I ta nejneobvyklejší letadla byla postavena podle zásad symetrie na úsvitu leteckého průmyslu. Každé letadlo mělo konvenční trup, ke kterému byla kolmo připevněna konvenční křídla. Postupně však s rozvojem aerodynamiky začali konstruktéři uvažovat o vytvoření letadla s asymetrickým křídlem. Jako první toho dosáhli zástupci ponurého německého génia: v roce 1944 navrhl podobný projekt Richard Vogt, hlavní designér Blohm & Voss. Jeho projekt však nebyl ztělesněn v kovu; americká NASA AD-1 byla skutečně prvním letadlem s rotačním křídlem.
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) je experimentální letadlo určené ke studiu konceptu asymetricky variabilního rotačního křídla. Stal se prvním šikmým křídlem na světě. Neobvyklé letadlo bylo postaveno ve Spojených státech v roce 1979 a svůj první let uskutečnilo 21. prosince téhož roku. Testy letadel s rotačním křídlem pokračovaly až do srpna 1982, za tu dobu se 17 pilotům podařilo zvládnout AD-1. Po uzavření programu bylo letadlo odesláno do Muzea města San Carlos, kde je stále k dispozici všem návštěvníkům a patří k nejvýznamnějším vystaveným exponátům.
Německé experimenty
V Německu během druhé světové války docela vážně pracovali na vytvoření letadel s asymetrickým křídlem. Návrhář Richard Vogt byl proslulý svým atypickým přístupem k tvorbě letecké technologie, pochopil, že nové schéma nezabrání tomu, aby letadlo bylo ve vzduchu stabilní. V roce 1944 vytvořil projekt letadel Blohm & Voss a P.202. Hlavní myšlenkou německého konstruktéra byla možnost výrazného snížení odporu při létání vysokou rychlostí. Letoun vzlétl s konvenčním symetrickým křídlem, protože malé zametené křídlo mělo vysoký součinitel vztlaku, ale již během letu se křídlo otáčelo v rovině rovnoběžné s osou trupu, čímž se snižovala úroveň odporu. Současně byly v Německu prováděny práce s klasickým symetrickým zatáčením křídla na stíhačce Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss a P.202
Ale i v Německu se v posledních válečných letech projekt letadel Blohm & Voss a P.202 zdál šílený, nikdy nebyl ztělesněn v kovu, navždy zůstal jen ve formě plánů. Letoun navržený Vogtem měl obdržet rozpětí křídel 11,98 metru, které se otáčelo na centrálním závěsu pod úhlem až 35 stupňů - s maximální odchylkou se rozpětí křídel změnilo na 10,06 metru. Za hlavní nevýhodu projektu byl považován těžký a těžkopádný (podle výpočtů) mechanismus otáčení křídla, který zabíral mnoho prostoru uvnitř trupu letadla, a nemožnost použít křídlo k zavěšení dalších zbraní a vybavení byla také vážná nevýhoda.
Vogt překvapivě nebyl jediným německým designérem, který uvažoval o kyvném křídle. Podobný projekt připravili inženýři z Messerschmittu. Jimi prezentovaný projekt Me P.1109 dokonce dostal přezdívku „nůžkové křídlo“. Projekt, který vytvořili, měl dvě křídla najednou. Navíc byli na sobě nezávislí. Jedno křídlo bylo umístěno nad trupem letadla, druhé - pod ním. Při otáčení horního křídla ve směru hodinových ručiček se spodní křídlo otáčelo stejným způsobem, ale proti směru hodinových ručiček. Tato konstrukce umožnila kvalitativně kompenzovat zkosení letadla asymetrickou změnou rozmítání. Křídla se přitom mohla otáčet pod úhlem až 60 stupňů, přičemž když byla umístěna kolmo na trup letadla, nijak se nelišila od klasického dvojplošníku. Přitom Messerschmitt čelil stejným problémům jako Blohm & Voss: velmi složitý soustružnický mechanismus. Navzdory skutečnosti, že žádné z německých asymetrických letadel nepřekročilo papírové projekty, je třeba přiznat, že Němci ve svém vývoji vážně předběhli dobu. Američané dokázali svůj plán realizovat až na konci 70. let minulého století.
NASA AD -1 - létající asymetrie
Myšlenky německých designérů implementovali do kovu jejich američtí kolegové. K problému přistoupili co nejdůkladněji. Nezávisle na Němcích v roce 1945 americký inženýr Robert Thomas Johnson předložil svoji představu o jakémsi „nůžkovém křídle“, podle jeho představy se takové křídlo muselo otáčet na speciálním závěsu. V těch letech však nemohl svůj nápad realizovat, technické možnosti to nedovolily. To se změnilo v 70. letech, kdy technologie umožnila vytvoření asymetrických letadel. Ve stejné době byl stejný Richard Vogt, který po skončení druhé světové války emigroval do USA, pozván jako konzultant projektu.
V té době již konstruktéři věděli, že letadla s variabilními křídly mají řadu nevýhod. Mezi hlavní nevýhody této konstrukce patří: posun aerodynamického zaměření při změně rozmítání, což vedlo ke zvýšení vyvažovacího odporu; zvýšení hmotnosti konstrukce v důsledku přítomnosti silového paprsku a otočných závěsů konzol k němu připojených, jakož i těsnění zatažené polohy křídla letadla. Oba tyto nedostatky byly nakonec důvodem pro snížení letového dosahu nebo snížení hmotnosti užitečného zatížení.
Zaměstnanci NASA si zároveň byli jisti, že letadlo s asymetricky variabilním rozmetacím křídlem (KAIS) bude zbaveno uvedených nevýhod. U takového schématu by bylo křídlo připevněno k trupu letadla pomocí jednoho otočného závěsu a změna rozmítání konzol při otáčení křídla by byla prováděna současně, ale měla opačný charakter. Srovnávací analýza letadel s variabilními rozmetacími křídly standardního schématu a KAIS provedená specialisty NASA ukázala, že druhé schéma ukazuje pokles odporu o 11–20 procent, hmotnost konstrukce se snižuje o 14 procent a vlnění při letu nadzvukovou rychlostí by se měl snížit o 26 procent ….
Letoun s asymetrickým křídlem měl zároveň své nevýhody. Za prvé, s velkým úhlem tažení má přímá tažená konzola větší účinný úhel náběhu než reverzní tažená konzola, což vede k asymetrii odporu a v důsledku toho ke vzniku parazitních momentů otáčení ve výšce, válet se a zatáčet. Druhým problémem bylo, že KAIS se vyznačuje dvakrát větším nárůstem tloušťky mezní vrstvy podél rozpětí křídel a jakékoli asymetrické zastavení toku vyvolává intenzivní poruchy. Navzdory tomu se věřilo, že negativní efekty lze odstranit zavedením řídicího systému fly-by-wire, který by automaticky ovlivňoval aerodynamické ovládání letadla v závislosti na různých parametrech: úhel náběhu, rychlost letu, rozmítání křídel úhel. V každém případě ke kontrole všech výpočtů bylo nutné postavit létající model.
Koncept KAIS byl úspěšně testován na bezpilotním modelu, poté bylo nutné přejít k vytvoření plnohodnotného letadla. Experimentální projekt byl označen NASA AD-1 nebo Ames Dryden-1. Letoun byl pojmenován podle výzkumných center, která na projektu pracovala - NASA Ames a NASA Dryden. Specialisté Boeingu byli současně zodpovědní za celkový design letadla. Podle výpočtů inženýrů NASA a dostupných zadávacích podmínek americká společnost Rutan Aircraft Factory sestavila požadované letadlo. Přitom jedním z požadavků projektu bylo udržet v rámci rozpočtu 250 tisíc dolarů. Za tímto účelem byl experimentální letoun co nejjednodušší z hlediska technologie a levný; na letadlo byly instalovány spíše slabé motory. Nové letadlo bylo připraveno v únoru 1979, poté bylo dodáno do Kalifornie na letišti Dryden NASA.
Křídlo experimentálního letadla AD-1 se mohlo otáčet podél středové osy o 60 stupňů, ale pouze proti směru hodinových ručiček (toto řešení výrazně zjednodušilo konstrukci, aniž by ztratilo své výhody). Otočení křídla rychlostí 3 stupně za sekundu zajišťoval kompaktní elektromotor, který byl instalován uvnitř trupu letadla přímo před hlavními motory. Jako posledně jmenované byly použity dva klasické proudové motory Microturbo TRS18 francouzské výroby s tahem 100 kgf každý. Rozpětí lichoběžníkového křídla, když bylo umístěno kolmo na trup, bylo 9, 85 metrů a při maximální zatáčce - jen 4, 93 metrů. Maximální rychlost letu přitom nepřesáhla 400 km / h.
Letoun poprvé vzlétl k nebi 21. prosince 1979. Při svém prvním letu s ním letěl zkušební pilot NASA Thomas McMurphy. Vzlet letadla byl prováděn s kolmo fixovaným křídlem, úhel otočení křídla se měnil již za letu po dosažení požadované rychlosti a výšky. Během následujících 18 měsíců bylo při každém novém zkušebním letu křídlo letounu AD-1 otočeno o 1 stupeň, přičemž byly zaznamenány všechny letové ukazatele. Výsledkem bylo, že v polovině roku 1980 dosáhl experimentální letoun maximálního úhlu křídla 60 stupňů. Zkušební lety pokračovaly až do srpna 1982, s celkem 79 lety letadel. Stalo se, že při posledním letu 7. srpna 1982 letoun zvedl Thomas McMurphy, přičemž po celou dobu zkoušky na něm letělo 17 různých pilotů.
Zkušební program předpokládal, že získané výsledky pomohou využít asymetrickou změnu záběru křídla při provádění dlouhých mezikontinentálních letů - rychlost a spotřeba paliva se měly vyplatit tím nejlepším způsobem na velmi dlouhé vzdálenosti. Experimentální letoun NASA AD-1 získal pozitivní recenze od pilotů a specialistů, ale projektu se další vývoj nedostal. Problém byl v tom, že program byl původně považován za výzkumný program. Po obdržení všech potřebných údajů NASA jednoduše poslala jedinečné letadlo do hangáru, odkud bylo později přeneseno do leteckého muzea. NASA byla vždy výzkumnou organizací, která se nezabývala stavbou letadel a nikoho z největších výrobců letadel koncept rotujícího křídla nezajímal. Standardně byla jakákoli mezikontinentální vložka pro cestující složitější a větší než „hračkářská“letadla AD-1, takže to firmy neriskovaly. Nechtěli investovat do výzkumu a vývoje, byť slibný, ale přesto podezřelý design. Čas pro inovace v této oblasti podle jejich názoru ještě nenastal.
Letové výkony NASA AD-1:
Celkové rozměry: délka - 11, 8 m, výška - 2, 06 m, rozpětí křídel - 9, 85 m, plocha křídla - 8, 6 m2.
Prázdná hmotnost - 658 kg.
Maximální vzletová hmotnost - 973 kg.
Elektrárnou jsou 2 proudové motory Microturbo TRS18-046 s tahem 2x100 kgf.
Cestovní rychlost - 274 km / h.
Maximální rychlost je až 400 km / h.
Posádka - 1 osoba.
