حتی غیر معمول ترین هواپیماها نیز بر اساس اصول تقارن در آغاز صنعت هواپیما ساخته شده اند. هر هواپیمایی دارای بدنه معمولی بود که بالهای معمولی به طور عمود به آن وصل شده بودند. با این حال ، به تدریج ، با توسعه آیرودینامیک ، طراحان شروع به تأمل در مورد ایجاد هواپیمایی با بال نامتقارن کردند. نمایندگان نابغه غم انگیز آلمانی اولین کسانی بودند که به این مهم رسیدند: در سال 1944 ، پروژه ای مشابه توسط ریچارد فوگت ، طراح ارشد Blohm & Voss پیشنهاد شد. با این حال ، پروژه وی از جنس فلز نبود ؛ ناسا AD-1 آمریکایی واقعاً اولین هواپیما با بال دوار بود.
ناسا AD-1 (Ames Dryden-1) یک هواپیمای آزمایشی است که برای مطالعه مفهوم یک بال چرخشی رفت و برگشت متغیر نامتقارن طراحی شده است. اولین هواپیمای بال مورب جهان شد. این هواپیمای غیرمعمول در ایالات متحده در سال 1979 ساخته شد و اولین پرواز خود را در 21 دسامبر همان سال انجام داد. آزمایش هواپیماهای دارای بال دوار تا آگوست 1982 ادامه داشت و در این مدت 17 خلبان موفق به تسلط بر AD-1 شدند. پس از بسته شدن برنامه ، هواپیما به موزه شهر سان کارلوس ارسال شد ، جایی که هنوز در دسترس همه بازدیدکنندگان است و یکی از مهمترین نمایشگاه های به نمایش درآمده است.
آزمایشات آلمان
در آلمان ، در طول جنگ جهانی دوم ، آنها به طور جدی روی ایجاد هواپیما با بال نامتقارن کار کردند. طراح ریچارد وگت به دلیل رویکرد غیرمعمول خود در ایجاد فناوری هوانوردی مشهور بود ، او فهمید که طرح جدید مانع از ثبات هواپیما در هوا نمی شود. در سال 1944 او پروژه هواپیماهای Blohm & Voss و P.202 را ایجاد کرد. ایده اصلی طراح آلمانی امکان کاهش قابل توجه در کشش هنگام پرواز با سرعت بالا بود. این هواپیما با بال متقارن معمولی بلند شد ، زیرا بال کوچک جاروب شده ضریب بالابری بالایی داشت ، اما در حین پرواز ، بال در صفحه ای موازی با محور بدنه چرخید و سطح مقاومت را کاهش داد. در همان زمان ، کار در آلمان با رفت و برگشت متقارن بال بر روی جنگنده Messerschmitt P.1101 انجام شد.
Blohm & Voss و P.202
اما حتی در آلمان در سالهای جنگ اخیر ، پروژه هواپیماهای Blohm & Voss و P.202 دیوانه کننده به نظر می رسید ، هرگز در فلز تجسم نشد و برای همیشه فقط در قالب نقشه باقی ماند. هواپیمایی که توسط Vogt طراحی شده بود باید دارای بال 11.98 متر بود که بر روی لولا مرکزی با زاویه تا 35 درجه می چرخید - با حداکثر انحراف ، طول بال به 10.06 متر تغییر کرد. نقطه ضعف اصلی پروژه مکانیزم سنگین و دست و پاگیر (طبق محاسبات) برای چرخاندن بال بود که فضای زیادی را در بدنه هواپیما اشغال کرد و ناتوانی در استفاده از بال برای آویزان کردن سلاح ها و تجهیزات اضافی همچنین یک معایب جدی بود
با کمال تعجب ، Vogt تنها طراح آلمانی نبود که به فکر یک بال نوسان بود. پروژه مشابهی توسط مهندسان مسر اشمیت تهیه شده است. پروژه Me P.1109 ارائه شده توسط آنها حتی نام مستعار "بال قیچی" را دریافت کرد. پروژه ای که آنها ایجاد کردند همزمان دو بال داشت. علاوه بر این ، آنها مستقل از یکدیگر بودند. یک بال در بالای بدنه هواپیما و دیگری در زیر آن قرار داشت. هنگام چرخاندن بال بالایی در جهت عقربه های ساعت ، بال پایینی به همان شیوه ، اما خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد.این طراحی امکان جبران کیفی هواپیما با تغییر نامتقارن در رفت و برگشت را فراهم کرد. در عین حال ، بالها می توانند تا 60 درجه زاویه بچرخانند ، در حالی که وقتی عمود بر بدنه هواپیما قرار می گرفتند ، هیچ تفاوتی با دو هواپیمای کلاسیک نداشت. با انجام این کار ، مسرشمیت با مشکلات مشابه Blohm & Voss روبرو شد: یک مکانیزم پیچش بسیار پیچیده. با وجود این واقعیت که هیچ یک از هواپیماهای نامتقارن آلمان از پروژه های کاغذی فراتر نرفتند ، باید پذیرفت که آلمانی ها در توسعه خود به طور جدی از زمان خود جلوتر بودند. آمریکایی ها تنها در اواخر دهه 1970 توانستند برنامه خود را عملی کنند.
ناسا AD -1 - عدم تقارن پرواز
ایده های طراحان آلمانی توسط همکاران آمریکایی در فلز اجرا شد. آنها تا آنجا که ممکن بود به این موضوع نزدیک شدند. مستقل از آلمانی ها در سال 1945 ، مهندس آمریکایی روبرت توماس جانسون ایده خود را در مورد نوعی "بال قیچی" مطرح کرد ، طبق ایده او ، چنین بال باید لولا خاصی را روشن کند. با این حال ، در آن سال ها ، او نتوانست ایده خود را تحقق بخشد ، قابلیت های فنی اجازه نمی دهد. این امر در دهه 1970 هنگامی که فناوری ایجاد هواپیماهای نامتقارن را امکان پذیر کرد ، تغییر کرد. در همان زمان ، همان ریچارد وگت ، که پس از پایان جنگ جهانی دوم به ایالات متحده مهاجرت کرد ، به عنوان مشاور پروژه دعوت شد.
در آن زمان ، طراحان از قبل می دانستند که هواپیماها با بالهای متغیر جارو دارای تعدادی معایب هستند. معایب اصلی این طرح عبارتند از: تغییر تمرکز آیرودینامیکی هنگام تغییر رفت و برگشت ، که منجر به افزایش مقاومت متعادل کننده شد. افزایش جرم سازه به دلیل وجود پرتو قدرت و لولا های محوری کنسول های متصل به آن ، و همچنین مهر و موم موقعیت عقب نشینی بال هواپیما. هر دوی این کاستی ها در نهایت دلیل کاهش برد پرواز یا کاهش جرم محموله بود.
در همان زمان ، کارکنان ناسا اطمینان داشتند که هواپیمایی با بال رفت و برگشت متغیر نامتقارن (KAIS) از معایب ذکر شده محروم خواهد بود. با چنین طرحی ، بال با استفاده از یک لولا محوری به بدنه هواپیما متصل می شود و تغییر رفت و برگشت کنسول ها هنگام چرخاندن بال به طور همزمان انجام می شود ، اما دارای شخصیت مخالف است. تجزیه و تحلیل مقایسه ای هواپیماها با بالهای متغیر رفت و برگشت از طرح استاندارد و KAIS که توسط متخصصان ناسا انجام شد ، نشان داد که طرح دوم کاهش کشش را بین 11 تا 20 درصد نشان می دهد ، جرم سازه 14 درصد و کشش موج را کاهش می دهد. هنگام پرواز با سرعت مافوق صوت باید 26 درصد کاهش یابد. …
در همان زمان ، هواپیما با بال نامتقارن اشکالاتی داشت. اول از همه ، با یک زاویه جارو بزرگ ، یک طناب مستقیم جارو دارای زاویه موثر م largerثرتری نسبت به یک سانتریفور برگشتی است ، که منجر به عدم تقارن کشش و در نتیجه ظهور لحظات چرخشی انگلی در زمین می شود. رول و خمیازه مشکل دوم این بود که KAIS با افزایش دو برابر بیشتر ضخامت لایه مرزی در امتداد دهانه بال مشخص می شود و هرگونه توقف نامتقارن جریان باعث ایجاد اختلالات شدید می شود. اما ، با وجود این ، اعتقاد بر این بود که می توان با معرفی یک سیستم کنترل پرواز از طریق سیم ، که به طور خودکار بر کنترل های آیرودینامیکی هواپیما ، بسته به پارامترهای مختلف ، تأثیر منفی می گذارد: زاویه حمله ، سرعت پرواز ، جابجایی بال زاویه در هر صورت ، برای بررسی همه محاسبات ، ساخت یک مدل پرواز ضروری بود.
مفهوم KAIS با موفقیت روی یک مدل بدون سرنشین آزمایش شد ، پس از آن لازم بود که به ساخت هواپیمای تمام عیار ادامه دهیم. پروژه آزمایشی NASA AD-1 یا Ames Dryden-1 تعیین شد.نام این هواپیما از مراکز تحقیقاتی که بر روی پروژه کار کرده اند گرفته شده است - NASA Ames و NASA Dryden. در همان زمان ، متخصصان بوئینگ مسئول طراحی کلی هواپیما بودند. طبق محاسبات مهندسان ناسا و شرایط مرجع موجود ، شرکت آمریکایی Rutan Aircraft Factory هواپیماهای مورد نیاز را مونتاژ کرد. در عین حال ، یکی از الزامات پروژه حفظ بودجه 250 هزار دلار بود. بدین منظور ، هواپیمای آزمایشی تا حد امکان از نظر تکنولوژی و ارزان ساخته شد ؛ موتورهای ضعیفی روی هواپیما نصب شد. هواپیمای جدید در فوریه 1979 آماده شد و پس از آن در فرودگاه Dryden ناسا به کالیفرنیا تحویل داده شد.
بال هواپیمای آزمایشی AD-1 می تواند 60 درجه در امتداد محور مرکزی بچرخد ، اما فقط خلاف جهت عقربه های ساعت (این راه حل بدون از دست دادن مزایای آن طراحی را بسیار ساده کرده است). چرخش بال با سرعت 3 درجه در ثانیه توسط یک موتور الکتریکی جمع و جور انجام شد که مستقیماً در داخل بدنه هواپیما در مقابل موتورهای اصلی نصب شده بود. به عنوان دومی ، از دو موتور کلاسیک توربوجت Microturbo TRS18 ساخت فرانسه با هرکدام از رانش 100 کیلوگرم بر کیلوگرم استفاده شد. طول بال ذوزنقه ای هنگام قرار گرفتن عمود بر بدنه 9 ، 85 متر و در حداکثر چرخش - فقط 4 ، 93 متر بود. در عین حال ، حداکثر سرعت پرواز از 400 کیلومتر در ساعت تجاوز نمی کند.
این هواپیما برای اولین بار در 21 دسامبر 1979 به آسمان رفت. در اولین پرواز خود ، توسط خلبان آزمایشی ناسا ، توماس مک مورفی ، پرواز کرد. بلند شدن هواپیما با بال عمودی ثابت انجام شد ، زاویه چرخش بال در پرواز پس از رسیدن به سرعت و ارتفاع مورد نیاز تغییر کرد. طی 18 ماه آینده ، با هر پرواز آزمایشی جدید ، بال هواپیمای AD-1 در حالی که همه شاخص های پرواز را ثبت می کرد ، 1 درجه چرخانده شد. در نتیجه ، در اواسط 1980 ، هواپیمای آزمایشی به حداکثر زاویه بال 60 درجه رسید. پروازهای آزمایشی تا آگوست 1982 با مجموع 79 پرواز هواپیما ادامه یافت. اتفاقی افتاد که در آخرین پرواز در 7 اوت 1982 ، هواپیما توسط توماس مک مورفی بلند شد ، در حالی که 17 خلبان مختلف در طول دوره آزمایشی با آن پرواز کردند.
برنامه آزمایشی فرض می کرد که نتایج بدست آمده به استفاده از تغییر نامتقارن رفت و برگشت بال هنگام انجام پروازهای طولانی بین قاره ای کمک می کند - سرعت و صرفه جویی در مصرف سوخت باید در مسافت های بسیار طولانی به بهترین نحو جواب داده باشد. هواپیمای آزمایشی ناسا AD-1 نظرات مثبتی از خلبانان و متخصصان دریافت کرد ، اما این پروژه توسعه بیشتری دریافت نکرد. مشکل این بود که این برنامه در ابتدا به عنوان یک برنامه تحقیقاتی در نظر گرفته شد. ناسا با دریافت تمام داده های لازم ، به سادگی یک هواپیمای منحصر به فرد را به آشیانه فرستاد ، از آنجا بعداً به موزه هوانوردی منتقل شد. ناسا همیشه یک سازمان تحقیقاتی بوده است که با ساخت هواپیما سروکار نداشته است و هیچ یک از بزرگترین تولیدکنندگان هواپیما به مفهوم بال چرخان علاقه ای نداشتند. به طور پیش فرض ، هر خط مسافری بین قاره ای پیچیده تر و بزرگتر از هواپیمای AD-1 "اسباب بازی" بود ، بنابراین شرکت ها آن را به خطر نمی اندازند. آنها نمی خواستند در تحقیق و توسعه سرمایه گذاری کنند ، هرچند یک طرح امیدوار کننده ، اما هنوز مشکوک. به نظر آنها زمان نوآوری در این زمینه هنوز فرا نرسیده است.
عملکرد پرواز ناسا AD-1:
ابعاد کلی: طول - 11 ، 8 متر ، ارتفاع - 2 ، 06 متر ، طول بال - 9 ، 85 متر ، منطقه بال - 8 ، 6 متر مربع.
وزن خالی - 658 کیلوگرم.
حداکثر وزن برخاست - 973 کیلوگرم.
این نیروگاه دارای 2 موتور توربوجت Microturbo TRS18-046 با رانش 2x100 kgf است.
سرعت سفر - 274 کیلومتر در ساعت
حداکثر سرعت تا 400 کیلومتر در ساعت است.
خدمه - 1 نفر
