Rotary Wing, списание Popular Mechanics
Всичко обаче започва много по-рано - с мрачния тевтонски гений Рихард Фогт, главен дизайнер на легендарната компания Blohm & Вос. Фогт, известен с нетипичния си подход към дизайна на самолети, вече беше построил асиметрични самолети и знаеше, че подобна схема не пречи на самолета да бъде стабилен във въздуха. И през 1944 г. проектът Blohm & Voss и P.202.
Основната идея на Vogt беше възможността за значително намаляване на съпротивлението при полет с висока скорост. Самолетът излита с конвенционално симетрично крило (тъй като крилото с ниска стреловидност има висок коефициент на повдигане), а по време на полет се завърта в равнина, успоредна на оста на фюзелажа, като по този начин намалява съпротивлението. Всъщност това беше едно от решенията за прилагане на променлива стреловидност на крилото - в същото време немците разработиха класическата симетрична стреловидност на самолета Messerschmitt R.1101.
Blohm & Voss и P.202 изглеждаха твърде луди, за да влязат в производство. Размахът на крилото му от 11,98 м може да се върти на централната панта под ъгъл до 35 ° - при максимален ъгъл размахът се променя на 10,06 м. Основните недостатъци са обемистият и тежък (според изчисленията) механизъм за въртене, който заема твърде много място във фюзелажа и невъзможността да се използва крилото за окачване на допълнително оборудване. Проектът остана само на хартия.
По същото време по подобен проект работят и специалисти от Messerschmitt. Тяхната кола Me P.1109 получиПрякор "Ножица-крило". Колата имаше две крила и външно независими: едното беше разположено над фюзелажа, второто - под него. Когато горното крило беше завъртяно по посока на часовниковата стрелка, долното крило се завъртя обратно на часовниковата стрелка по същия начин - този дизайн позволи качествено да се компенсира изкривяването на самолета с асиметрична промяна на стрелбата. Крилата можеха да се въртят до 60° и с позицията си, перпендикулярна на оста на фюзелажа, самолетът изглеждаше като обикновен биплан.
Летяща "Фрегата": товарен дрон за българската армия
Легендарният Ил-2 се издигна в небето след 60 години под вода
Messerschmitt имаше същите трудности като Blohm & Voss: сложен механизъм и в допълнение - проблеми с дизайна на шасито. В резултат на това дори самолет, изработен от желязо със симетрично променлива стреловидност - Messerschmitt R.1101, не влезе в серията, да не говорим за асиметричните конструкции, които останаха само проекти. Германците бяха много по-напред от времето си.
Печалби и загуби
Предимствата на асиметрично променливото движение са същите като тези на симетричното. Когато самолетът излита, се изисква високо повдигане, но когато лети с висока скорост (особенонад скоростта на звука), повдигащата сила вече не е толкова важна, но голямото съпротивление започва да пречи. Авиационните инженери трябва да намерят компромис. Чрез промяна на стреловидността самолетът се адаптира към режима на полет. Изчисленията показват, че позиционирането на крилото под ъгъл от 60° спрямо фюзелажа ще намали значително аеродинамичното съпротивление, увеличавайки максималната крейсерска скорост и намалявайки разхода на гориво.
Но в този случай възниква вторият въпрос: защо се нуждаем от асиметрична промяна на размаха, ако симетричната е много по-удобна за пилота и не изисква компенсация? Факт е, че основният недостатък на симетричното почистване е техническата сложност на механизма за промяна, неговата солидна маса и цена. При асиметрична промяна устройството е много по-просто - всъщност ос с твърдо крило и механизъм, който го завърта. Такава схема е средно с 14% по-лека и минимизира вълновото съпротивление при летене със скорости, надвишаващи скоростта на звука (т.е. предимствата се проявяват и в полетните характеристики). Последното се причинява от ударна вълна, която възниква, когато част от въздушния поток около самолета придобие свръхзвукова скорост. И накрая, това е най-"бюджетната" версия на променливото почистване.
Следователно с развитието на технологиите човечеството не можеше да не се върне към една интересна концепция. В началото на 70-те години на миналия век, по поръчка на НАСА, беше произведен безпилотен апарат OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) за изследване на характеристиките на полета на такава схема. Консултант по време на разработката беше самият Фогт, който емигрира в Съединените щати след войната, по това време вече много възрастен мъж, иглавен дизайнер и идеолог на възраждането на идеята е инженерът на НАСА Ричард Томас Джоунс. Джоунс подкрепя тази идея от 1945 г., когато е бил служител на NACA (предшественика на NASA, Националния консултативен комитет по аеронавтика) и до момента, в който образецът е бил построен, абсолютно всички теоретични изчисления са били разработени и внимателно проверени. Крилото на OWRA RPW можеше да се върти до 45 °, дронът имаше елементарен фюзелаж и опашка - всъщност това беше летящ модел, чийто централен и единствен интересен елемент беше крилото. Основната част от изследванията са извършени в аеродинамичен тунел, част от тях са извършени в реален полет. Крилото се представи добре и НАСА реши да построи пълноценен самолет.
А сега - в полет!
Разбира се, има недостатъци на асиметричната промяна на завъртането - по-специално, асиметрията на съпротивлението, паразитни моменти на завъртане, водещи до прекомерно накланяне и отклонение. Но всичко това още през 70-те години може да бъде преодоляно чрез частична автоматизация на контролите.
Самолетът AD-1 (Ames Dryden-1) се превърна в съвместно плод на въображението на редица организации. Построен е от желязо от Ames Industrial Co., цялостният дизайн е направен от Boeing, технологичните изследвания са извършени от Scaled Composites на Bert Rutan, а полетните тестове са извършени в изследователския център Dryden в Ланкастър, Калифорния. Крилото AD-1 може да се върти по централната ос на 60 ° и само обратно на часовниковата стрелка (това значително опрости дизайна, без да губи предимства). Задвижването на крилото беше извършено от компактенелектрически мотор, разположен във фюзелажа точно пред двигателите (последните използват класическите френски турбореактивни двигатели Microturbo TRS18). Размахът на трапецовидното крило в перпендикулярно положение е 9,85 м, а в обърнато положение - само 4,93, което позволява да се достигне максимална скорост от 322 км / ч.
Основната идея на Джоунс беше да използва асиметрично движение в самолетите за междуконтинентални полети - скоростта и икономията на гориво се изплащат най-добре на ултра дълги разстояния. Самолетът AD-1 наистина получи положителни оценки както от експерти, така и от пилоти, но, колкото и да е странно, историята не получи продължение. Проблемът беше, че цялата програма беше предимно изследователска. След като получи всички необходими данни, НАСА изпрати самолета в хангара; Преди 15 години той се премести на вечно съхранение в Музея на авиацията Хилер в Сан Карлос. НАСА, като изследователска организация, не е участвала в самолетната индустрия и никой от големите производители на самолети не се интересува от концепцията на Джоунс. По подразбиране междуконтиненталните лайнери са много по-големи и по-сложни от „играчките“ AD-1 и компаниите не посмяха да инвестират огромни пари в изследвания и разработки на обещаващ, но много подозрителен дизайн. Класиката спечели иновациите.
Впоследствие НАСА се върна към темата за "косото крило", като през 1994 г. построи малък дрон с размах на крилата 6,1 m и възможност за промяна на ъгъла на стреловидност от 35 на 50степени. Той е построен като част от създаването на 500-местен трансконтинентален самолет. Но в крайна сметка работата по проекта беше съкратена по същите финансови причини.
Още не е свършило
Въпреки това „наклоненото крило“ получи трети живот и този път благодарение на намесата на известната агенция DARPA, която през 2006 г. предложи на Northrop Grumman договор за десет милиона долара за разработване на безпилотен автомобил с асиметрична промяна на стреловидността.
Но Northrop Corporation влезе в историята на авиацията предимно с разработването на самолети с летящи крила: основателят на компанията Джон Нортроп беше ентусиаст за такава схема, от самото начало определяйки посоката на изследванията за много години напред (той основава компанията в края на 30-те години на миналия век и умира през 1981 г.). В резултат на това специалистите на Northrop решават по неочакван начин да пресекат технологията на летящо крило и асиметрична стреловидност. Резултатът беше дронът Northrop Grumman Switchblade (да не се бърка с другата им концептуална разработка, изтребителят Northrop Switchblade).
Дизайнът на дрона е доста прост. Към 61-метровото крило е прикрепен допълнителен модул с два реактивни двигателя, камери, контролна електроника и приспособления, необходими за мисията (като ракети или бомби). Модулът няма нищо излишно - фюзелаж, оперение, опашка, прилича на балонна гондола, освен може би със силови агрегати. Ъгълът на въртене на крилото спрямо модула все още е същите идеални 60 градуса, изчислени през 40-те години на миналия век: при този ъгъл ударните вълни, които възникват при движение със свръхзвукова скорост, се изравняват. С обърнато крило дронът е способен да лети 2500 мили при Mach 2.0.
Истински пионери
КонцепцияСамолетът беше готов до 2007 г., а до 2010 г. компанията обеща да проведе първите тестове на модел с размах на крилата 12,2 м, както във въздушен тунел, така и в реален полет. Специалистите на Northrop Grumman планираха първият полет на дрон в пълен размер да се случи около 2020 г.
Но още през 2008 г. агенцията DARPA загуби интерес към проекта. Предварителните изчисления не дадоха планираните резултати и DARPA оттегли договора, затваряйки програмата на етапа на компютърен модел. По този начин идеята за асиметрично почистване отново беше изгубена.
Ще стане или няма да стане?
Всъщност единственият фактор, който "уби" една интересна концепция, е икономиката. Наличието на работещи и доказани схеми прави нерентабилно разработването на сложна и нетествана система. Има две области на приложение - трансконтинентални полети на тежки лайнери (основната идея на Джоунс) и военни дронове, способни да се движат със скорост, надвишаваща скоростта на звука (основната цел на Northrop Grumman). В първия случай предимствата са икономия на гориво и повишена скорост, при равни други условия, с конвенционалните самолети. Във втория най-голямо значение има минимизирането на вълновото съпротивление в момента, когато самолетът достигне критичното число на Мах.
Дали ще се появи сериен самолет с подобна конфигурация зависи единствено от волята на авиопроизводителите. Ако някой от тях реши да инвестира в проучване и строителство и след това докаже на практика, че концепцията е не само функционална (вече е доказана), но и самоподдържаща се, тогава една асиметрична промяна има шансове за успех. Ако в рамките на световната финансова криза няма такива смелчаци, „косото крило” ще остане друга част отбогата на любопитни факти от историята на авиацията.