Jak víte, střední část je samotná část křídla letadla, která spojuje levé a pravé letadlo a ve skutečnosti slouží k připevnění křídla k trupu. V souladu s logikou by měla být střední část tuhou strukturou. 21. prosince 1979 ale vzlétlo letadlo NASA AD-1, jehož křídlo bylo připevněno k trupu … na závěsu a mohlo se otáčet, čímž letadlo získalo asymetrický tvar.
Všechno to však začalo mnohem dříve - s pochmurným germánským géniem Richardem Vogtem, hlavním designérem legendární společnosti Blohm & Voss. Vogt, známý svým atypickým přístupem k konstrukci letadel, již stavěl asymetrická letadla a věděl, že takové schéma nebrání tomu, aby letadlo bylo ve vzduchu stabilní. A v roce 1944 se zrodil projekt Blohm & Voss a P.202.
Vogtovou hlavní myšlenkou byla schopnost výrazně snížit odpor při létání vysokou rychlostí. Letoun vzlétl s konvenčním symetrickým křídlem (protože malé rozmetací křídlo má vysoký součinitel zdvihu) a za letu se otáčelo v rovině rovnoběžné s osou trupu, čímž se snižoval odpor. Ve skutečnosti to bylo jedno z řešení pro implementaci variabilního rozmítání křídla - ve stejné době Němci vypracovali klasické symetrické zametání na letounech Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss a P.202 vypadali příliš šíleně na to, aby šli do série. Jeho křídlo s rozpětím 11, 98 m se mohlo otáčet na centrálním závěsu pod úhlem až 35 ° - v maximálním úhlu se rozpětí změnilo na 10,06 m. Nemožnost použít křídlo pro montáž dalšího vybavení. Projekt zůstal pouze na papíře.
Na podobném projektu přitom pracovali specialisté z Messerschmittu. Jejich vozidlo Me P.1109 dostalo přezdívku „nůžkové křídlo“. Auto mělo dvě křídla a externě nezávislé: jedno bylo umístěno nad trupem, druhé pod ním. Když bylo horní křídlo otočeno ve směru hodinových ručiček, spodní křídlo bylo podobně otočeno proti směru hodinových ručiček - tato konstrukce umožnila kvalitativně kompenzovat zkosení letadla asymetrickou změnou rozmítání.
Křídla se mohla otáčet až o 60 ° a když byly kolmé na osu trupu, letoun vypadal jako běžný dvouplošník.
Potíže Messerschmittu byly stejné jako u Blohm & Voss: složitý mechanismus a navíc problémy s konstrukcí podvozku. Výsledkem je, že ani letadlo postavené ze železa se symetricky proměnlivým zatáčením - Messerschmitt Р.1101, se nedostalo do výroby, natož asymetrické struktury, které zůstaly pouze projekty. Němci příliš předběhli dobu.
Výhody a ztráty
Výhody asymetricky proměnného rozmítání jsou stejné jako u symetrického rozmítání. Když letadlo vzlétne, je vyžadován vysoký vztlak, ale když letí vysokou rychlostí (zejména nad rychlostí zvuku), vztlak již není tak relevantní, ale vysoký odpor začíná překážet. Letečtí inženýři musí najít kompromis. Změnou rozmítání se letadlo přizpůsobí letovému režimu. Výpočty ukazují, že umístění křídla pod úhlem 60 ° k trupu výrazně sníží aerodynamický odpor, zvýší maximální cestovní rychlost a sníží spotřebu paliva.
Ale v tomto případě vyvstává druhá otázka: proč potřebujeme změnu asymetrického rozmítání, pokud je symetrický pro pilota mnohem pohodlnější a nevyžaduje kompenzaci? Faktem je, že hlavní nevýhodou symetrického rozmítání je technická složitost mechanismu změny, jeho pevná hmotnost a cena. S asymetrickou změnou je zařízení mnohem jednodušší - ve skutečnosti je to osa s pevným uchycením křídla a jeho otočného mechanismu.
Takové schéma je v průměru o 14% lehčí a minimalizuje charakteristickou impedanci při létání rychlostí překračující rychlost zvuku (to znamená, že výhody se projevují i v letových výkonech). Ten je způsoben rázovou vlnou, ke které dochází, když část proudu vzduchu kolem letadla získá nadzvukovou rychlost. Konečně se jedná o nejvíce „rozpočtovou“variantu variabilního rozmítání.
OWRA RPW
Bezpilotní letecký prostředek NASA, postavený na začátku 70. let 20. století pro experimentální studium letových vlastností asymetrického rozmítání. Zařízení dokázalo otočit křídlo o 45 ° ve směru hodinových ručiček a existovalo ve dvou konfiguracích-s krátkým a dlouhým.
S rozvojem technologie se proto lidstvo nemohlo ubránit návratu k zajímavému konceptu. Na počátku 70. let minulého století bylo na objednávku NASA vyrobeno bezpilotní letadlo OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft), které studovalo letové vlastnosti takového schématu. Konzultantem vývoje byl samotný Vogt, který po válce emigroval do USA, v té době již velmi starý muž, a hlavním konstruktérem a ideologem oživení myšlenky byl inženýr NASA Richard Thomas Jones. Jones této myšlence fandil od roku 1945, kdy byl zaměstnancem NACA (předchůdce NASA, Národní poradní výbor pro letectví), a v době, kdy byl vzorek postaven, byly naprosto všechny teoretické výpočty zpracovány a důkladně testováno.
Křídlo OWRA RPW se dalo otáčet až o 45 °, dron měl rudimentární trup a ocas - ve skutečnosti šlo o létající uspořádání, jehož ústředním a jediným zajímavým prvkem bylo křídlo. Většina výzkumu byla prováděna v aerodynamickém tunelu, některé ve skutečném letu. Křídlo fungovalo dobře a NASA se rozhodla postavit plnohodnotné letadlo.
A teď - létat
Asymetrická změna rozmítání má samozřejmě také nevýhody - zejména asymetrii čelního odporu, parazitické momenty otáčení vedoucí k nadměrnému naklánění a zatáčení. To vše ale již v 70. letech minulého století bylo možné porazit částečnou automatizací ovládání.
Letadlo NASA AD-1
Letěl 79krát. Při každém letu testeři uvedli křídlo do nové polohy a získaná data byla analyzována a vzájemně porovnána.
Letoun AD-1 (Ames Dryden-1) se stal společným duchovním dítětem řady organizací. Byla postavena ze železa společností Ames Industrial Co., celkový návrh byl proveden na Boeingu, technologický výzkum prováděla společnost Scatha Composites společnosti Bertha Rutana a letové testy byly prováděny ve výzkumném centru Dryden v kalifornském Lancasteru. Křídlo AD-1 se mohlo otáčet na středové ose o 60 ° a pouze proti směru hodinových ručiček (což výrazně zjednodušilo konstrukci bez ztráty výhod).
Křídlo poháněl kompaktní elektromotor umístěný uvnitř trupu přímo před motory (ten využíval klasické francouzské proudové motory Microturbo TRS18). Rozpětí lichoběžníkového křídla v kolmé poloze bylo 9, 85 m, a v otočené poloze - pouze 4, 93, což umožnilo dosáhnout maximální rychlosti 322 km / h.
21. prosince AD-1 poprvé vzlétl a během následujících 18 měsíců se s každým novým letem křídlo otočilo o 1 stupeň a zaznamenávaly všechny indikátory letadla. V polovině roku 1981 letoun „dosáhl“maximálního úhlu 60 stupňů. Lety pokračovaly až do srpna 1982, celkem AD-1 vzlétlo 79krát.
NASA AD-1 (1979)
Jediné letadlo s asymetrickým křídlem, které vzlétlo do vzduchu. Křídlo se otáčelo až o 60 stupňů proti směru hodinových ručiček.
Hlavní myšlenkou společnosti Jones bylo použít asymetrické změny směru v letadlech pro mezikontinentální lety - rychlost a spotřeba paliva se nejlépe vyplatily na ultra dlouhých vzdálenostech. Letoun AD-1 skutečně obdržel pozitivní recenze od odborníků i pilotů, ale kupodivu příběh nezaznamenal žádné pokračování. Problém byl v tom, že celý program byl primárně výzkum. Poté, co NASA obdržela všechna potřebná data, poslala letadlo do hangáru; Před 15 lety se přestěhoval do věčného skladiště v leteckém muzeu Hillier v San Carlos.
NASA jako výzkumná organizace se nepodílela na konstrukci letadel a nikdo z hlavních výrobců letadel se o Jonesův koncept nezajímal. Interkontinentální vložky jsou ve výchozím nastavení mnohem větší a složitější než „hračka“AD-1 a společnosti si netroufly investovat obrovské částky peněz do výzkumu a vývoje slibného, ale velmi podezřelého designu. Klasika zvítězila nad inovací.
Richard Gray, zkušební pilot NASA AD-1
Poté, co úspěšně odletěl ze svého programu na asymetrickém křídle, zemřel v roce 1982 při havárii soukromého cvičného letadla Cessna T-37 Tweet.
Následně se NASA vrátila k tématu „šikmé křídlo“, když v roce 1994 postavila malý dron s rozpětím křídel 6, 1 m a schopností měnit úhel rozmítání od 35 do 50 stupňů. Byl postaven jako součást vytvoření 500místného transkontinentálního letadla. Práce na projektu ale nakonec byly ze stejných finančních důvodů zrušeny.
Není všemu konec
Přesto „šikmé křídlo“dostalo třetí život a tentokrát díky zásahu známé agentury DARPA, která v roce 2006 nabídla Northropu Grummanovi 10milionovou zakázku na vývoj bezpilotního vzdušného prostředku s asymetrickou změnou rozmítání.
Společnost Northrop však vstoupila do historie letectví především díky vývoji letadel typu „létající křídlo“: zakladatel společnosti John Northrop byl nadšencem takového schématu, od samého začátku určoval směr výzkumu na mnoho let dopředu (založil společnost na konci třicátých let a zemřel v roce 1981).
V důsledku toho se specialisté společnosti Northrop rozhodli neočekávaně překročit technologii létajícího křídla a asymetrického rozmítání. Výsledkem byl dron Northrop Grumman Switchblade (nezaměňovat s jejich dalším koncepčním vývojem - stíhačkou Northrop Switchblade).
Konstrukce dronu je celkem jednoduchá. K 61metrovému křídlu je připevněn kloubový modul se dvěma proudovými motory, kamerami, řídicí elektronikou a příslušenstvím nezbytným pro misi (například rakety nebo bomby). Modul nemá nic nadbytečného - trup, opeření, ocas, připomíná balónkovou gondolu, snad kromě pohonných jednotek.
Úhel otočení křídla vzhledem k modulu je stále stejných ideálních 60 stupňů, počítáno zpět ve čtyřicátých letech minulého století: v tomto úhlu se vyrovnávají rázové vlny vznikající při pohybu nadzvukovou rychlostí. S otočeným křídlem je dron schopen letět 2 500 mil rychlostí 2,0 m.
Koncept letadla byl připraven do roku 2007 a do roku 2010 společnost slíbila provést první testy rozložení s rozpětím křídel 12,2 m - jak ve větrném tunelu, tak při skutečném letu. Northrop Grumman plánoval, že první let plného dronu se uskuteční kolem roku 2020.
Ale již v roce 2008 ztratila agentura DARPA o projekt zájem. Předběžné výpočty nepřinesly plánované výsledky a DARPA odstoupila od smlouvy a ukončila program ve fázi počítačového modelu. Takže myšlenka asymetrického zametání měla opět smůlu.
Bude nebo nebude?
Ve skutečnosti jediným faktorem, který zabil zajímavý koncept, byla ekonomika. Díky funkčním a osvědčeným obvodům je vývoj komplexního a nevyzkoušeného systému nerentabilní. Má dvě oblasti použití - transkontinentální lety těžkých parníků (hlavní myšlenka Jonesa) a vojenské drony schopné pohybovat se rychlostí převyšující rychlost zvuku (primární úkol Northropa Grummana).
V prvním případě jsou výhodami úspora paliva a zvýšení rychlosti, přičemž ostatní věci jsou stejné jako u konvenčních letadel. Ve druhém případě má největší význam minimalizace odporu vlny v okamžiku, kdy letadlo dosáhne kritického Machova čísla.
Zda se objeví sériový letoun s podobnou konfigurací, závisí výhradně na vůli výrobců letadel. Pokud se jeden z nich rozhodne investovat peníze do výzkumu a stavby, a poté v praxi prokáže, že koncept je nejen funkční (to již bylo prokázáno), ale také soběstačný, pak má asymetrická změna rozmítání šanci na úspěch. Pokud se v rámci globální finanční krize takoví odvážlivci nenajdou, zůstane „šikmé křídlo“ještě jednou součástí historie letectví bohaté na kuriozity.
Charakteristika letadla NASA AD-1
Posádka: 1 osoba
Délka: 11, 83 m
Rozpětí: 9,85 m kolmo, 4,93 m šikmo
Úhel křídla: až 60 °
Plocha křídla: 8, 6 2
Výška: 2, 06 m
Hmotnost prázdného letadla: 658 kg
Max. vzletová hmotnost: 973 kg
Pohon: 2 x proudové motory Microturbo TRS-18
Tah: 100 kgf na motor
Kapacita paliva: 300 litrů Maximální rychlost: 322 km / h
Servisní strop: 3658 m
Skuteční průkopníci
Jen málo lidí ví, že první letadlo s variabilní geometrií křídel nebylo postaveno Němci během druhé světové války (jak tvrdí většina zdrojů), ale francouzští průkopníci letectví Baron Edmond de Marcai a Emile Monin už v roce 1911. Jednoplošník Markay-Monin byl veřejnosti představen v Paříži 9. prosince 1911 a o šest měsíců později uskutečnil svůj první úspěšný let.
De Marcay a Monin ve skutečnosti přišli s klasickým schématem symetricky proměnné geometrie - na závěsy byly připevněny dvě oddělené křídlové letadla s celkovým maximálním rozpětím 13,7 m a pilot mohl měnit úhel jejich polohy vzhledem k trupu vpravo za letu. Na zemi mohla být křídla pro přepravu složena, jako křídla hmyzu, „za zády“. Složitost návrhu a nutnost přechodu na funkčnější letadla (kvůli vypuknutí války) donutily konstruktéry upustit od další práce na projektu.
