Seperti yang anda ketahui, bahagian tengah adalah bahagian sayap pesawat yang menghubungkan pesawat kiri dan kanan dan berfungsi, sebenarnya, untuk memasang sayap ke badan pesawat. Sesuai dengan logiknya, bahagian tengah mestilah struktur yang kaku. Tetapi pada 21 Disember 1979, sebuah pesawat NASA AD-1 lepas landas, yang sayapnya terpasang pada badan pesawat … pada engsel dan dapat berputar, memberikan pesawat itu bentuk yang tidak simetri.
Namun, semuanya bermula lebih awal - dengan genius Teutonik yang muram Richard Vogt, ketua pereka syarikat legenda Blohm & Voss. Vogt, yang terkenal dengan pendekatan tipikalnya terhadap reka bentuk pesawat terbang, telah membangun pesawat asimetri dan tahu bahawa skema seperti itu tidak menghalang pesawat daripada stabil di udara. Dan pada tahun 1944, projek Blohm & Voss dan P.202 dilahirkan.
Idea utama Vogt adalah kemampuan untuk mengurangkan seretan secara signifikan ketika terbang dengan kelajuan tinggi. Pesawat terbang dengan sayap simetri konvensional (kerana sayap penyapu kecil mempunyai pekali angkat tinggi), dan dalam penerbangan, pesawat itu berpusing pada satah yang selari dengan paksi pesawat, sehingga mengurangkan seretan. Sebenarnya, ini adalah salah satu penyelesaian untuk pelaksanaan sapuan sayap yang berubah-ubah - pada masa yang sama pihak Jerman melakukan sapuan simetri klasik pada pesawat Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss dan P.202 kelihatan terlalu gila untuk memasuki siri ini. Sayapnya dengan rentang 11, 98 m dapat menghidupkan engsel tengah pada sudut hingga 35 ° - pada sudut maksimum, rentang berubah menjadi 10, 06 m. Ketidakmampuan menggunakan sayap untuk memasang peralatan tambahan. Projek ini hanya tinggal di atas kertas.
Pada masa yang sama, pakar dari Messerschmitt sedang mengerjakan projek serupa. Kenderaan mereka, Me P.1109, mendapat nama panggilan "scissor wing". Kereta itu mempunyai dua sayap, dan bebas secara luaran: satu terletak di atas badan pesawat, yang kedua - di bawahnya. Apabila sayap atas dipusingkan searah jarum jam, sayap bawah juga berpusing berlawanan arah jarum jam - reka bentuk ini memungkinkan untuk mengimbangi kualitatif kecondongan pesawat dengan perubahan asimetrik dalam sapuan.
Sayap dapat berputar hingga 60 °, dan ketika mereka tegak lurus dengan paksi pesawat, pesawat itu kelihatan seperti biplane biasa.
Kesukaran Messerschmitt adalah sama dengan Blohm & Voss: mekanisme yang kompleks dan, di samping itu, masalah dengan reka bentuk casis. Akibatnya, bahkan sebuah pesawat yang terbuat dari besi dengan sapuan berubah-ubah secara simetris - Messerschmitt 10.1101, tidak masuk ke dalam pengeluaran, apalagi struktur asimetri yang hanya tinggal projek. Jerman terlalu jauh dari masa mereka.
Faedah dan kerugian
Kelebihan sapuan pemboleh ubah tidak simetri sama dengan sapuan simetri. Semasa pesawat berlepas, diperlukan pengangkat tinggi, tetapi ketika terbang dengan kelajuan tinggi (terutama di atas kelajuan suara), pengangkatan tidak lagi begitu relevan, tetapi daya tarik tinggi mulai mengganggu. Jurutera penerbangan harus mencari kompromi. Dengan menukar sapuan, pesawat menyesuaikan diri dengan mod penerbangan. Pengiraan menunjukkan bahawa meletakkan sayap pada sudut 60 ° ke badan pesawat akan mengurangkan daya tarikan aerodinamik, meningkatkan kelajuan maksimum pelayaran dan mengurangkan penggunaan bahan bakar.
Tetapi dalam kes ini, timbul persoalan kedua: mengapa kita memerlukan perubahan sapuan asimetri, jika simetri jauh lebih sesuai untuk juruterbang dan tidak memerlukan pampasan? Faktanya adalah bahawa kelemahan utama sapuan simetri adalah kerumitan teknikal mekanisme perubahan, jisim dan kosnya yang kukuh. Dengan perubahan tidak simetri, peranti ini jauh lebih mudah - sebenarnya, gandar dengan pelekap sayap yang kaku dan mekanisme putarannya.
Skema seperti ini rata-rata 14% lebih ringan dan meminimumkan sifat impedans ketika terbang dengan kelajuan melebihi kecepatan suara (iaitu, kelebihan juga ditunjukkan dalam prestasi penerbangan). Yang terakhir ini disebabkan oleh gelombang kejutan yang terjadi ketika sebahagian aliran udara di sekitar pesawat memperoleh kecepatan supersonik. Akhirnya, ini adalah varian paling "belanjawan" dari pemboleh ubah sapu.
OWRA RPW
Kenderaan udara tanpa pemandu oleh NASA, dibina pada awal tahun 1970-an untuk kajian eksperimen sifat penerbangan penyapu asimetri. Peranti ini dapat memutar sayap 45 ° mengikut arah jam dan wujud dalam dua konfigurasi - ekor pendek dan ekor panjang.
Oleh itu, dengan berkembangnya teknologi, manusia tidak dapat tidak akan kembali kepada konsep yang menarik. Pada awal tahun 1970-an, sebuah kenderaan udara tanpa pemandu OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) dihasilkan dengan perintah NASA untuk mengkaji sifat penerbangan skema seperti itu. Perunding pembangunan adalah Vogt sendiri, yang berhijrah ke Amerika Syarikat setelah perang, pada masa itu sudah menjadi orang yang sangat tua, dan ketua perancang dan ideologi kebangkitan idea itu adalah jurutera NASA Richard Thomas Jones. Jones telah mendapat idea ini sejak tahun 1945, ketika dia adalah pegawai NACA (pendahulu NASA, Jawatankuasa Penasihat Nasional untuk Aeronautik), dan pada saat sampel dibina, benar-benar semua pengiraan teoritis telah dikerjakan dan dilakukan secara menyeluruh diuji.
Sayap OWRA RPW dapat berputar hingga 45 °, drone itu memiliki badan pesawat dan ekor yang belum sempurna - sebenarnya, itu adalah susun atur terbang, yang merupakan elemen tengah dan satu-satunya yang menarik adalah sayap. Sebilangan besar penyelidikan dilakukan di terowong aerodinamik, beberapa dalam penerbangan sebenar. Sayap itu menunjukkan prestasi yang baik, dan NASA memutuskan untuk membina pesawat penuh.
Dan sekarang - terbang
Sudah tentu, perubahan sapuan asimetri juga mempunyai keburukan - khususnya, asimetri ketahanan frontal, momen putaran parasit yang menyebabkan roll dan yaw berlebihan. Tetapi semua ini sudah pada tahun 1970-an dapat dikalahkan oleh automasi separa kawalan.
Kapal terbang NASA AD-1
Dia terbang 79 kali. Dalam setiap penerbangan, penguji meletakkan sayap di posisi baru, dan data yang diperoleh dianalisis dan dibandingkan antara satu sama lain.
Pesawat AD-1 (Ames Dryden-1) telah menjadi idea bersama sejumlah organisasi. Ia dibina dengan besi oleh Ames Industrial Co., keseluruhan reka bentuk dilakukan pada Boeing, penyelidikan teknologi dilakukan oleh Bertha Rutana's Scaled Composites, dan ujian penerbangan dilakukan di Dryden Research Center di Lancaster, California. Sayap AD-1 dapat berputar pada paksi tengah sebanyak 60 °, dan hanya berlawanan arah jarum jam (ini sangat memudahkan reka bentuk tanpa kehilangan kelebihan).
Sayap itu digerakkan oleh motor elektrik kompak yang terletak di dalam badan pesawat tepat di hadapan enjin (yang terakhir menggunakan enjin turbojet Perancis klasik Microturbo TRS18). Jarak sayap trapezoid dalam kedudukan tegak lurus adalah 9, 85 m, dan dalam posisi berputar - hanya 4, 93, yang memungkinkan untuk mencapai kelajuan maksimum 322 km / jam.
Pada 21 Disember, AD-1 berangkat untuk pertama kalinya, dan selama 18 bulan berikutnya, dengan setiap penerbangan baru, sayap diputar 1 darjah, mencatat semua petunjuk pesawat. Pada pertengahan 1981, pesawat "mencapai" sudut maksimum 60 darjah. Penerbangan berterusan sehingga Ogos 1982, secara keseluruhan, AD-1 berangkat 79 kali.
NASA AD-1 (1979)
Satu-satunya pesawat dengan sayap penyapu asimetri yang terbang ke udara. Sayap diputar hingga 60 darjah berlawanan arah jarum jam.
Idea utama Jones adalah menggunakan perubahan sapuan asimetri dalam pesawat untuk penerbangan antara benua - kelajuan dan ekonomi bahan bakar yang terbaik untuk diri mereka pada jarak yang sangat jauh. Pesawat AD-1 benar-benar mendapat ulasan positif dari kedua-dua pakar dan juruterbang, tetapi, anehnya, cerita ini tidak mendapat kesinambungan. Masalahnya adalah bahawa keseluruhan program ini adalah penyelidikan. Setelah menerima semua data yang diperlukan, NASA menghantar pesawat ke hangar; 15 tahun yang lalu, dia berpindah ke tempat simpanan abadi di Muzium Penerbangan Hillier di San Carlos.
NASA, sebagai organisasi penyelidikan, tidak terlibat dalam pembinaan pesawat terbang, dan tidak ada pengeluar pesawat utama yang berminat dengan konsep Jones. Liner antar benua secara lalai jauh lebih besar dan lebih kompleks daripada "mainan" AD-1, dan syarikat-syarikat itu tidak berani melaburkan sejumlah besar wang dalam penyelidikan dan pengembangan reka bentuk yang menjanjikan, tetapi sangat mencurigakan. Classic menang kerana inovasi.
Richard Gray, Juruterbang Uji AD-1 NASA
Setelah berjaya melancarkan programnya di sayap asimetri, dia meninggal pada tahun 1982 dalam kemalangan sebuah pesawat pelatih swasta Cessna T-37 Tweet.
Selepas itu, NASA kembali ke tema "sayap serong", setelah membangun pada tahun 1994 sebuah drone kecil dengan lebar sayap 6, 1 m dan kemampuan untuk mengubah sudut sapuan dari 35 hingga 50 darjah. Ia dibina sebagai sebahagian daripada penciptaan kapal terbang transkontinental 500 tempat duduk. Tetapi pada akhirnya, kerja pada projek itu dibatalkan kerana alasan kewangan yang sama.
Ia belum berakhir
Walaupun demikian, "sayap serong" menerima kehidupan ketiga, dan kali ini berkat campur tangan agensi terkenal DARPA, yang pada tahun 2006 menawarkan kontrak kepada Northrop Grumman 10 juta untuk pembangunan kenderaan udara tanpa pemandu dengan perubahan sapuan asimetri.
Tetapi syarikat Northrop turun dalam sejarah penerbangan terutamanya kerana pengembangan pesawat jenis "sayap terbang": pengasas syarikat itu, John Northrop adalah peminat skema seperti itu, sejak awal dia menetapkan arah penyelidikan selama bertahun-tahun yang akan datang (dia mengasaskan syarikat itu pada akhir 1930-an, dan meninggal pada tahun 1981).
Hasilnya, pakar Northrop memutuskan untuk menyeberangi teknologi sayap terbang dan sapuan asimetrik dengan cara yang tidak dijangka. Hasilnya adalah drone Northrop Grumman Switchblade (tidak perlu dikelirukan dengan perkembangan konsep mereka yang lain - pejuang Northrop Switchblade).
Reka bentuk drone agak mudah. Dipasang pada sayap 61 meter adalah modul berengsel dengan dua mesin jet, kamera, elektronik kawalan dan alat tambahan yang diperlukan untuk misi (contohnya, peluru berpandu atau bom). Modul ini tidak ada yang berlebihan - badan pesawat, bulu, ekor, ia menyerupai gondola belon, kecuali mungkin dengan unit kuasa.
Sudut putaran sayap relatif terhadap modul masih sama ideal 60 darjah, dikira kembali pada tahun 1940-an: pada sudut ini, gelombang kejutan yang timbul ketika bergerak pada kelajuan supersonik diratakan. Dengan sayapnya berpusing, drone mampu terbang sejauh 2.500 batu dengan kelajuan 2.0 M.
Konsep pesawat siap pada tahun 2007, dan pada tahun 2010, syarikat berjanji untuk melakukan ujian pertama susun atur dengan lebar sayap 12.2 m - baik di terowong angin dan dalam penerbangan sebenar. Northrop Grumman telah merancang bahawa penerbangan pertama drone bersaiz penuh akan berlangsung sekitar tahun 2020.
Tetapi pada tahun 2008, agensi DARPA kehilangan minat dalam projek ini. Pengiraan awal tidak menghasilkan hasil yang dirancang, dan DARPA menarik balik kontrak, menutup program pada tahap model komputer. Oleh itu, idea menyapu asimetri tidak bernasib baik lagi.
Adakah akan atau tidak?
Sebenarnya, satu-satunya faktor yang membunuh konsep yang menarik adalah ekonomi. Memiliki litar yang berfungsi dan terbukti menjadikan sistem yang kompleks dan tidak teruji tidak menguntungkan. Ia mempunyai dua bidang aplikasi - penerbangan lintas benua kapal berat (idea utama Jones) dan drone tentera yang mampu bergerak dengan kelajuan melebihi kecepatan suara (tugas utama Northrop Grumman).
Dalam kes pertama, kelebihannya adalah ekonomi bahan bakar dan peningkatan kelajuan, perkara lain sama dengan pesawat konvensional. Pada yang kedua, pengurangan seretan gelombang ketika pesawat mencapai bilangan Mach kritikal adalah yang paling penting.
Sama ada pesawat bersiri dengan konfigurasi serupa akan muncul bergantung sepenuhnya pada kehendak pengeluar pesawat. Sekiranya salah satu dari mereka memutuskan untuk melaburkan wang dalam penyelidikan dan pembinaan, dan kemudian membuktikan dalam praktiknya bahawa konsep tersebut tidak hanya berfungsi (ini telah terbukti), tetapi juga dapat bertahan sendiri, maka perubahan asimetri dalam penyapu berpeluang berjaya. Sekiranya dalam kerangka krisis kewangan global, keberanian seperti itu tidak dijumpai, "sayap serong" akan tetap menjadi satu lagi bahagian dalam sejarah penerbangan yang kaya dengan rasa ingin tahu.
Ciri-ciri pesawat NASA AD-1
Krew: 1 orang
Panjang: 11, 83 m
Lebar sayap: 9,85 m tegak lurus, 4,93 m serong
Sudut sayap: hingga 60 °
Kawasan sayap: 8, 6 2
Tinggi: 2, 06 m
Berat pesawat kosong: 658 kg
Maks. berat lepas landas: 973 kg
Powertrain: 2 x enjin jet Microturbo TRS-18
Teras: 100 kgf setiap enjin
Kapasiti bahan api: 300 liter Kelajuan maksimum: 322 km / j
Siling perkhidmatan: 3658 m
Pelopor sejati
Tidak banyak orang tahu bahawa pesawat pertama dengan geometri sayap berubah tidak dibina oleh Jerman semasa Perang Dunia Kedua (seperti yang dikatakan oleh kebanyakan sumber), tetapi oleh perintis penerbangan Perancis Baron Edmond de Marcai dan Emile Monin pada tahun 1911. Monoplane Markay-Monin dipersembahkan kepada orang ramai di Paris pada 9 Disember 1911, dan enam bulan kemudian melakukan penerbangan pertama yang berjaya.
Sebenarnya, de Marcay dan Monin tampil dengan skema klasik geometri berubah simetri - dua bidang sayap terpisah dengan jarak maksimum 13.7 m dilekatkan pada engsel, dan juruterbang dapat mengubah sudut lokasi mereka berbanding dengan fuselage kanan dalam penerbangan. Di tanah, untuk pengangkutan, sayap dapat dilipat, seperti sayap serangga, "di belakang belakang." Kerumitan reka bentuk dan keperluan untuk berpindah ke pesawat yang lebih berfungsi (kerana tercetusnya perang) memaksa para pereka untuk meninggalkan kerja lebih lanjut dalam projek ini.
