Come sapete, la sezione centrale è la parte stessa dell'ala dell'aereo che collega i piani sinistro e destro e serve, infatti, per attaccare l'ala alla fusoliera. Secondo la logica, la sezione centrale dovrebbe essere una struttura rigida. Ma il 21 dicembre 1979 decollò un aereo della NASA AD-1, la cui ala era attaccata alla fusoliera … su una cerniera e poteva ruotare, dando all'aereo una forma asimmetrica.
Tuttavia, tutto è iniziato molto prima, con il cupo genio teutonico Richard Vogt, capo progettista della leggendaria azienda Blohm & Voss. Vogt, noto per il suo approccio atipico alla progettazione degli aerei, aveva già costruito velivoli asimmetrici e sapeva che un tale schema non impediva all'aereo di essere stabile nell'aria. E nel 1944 nasce il progetto Blohm & Voss e P.202.
L'idea principale di Vogt era la capacità di ridurre significativamente la resistenza quando si vola ad alta velocità. Il velivolo è decollato con un'ala simmetrica convenzionale (poiché una piccola ala di spazzata ha un alto coefficiente di portanza) e in volo ha girato su un piano parallelo all'asse della fusoliera, riducendo così la resistenza. In realtà, questa era una delle soluzioni per l'implementazione di uno sweep variabile dell'ala - allo stesso tempo i tedeschi elaborarono il classico sweep simmetrico sull'aereo Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss e P.202 sembravano troppo pazzi per entrare nella serie. La sua ala con un'apertura di 11, 98 m potrebbe ruotare sulla cerniera centrale con un angolo fino a 35 ° - all'angolo massimo, l'apertura è cambiata a 10, 06 m impossibilità di utilizzare l'ala per il montaggio di apparecchiature aggiuntive. Il progetto è rimasto solo sulla carta.
Allo stesso tempo, gli specialisti di Messerschmitt stavano lavorando a un progetto simile. Il loro veicolo, il Me P.1109, ha ricevuto il soprannome di "ala a forbice". L'auto aveva due ali ed esternamente indipendenti: una si trovava sopra la fusoliera, la seconda - sotto di essa. Quando l'ala superiore è stata ruotata in senso orario, l'ala inferiore è stata ruotata allo stesso modo in senso antiorario: questo design ha permesso di compensare qualitativamente l'inclinazione dell'aeromobile con un cambiamento asimmetrico nello sweep.
Le ali potevano ruotare fino a 60 ° e quando erano perpendicolari all'asse della fusoliera, l'aereo sembrava un normale biplano.
Le difficoltà del Messerschmitt erano le stesse di Blohm & Voss: un meccanismo complesso e, inoltre, problemi con il design del telaio. Di conseguenza, anche un aereo costruito in ferro con uno sweep simmetricamente variabile - Messerschmitt Р.1101, non andò in produzione, per non parlare di strutture asimmetriche che rimasero solo progetti. I tedeschi erano troppo in anticipo sui tempi.
Benefici e perdite
I vantaggi di uno sweep variabile asimmetricamente sono gli stessi di uno sweep simmetrico. Quando l'aereo decolla, è necessaria un'elevata portanza, ma quando vola ad alta velocità (specialmente al di sopra della velocità del suono), l'ascensore non è più così rilevante, ma l'elevata resistenza inizia a interferire. Gli ingegneri dell'aviazione devono trovare un compromesso. Modificando lo sweep, l'aereo si adatta alla modalità di volo. I calcoli mostrano che posizionare l'ala con un angolo di 60° rispetto alla fusoliera ridurrà significativamente la resistenza aerodinamica, aumentando la velocità massima di crociera e riducendo il consumo di carburante.
Ma in questo caso sorge una seconda domanda: perché abbiamo bisogno di un cambio di sweep asimmetrico, se uno simmetrico è molto più conveniente per il pilota e non richiede compensazione? Il fatto è che il principale svantaggio dello sweep simmetrico è la complessità tecnica del meccanismo di cambio, la sua massa solida e il suo costo. Con un cambio asimmetrico, il dispositivo è molto più semplice: in effetti, un asse con un attacco rigido dell'ala e il suo meccanismo di rotazione.
Tale schema è in media più leggero del 14% e riduce al minimo l'impedenza caratteristica quando si vola a velocità superiori alla velocità del suono (ovvero, i vantaggi si manifestano anche nelle prestazioni di volo). Quest'ultimo è causato da un'onda d'urto che si verifica quando parte del flusso d'aria intorno all'aereo acquisisce velocità supersonica. Infine, questa è la variante più "economica" della variabile sweep.
OWRA RPW
Un velivolo senza pilota della NASA, costruito all'inizio degli anni '70 per lo studio sperimentale delle proprietà di volo della scansione asimmetrica. Il dispositivo era in grado di ruotare l'ala di 45 ° in senso orario ed esisteva in due configurazioni: a coda corta e a coda lunga.
Pertanto, con lo sviluppo della tecnologia, l'umanità non ha potuto fare a meno di tornare a un concetto interessante. All'inizio degli anni '70, un velivolo senza pilota OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) fu prodotto per ordine della NASA per studiare le proprietà di volo di un tale schema. Il consulente per lo sviluppo era lo stesso Vogt, emigrato negli Stati Uniti dopo la guerra, a quel tempo già molto anziano, e il capo progettista e ideologo del rilancio dell'idea era l'ingegnere della NASA Richard Thomas Jones. Jones aveva tifato per questa idea dal 1945, quando era un dipendente della NACA (il predecessore della NASA, il National Advisory Committee for Aeronautics), e quando il campione è stato costruito, tutti i calcoli teorici erano stati elaborati e accuratamente testato.
L'ala dell'OWRA RPW poteva ruotare fino a 45°, il drone aveva una fusoliera e una coda rudimentali - infatti, era un layout di volo, il cui unico elemento centrale e interessante era l'ala. La maggior parte delle ricerche è stata condotta in un tunnel aerodinamico, alcune in volo reale. L'ala ha funzionato bene e la NASA ha deciso di costruire un aereo a tutti gli effetti.
E ora - vola
Naturalmente, il cambio di scansione asimmetrico presenta anche degli svantaggi, in particolare l'asimmetria della resistenza frontale, i momenti di svolta parassiti che portano a un rollio e un'imbardata eccessivi. Ma tutto questo già negli anni '70 poteva essere sconfitto da una parziale automazione dei controlli.
Aereo NASA AD-1
Ha volato 79 volte. In ogni volo, i tester hanno messo l'ala in una nuova posizione e i dati ottenuti sono stati analizzati e confrontati tra loro.
L'aereo AD-1 (Ames Dryden-1) è nato da un'idea congiunta di numerose organizzazioni. È stato costruito in ferro da Ames Industrial Co., il design generale è stato eseguito su Boeing, la ricerca tecnologica è stata condotta da Scaled Composites di Bertha Rutana e i test di volo sono stati condotti presso il Dryden Research Center di Lancaster, in California. L'ala dell'AD-1 poteva ruotare sull'asse centrale di 60 ° e solo in senso antiorario (questo semplificava notevolmente il design senza perdere vantaggi).
L'ala era azionata da un motore elettrico compatto situato all'interno della fusoliera direttamente davanti ai motori (questi ultimi utilizzavano i classici motori turbogetto francesi Microturbo TRS18). L'apertura dell'ala trapezoidale in posizione perpendicolare era di 9, 85 m e in posizione ruotata - solo 4, 93, il che ha permesso di raggiungere una velocità massima di 322 km / h.
Il 21 dicembre, l'AD-1 è decollato per la prima volta e nei 18 mesi successivi, ad ogni nuovo volo, l'ala è stata ruotata di 1 grado, registrando tutti gli indicatori dell'aereo. A metà del 1981, l'aereo "ha raggiunto" un angolo massimo di 60 gradi. I voli continuarono fino all'agosto 1982, in totale l'AD-1 decollò 79 volte.
NASA AD-1 (1979)
L'unico aereo con un'ala a spazzata asimmetrica che è decollato in aria. L'ala ruotava fino a 60 gradi in senso antiorario.
L'idea principale di Jones era quella di utilizzare cambi di spazzata asimmetrici negli aerei per i voli intercontinentali: la velocità e il risparmio di carburante si ripagavano meglio su distanze ultra lunghe. L'aereo AD-1 ha ricevuto recensioni positive sia da esperti che da piloti, ma, stranamente, la storia non ha ricevuto alcuna continuazione. Il problema era che l'intero programma era principalmente di ricerca. Dopo aver ricevuto tutti i dati necessari, la NASA ha inviato l'aereo all'hangar; 15 anni fa, si è trasferito nel deposito eterno presso il Museo dell'aviazione Hillier a San Carlos.
La NASA, in quanto organizzazione di ricerca, non era coinvolta nella costruzione di aerei e nessuno dei principali produttori di aerei era interessato al concetto di Jones. Le navi intercontinentali per impostazione predefinita sono molto più grandi e complesse del "giocattolo" AD-1 e le aziende non hanno osato investire ingenti somme di denaro nella ricerca e nello sviluppo di un design promettente, ma molto sospetto. Il classico ha vinto sull'innovazione.
Richard Gray, pilota collaudatore AD-1 della NASA
Dopo aver volato con successo fuori dal suo programma su un'ala asimmetrica, morì nel 1982 nello schianto di un aereo da addestramento privato Cessna T-37 Tweet.
Successivamente, la NASA è tornata al tema "ala obliqua", avendo costruito nel 1994 un piccolo drone con un'apertura alare di 6, 1 me la possibilità di cambiare l'angolo di spazzata da 35 a 50 gradi. È stato costruito come parte della creazione di un aereo di linea transcontinentale da 500 posti. Ma alla fine, il lavoro sul progetto è stato annullato per gli stessi motivi finanziari.
Non è ancora finita
Tuttavia, l'"ala obliqua" ha ricevuto una terza vita, e questa volta grazie all'intervento della nota agenzia DARPA, che nel 2006 ha offerto a Northrop Grumman un contratto da 10 milioni per lo sviluppo di un velivolo senza pilota con cambio asimmetrico.
Ma la società Northrop è entrata nella storia dell'aviazione principalmente per il suo sviluppo di velivoli del tipo "ala volante": il fondatore della compagnia, John Northrop, era un appassionato di un tale schema, fin dall'inizio ha stabilito la direzione di ricerca per molti anni a venire (ha fondato l'azienda alla fine degli anni '30, e morì nel 1981).
Di conseguenza, gli specialisti Northrop hanno deciso di incrociare la tecnologia dell'ala volante e dello sweep asimmetrico in un modo inaspettato. Il risultato è stato il drone Northrop Grumman Switchblade (da non confondere con il loro altro sviluppo concettuale: il caccia Northrop Switchblade).
Il design del drone è abbastanza semplice. Attaccato all'ala di 61 metri c'è un modulo incernierato con due motori a reazione, telecamere, elettronica di controllo e accessori necessari per la missione (ad esempio missili o bombe). Il modulo non ha nulla di superfluo: la fusoliera, il piumaggio, la coda, assomiglia a una gondola a palloncino, tranne forse con le unità di potenza.
L'angolo di rotazione dell'ala rispetto al modulo è ancora lo stesso ideale di 60 gradi, calcolato negli anni '40: a questo angolo, le onde d'urto che si verificano quando si muovono a velocità supersonica vengono livellate. Con la sua ala girata, il drone è in grado di volare per 2.500 miglia a una velocità di 2,0 M.
Il concetto dell'aereo era pronto entro il 2007 e negli anni 2010 la società ha promesso di condurre i primi test di un layout con un'apertura alare di 12,2 m, sia in galleria del vento che in volo reale. Northrop Grumman aveva pianificato che il primo volo del drone a grandezza naturale avrebbe avuto luogo intorno al 2020.
Ma già nel 2008, l'agenzia DARPA ha perso interesse nel progetto. I calcoli preliminari non hanno prodotto i risultati pianificati e la DARPA ha ritirato il contratto, chiudendo il programma nella fase del modello informatico. Quindi l'idea dello sweep asimmetrico è stata di nuovo sfortunata.
Lo farà o non lo farà?
In effetti, l'unico fattore che ha ucciso un concetto interessante è stato l'economia. Avere circuiti funzionanti e collaudati rende non redditizio sviluppare un sistema complesso e non testato. Ha due aree di applicazione: voli transcontinentali di navi di linea pesanti (l'idea principale di Jones) e droni militari in grado di muoversi a velocità superiori alla velocità del suono (il compito principale di Northrop Grumman).
Nel primo caso, i vantaggi sono il risparmio di carburante e l'aumento della velocità, a parità di condizioni con gli aerei di linea convenzionali. Nella seconda, la minimizzazione della resistenza dell'onda nel momento in cui l'aereo raggiunge il numero critico di Mach è della massima importanza.
Se apparirà un aereo di serie con una configurazione simile dipende esclusivamente dalla volontà dei produttori di aeromobili. Se uno di loro decide di investire denaro in ricerca e costruzione, e quindi dimostra in pratica che il concetto non è solo funzionale (questo è già stato dimostrato), ma anche autosufficiente, allora il cambiamento asimmetrico nello sweep ha possibilità di successo. Se nel quadro della crisi finanziaria globale non si trovano tali temerari, l'"ala obliqua" resterà una parte in più della storia dell'aviazione ricca di curiosità.
Caratteristiche del velivolo NASA AD-1
Equipaggio: 1 persona
Lunghezza: 11, 83 m
Apertura alare: 9,85 m perpendicolare, 4,93 m obliquo
Angolo dell'ala: fino a 60 °
Area alare: 8, 6 2
Altezza: 2,06 m
Peso aereo vuoto: 658 kg
massimo peso al decollo: 973 kg
Gruppo propulsore: 2 motori a reazione Microturbo TRS-18
Spinta: 100 kgf per motore
Capacità carburante: 300 litri Velocità massima: 322 km/h
Soffitto di servizio: 3658 m
Veri pionieri
Pochi sanno che il primo aereo con geometria variabile delle ali non fu costruito dai tedeschi durante la seconda guerra mondiale (come sostengono la maggior parte delle fonti), ma dai pionieri dell'aviazione francese Baron Edmond de Marcai ed Emile Monin nel 1911. Il monoplano Markay-Monin fu presentato al pubblico a Parigi il 9 dicembre 1911 e sei mesi dopo fece il suo primo volo di successo.
In realtà, de Marcay e Monin hanno escogitato il classico schema di geometria simmetricamente variabile: due piani alari separati con un'apertura massima totale di 13,7 m erano attaccati alle cerniere e il pilota poteva cambiare l'angolo della loro posizione rispetto alla fusoliera destra in volo. A terra, per il trasporto, le ali potrebbero essere piegate, come le ali degli insetti, "dietro la schiena". La complessità del design e la necessità di passare a velivoli più funzionali (a causa dello scoppio della guerra) hanno costretto i progettisti ad abbandonare ulteriori lavori sul progetto.
