af Bertha Rutanas Scaled Composites, og flyvetest blev udført på Dryden Research Center i Lancaster, Californien. AD-1-vingen kunne rotere på midteraksen med 60 ° og kun mod uret (dette forenklede designet i høj grad uden at miste fordele).
Vingen blev drevet af en kompakt elektrisk motor placeret inde i flykroppen direkte foran motorerne (sidstnævnte brugte de klassiske franske turbojetmotorer Microturbo TRS18). Spændvidden af den trapezformede vinge i den vinkelrette position var 9, 85 m, og i den roterede position - kun 4, 93, hvilket gjorde det muligt at nå en maksimal hastighed på 322 km / t.
Den 21. december startede AD-1 for første gang, og i løbet af de næste 18 måneder, med hver ny flyvning, blev vingen drejet 1 grad og registrerede alle flyets indikatorer. I midten af 1981 "nåede" flyet en maksimal vinkel på 60 grader. Flyvningerne fortsatte indtil august 1982, i alt startede AD-1 79 gange.
NASA AD-1 (1979)
Det eneste fly med en asymmetrisk fejevinge, der tog ud i luften. Vingen drejede op til 60 grader mod uret.
Jones hovedidé var at bruge asymmetriske fejeændringer i fly til interkontinentale flyvninger - hastighed og brændstoføkonomi betalte sig bedst på ultralange afstande. AD-1-flyet fik virkelig positive anmeldelser fra både eksperter og piloter, men mærkeligt nok modtog historien ikke nogen fortsættelse. Problemet var, at hele programmet primært var forskning. Efter at have modtaget alle de nødvendige data, sendte NASA flyet til hangaren; For 15 år siden flyttede han til evig opbevaring på Hillier Aviation Museum i San Carlos.
NASA var som forskningsorganisation ikke involveret i flykonstruktion, og ingen af de store flyproducenter var interesserede i Jones 'koncept. Interkontinentale liners er som standard meget større og mere komplekse end "legetøjet" AD-1, og virksomhederne turde ikke investere enorme summer i forskning og udvikling af et lovende, men meget mistænkeligt design. Classic vandt over innovation.
Richard Gray, NASA AD-1 testpilot
Efter at have succesfuldt fløjet sit program ud på en asymmetrisk fløj, døde han i 1982 i styrtet af et privat trænerfly Cessna T-37 Tweet.
Efterfølgende vendte NASA tilbage til temaet "skrå vinge", efter at have bygget i 1994 en lille drone med et vingefang på 6, 1 m og evnen til at ændre fejevinklen fra 35 til 50 grader. Det blev bygget som en del af oprettelsen af et 500-sæders transkontinentalt passagerfly. Men i sidste ende blev arbejdet med projektet aflyst af de samme økonomiske årsager.
Det er ikke slut endnu
Ikke desto mindre modtog den "skrå fløj" et tredje liv, og denne gang takket være indgriben fra det velkendte bureau DARPA, der i 2006 tilbød Northrop Grumman en kontrakt på 10 millioner til udvikling af et ubemandet luftfartøj med et asymmetrisk fejeskift.
Men Northrop -selskabet gik ind i luftfartens historie primært på grund af dets udvikling af fly af typen "flyvende vinge": grundlæggeren af selskabet, John Northrop var en entusiast for en sådan ordning, lige fra begyndelsen satte han retningen forskning i mange år fremover (han grundlagde virksomheden i slutningen af 1930'erne og døde i 1981).
Som et resultat besluttede Northrop -specialister at krydse den flyvende vings teknologi og asymmetriske feje på en uventet måde. Resultatet var Northrop Grumman Switchblade -dronen (ikke at forveksle med deres anden konceptuelle udvikling - Northrop Switchblade -jageren).
Designet af dronen er ganske enkelt. På 61-meters vingen er der knyttet et hængslet modul med to jetmotorer, kameraer, kontrolelektronik og tilbehør, der er nødvendige til missionen (f.eks. Missiler eller bomber). Modulet har intet overflødigt - skroget, fjerdragt, hale, det ligner en ballongondol, undtagen måske med kraftenheder.
Vingens rotationsvinkel i forhold til modulet er stadig den samme ideelle 60 grader, beregnet tilbage i 1940'erne: i denne vinkel udlignes stødbølger, når de bevæger sig med supersonisk hastighed. Med vingen drejet er dronen i stand til at flyve 2.500 miles med en hastighed på 2,0 M.
Konceptet med flyet var klar i 2007, og i 2010'erne lovede selskabet at gennemføre de første test af et layout med et vingefang på 12,2 m - både i en vindtunnel og i reel flyvning. Northrop Grumman havde planlagt, at den første flyvning af dronen i fuld størrelse ville finde sted omkring 2020.
Men allerede i 2008 mistede DARPA -agenturet interessen for projektet. Foreløbige beregninger gav ikke de planlagte resultater, og DARPA trak kontrakten tilbage og lukkede programmet på computermodelfasen. Så tanken om asymmetrisk feje var ude af lykke igen.
Vil det eller vil det ikke?
Faktisk var den eneste faktor, der dræbte et interessant koncept, økonomi. At have arbejdende og gennemprøvede kredsløb gør det urentabelt at udvikle et komplekst og uprøvet system. Det har to anvendelsesområder - transkontinentale flyvninger med tunge liners (hovedideen til Jones) og militære droner, der er i stand til at bevæge sig med hastigheder, der overstiger lydens hastighed (Northrop Grummans primære opgave).
I det første tilfælde er fordelene brændstoføkonomi og en stigning i hastigheden, alt andet lige med konventionelle passagerfly. I det andet er minimering af bølgetræk i det øjeblik, hvor flyet når det kritiske Mach -nummer, af største betydning.
Hvorvidt et serielt fly med en lignende konfiguration vil vises, afhænger udelukkende af flyproducenternes vilje. Hvis en af dem beslutter at investere penge i forskning og byggeri og derefter i praksis beviser, at konceptet ikke kun er funktionelt (dette er allerede bevist), men også selvbærende, så har den asymmetriske ændring i sweep en chance for at lykkes. Hvis der ikke findes sådanne vovehalve inden for rammerne af den globale finanskrise, vil den "skrå fløj" forblive en del mere af historien om luftfart rig på nysgerrigheder.
Karakteristika for NASA AD-1 flyet
Besætning: 1 person
Længde: 11, 83 m
Vingefang: 9,85 m vinkelret, 4,93 m skråt
Vingevinkel: op til 60 °
Vingeområde: 8, 6 2
Højde: 2, 06 m
Tom flyvægt: 658 kg
Maks. startvægt: 973 kg
Drivlinje: 2 x Microturbo TRS-18 jetmotorer
Fremdrift: 100 kgf pr. Motor
Brændstofkapacitet: 300 liter Maksimal hastighed: 322 km / t
Serviceloft: 3658 m
Ægte pionerer
Få mennesker ved, at det første fly med geometri med variabel vinge ikke blev bygget af tyskerne under Anden Verdenskrig (som de fleste kilder hævder), men af de franske luftfartspionerer Baron Edmond de Marcai og Emile Monin tilbage i 1911. Markay-Monin-monoplanet blev præsenteret for offentligheden i Paris den 9. december 1911, og seks måneder senere foretog den sin første vellykkede flyvning.
Faktisk kom de Marcay og Monin med det klassiske skema med symmetrisk variabel geometri - to separate vingefly med et samlet maksimalt spænd på 13,7 m blev fastgjort til hængslerne, og piloten kunne ændre vinklen på deres placering i forhold til flyets højre side i flyvning. På jorden, til transport, kunne vingerne foldes, ligesom insekternes vinger, "bag ryggen." Designets kompleksitet og behovet for at flytte til mere funktionelle fly (på grund af krigsudbruddet) tvang designerne til at opgive det videre arbejde med projektet.
