НАСА АД-1: авион са ротационим крилом
Чак и у зору индустрије авиона, чак и најнеобичнији авиони су грађени по принципима симетрије. Сваки авион је имао условни труп, на који су условна крила причвршћена окомито. Међутим, постепено, са развојем аеродинамике, дизајнери су почели да размишљају о стварању авиона са асиметричним крилом. Представници суморног немачког генија први су дошли до ове тачке: 1944. сличан пројекат је предложио Рицхард Вогт, главни дизајнер Блохм & Восс. Међутим, његов пројекат није био оличен у металу; америчка НАСА АД-1 је заиста била прва летелица са ротационим крилом.
НАСА АД-1 (Амес Дриден-1) је експериментални авион дизајниран да истражује концепт асиметрично закретног крила. Постао је први светски авион са косим крилом. Необична летелица изграђена је у САД 1979. године и први лет је извела 21. децембра исте године. Испитивања авиона са ротационим крилом настављена су до августа 1982. године, за које време је 1 пилота успело да савлада АД-17. По затварању програма, летелица је послата у Музеј Сан Карлоса, где је и даље доступна свим посетиоцима и један је од најважнијих експоната.
Немачки експерименти
У Немачкој су током Другог светског рата прилично озбиљно радили на стварању авиона са асиметричним крилом. Дизајнер Рицхард Вогт био је познат по свом атипичном приступу стварању авијација технологије, схватио је да нова шема неће спречити да авион буде стабилан у ваздуху. Године 1944. креирао је пројекат авиона Блохм & Восс и П.202. Главна идеја немачког дизајнера била је могућност значајног смањења отпора при летењу великом брзином. Авион је полетео са конвенционалним симетричним крилом, пошто је мало замашено крило имало висок коефицијент узгона, али се већ током лета крило окретало у равни паралелној са осом трупа, смањујући ниво отпора. Истовремено се у Немачкој радило на класичном симетричном замаху крила на ловцу Месершмит П.1101.
Али чак иу Немачкој последњих ратних година, пројекат авиона Блохм & Восс и П.202 деловао је сумануто, никада није био оличен у металу, заувек је остао само у облику цртежа. Авион који је дизајнирао Вогт требало је да добије распон крила од 11,98 метара, који се ротирао на централној шарки под углом до 35 степени – уз максимално одступање, распон крила је промењен на 10,06 метара. Главни недостатак пројекта сматрао се тежак и гломазан (према прорачунима) механизам за окретање крила, који је заузимао доста простора унутар трупа авиона, и немогућност употребе крила за качење додатног наоружања. и опрема је такође била озбиљан недостатак.
Изненађујуће, Вогт није био једини немачки дизајнер који је размишљао о замашном крилу. Сличан пројекат припремили су инжењери Месершмита. Пројекат Ме П.1109 који су представили чак је добио надимак "маказасто крило". Пројекат који су креирали имао је два крила одједном. Међутим, они су били независни једни од других. Једно крило се налазило изнад трупа авиона, друго - испод њега. Приликом окретања горњег крила у смеру казаљке на сату, доње крило се окретало на исти начин, али већ супротно од казаљке на сату. Такав дизајн је омогућио да се квалитативно надокнади нагиб авиона асиметричном променом замаха. Истовремено, крила су могла да се ротирају и до 60 степени, док када су била смештена управно на труп авиона, није се разликовала од класичног двокрилца. При томе, Мессерсцхмитт се суочио са истим проблемима као Блохм & Восс: веома сложен механизам за окретање. Упркос чињеници да ниједан од немачких асиметричних авиона није отишао даље од папирних пројеката, вреди признати да су Немци били озбиљно испред свог времена у свом развоју. Американци су успели да остваре свој план тек крајем 1970-их.
НАСА АД-1 - асиметрија летења
Идеје немачких дизајнера имплементирале су у метал њихове америчке колеге. Они су том питању приступили са свом могућом темељношћу. Без обзира на Немце, амерички инжењер Роберт Томас Џонсон је 1945. године изнео своју идеју о својеврсном "маказастом крилу", према његовој замисли, такво крило је требало да се окреће на посебној шарки. Међутим, тих година није могао да реализује своју идеју, техничке могућности нису дозвољавале. То се променило 1970-их када је технологија омогућила асиметричне авионе. Истовремено, исти Ричард Вогт, који је емигрирао у Сједињене Државе по завршетку Другог светског рата, позван је као консултант на пројекту.
У то време, дизајнери су већ знали да авиони са променљивим замахом крила имају низ недостатака. Главни недостаци таквог дизајна били су: померање аеродинамичког фокуса са променом замаха, што је довело до повећања отпора балансирања; повећање масе конструкције због присуства носиве греде и окретних шарки конзола причвршћених на њој, као и заптивки за увучени положај крила авиона. Оба ова недостатка су на крају довела до смањења домета лета или смањења масе корисног терета.
Истовремено, запослени у НАСА-и су били уверени да ће летелица са асиметрично променљивим крилом (КАИС) бити лишена наведених недостатака. Са таквом шемом, крило би било причвршћено за труп авиона помоћу једне ротационе шарке, а промена замаха конзола при окретању крила би се вршила истовремено, али би имала супротан карактер. Компаративна анализа авиона са променљивим замахом крила стандардне шеме и КАИС-а, коју су спровели НАСА стручњаци, показала је да друга шема показује смањење отпора за 11-20 процената, маса конструкције је смањена за 14 процената, а отпор таласа при летењу суперсоничним брзинама требало би да се смањи за 26 процената.
Истовремено, авион са асиметричним крилом имао је своје недостатке. Пре свега, код великог угла замаха, конзола за кретање унапред има већи ефективни нападни угао од конзоле за кретање уназад, што доводи до асиметрије отпора и, као резултат, до појаве паразитних момената окретања у нагибу, котрљати се и сјати. Други проблем је био што се КАИС карактерише двоструко већим повећањем дебљине граничног слоја дуж распона крила, а свако асиметрично раздвајање струјања изазива интензивне поремећаје. Али, упркос томе, веровало се да би се негативни ефекти могли елиминисати увођењем система управљања „фли-би-вире“ који би аутоматски деловао на аеродинамичке команде авиона у зависности од различитих параметара: нападног угла, брзине лета, угао замаха крила. У сваком случају, да би се проверили сви прорачуни, било је потребно направити летећи модел.
Концепт КАИС је успешно тестиран на моделу без посаде, након чега је требало прећи на стварање пуноправног авиона. Пилот пројекат је добио назив НАСА АД-1 или Амес Дриден-1. Летелица је добила име по истраживачким центрима који су радили на пројекту – НАСА Ејмс и НАСА Драјден. Истовремено, стручњаци Боинга били су одговорни за целокупни дизајн авиона. Према прорачунима НАСА инжењера и постојећем пројектном задатку, америчка компанија Рутан Аирцрафт Фацтори склопила је потребне летелице. Истовремено, један од захтева пројекта био је да се испуни буџет од 250 хиљада долара. Да би се то урадило, експериментални авион је био што једноставнији у смислу технологије и на авион су уграђени јефтини, прилично слаби мотори. Нова летелица је била готова у фебруару 1979. године, након чега је испоручена у Калифорнију на аеродром НАСА Драјден.
Крило експерименталног авиона АД-1 могло је да се ротира дуж централне осе за 60 степени, али само у супротном смеру казаљке на сату (ово решење је у великој мери поједноставило дизајн без губљења предности). Ротацију крила брзином од 3 степена у секунди обезбеђивао је компактни електромотор, који је био уграђен унутар трупа авиона непосредно испред главних мотора. Као последње коришћена су два класична француска турбомлазна мотора Мицротурбо ТРС18 са потиском од 100 кгф сваки. Распон трапезног крила, када се налази управно на труп, био је 9,85 метара, а при максималном окрету - само 4,93 метара. Истовремено, максимална брзина лета није прелазила 400 км / х.
Авион је први пут полетео у небо 21. децембра 1979. године. На свом првом лету, њиме је управљао НАСА тест пилот Томас Мекмарфи. Полетање авиона је изведено са окомито фиксираним крилом, угао ротације крила се мењао већ у лету након достизања потребне брзине и висине. Током наредних 18 месеци, са сваким новим пробним летом, крило авиона АД-1 је ротирано за 1 степен, док су се сви подаци о лету снимали. Као резултат тога, средином 1980. године експериментални авион је достигао максимални угао крила од 60 степени. Пробни летови су настављени до августа 1982. године, укупно је летелица узлетела у небо 79 пута. Десило се да је на последњем лету 7. августа 1982. године авион подигао Томас Мекмарфи, док је на њему за све време тестирања летело 17 различитих пилота.
Програм тестирања је претпоставио да ће добијени резултати помоћи да се асиметрична промена замаха крила користи приликом извођења интерконтиненталних летова великог домета – брзина и економичност горива најбоље би се исплатили на веома великим удаљеностима. Експериментални авион НАСА АД-1 добио је позитивне оцене од пилота и стручњака, али пројекат није добио даљи развој. Проблем је био што се програм у почетку сматрао истраживачким програмом. Добивши све потребне податке, НАСА је једноставно послала јединствену летелицу у хангар, одакле је касније превезена у музеј ваздухопловства. НАСА је одувек била неаеронаутичка истраживачка организација и ниједан од највећих произвођача авиона није био заинтересован за концепт окретног крила. Сваки интерконтинентални путнички авион је подразумевано био сложенији и већи од „играчке“ авиона АД-1, тако да компаније нису ризиковале. Нису хтели да улажу у истраживање и развој, иако обећавајући, али ипак сумњив дизајн. Време за иновације у овој области, по њиховом мишљењу, још није дошло.
Перформансе лета НАСА АД-1:
Укупне димензије: дужина - 11,8 м, висина - 2,06 м, распон крила - 9,85 м, површина крила - 8,6 м2.
Празна тежина - 658 кг.
Максимална полетна тежина - 973 кг.
Електрана је 2 турбомлазна мотора Мицротурбо ТРС18-046 са потиском 2к100 кгф.
Брзина крстарења - 274 км / х.
Максимална брзина - до 400 км / х.
Посада - 1 особа.
Извори информација:
https://www.popmech.ru/weapon/15340-s-krylom-napereves
http://www.airwar.ru/enc/xplane/ad1.html
https://zen.yandex.ru/media/main_aerodrome/nasa-ad1--kto-skazal-chto-krylo-doljno-byt-simmetrichnym-5b22885500b3dd7573269bb6
Материјали из отворених извора
НАСА АД-1 (Амес Дриден-1) је експериментални авион дизајниран да истражује концепт асиметрично закретног крила. Постао је први светски авион са косим крилом. Необична летелица изграђена је у САД 1979. године и први лет је извела 21. децембра исте године. Испитивања авиона са ротационим крилом настављена су до августа 1982. године, за које време је 1 пилота успело да савлада АД-17. По затварању програма, летелица је послата у Музеј Сан Карлоса, где је и даље доступна свим посетиоцима и један је од најважнијих експоната.
Немачки експерименти
У Немачкој су током Другог светског рата прилично озбиљно радили на стварању авиона са асиметричним крилом. Дизајнер Рицхард Вогт био је познат по свом атипичном приступу стварању авијација технологије, схватио је да нова шема неће спречити да авион буде стабилан у ваздуху. Године 1944. креирао је пројекат авиона Блохм & Восс и П.202. Главна идеја немачког дизајнера била је могућност значајног смањења отпора при летењу великом брзином. Авион је полетео са конвенционалним симетричним крилом, пошто је мало замашено крило имало висок коефицијент узгона, али се већ током лета крило окретало у равни паралелној са осом трупа, смањујући ниво отпора. Истовремено се у Немачкој радило на класичном симетричном замаху крила на ловцу Месершмит П.1101.
Блохм & Восс и П.202
Али чак иу Немачкој последњих ратних година, пројекат авиона Блохм & Восс и П.202 деловао је сумануто, никада није био оличен у металу, заувек је остао само у облику цртежа. Авион који је дизајнирао Вогт требало је да добије распон крила од 11,98 метара, који се ротирао на централној шарки под углом до 35 степени – уз максимално одступање, распон крила је промењен на 10,06 метара. Главни недостатак пројекта сматрао се тежак и гломазан (према прорачунима) механизам за окретање крила, који је заузимао доста простора унутар трупа авиона, и немогућност употребе крила за качење додатног наоружања. и опрема је такође била озбиљан недостатак.
Изненађујуће, Вогт није био једини немачки дизајнер који је размишљао о замашном крилу. Сличан пројекат припремили су инжењери Месершмита. Пројекат Ме П.1109 који су представили чак је добио надимак "маказасто крило". Пројекат који су креирали имао је два крила одједном. Међутим, они су били независни једни од других. Једно крило се налазило изнад трупа авиона, друго - испод њега. Приликом окретања горњег крила у смеру казаљке на сату, доње крило се окретало на исти начин, али већ супротно од казаљке на сату. Такав дизајн је омогућио да се квалитативно надокнади нагиб авиона асиметричном променом замаха. Истовремено, крила су могла да се ротирају и до 60 степени, док када су била смештена управно на труп авиона, није се разликовала од класичног двокрилца. При томе, Мессерсцхмитт се суочио са истим проблемима као Блохм & Восс: веома сложен механизам за окретање. Упркос чињеници да ниједан од немачких асиметричних авиона није отишао даље од папирних пројеката, вреди признати да су Немци били озбиљно испред свог времена у свом развоју. Американци су успели да остваре свој план тек крајем 1970-их.
НАСА АД-1 - асиметрија летења
Идеје немачких дизајнера имплементирале су у метал њихове америчке колеге. Они су том питању приступили са свом могућом темељношћу. Без обзира на Немце, амерички инжењер Роберт Томас Џонсон је 1945. године изнео своју идеју о својеврсном "маказастом крилу", према његовој замисли, такво крило је требало да се окреће на посебној шарки. Међутим, тих година није могао да реализује своју идеју, техничке могућности нису дозвољавале. То се променило 1970-их када је технологија омогућила асиметричне авионе. Истовремено, исти Ричард Вогт, који је емигрирао у Сједињене Државе по завршетку Другог светског рата, позван је као консултант на пројекту.
У то време, дизајнери су већ знали да авиони са променљивим замахом крила имају низ недостатака. Главни недостаци таквог дизајна били су: померање аеродинамичког фокуса са променом замаха, што је довело до повећања отпора балансирања; повећање масе конструкције због присуства носиве греде и окретних шарки конзола причвршћених на њој, као и заптивки за увучени положај крила авиона. Оба ова недостатка су на крају довела до смањења домета лета или смањења масе корисног терета.
Истовремено, запослени у НАСА-и су били уверени да ће летелица са асиметрично променљивим крилом (КАИС) бити лишена наведених недостатака. Са таквом шемом, крило би било причвршћено за труп авиона помоћу једне ротационе шарке, а промена замаха конзола при окретању крила би се вршила истовремено, али би имала супротан карактер. Компаративна анализа авиона са променљивим замахом крила стандардне шеме и КАИС-а, коју су спровели НАСА стручњаци, показала је да друга шема показује смањење отпора за 11-20 процената, маса конструкције је смањена за 14 процената, а отпор таласа при летењу суперсоничним брзинама требало би да се смањи за 26 процената.
Истовремено, авион са асиметричним крилом имао је своје недостатке. Пре свега, код великог угла замаха, конзола за кретање унапред има већи ефективни нападни угао од конзоле за кретање уназад, што доводи до асиметрије отпора и, као резултат, до појаве паразитних момената окретања у нагибу, котрљати се и сјати. Други проблем је био што се КАИС карактерише двоструко већим повећањем дебљине граничног слоја дуж распона крила, а свако асиметрично раздвајање струјања изазива интензивне поремећаје. Али, упркос томе, веровало се да би се негативни ефекти могли елиминисати увођењем система управљања „фли-би-вире“ који би аутоматски деловао на аеродинамичке команде авиона у зависности од различитих параметара: нападног угла, брзине лета, угао замаха крила. У сваком случају, да би се проверили сви прорачуни, било је потребно направити летећи модел.
Концепт КАИС је успешно тестиран на моделу без посаде, након чега је требало прећи на стварање пуноправног авиона. Пилот пројекат је добио назив НАСА АД-1 или Амес Дриден-1. Летелица је добила име по истраживачким центрима који су радили на пројекту – НАСА Ејмс и НАСА Драјден. Истовремено, стручњаци Боинга били су одговорни за целокупни дизајн авиона. Према прорачунима НАСА инжењера и постојећем пројектном задатку, америчка компанија Рутан Аирцрафт Фацтори склопила је потребне летелице. Истовремено, један од захтева пројекта био је да се испуни буџет од 250 хиљада долара. Да би се то урадило, експериментални авион је био што једноставнији у смислу технологије и на авион су уграђени јефтини, прилично слаби мотори. Нова летелица је била готова у фебруару 1979. године, након чега је испоручена у Калифорнију на аеродром НАСА Драјден.
Крило експерименталног авиона АД-1 могло је да се ротира дуж централне осе за 60 степени, али само у супротном смеру казаљке на сату (ово решење је у великој мери поједноставило дизајн без губљења предности). Ротацију крила брзином од 3 степена у секунди обезбеђивао је компактни електромотор, који је био уграђен унутар трупа авиона непосредно испред главних мотора. Као последње коришћена су два класична француска турбомлазна мотора Мицротурбо ТРС18 са потиском од 100 кгф сваки. Распон трапезног крила, када се налази управно на труп, био је 9,85 метара, а при максималном окрету - само 4,93 метара. Истовремено, максимална брзина лета није прелазила 400 км / х.
Авион је први пут полетео у небо 21. децембра 1979. године. На свом првом лету, њиме је управљао НАСА тест пилот Томас Мекмарфи. Полетање авиона је изведено са окомито фиксираним крилом, угао ротације крила се мењао већ у лету након достизања потребне брзине и висине. Током наредних 18 месеци, са сваким новим пробним летом, крило авиона АД-1 је ротирано за 1 степен, док су се сви подаци о лету снимали. Као резултат тога, средином 1980. године експериментални авион је достигао максимални угао крила од 60 степени. Пробни летови су настављени до августа 1982. године, укупно је летелица узлетела у небо 79 пута. Десило се да је на последњем лету 7. августа 1982. године авион подигао Томас Мекмарфи, док је на њему за све време тестирања летело 17 различитих пилота.
Програм тестирања је претпоставио да ће добијени резултати помоћи да се асиметрична промена замаха крила користи приликом извођења интерконтиненталних летова великог домета – брзина и економичност горива најбоље би се исплатили на веома великим удаљеностима. Експериментални авион НАСА АД-1 добио је позитивне оцене од пилота и стручњака, али пројекат није добио даљи развој. Проблем је био што се програм у почетку сматрао истраживачким програмом. Добивши све потребне податке, НАСА је једноставно послала јединствену летелицу у хангар, одакле је касније превезена у музеј ваздухопловства. НАСА је одувек била неаеронаутичка истраживачка организација и ниједан од највећих произвођача авиона није био заинтересован за концепт окретног крила. Сваки интерконтинентални путнички авион је подразумевано био сложенији и већи од „играчке“ авиона АД-1, тако да компаније нису ризиковале. Нису хтели да улажу у истраживање и развој, иако обећавајући, али ипак сумњив дизајн. Време за иновације у овој области, по њиховом мишљењу, још није дошло.
Перформансе лета НАСА АД-1:
Укупне димензије: дужина - 11,8 м, висина - 2,06 м, распон крила - 9,85 м, површина крила - 8,6 м2.
Празна тежина - 658 кг.
Максимална полетна тежина - 973 кг.
Електрана је 2 турбомлазна мотора Мицротурбо ТРС18-046 са потиском 2к100 кгф.
Брзина крстарења - 274 км / х.
Максимална брзина - до 400 км / х.
Посада - 1 особа.
Извори информација:
https://www.popmech.ru/weapon/15340-s-krylom-napereves
http://www.airwar.ru/enc/xplane/ad1.html
https://zen.yandex.ru/media/main_aerodrome/nasa-ad1--kto-skazal-chto-krylo-doljno-byt-simmetrichnym-5b22885500b3dd7573269bb6
Материјали из отворених извора
информације