همانطور که می دانید ، قسمت مرکزی قسمت بسیار بال هواپیما است که هواپیماهای چپ و راست را به هم متصل می کند و در واقع برای اتصال بال به بدنه عمل می کند. مطابق منطق ، بخش مرکزی باید یک ساختار سفت و سخت باشد. اما در 21 دسامبر 1979 ، یک هواپیمای ناسا AD-1 بلند شد ، بال آن به بدنه وصل شده بود … روی یک لولا و می تواند بچرخد و به هواپیما شکل نامتقارن می بخشد.
با این حال ، همه چیز خیلی زودتر آغاز شد - با ریچارد فوگ ، نابغه تئوتونی غم انگیز ، طراح اصلی شرکت افسانه ای Blohm & Voss. Vogt ، که به دلیل رویکرد غیر معمول خود در طراحی هواپیماها مشهور است ، قبلاً هواپیماهای نامتقارن ساخته بود و می دانست که چنین طرحی مانع از ثبات هواپیما در هوا نمی شود. و در سال 1944 ، پروژه Blohm & Voss و P.202 متولد شد.
ایده اصلی Vogt توانایی کاهش قابل توجه درگ هنگام پرواز با سرعت بالا بود. هواپیما با بال متقارن متداول پرواز کرد (از آنجا که یک بال رفت و برگشت دارای ضریب بالابری بالایی است) ، و در پرواز در هواپیمایی موازی با محور بدنه چرخید و در نتیجه کشش را کاهش داد. در واقع ، این یکی از راه حل های اجرای رفت و برگشت متغیر بال بود - در همان زمان آلمانی ها رفت و برگشت کلاسیک متقارن را بر روی هواپیمای Messerschmitt P.1101 انجام دادند.
Blohm & Voss و P.202 برای ورود به سریال بسیار دیوانه به نظر می رسیدند. بال آن با دهانه 11 ، 98 متر می تواند لولا مرکزی را با زاویه تا 35 درجه بچرخاند - در حداکثر زاویه ، دهانه به 10 ، 06 متر تغییر می کند. عدم توانایی در استفاده از بال برای نصب تجهیزات اضافی. این پروژه فقط روی کاغذ باقی ماند.
در همان زمان ، متخصصان مسرشمیت روی پروژه ای مشابه کار می کردند. وسیله نقلیه آنها ، Me P.1109 ، نام مستعار "بال قیچی" را دریافت کرد. این ماشین دارای دو بال بود و از نظر خارجی مستقل بود: یکی در بالای بدنه و دومی در زیر آن قرار داشت. هنگامی که بال بالا در جهت عقربه های ساعت چرخانده شد ، بال پایین نیز به طور مشابه در جهت خلاف جهت عقربه های ساعت چرخانده شد - این طرح امکان جبران کیفی کج شدن هواپیما را با تغییر نامتقارن رفت و برگشت فراهم کرد.
بالها می توانند تا 60 درجه بچرخند و هنگامی که عمود بر محور بدنه بودند ، هواپیما شبیه یک هواپیمای دوگانه معمولی به نظر می رسید.
مشکلات Messerschmitt همان مشکلات Blohm & Voss بود: یک مکانیسم پیچیده و علاوه بر این ، مشکلات طراحی شاسی. در نتیجه ، حتی هواپیمای ساخته شده در آهن با رفت و برگشت متغیر - Messerschmitt Р.1101 ، به تولید نرسید ، چه برسد به سازه های نامتقارن که تنها پروژه باقی ماندند. آلمانی ها خیلی جلوتر از زمان خود بودند.
مزایا و ضررها
مزایای رفت و برگشت متغیر نامتقارن با رفت و برگشت متقارن است. هنگامی که هواپیما بلند می شود ، یک بلند شدن بالا مورد نیاز است ، اما هنگامی که با سرعت زیاد پرواز می کند (به ویژه بالاتر از سرعت صدا) ، دیگر آسانسور چندان اهمیتی ندارد ، اما کشش زیاد شروع به تداخل می کند. مهندسان هوانوردی باید سازش پیدا کنند. با تغییر رفت و برگشت ، هواپیما با حالت پرواز سازگار می شود. محاسبات نشان می دهد که قرار گرفتن بال در زاویه 60 درجه نسبت به بدنه ، کشش آیرودینامیکی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد ، حداکثر سرعت حرکت را افزایش می دهد و مصرف سوخت را کاهش می دهد.
اما در این مورد ، س questionال دوم مطرح می شود: چرا ما نیاز به تغییر رفت و برگشت نامتقارن داریم ، اگر یک متقارن برای خلبان بسیار راحت تر است و نیازی به جبران ندارد؟ واقعیت این است که اصلی ترین عیب رفت و برگشت متقارن پیچیدگی فنی مکانیسم تغییر ، جرم جامد و هزینه آن است. با تغییر نامتقارن ، دستگاه بسیار ساده تر است - در واقع ، یک محور با اتصال محکم بال و مکانیزم چرخش آن.
چنین طرحی به طور متوسط 14 light سبک تر است و هنگام پرواز با سرعت بیش از سرعت صدا ، امپدانس مشخصه را به حداقل می رساند (یعنی مزایای آن در عملکرد پرواز نیز آشکار می شود). دومی ناشی از موج ضربه ای است که هنگامی رخ می دهد که قسمتی از جریان هوا در اطراف هواپیما به سرعت مافوق صوت دست پیدا می کند. در نهایت ، این "بودجه ای ترین" نوع رفت و برگشت متغیر است.
OWRA RPW
یک هواپیمای بدون سرنشین توسط ناسا ، در اوایل دهه 1970 برای مطالعه تجربی خواص پرواز جارو نامتقارن ساخته شد. این دستگاه توانست بال را در جهت عقربه های ساعت 45 درجه بچرخاند و در دو حالت دم کوتاه و دم بلند وجود داشت.
بنابراین ، با توسعه فناوری ، بشریت نمی تواند به یک مفهوم جالب بازگردد. در اوایل دهه 1970 ، یک هواپیمای بدون سرنشین OWRA RPW (هواپیمای تحقیقاتی بال مورب) به دستور ناسا برای مطالعه ویژگی های پروازی چنین طرحی ساخته شد. مشاور توسعه خود وگت بود ، که پس از جنگ به ایالات متحده مهاجرت کرد ، در آن زمان مردی بسیار مسن بود ، و طراح ارشد و ایدئولوژ احیای این ایده مهندس ناسا ریچارد توماس جونز بود. جونز این ایده را از سال 1945 ، زمانی که کارمند NACA (سلف ناسا ، کمیته مشورتی ملی هوانوردی) بود ، بنیان نهاده بود ، و تا زمان ساخت نمونه ، کاملاً تمام محاسبات نظری به طور کامل و کامل انجام شده بود. آزمایش شده
بال OWRA RPW می تواند تا 45 درجه بچرخد ، هواپیمای بدون سرنشین دارای بدنه و دم ابتدایی بود - در واقع ، این یک طرح پرواز بود که مرکز اصلی و تنها عنصر جالب آن بال بود. بیشتر تحقیقات در یک تونل آیرودینامیکی ، برخی در پرواز واقعی انجام شده است. بال عملکرد خوبی داشت و ناسا تصمیم گرفت یک هواپیمای تمام عیار بسازد.
و اکنون - پرواز کنید
البته ، تغییر رفت و برگشت نامتقارن معایبی نیز دارد - به ویژه عدم تقارن مقاومت پیشانی ، لحظات چرخشی انگلی که منجر به چرخش و خم شدن بیش از حد می شود. اما همه اینها در دهه 1970 می تواند با خودکار بخشی از کنترل ها شکست بخورد.
هواپیمای ناسا AD-1
او 79 بار پرواز کرد. در هر پرواز ، آزمایش کنندگان بال را در موقعیت جدیدی قرار دادند و داده های بدست آمده تجزیه و تحلیل و با یکدیگر مقایسه شد.
هواپیمای AD-1 (Ames Dryden-1) زاییده مشترک تعدادی از سازمان ها شده است. این هواپیما توسط شرکت صنعتی ایمز از آهن ساخته شد ، طراحی کلی روی بوئینگ انجام شد ، تحقیقات فناوری توسط کامپوزیت های مقیاس دار برتا روتانا و آزمایشات پرواز در مرکز تحقیقات دریدن در لنکستر ، کالیفرنیا انجام شد. بال AD-1 می تواند در محور مرکزی 60 درجه و فقط در جهت خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخد (این امر طراحی را بدون از دست دادن مزایا بسیار ساده کرده است).
این بال توسط یک موتور الکتریکی جمع و جور که در داخل بدنه و مستقیماً در جلوی موتورها قرار داشت هدایت می شد (دومی از موتورهای کلاسیک توربوجت فرانسوی Microturbo TRS18 استفاده می کرد). دهانه بال ذوزنقه ای در حالت عمود 9 ، 85 متر و در حالت چرخشی - فقط 4 ، 93 بود ، که باعث شد حداکثر سرعت 322 کیلومتر در ساعت برسد.
در 21 دسامبر ، AD-1 برای اولین بار برخاست و طی 18 ماه آینده ، با هر پرواز جدید ، بال 1 درجه چرخانده شد و تمام شاخص های هواپیما را ثبت کرد. در اواسط سال 1981 هواپیما به حداکثر زاویه 60 درجه "رسید". پروازها تا اوت 1982 ادامه داشت ، در مجموع ، AD-1 79 بار پرواز کرد.
ناسا AD-1 (1979)
تنها هواپیمایی با بال رفت و برگشت نامتقارن که به هوا برخاست. بال تا 60 درجه خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخید.
ایده اصلی جونز استفاده از تغییرات رفت و برگشت نامتقارن در هواپیما برای پروازهای بین قاره ای بود - سرعت و صرفه جویی در سوخت در مسافت های بسیار طولانی بیشترین هزینه را برای خود پرداخت. هواپیمای AD-1 واقعاً از نظر کارشناسان و خلبانان نظرات مثبتی دریافت کرد ، اما ، به طرز عجیبی ، داستان هیچ ادامه ای نداشت. مشکل این بود که کل برنامه در درجه اول تحقیقاتی بود. ناسا با دریافت تمام داده های لازم ، هواپیما را به آشیانه فرستاد. 15 سال پیش ، او به محل نگهداری ابدی در موزه هوانوردی هیلیر در سان کارلوس نقل مکان کرد.
ناسا ، به عنوان یک سازمان تحقیقاتی ، در ساخت هواپیما مشارکت نداشت و هیچ یک از تولیدکنندگان بزرگ هواپیما به مفهوم جونز علاقه ای نداشتند. خطوط بین قاره ای به طور پیش فرض بسیار بزرگتر و پیچیده تر از "اسباب بازی" AD-1 هستند و شرکت ها جرات نکردند مبالغ هنگفتی را در تحقیق و توسعه یک طرح امیدوار کننده ، اما بسیار مشکوک سرمایه گذاری کنند. کلاسیک بر نوآوری پیروز شد.
ریچارد گری ، خلبان آزمایشی AD-1 ناسا
او با موفقیت از برنامه خود در بال نامتقارن خارج شد ، در سال 1982 در سانحه سقوط هواپیمای آموزشی خصوصی Cessna T-37 Tweet جان باخت.
متعاقباً ، ناسا به موضوع "بال مایل" بازگشت و در سال 1994 یک پهپاد کوچک با طول بال 6 ، 1 متر و قابلیت تغییر زاویه رفت و برگشت را از 35 به 50 درجه ساخت. این هواپیما به عنوان بخشی از ایجاد یک هواپیمای مسافربری بین قاره ای 500 نفره ساخته شد. اما در نهایت ، کار روی این پروژه به همان دلایل مالی لغو شد.
هنوز تمام نشده
با این وجود ، "بال مورب" جان سوم را دریافت کرد ، و این بار به لطف دخالت آژانس معروف دارپا ، که در سال 2006 قرارداد 10 میلیون دلاری برای توسعه هواپیمای بدون سرنشین با تغییر رفت و برگشت نامتقارن به نورثروپ گرومن پیشنهاد کرد. به
اما شرکت نورثروپ عمدتا به دلیل توسعه هواپیماهای از نوع "بال پرواز" در تاریخ هوانوردی ثبت شد: بنیانگذار شرکت ، جان نورثروپ ، علاقه مند به چنین طرحی بود ، از همان ابتدا جهت را تعیین کرد تحقیقات در مورد سالهای آینده (او این شرکت را در اواخر دهه 1930 تاسیس کرد و در سال 1981 درگذشت).
در نتیجه ، متخصصان نورثروپ تصمیم گرفتند از فناوری بال پرواز و رفت و برگشت نامتقارن به روشی غیرمنتظره عبور کنند. نتیجه این کار پهپاد Northrop Grumman Switchblade بود (نباید با توسعه مفهومی دیگر آنها - جنگنده Northrop Switchblade اشتباه گرفته شود).
طراحی هواپیمای بدون سرنشین بسیار ساده است. در بال 61 متری یک ماژول لولایی با دو موتور جت ، دوربین ، وسایل الکترونیکی کنترل و لوازم جانبی لازم برای ماموریت (به عنوان مثال موشک یا بمب) متصل شده است. این ماژول هیچ چیز اضافی ندارد - بدنه ، پر ، دم ، شبیه یک تله کابین بادکنک است ، مگر با واحدهای قدرت.
زاویه چرخش بال نسبت به ماژول هنوز همان 60 درجه ایده آل است که در دهه 1940 محاسبه شده است: در این زاویه ، امواج ضربه ای که هنگام حرکت با سرعت مافوق صوت ایجاد می شوند ، تراز می شوند. این پهپاد با چرخاندن بال خود قادر است 2500 مایل با سرعت 2.0 مگاپیکسل پرواز کند.
مفهوم هواپیما تا سال 2007 آماده شد و در دهه 2010 ، این شرکت قول داد اولین آزمایش های طرح بندی با طول بال 12.2 متر را - هم در تونل باد و هم در پرواز واقعی انجام دهد. نورثروپ گرومن برنامه ریزی کرده بود که اولین پرواز هواپیمای بدون سرنشین بزرگ در حدود سال 2020 انجام شود.
اما در سال 2008 ، آژانس دارپا علاقه خود را به این پروژه از دست داد. محاسبات اولیه نتایج برنامه ریزی شده را به همراه نداشت و دارپا قرارداد را لغو کرد و برنامه را در مرحله مدل رایانه ای بست. بنابراین ایده رفت و برگشت نامتقارن دوباره شانس نداشت.
می شود یا نه؟
در حقیقت ، تنها عاملی که مفهوم جالبی را از بین برد ، اقتصاد بود. داشتن مدارهای کار شده و اثبات شده ، توسعه یک سیستم پیچیده و آزمایش نشده را بی سود می کند.این هواپیما دارای دو حوزه کاربردی است - پروازهای بین قاره ای خطوط سنگین (ایده اصلی جونز) و هواپیماهای بدون سرنشین نظامی که قادر به حرکت با سرعتی بیشتر از سرعت صدا هستند (وظیفه اصلی نورثروپ گرومن).
در مورد اول ، مزایای مصرف سوخت و افزایش سرعت ، موارد دیگر با هواپیماهای معمولی برابر است. در حالت دوم ، به حداقل رساندن کشش موج در لحظه ای که هواپیما به عدد ماخ بحرانی می رسد ، از اهمیت بالایی برخوردار است.
اینکه آیا یک هواپیمای سریالی با پیکربندی مشابه ظاهر می شود فقط به اراده سازندگان هواپیما بستگی دارد. اگر یکی از آنها تصمیم به سرمایه گذاری در تحقیق و ساخت و ساز بگذارد و سپس در عمل ثابت کند که این مفهوم نه تنها کاربردی است (این قبلاً ثابت شده است) ، بلکه خود پایدار نیز می باشد ، پس تغییر نامتقارن در رفت و برگشت شانس موفقیت را دارد. به اگر در چارچوب بحران مالی جهانی چنین جسارت هایی پیدا نشود ، "بال مورب" یک قسمت دیگر از تاریخ هوانوردی غنی از کنجکاوی باقی می ماند.
ویژگی های هواپیمای ناسا AD-1
خدمه: 1 نفر
طول: 11 ، 83 متر
طول بال: 9.85 متر عمود بر ، 4.93 متر مایل
زاویه بال: تا 60 درجه
مساحت بال: 8 ، 6 2
ارتفاع: 2 ، 06 متر
وزن خالی هواپیما: 658 کیلوگرم
حداکثر وزن برخاست: 973 کیلوگرم
پیشرانه: 2 عدد موتور جت Microturbo TRS-18
رانش: 100 کیلوگرم بر کیلوگرم در هر موتور
ظرفیت سوخت: 300 لیتر حداکثر سرعت: 322 کیلومتر در ساعت
سقف سرویس: 3658 متر
پیشگامان واقعی
تعداد کمی از مردم می دانند که اولین هواپیما با هندسه بال متغیر توسط آلمان ها در جنگ جهانی دوم ساخته نشده است (همانطور که اکثر منابع ادعا می کنند) ، بلکه توسط پیشگامان هوانوردی فرانسوی بارون ادموند د مارکای و امیل مونین در سال 1911 ساخته شد. مونوپلن مارکای-مونین در 9 دسامبر 1911 در پاریس به عموم مردم ارائه شد و شش ماه بعد اولین پرواز موفق خود را انجام داد.
در واقع ، دو مارکای و مونین طرح کلاسیک هندسه متغیر متقارن را ارائه کردند - دو هواپیمای بال جداگانه با حداکثر طول 13.7 متر به لولا متصل شدند و خلبان می تواند زاویه محل آنها را نسبت به بدنه راست تغییر دهد. در پرواز در زمین ، برای حمل و نقل ، بالها را می توان مانند بال حشرات "پشت" جمع کرد. پیچیدگی طراحی و نیاز به انتقال به هواپیماهای کاربردی تر (به دلیل وقوع جنگ) طراحان را وادار کرد تا کارهای بیشتر روی پروژه را رها کنند.
