Anche gli aeroplani più insoliti furono costruiti secondo i principi di simmetria agli albori dell'industria aeronautica. Qualsiasi aereo aveva una fusoliera convenzionale, alla quale le ali convenzionali erano attaccate perpendicolarmente. Tuttavia, gradualmente, con lo sviluppo dell'aerodinamica, i progettisti hanno iniziato a riflettere sulla creazione di un aereo con un'ala asimmetrica. I rappresentanti del cupo genio tedesco furono i primi a raggiungere questo obiettivo: nel 1944, un progetto simile fu proposto da Richard Vogt, capo progettista di Blohm & Voss. Tuttavia, il suo progetto non era incarnato nel metallo; l'americano NASA AD-1 è stato davvero il primo aereo con un'ala rotante.
La NASA AD-1 (Ames Dryden-1) è un aereo sperimentale progettato per studiare il concetto di un'ala rotante a spazzata variabile asimmetricamente. È diventato il primo aereo ad ala obliqua al mondo. L'insolito velivolo fu costruito negli Stati Uniti nel 1979 e fece il suo primo volo il 21 dicembre dello stesso anno. I test del velivolo ad ala rotante continuarono fino all'agosto 1982, durante il quale 17 piloti riuscirono a dominare l'AD-1. Dopo la chiusura del programma, l'aereo è stato inviato al Museo della Città di San Carlos, dove è ancora a disposizione di tutti i visitatori ed è una delle mostre più importanti in mostra.
esperimenti tedeschi
In Germania, durante la seconda guerra mondiale, lavorarono abbastanza seriamente alla creazione di aerei con un'ala asimmetrica. Il designer Richard Vogt era famoso per il suo approccio atipico alla creazione della tecnologia aeronautica, capì che il nuovo schema non avrebbe impedito all'aereo di essere stabile nell'aria. Nel 1944 creò il progetto di aerei Blohm & Voss e P.202. L'idea principale del designer tedesco era la possibilità di una significativa riduzione della resistenza durante il volo ad alta velocità. L'aereo è decollato con un'ala simmetrica convenzionale, poiché una piccola ala a freccia aveva un alto coefficiente di portanza, ma già durante il volo, l'ala ruotava in un piano parallelo all'asse della fusoliera, riducendo il livello di resistenza. Allo stesso tempo, il lavoro è stato svolto in Germania con la classica spazzata simmetrica dell'ala sul caccia Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss e P.202
Ma anche in Germania negli ultimi anni di guerra, il progetto di aerei Blohm & Voss e P.202 sembrava folle, non è mai stato incarnato in metallo, rimanendo per sempre solo sotto forma di progetti. L'aereo progettato da Vogt avrebbe dovuto ricevere un'apertura alare di 11,98 metri, che ruotava sulla cerniera centrale con un angolo fino a 35 gradi - con una deviazione massima, l'apertura alare è cambiata a 10,06 metri. Il principale svantaggio del progetto era considerato un meccanismo pesante e ingombrante (secondo i calcoli) per girare l'ala, che occupava molto spazio all'interno della fusoliera dell'aereo e l'impossibilità di utilizzare l'ala per appendere armi e attrezzature aggiuntive era anche un grave svantaggio.
Sorprendentemente, Vogt non è stato l'unico designer tedesco a contemplare un'ala oscillante. Un progetto simile è stato preparato dagli ingegneri di Messerschmitt. Il progetto Me P.1109 presentato da loro ha persino ricevuto il soprannome di "ala di forbice". Il progetto che hanno creato aveva due ali contemporaneamente. Inoltre, erano indipendenti l'uno dall'altro. Un'ala si trovava sopra la fusoliera dell'aereo, l'altra - sotto di essa. Ruotando l'ala superiore in senso orario, l'ala inferiore ruotava allo stesso modo, ma in senso antiorario. Questo design ha permesso di compensare qualitativamente l'inclinazione dell'aeromobile con un cambiamento asimmetrico nello sweep. Allo stesso tempo, le ali potevano girare con un angolo fino a 60 gradi, mentre quando erano posizionate perpendicolarmente alla fusoliera dell'aereo, non era diverso dal classico biplano. In tal modo, Messerschmitt ha affrontato gli stessi problemi di Blohm & Voss: un meccanismo di rotazione molto complesso. Nonostante il fatto che nessuno degli aerei asimmetrici tedeschi non andasse oltre i progetti cartacei, si dovrebbe ammettere che i tedeschi erano seriamente in anticipo sui tempi nel loro sviluppo. Gli americani furono in grado di realizzare il loro piano solo alla fine degli anni '70.
NASA AD-1 - asimmetria volante
Le idee dei designer tedeschi sono state implementate in metallo dai loro colleghi americani. Hanno affrontato il problema nel modo più approfondito possibile. Indipendentemente dai tedeschi nel 1945, l'ingegnere americano Robert Thomas Johnson avanzò la sua idea di una sorta di "ala a forbice", secondo la sua idea, tale ala doveva girare su una cerniera speciale. Tuttavia, in quegli anni, non poteva realizzare la sua idea, le capacità tecniche non lo consentivano. La situazione è cambiata negli anni '70, quando la tecnologia ha reso possibile la creazione di velivoli asimmetrici. Allo stesso tempo, lo stesso Richard Vogt, emigrato negli Stati Uniti dopo la fine della seconda guerra mondiale, è stato invitato come consulente di progetto.
A quel tempo, i progettisti sapevano già che gli aerei con ali a spazzata variabile avevano una serie di svantaggi. I principali svantaggi di questo design includevano: lo spostamento del focus aerodinamico quando si cambiava spazzata, che portava ad un aumento della resistenza di bilanciamento; un aumento della massa della struttura dovuto alla presenza di un raggio di potenza e cerniere a perno delle console ad esso collegate, nonché guarnizioni della posizione retratta dell'ala dell'aeromobile. Entrambe queste carenze erano in definitiva la ragione di una diminuzione del raggio di volo o di una diminuzione della massa del carico utile.
Allo stesso tempo, i dipendenti della NASA erano fiduciosi che un aereo con un'ala di spazzata variabile asimmetricamente (KAIS) sarebbe stato privato degli svantaggi elencati. Con un tale schema, l'ala sarebbe stata attaccata alla fusoliera dell'aereo usando una cerniera a perno, e il cambiamento nell'oscillazione delle console quando l'ala veniva ruotata sarebbe stato eseguito simultaneamente, ma aveva il carattere opposto. Un'analisi comparativa di velivoli con ali a spazzata variabile dello schema standard e KAIS effettuata dagli specialisti della NASA ha mostrato che il secondo schema mostra una diminuzione della resistenza dell'11-20 percento, la massa della struttura diminuisce del 14 percento e la resistenza dell'onda quando si vola a velocità supersoniche dovrebbe diminuire del 26%. …
Allo stesso tempo, l'aereo con un'ala asimmetrica aveva i suoi svantaggi. Prima di tutto, con un ampio angolo di apertura, un cantilever a scorrimento rettilineo ha un angolo di attacco effettivo maggiore rispetto a un cantilever a scorrimento inverso, che porta ad un'asimmetria di resistenza e, di conseguenza, alla comparsa di momenti di svolta parassiti nel beccheggio, rotolare e imbardare. Il secondo problema era che KAIS è caratterizzato da un aumento doppio dello spessore dello strato limite lungo l'apertura alare, e qualsiasi stallo asimmetrico del flusso provoca intensi disturbi. Ma, nonostante ciò, si riteneva che gli effetti negativi potessero essere eliminati introducendo un sistema di controllo fly-by-wire, che influisse automaticamente sui controlli aerodinamici del velivolo, a seconda di vari parametri: angolo di attacco, velocità di volo, spazzata alare angolo. In ogni caso, per verificare tutti i calcoli, è stato necessario costruire un modello volante.
Il concetto KAIS è stato testato con successo su un modello senza equipaggio, dopo di che è stato necessario passare alla creazione di un aereo a tutti gli effetti. Il progetto sperimentale è stato designato NASA AD-1 o Ames Dryden-1. L'aereo prende il nome dai centri di ricerca che hanno lavorato al progetto: NASA Ames e NASA Dryden. Allo stesso tempo, gli specialisti Boeing erano responsabili della progettazione generale dell'aeromobile. Secondo i calcoli degli ingegneri della NASA e i termini di riferimento disponibili, la società americana Rutan Aircraft Factory ha assemblato l'aereo richiesto. Allo stesso tempo, uno dei requisiti del progetto era quello di mantenere il budget di 250mila dollari. Per questo, l'aereo sperimentale è stato reso il più semplice possibile in termini di tecnologia ed economico; sull'aereo sono stati installati motori piuttosto deboli. Il nuovo velivolo era pronto nel febbraio 1979, dopo di che fu consegnato in California all'aeroporto di Dryden della NASA.
L'ala dell'aereo sperimentale AD-1 poteva ruotare lungo l'asse centrale di 60 gradi, ma solo in senso antiorario (questa soluzione semplificava notevolmente il design senza perdere i suoi vantaggi). La rotazione dell'ala a una velocità di 3 gradi al secondo è stata fornita da un motore elettrico compatto, installato all'interno della fusoliera dell'aeromobile direttamente davanti ai motori principali. Come quest'ultimo, sono stati utilizzati due classici motori turbogetto Microturbo TRS18 di fabbricazione francese con una spinta di 100 kgf ciascuno. L'apertura dell'ala trapezoidale quando posizionata perpendicolarmente alla fusoliera era di 9,85 metri e alla massima sterzata - solo 4,93 metri. Allo stesso tempo, la velocità massima di volo non superava i 400 km / h.
L'aereo ha preso il volo per la prima volta il 21 dicembre 1979. Durante il suo primo volo, è stato pilotato dal pilota collaudatore della NASA Thomas McMurphy. Il decollo dell'aereo è stato effettuato con un'ala fissa perpendicolarmente, l'angolo di rotazione dell'ala è cambiato già in volo dopo aver raggiunto la velocità e l'altitudine richieste. Nei successivi 18 mesi, con ogni nuovo volo di prova, l'ala dell'aereo AD-1 è stata ruotata di 1 grado, registrando tutti gli indicatori di volo. Di conseguenza, a metà del 1980, l'aereo sperimentale ha raggiunto il suo angolo massimo alare di 60 gradi. I voli di prova continuarono fino all'agosto 1982, con un totale di 79 voli dell'aeromobile. Accadde così che nell'ultimo volo del 7 agosto 1982, l'aereo fu sollevato da Thomas McMurphy, mentre 17 diversi piloti vi volarono durante l'intero periodo di prova.
Il programma di test presumeva che i risultati ottenuti avrebbero aiutato a utilizzare la variazione asimmetrica dell'apertura dell'ala durante l'esecuzione di lunghi voli intercontinentali: la velocità e il risparmio di carburante avrebbero dovuto ripagare nel modo migliore su distanze molto lunghe. L'aereo sperimentale della NASA AD-1 ha ricevuto recensioni positive da piloti e specialisti, ma il progetto non ha ricevuto ulteriori sviluppi. Il problema era che il programma era originariamente visto come un programma di ricerca. Dopo aver ricevuto tutti i dati necessari, la NASA ha semplicemente inviato un aereo unico all'hangar, da dove è stato successivamente trasferito al museo dell'aviazione. La NASA è sempre stata un'organizzazione di ricerca che non si è occupata di costruzione di aeromobili e nessuno dei più grandi produttori di aeromobili era interessato al concetto di ala rotante. Per impostazione predefinita, qualsiasi nave passeggeri intercontinentale era più complessa e più grande dell'aereo AD-1 "giocattolo", quindi le compagnie non lo rischiavano. Non volevano investire in ricerca e sviluppo, anche se un design promettente, ma ancora sospetto. Il tempo per l'innovazione in questo settore, secondo loro, non è ancora arrivato.
Prestazioni di volo della NASA AD-1:
Dimensioni complessive: lunghezza - 11, 8 m, altezza - 2, 06 m, apertura alare - 9, 85 m, superficie alare - 8, 6 m2.
Peso a vuoto - 658 kg.
Peso massimo al decollo - 973 kg.
La centrale è composta da 2 motori turbogetto Microturbo TRS18-046 con una spinta di 2x100 kgf.
Velocità di crociera - 274 km / h.
La velocità massima è fino a 400 km / h.
Equipaggio - 1 persona.
