كما تعلم ، فإن القسم الأوسط هو الجزء ذاته من جناح الطائرة الذي يربط بين الطائرات اليمنى واليسرى ويخدم ، في الواقع ، لربط الجناح بجسم الطائرة. وفقًا للمنطق ، يجب أن يكون قسم المركز عبارة عن هيكل صلب. لكن في 21 ديسمبر 1979 ، أقلعت طائرة ناسا AD-1 ، التي كان جناحها مرتبطًا بجسم الطائرة … على مفصل ويمكن أن يدور ، مما يعطي الطائرة شكلاً غير متماثل.
ومع ذلك ، بدأ كل شيء قبل ذلك بكثير - مع العبقري التوتوني الكئيب ريتشارد فوغت ، كبير المصممين لشركة Blohm & Voss الأسطورية. كان فوغت ، المعروف بنهجه غير النمطي في تصميم الطائرات ، قد بنى بالفعل طائرة غير متماثلة وكان يعلم أن مثل هذا المخطط لم يمنع الطائرة من الاستقرار في الهواء. وفي عام 1944 ، وُلد مشروع Blohm & Voss و P.202.
كانت فكرة فوغت الرئيسية هي القدرة على تقليل السحب بشكل كبير عند الطيران بسرعات عالية. أقلعت الطائرة بجناح متماثل تقليدي (نظرًا لأن جناح الاجتياح الصغير له معامل رفع مرتفع) ، وأثناء الطيران تحولت في طائرة موازية لمحور جسم الطائرة ، مما أدى إلى تقليل السحب. في الواقع ، كان هذا أحد الحلول لتنفيذ عملية مسح متغيرة للجناح - في نفس الوقت قام الألمان بعمل تمشيط كلاسيكي متماثل على طائرة Messerschmitt P.1101.
بدا Blohm & Voss و P.202 مجنونين للغاية للدخول في المسلسل. يمكن لجناحه الذي يبلغ امتداده 11 ، 98 مترًا تشغيل المفصلة المركزية بزاوية تصل إلى 35 درجة - عند الزاوية القصوى ، تغير الامتداد إلى 10 ، 06 مترًا.عدم القدرة على استخدام الجناح لتركيب معدات إضافية. بقي المشروع على الورق فقط.
في الوقت نفسه ، كان متخصصون من Messerschmitt يعملون في مشروع مماثل. وحصلت سيارتهم ، Me P.1109 ، على لقب "جناح المقص". كان للسيارة جناحان ، ومستقل خارجيًا: أحدهما يقع فوق جسم الطائرة ، والثاني - تحته. عندما تم تدوير الجناح العلوي في اتجاه عقارب الساعة ، تم قلب الجناح السفلي بالمثل عكس اتجاه عقارب الساعة - هذا التصميم جعل من الممكن التعويض نوعيًا عن انحراف الطائرة مع تغيير غير متماثل في الاكتساح.
يمكن أن تدور الأجنحة حتى 60 درجة ، وعندما تكون متعامدة مع محور جسم الطائرة ، بدت الطائرة وكأنها طائرة ذات سطحين عاديين.
كانت صعوبات Messerschmitt هي نفسها التي واجهتها Blohm & Voss: آلية معقدة ، بالإضافة إلى مشاكل في تصميم الهيكل المعدني. نتيجة لذلك ، حتى الطائرة المصنوعة من الحديد مع اكتساح متغير بشكل متماثل - Messerschmitt Р.1101 ، لم تدخل حيز الإنتاج ، ناهيك عن الهياكل غير المتماثلة التي بقيت مجرد مشاريع. كان الألمان متقدمين جدًا على وقتهم.
الفوائد والخسائر
مزايا المسح المتغير غير المتماثل هي نفسها مزايا المسح المتماثل. عندما تقلع الطائرة ، يلزم رفع عالي ، ولكن عندما تطير بسرعة عالية (خاصة فوق سرعة الصوت) ، لم يعد المصعد مناسبًا لذلك ، ولكن يبدأ السحب العالي في التداخل. يتعين على مهندسي الطيران إيجاد حل وسط. عن طريق تغيير الاجتياح ، تتكيف الطائرة مع وضع الطيران. تظهر الحسابات أن وضع الجناح بزاوية 60 درجة على جسم الطائرة سيقلل بشكل كبير من السحب الديناميكي الهوائي ، مما يزيد من سرعة الانطلاق القصوى ويقلل من استهلاك الوقود.
لكن في هذه الحالة ، يظهر سؤال ثان: لماذا نحتاج إلى تغيير غير متماثل في المسح ، إذا كان التغيير المتماثل أكثر ملاءمة للطيار ولا يتطلب تعويضًا؟ الحقيقة هي أن العيب الرئيسي للاكتساح المتماثل هو التعقيد التقني لآلية التغيير وكتلتها الصلبة وتكلفتها. مع التغيير غير المتماثل ، يكون الجهاز أبسط بكثير - في الواقع ، هو محور به ملحق صلب للجناح وآلية الدوران الخاصة به.
مثل هذا المخطط أخف في المتوسط بنسبة 14 ٪ ويقلل من الممانعة المميزة عند الطيران بسرعات تتجاوز سرعة الصوت (أي ، تتجلى المزايا أيضًا في أداء الرحلة). يحدث هذا الأخير بسبب موجة الصدمة التي تحدث عندما يكتسب جزء من تدفق الهواء حول الطائرة سرعة تفوق سرعة الصوت. أخيرًا ، هذا هو البديل الأكثر "ميزانية" لمسح المتغير.
OWRA RPW
مركبة جوية بدون طيار من قبل وكالة ناسا ، تم بناؤها في أوائل السبعينيات من القرن الماضي للدراسة التجريبية لخصائص الطيران للاكتساح غير المتماثل. كان الجهاز قادرًا على تدوير الجناح بزاوية 45 درجة في اتجاه عقارب الساعة وكان موجودًا في شكلين - قصير الذيل وطويل الذيل.
لذلك ، مع تطور التكنولوجيا ، لم تستطع الإنسانية إلا العودة إلى مفهوم مثير للاهتمام. في أوائل السبعينيات ، تم تصنيع مركبة جوية بدون طيار OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) بأمر من وكالة ناسا لدراسة خصائص الطيران لمثل هذا المخطط. كان مستشار التطوير فوغت نفسه ، الذي هاجر إلى الولايات المتحدة بعد الحرب ، في ذلك الوقت كان بالفعل رجلًا مسنًا جدًا ، وكان كبير المصممين والأيديولوجيين لإحياء الفكرة هو مهندس ناسا ريتشارد توماس جونز. كان جونز يؤيد هذه الفكرة منذ عام 1945 ، عندما كان موظفًا في NACA (سلف وكالة ناسا ، اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية) ، وبحلول الوقت الذي تم فيه بناء العينة ، كانت جميع الحسابات النظرية قد تم إعدادها بدقة. تم اختباره.
يمكن أن يدور جناح OWRA RPW حتى 45 درجة ، وكان للطائرة بدون طيار جسم وذيل بدائي - في الواقع ، كان تصميمًا طائرًا ، وكان العنصر المركزي والمثير للاهتمام الوحيد فيه هو الجناح. تم إجراء معظم الأبحاث في نفق ديناميكي هوائي ، وبعضها في رحلة حقيقية. كان أداء الجناح جيدًا ، وقررت ناسا بناء طائرة كاملة.
والآن - يطير
بالطبع ، التغيير غير المتماثل له عيوب أيضًا - على وجه الخصوص ، عدم تناسق المقاومة الأمامية ، لحظات الانعطاف الطفيلية التي تؤدي إلى التدحرج المفرط والانعراج. لكن كل هذا في السبعينيات يمكن هزيمته من خلال أتمتة جزئية للضوابط.
طائرة ناسا AD-1
لقد طار 79 مرة. في كل رحلة ، وضع المختبرين الجناح في موضع جديد ، وتم تحليل البيانات التي تم الحصول عليها ومقارنتها مع بعضها البعض.
أصبحت طائرة AD-1 (Ames Dryden-1) من بنات أفكار عدد من المنظمات. تم بناؤه من الحديد بواسطة Ames Industrial Co. ، وتم التصميم العام على Boeing ، وأجريت أبحاث التكنولوجيا بواسطة Bertha Rutana's Scaled Composites ، وأجريت اختبارات الطيران في مركز درايدن للأبحاث في لانكستر ، كاليفورنيا. يمكن أن يدور الجناح AD-1 على المحور المركزي بزاوية 60 درجة ، وعكس اتجاه عقارب الساعة فقط (وهذا يبسط التصميم بشكل كبير دون أن يفقد المزايا).
كان الجناح مدفوعًا بمحرك كهربائي مضغوط يقع داخل جسم الطائرة مباشرة أمام المحركات (استخدم الأخير المحركات التوربينية الفرنسية الكلاسيكية Microturbo TRS18). كان امتداد الجناح شبه المنحرف في الوضع العمودي 9 ، 85 مترًا ، وفي الوضع المستدير - فقط 4 ، 93 ، مما جعل من الممكن الوصول إلى سرعة قصوى تبلغ 322 كم / ساعة.
في 21 ديسمبر ، أقلعت AD-1 لأول مرة ، وعلى مدار الـ 18 شهرًا التالية ، مع كل رحلة جديدة ، تم تدوير الجناح بدرجة واحدة ، مسجلاً جميع مؤشرات الطائرة. في منتصف عام 1981 ، "وصلت" الطائرة إلى أقصى زاوية 60 درجة. استمرت الرحلات الجوية حتى أغسطس 1982 ، في المجموع ، أقلعت AD-1 79 مرة.
ناسا AD-1 (1979)
الطائرة الوحيدة ذات الجناح غير المتماثل التي أقلعت في الهواء. استدار الجناح حتى 60 درجة عكس اتجاه عقارب الساعة.
كانت الفكرة الرئيسية لجونز هي استخدام تغييرات المسح غير المتكافئة في الطائرات للرحلات العابرة للقارات - دفعت السرعة والاقتصاد في استهلاك الوقود لأنفسهم على مسافات طويلة جدًا. تلقت طائرة AD-1 مراجعات إيجابية حقًا من كل من الخبراء والطيارين ، لكن الغريب أن القصة لم تتلق أي متابعة. كانت المشكلة أن البرنامج بأكمله كان في المقام الأول بحثًا. بعد تلقي جميع البيانات اللازمة ، أرسلت ناسا الطائرة إلى حظيرة الطائرات ؛ قبل 15 عامًا ، انتقل إلى التخزين الأبدي في متحف هيلير للطيران في سان كارلوس.
ناسا ، كمنظمة بحثية ، لم تشارك في بناء الطائرات ، ولم يكن أي من كبار مصنعي الطائرات مهتمًا بمفهوم جونز. تعتبر البطانات العابرة للقارات بشكل افتراضي أكبر بكثير وأكثر تعقيدًا من "لعبة" AD-1 ، ولم تجرؤ الشركات على استثمار مبالغ ضخمة من المال في البحث والتطوير لتصميم واعد ، لكنه مشبوه للغاية. فاز الكلاسيك على الابتكار.
ريتشارد جراي ، طيار اختبار NASA AD-1
بعد أن طار برنامجه بنجاح على جناح غير متماثل ، توفي عام 1982 في حادث تحطم طائرة تدريب خاصة من طراز سيسنا T-37 تغريدة.
بعد ذلك ، عادت وكالة ناسا إلى موضوع "الجناح المائل" ، حيث قامت في عام 1994 ببناء طائرة صغيرة بدون طيار مع جناحيها 6 ، 1 متر والقدرة على تغيير زاوية المسح من 35 إلى 50 درجة. تم بناؤه كجزء من إنشاء طائرة ركاب عابرة للقارات سعة 500 مقعد. لكن في النهاية تم إلغاء العمل في المشروع لنفس الأسباب المالية.
لم ينتهي بعد
ومع ذلك ، تلقى "الجناح المائل" حياة ثالثة ، وهذه المرة بفضل تدخل وكالة DARPA المعروفة ، والتي عرضت في عام 2006 على شركة Northrop Grumman عقدًا بقيمة 10 ملايين لتطوير مركبة جوية بدون طيار مع تغيير غير متماثل في عملية المسح..
لكن شركة Northrop تراجعت في تاريخ الطيران ويرجع ذلك أساسًا إلى تطويرها لطائرات من نوع "الجناح الطائر": كان مؤسس الشركة ، جون نورثروب ، متحمسًا لمثل هذا المخطط ، فمنذ البداية حدد الاتجاه من البحث لسنوات عديدة قادمة (أسس الشركة في أواخر الثلاثينيات ، وتوفي عام 1981).
نتيجة لذلك ، قرر متخصصو شركة نورثروب عبور تقنية الجناح الطائر والكتساح غير المتماثل بطريقة غير متوقعة. وكانت النتيجة هي طائرة نورثروب غرومان سويتش بليد (لا ينبغي الخلط بينها وبين التطور المفاهيمي الآخر - مقاتلة نورثروب سويتش بليد).
تصميم الطائرة بدون طيار بسيط للغاية. مرفق بالجناح البالغ ارتفاعه 61 مترًا وحدة مفصلية مزودة بمحركين نفاثين وكاميرات وإلكترونيات تحكم وملحقات ضرورية للمهمة (على سبيل المثال ، الصواريخ أو القنابل). لا تحتوي الوحدة على أي شيء غير ضروري - جسم الطائرة ، والريش ، والذيل ، إنها تشبه جندول بالون ، ربما باستثناء وحدات الطاقة.
زاوية دوران الجناح بالنسبة للوحدة لا تزال هي نفسها 60 درجة المثالية ، محسوبة في الأربعينيات: عند هذه الزاوية ، يتم تسوية موجات الصدمة الناشئة عند التحرك بسرعة تفوق سرعة الصوت. مع دوران جناحها ، تكون الطائرة بدون طيار قادرة على الطيران 2500 ميل بسرعة 2.0 م.
كان مفهوم الطائرة جاهزًا بحلول عام 2007 ، وبحلول عام 2010 ، وعدت الشركة بإجراء الاختبارات الأولى لتصميم يبلغ طول جناحيها 12.2 مترًا - سواء في نفق الرياح أو في رحلة حقيقية. كانت شركة نورثروب جرومان قد خططت أن تتم أول رحلة للطائرة بدون طيار كاملة الحجم حوالي عام 2020.
ولكن بالفعل في عام 2008 ، فقدت وكالة DARPA الاهتمام بالمشروع. لم تؤد الحسابات الأولية إلى النتائج المخطط لها ، وسحبت داربا العقد ، وأغلقت البرنامج في مرحلة نموذج الكمبيوتر. لذا فإن فكرة الاجتياح غير المتماثل كانت خارج الحظ مرة أخرى.
هل هذا أم لا؟
في الواقع ، كان العامل الوحيد الذي قتل مفهومًا مثيرًا للاهتمام هو الاقتصاد. إن وجود دوائر عاملة ومثبتة يجعل تطوير نظام معقد وغير مجرب أمرًا غير مربح.لديها مجالان للتطبيق - الرحلات الجوية العابرة للقارات للبطانات الثقيلة (الفكرة الرئيسية لجونز) والطائرات العسكرية بدون طيار القادرة على التحرك بسرعات تتجاوز سرعة الصوت (المهمة الأساسية لشركة نورثروب غرومان).
في الحالة الأولى ، تتمثل المزايا في الاقتصاد في استهلاك الوقود وزيادة السرعة ، بينما تتساوى الأشياء الأخرى مع الطائرات التقليدية. في الحالة الثانية ، يكون تقليل سحب الموجة إلى الحد الأدنى في اللحظة التي تصل فيها الطائرة إلى رقم Mach الحرج أمرًا ذا أهمية قصوى.
يعتمد ظهور طائرة متسلسلة بتكوين مماثل على إرادة مصنعي الطائرات فقط. إذا قرر أحدهم استثمار الأموال في البحث والبناء ، ثم أثبت عمليًا أن المفهوم ليس وظيفيًا فقط (تم إثبات ذلك بالفعل) ، ولكنه أيضًا مستدام ذاتيًا ، فإن التغيير غير المتماثل في عملية المسح لديه فرصة للنجاح. إذا لم يتم العثور على مثل هذه المغامرات في إطار الأزمة المالية العالمية ، فإن "الجناح المائل" سيبقى جزءًا آخر من تاريخ الطيران الغني بالفضول.
خصائص طائرة ناسا AD-1
الطاقم: شخص واحد
الطول: 11 ، 83 م
باع الجناح: 9.85 م عمودي ، 4.93 م مائل
زاوية الجناح: حتى 60 درجة
مساحة الجناح: 8 ، 6 2
الارتفاع: 2 ، 06 م
وزن الطائرة الفارغة: 658 كجم
الأعلى. وزن الإقلاع: 973 كغ
مجموعة نقل الحركة: 2 × محرك نفاث Microturbo TRS-18
الدفع: 100 كجم لكل محرك
سعة الوقود: 300 لتر السرعة القصوى: 322 كم / ساعة
سقف الخدمة: 3658 م
رواد حقيقيون
قلة من الناس يعرفون أن أول طائرة ذات هندسة أجنحة متغيرة لم يصنعها الألمان خلال الحرب العالمية الثانية (كما تدعي معظم المصادر) ، ولكن من قبل رواد الطيران الفرنسيين بارون إدموند دي مارساي وإميل مونين في عام 1911. تم تقديم الطائرة أحادية السطح Markay-Monin للجمهور في باريس في 9 ديسمبر 1911 ، وبعد ستة أشهر قامت بأول رحلة ناجحة لها.
في الواقع ، توصل دي مارساي ومونين إلى المخطط الكلاسيكي للهندسة المتغيرة بشكل متماثل - تم إرفاق طائرتين منفصلتين بجناحين بحد أقصى إجمالي يبلغ 13.7 مترًا بالمفصلات ، ويمكن للطيار تغيير زاوية موقعهما بالنسبة إلى جسم الطائرة الأيمن في الرحلة. على الأرض ، من أجل النقل ، يمكن طي الأجنحة ، مثل أجنحة الحشرات ، "خلف الظهر". أجبر تعقيد التصميم والحاجة إلى الانتقال إلى طائرات أكثر فاعلية (بسبب اندلاع الحرب) المصممين على التخلي عن المزيد من العمل في المشروع.
