حتى أكثر الطائرات غرابة تم بناؤها وفقًا لمبادئ التناظر في فجر صناعة الطائرات. أي طائرة لها جسم تقليدي ، يتم ربط الأجنحة التقليدية به بشكل عمودي. ومع ذلك ، مع تطور الديناميكا الهوائية ، بدأ المصممون بالتدريج في التفكير في إنشاء طائرة ذات جناح غير متماثل. كان ممثلو العبقرية الألمانية القاتمة أول من وصل إلى هذا: في عام 1944 ، اقترح ريتشارد فوجت ، كبير المصممين في Blohm & Voss ، مشروعًا مشابهًا. ومع ذلك ، لم يتجسد مشروعه في المعدن ؛ كانت ناسا الأمريكية AD-1 حقًا أول طائرة بجناح دوار.
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) هي طائرة تجريبية مصممة لدراسة مفهوم الجناح الدوار غير المتماثل المتغير. أصبحت أول طائرة ذات أجنحة مائلة في العالم. وصُنعت الطائرة غير العادية في الولايات المتحدة عام 1979 وقامت بأول رحلة لها في 21 ديسمبر من نفس العام. استمرت اختبارات الطائرة ذات الجناح الدوار حتى أغسطس 1982 ، حيث تمكن 17 طيارًا من إتقان الطائرة AD-1. بعد اختتام البرنامج ، تم إرسال الطائرة إلى متحف مدينة سان كارلوس ، حيث لا تزال متاحة لجميع الزوار وهي من أهم المعروضات المعروضة.
تجارب ألمانية
في ألمانيا ، خلال الحرب العالمية الثانية ، عملوا بجدية تامة على إنشاء طائرة ذات جناح غير متماثل. اشتهر المصمم ريتشارد فوغت بنهجه غير المعتاد في إنشاء تكنولوجيا الطيران ، فقد فهم أن المخطط الجديد لن يمنع الطائرة من الاستقرار في الهواء. في عام 1944 أنشأ مشروع الطائرات Blohm & Voss و P.202. كانت الفكرة الرئيسية للمصمم الألماني هي إمكانية حدوث انخفاض كبير في السحب عند الطيران بسرعة عالية. أقلعت الطائرة بجناح متماثل تقليدي ، حيث كان للجناح الصغير المائل معامل رفع مرتفع ، ولكن أثناء الطيران ، تحول الجناح إلى مستوى موازٍ لمحور جسم الطائرة ، مما قلل من مستوى المقاومة. في الوقت نفسه ، تم تنفيذ العمل في ألمانيا من خلال المسح الكلاسيكي المتماثل للجناح على مقاتلة Messerschmitt P.1101.
بلوم وفوس و P.202
ولكن حتى في ألمانيا في سنوات الحرب الأخيرة ، بدا مشروع الطائرات Blohm & Voss و P.202 مجنونًا ، ولم يتجسد أبدًا في المعدن ، ولم يبق إلى الأبد إلا في شكل مخططات. كان من المفترض أن تحصل الطائرة التي صممها Vogt على امتداد جناح يبلغ 11.98 مترًا ، والذي يدور على المفصلة المركزية بزاوية تصل إلى 35 درجة - مع أقصى انحراف ، تغير جناحيها إلى 10.06 مترًا. يعتبر العيب الرئيسي للمشروع أنه آلية ثقيلة ومرهقة (حسب الحسابات) لقلب الجناح ، والتي احتلت مساحة كبيرة داخل جسم الطائرة ، وعدم القدرة على استخدام الجناح لتعليق أسلحة ومعدات إضافية. كان أيضا عيب خطير.
من المثير للدهشة أن Vogt لم يكن المصمم الألماني الوحيد الذي فكر في جناح متأرجح. تم إعداد مشروع مماثل من قبل المهندسين في Messerschmitt. حتى أن مشروع Me P.1109 الذي قدموه حصل على لقب "جناح المقص". كان للمشروع الذي قاموا بإنشائه جناحان في وقت واحد. علاوة على ذلك ، كانوا مستقلين عن بعضهم البعض. كان أحد الأجنحة فوق جسم الطائرة ، والآخر - تحته. عند تدوير الجناح العلوي في اتجاه عقارب الساعة ، استدار الجناح السفلي بنفس الطريقة ولكن عكس اتجاه عقارب الساعة.جعل هذا التصميم من الممكن التعويض نوعيًا عن انحراف الطائرة بتغيير غير متماثل في الاجتياح. في الوقت نفسه ، يمكن أن تدور الأجنحة بزاوية تصل إلى 60 درجة ، بينما عندما تكون متعامدة مع جسم الطائرة ، فإنها لا تختلف عن الطائرة الكلاسيكية ذات السطحين. من خلال القيام بذلك ، واجه Messerschmitt نفس المشكلات التي واجهتها Blohm & Voss: آلية تحول معقدة للغاية. على الرغم من حقيقة أن أيا من الطائرات الألمانية غير المتماثلة لم تتجاوز المشاريع الورقية ، يجب الاعتراف بأن الألمان كانوا متقدمين بشكل جدي على وقتهم في تطويرهم. لم يتمكن الأمريكيون من تحقيق خطتهم إلا في أواخر السبعينيات.
ناسا AD-1 - عدم تناسق الطيران
تم تنفيذ أفكار المصممين الألمان بالمعادن من قبل زملائهم الأمريكيين. لقد تعاملوا مع القضية بدقة قدر الإمكان. بشكل مستقل عن الألمان في عام 1945 ، طرح المهندس الأمريكي روبرت توماس جونسون فكرته عن نوع من "الجناح المقص" ، وفقًا لفكرته ، يجب أن يدور مثل هذا الجناح على مفصل خاص. ومع ذلك ، في تلك السنوات ، لم يستطع إدراك فكرته ، ولم تسمح القدرات التقنية بذلك. تغير هذا في السبعينيات عندما جعلت التكنولوجيا إنشاء طائرات غير متكافئة ممكنًا. في الوقت نفسه ، تمت دعوة ريتشارد فوجت نفسه ، الذي هاجر إلى الولايات المتحدة بعد نهاية الحرب العالمية الثانية ، كمستشار مشروع.
بحلول ذلك الوقت ، كان المصممون يعرفون بالفعل أن الطائرات ذات الأجنحة المتغيرة لها عدد من العيوب. تضمنت العيوب الرئيسية لهذا التصميم: تحول التركيز الديناميكي الهوائي عند تغيير الاجتياح ، مما أدى إلى زيادة مقاومة التوازن ؛ زيادة كتلة الهيكل بسبب وجود حزمة طاقة ومفصلات محورية للوحدات المرفقة بها ، بالإضافة إلى أختام الموضع المتراجع لجناح الطائرة. كان كل من أوجه القصور هذه في نهاية المطاف سبب انخفاض في نطاق الرحلة أو انخفاض في كتلة الحمولة.
في الوقت نفسه ، كان موظفو ناسا واثقين من أن طائرة ذات جناح اكتساح متغير بشكل غير متماثل (KAIS) ستحرم من العيوب المدرجة. باستخدام مثل هذا المخطط ، سيتم ربط الجناح بجسم الطائرة باستخدام مفصلة محورية واحدة ، وسيتم إجراء التغيير في اكتساح وحدات التحكم عند تدوير الجناح في وقت واحد ، ولكن كان له الطابع المعاكس. أظهر تحليل مقارن للطائرات ذات الأجنحة المتغيرة للمخطط القياسي و KAIS الذي أجراه متخصصو ناسا أن المخطط الثاني يُظهر انخفاضًا في السحب بنسبة 11-20 بالمائة ، وكتلة الهيكل تتناقص بنسبة 14 بالمائة ، وسحب الموجة عند الطيران بسرعة تفوق سرعة الصوت يجب أن تنخفض بنسبة 26 بالمائة. …
في الوقت نفسه ، كان للطائرة ذات الجناح غير المتماثل عيوبها. بادئ ذي بدء ، بزاوية اكتساح كبيرة ، فإن ناتئ مجتاح مستقيم له زاوية هجوم فعالة أكبر من ناتئ اجتياح عكسي ، مما يؤدي إلى عدم تناسق في السحب ، ونتيجة لذلك ، إلى ظهور لحظات تحول طفيلية في الملعب ، لفة وانعراج. كانت المشكلة الثانية هي أن KAIS يتميز بزيادة كبيرة بمقدار الضعف في سماكة الطبقة الحدودية على طول امتداد الجناح ، وأي توقف غير متماثل للتدفق يثير اضطرابات شديدة. ولكن ، على الرغم من ذلك ، كان يُعتقد أنه يمكن القضاء على الآثار السلبية من خلال إدخال نظام التحكم في الطيران ، والذي سيؤثر تلقائيًا على الضوابط الديناميكية الهوائية للطائرة ، اعتمادًا على معايير مختلفة: زاوية الهجوم ، وسرعة الطيران ، واكتساح الجناح. زاوية. على أي حال ، للتحقق من جميع الحسابات ، كان من الضروري بناء نموذج طيران.
تم اختبار مفهوم KAIS بنجاح على نموذج بدون طيار ، وبعد ذلك كان من الضروري الانتقال إلى إنشاء طائرة كاملة. تم تعيين المشروع التجريبي NASA AD-1 أو Ames Dryden-1.تم تسمية الطائرة على اسم مراكز الأبحاث التي عملت في المشروع - ناسا أميس وناسا درايدن. في الوقت نفسه ، كان متخصصو بوينج مسؤولين عن التصميم العام للطائرة. وفقًا لحسابات مهندسي وكالة ناسا والاختصاصات المتاحة ، قامت شركة Rutan Aircraft Factory الأمريكية بتجميع الطائرات المطلوبة. في نفس الوقت كان من متطلبات المشروع أن يكون ضمن ميزانية 250 ألف دولار. لهذا ، تم تصنيع الطائرة التجريبية بأبسط ما يمكن من حيث التكنولوجيا ورخيصة ؛ تم تركيب محركات ضعيفة إلى حد ما على الطائرة. كانت الطائرة الجديدة جاهزة في فبراير 1979 ، وبعد ذلك تم تسليمها إلى كاليفورنيا في مطار درايدن التابع لناسا.
يمكن أن يدور جناح الطائرة التجريبية AD-1 على طول المحور المركزي بمقدار 60 درجة ، ولكن عكس اتجاه عقارب الساعة فقط (هذا الحل يبسط التصميم بشكل كبير دون أن يفقد مزاياه). تم توفير دوران الجناح بسرعة 3 درجات في الثانية بواسطة محرك كهربائي مدمج ، تم تثبيته داخل جسم الطائرة مباشرة أمام المحركات الرئيسية. كأخير ، تم استخدام محركين نفاثين نفاثيين كلاسيكيين فرنسيين الصنع من نوع Microturbo TRS18 بقوة دفع 100 كجم لكل منهما. كان امتداد الجناح شبه المنحرف عند وضعه بشكل عمودي على جسم الطائرة 9 ، 85 مترًا ، وعند أقصى انعطاف - 4 ، 93 مترًا فقط. في الوقت نفسه ، لم تتجاوز سرعة الطيران القصوى 400 كم / ساعة.
حلقت الطائرة لأول مرة في السماء في 21 ديسمبر 1979. في رحلتها الأولى ، قام طيار الاختبار التابع لوكالة ناسا توماس ماك ميرفي. تم إقلاع الطائرة بجناح ثابت عموديًا ، وتغيرت زاوية دوران الجناح بالفعل أثناء الطيران بعد الوصول إلى السرعة والارتفاع المطلوبين. على مدار الثمانية عشر شهرًا التالية ، مع كل رحلة تجريبية جديدة ، تم تدوير جناح الطائرة AD-1 بدرجة واحدة ، مع تسجيل جميع مؤشرات الطيران. ونتيجة لذلك ، وصلت الطائرة التجريبية في منتصف عام 1980 إلى أقصى زاوية لجناحها وهي 60 درجة. استمرت الرحلات التجريبية حتى أغسطس 1982 ، بإجمالي 79 رحلة جوية للطائرة. لقد حدث أنه في الرحلة الأخيرة في 7 أغسطس 1982 ، تم رفع الطائرة بواسطة توماس ماك ميرفي ، بينما طار 17 طيارًا مختلفًا خلال فترة الاختبار بأكملها.
افترض برنامج الاختبار أن النتائج التي تم الحصول عليها ستساعد في استخدام التغيير غير المتماثل في اكتساح الجناح عند القيام برحلات طويلة عابرة للقارات - كان من المفترض أن تؤتي السرعة والاقتصاد في استهلاك الوقود ثمارها بأفضل طريقة على مسافات طويلة جدًا. تلقت طائرة NASA AD-1 التجريبية مراجعات إيجابية من الطيارين والمتخصصين ، لكن المشروع لم يتلق مزيدًا من التطوير. كانت المشكلة أن البرنامج كان يُنظر إليه في الأصل على أنه برنامج بحث. بعد تلقي جميع البيانات اللازمة ، أرسلت وكالة ناسا ببساطة طائرة فريدة إلى الحظيرة ، حيث تم نقلها لاحقًا إلى متحف الطيران. لطالما كانت وكالة ناسا مؤسسة بحثية لم تتعامل مع بناء الطائرات ، ولم يكن أي من أكبر مصنعي الطائرات مهتمًا بمفهوم الجناح الدوار. بشكل افتراضي ، كانت أي سفينة ركاب عابرة للقارات أكثر تعقيدًا وأكبر من طائرة "لعبة" AD-1 ، لذلك لم تخاطر الشركات بذلك. لم يرغبوا في الاستثمار في البحث والتطوير ، وإن كان تصميمًا واعدًا ، لكنه لا يزال مريبًا. إن وقت الابتكار في هذا المجال ، في رأيهم ، لم يحن بعد.
أداء رحلة ناسا AD-1:
الأبعاد الكلية: الطول - 11 ، 8 م ، الارتفاع - 2 ، 06 م ، جناحيها - 9 ، 85 م ، مساحة الجناح - 8 ، 6 م 2.
الوزن الفارغ - 658 كجم.
الوزن الأقصى للإقلاع - 973 كجم.
محطة توليد الكهرباء عبارة عن محركين توربيني توربيني صغير TRS18-046 بقوة دفع 2x100 kgf.
سرعة الانطلاق - 274 كم / ساعة.
السرعة القصوى تصل إلى 400 كم / ساعة.
الطاقم - شخص واحد.
