Seperti yang Anda ketahui, bagian tengah adalah bagian paling sayap pesawat yang menghubungkan pesawat kiri dan kanan dan berfungsi, sebenarnya, untuk menempelkan sayap ke badan pesawat. Sesuai dengan logika, bagian tengah harus menjadi struktur yang kaku. Tetapi pada 21 Desember 1979, sebuah pesawat NASA AD-1 lepas landas, yang sayapnya melekat pada badan pesawat … pada engsel dan dapat berputar, memberikan bentuk asimetris pada pesawat.
Namun, semuanya dimulai jauh lebih awal - dengan jenius Teutonik yang suram Richard Vogt, kepala desainer dari perusahaan legendaris Blohm & Voss. Vogt, yang dikenal dengan pendekatan atipikalnya terhadap desain pesawat, telah membangun pesawat asimetris dan tahu bahwa skema seperti itu tidak mencegah pesawat stabil di udara. Dan pada tahun 1944, proyek Blohm & Voss dan P.202 lahir.
Ide utama Vogt adalah kemampuan untuk secara signifikan mengurangi hambatan saat terbang dengan kecepatan tinggi. Pesawat lepas landas dengan sayap simetris konvensional (karena sayap sapuan kecil memiliki koefisien angkat yang tinggi), dan dalam penerbangan ia berbelok dalam bidang sejajar dengan sumbu badan pesawat, sehingga mengurangi hambatan. Sebenarnya, ini adalah salah satu solusi untuk penerapan sapuan variabel sayap - pada saat yang sama Jerman mengerjakan sapuan simetris klasik pada pesawat Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss dan P.202 sepertinya terlalu gila untuk masuk ke serial ini. Sayapnya dengan rentang 11, 98 m dapat memutar engsel tengah pada sudut hingga 35 ° - pada sudut maksimum, rentang berubah menjadi 10, 06 m ketidakmampuan menggunakan sayap untuk memasang peralatan tambahan. Proyek ini tetap hanya di atas kertas.
Pada saat yang sama, spesialis dari Messerschmitt sedang mengerjakan proyek serupa. Kendaraan mereka, Me P.1109, mendapat julukan "sayap gunting". Mobil itu memiliki dua sayap, dan independen secara eksternal: satu terletak di atas badan pesawat, yang kedua - di bawahnya. Ketika sayap atas diputar searah jarum jam, sayap bawah juga diputar berlawanan arah jarum jam - desain ini memungkinkan untuk secara kualitatif mengkompensasi kemiringan pesawat dengan perubahan sapuan asimetris.
Sayap bisa berputar hingga 60 °, dan ketika tegak lurus dengan sumbu badan pesawat, pesawat tampak seperti biplan biasa.
Kesulitan Messerschmitt sama dengan Blohm & Voss: mekanisme yang rumit dan, di samping itu, masalah dengan desain sasis. Akibatnya, bahkan sebuah pesawat yang dibangun dari besi dengan sapuan variabel simetris - Messerschmitt.1101, tidak masuk ke produksi, apalagi struktur asimetris yang tetap hanya proyek. Jerman terlalu jauh di depan waktu mereka.
Manfaat dan kerugian
Keuntungan dari sapuan variabel asimetris sama dengan sapuan simetris. Saat pesawat lepas landas, gaya angkat tinggi diperlukan, tetapi ketika terbang dengan kecepatan tinggi (terutama di atas kecepatan suara), gaya angkat tidak lagi relevan, tetapi gaya hambat tinggi mulai mengganggu. Insinyur penerbangan harus menemukan kompromi. Dengan mengubah sapuan, pesawat beradaptasi dengan mode penerbangan. Perhitungan menunjukkan bahwa memposisikan sayap pada sudut 60 ° ke badan pesawat akan secara signifikan mengurangi hambatan aerodinamis, meningkatkan kecepatan jelajah maksimum, dan mengurangi konsumsi bahan bakar.
Tetapi dalam kasus ini, pertanyaan kedua muncul: mengapa kita membutuhkan perubahan sapuan asimetris, jika perubahan sapuan simetris jauh lebih nyaman bagi pilot dan tidak memerlukan kompensasi? Faktanya adalah bahwa kelemahan utama dari sapuan simetris adalah kompleksitas teknis dari mekanisme perubahan, massa padat dan biayanya. Dengan perubahan asimetris, perangkat ini jauh lebih sederhana - pada kenyataannya, poros dengan lampiran kaku sayap dan mekanisme beloknya.
Skema seperti itu rata-rata 14% lebih ringan dan meminimalkan impedansi karakteristik saat terbang dengan kecepatan melebihi kecepatan suara (yaitu, keuntungan juga dimanifestasikan dalam kinerja penerbangan). Yang terakhir ini disebabkan oleh gelombang kejut yang terjadi ketika sebagian aliran udara di sekitar pesawat memperoleh kecepatan supersonik. Akhirnya, ini adalah varian paling "anggaran" dari sapuan variabel.
OWRA RPW
Sebuah kendaraan udara tak berawak oleh NASA, dibangun pada awal 1970-an untuk studi eksperimental sifat penerbangan sapuan asimetris. Perangkat ini mampu memutar sayap 45 ° searah jarum jam dan ada dalam dua konfigurasi - berekor pendek dan berekor panjang.
Oleh karena itu, dengan perkembangan teknologi, manusia mau tidak mau kembali ke konsep yang menarik. Pada awal 1970-an, kendaraan udara tak berawak OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) diproduksi atas perintah NASA untuk mempelajari properti penerbangan dari skema semacam itu. Konsultan pengembangan adalah Vogt sendiri, yang beremigrasi ke Amerika Serikat setelah perang, pada waktu itu sudah menjadi pria yang sangat tua, dan kepala perancang dan ideologis kebangkitan gagasan itu adalah insinyur NASA Richard Thomas Jones. Jones telah mengakar ide ini sejak 1945, ketika dia menjadi karyawan NACA (pendahulu NASA, Komite Penasihat Nasional untuk Aeronautika), dan pada saat sampel dibuat, benar-benar semua perhitungan teoretis telah dikerjakan dan menyeluruh. diuji.
Sayap OWRA RPW dapat berputar hingga 45 °, drone memiliki badan pesawat dan ekor yang belum sempurna - pada kenyataannya, itu adalah tata letak terbang, elemen pusat dan satu-satunya yang menarik adalah sayap. Sebagian besar penelitian dilakukan di terowongan aerodinamis, beberapa dalam penerbangan nyata. Sayapnya bekerja dengan baik, dan NASA memutuskan untuk membangun pesawat yang lengkap.
Dan sekarang - terbang
Tentu saja, perubahan sapuan asimetris juga memiliki kelemahan - khususnya, asimetri resistensi frontal, momen belok parasit yang menyebabkan roll dan yaw yang berlebihan. Tetapi semua ini sudah di tahun 1970-an dapat dikalahkan oleh otomatisasi sebagian kontrol.
Pesawat NASA AD-1
Dia terbang 79 kali. Dalam setiap penerbangan, penguji menempatkan sayap di posisi baru, dan data yang diperoleh dianalisis dan dibandingkan satu sama lain.
Pesawat AD-1 (Ames Dryden-1) telah menjadi gagasan bersama dari sejumlah organisasi. Itu dibangun dengan besi oleh Ames Industrial Co., desain keseluruhan dilakukan pada Boeing, penelitian teknologi dilakukan oleh Komposit Berskala Bertha Rutana, dan uji terbang dilakukan di Pusat Penelitian Dryden di Lancaster, California. Sayap AD-1 dapat berputar pada poros tengah sebesar 60 °, dan hanya berlawanan arah jarum jam (ini sangat menyederhanakan desain tanpa kehilangan keuntungan).
Sayap digerakkan oleh motor listrik kompak yang terletak di dalam badan pesawat langsung di depan mesin (yang terakhir menggunakan mesin turbojet Prancis klasik Microturbo TRS18). Rentang sayap trapesium dalam posisi tegak lurus adalah 9, 85 m, dan dalam posisi diputar - hanya 4, 93, yang memungkinkan untuk mencapai kecepatan maksimum 322 km / jam.
Pada 21 Desember, AD-1 lepas landas untuk pertama kalinya, dan selama 18 bulan berikutnya, dengan setiap penerbangan baru, sayap diputar 1 derajat, merekam semua indikator pesawat. Pada pertengahan 1981, pesawat "mencapai" sudut maksimum 60 derajat. Penerbangan berlanjut hingga Agustus 1982, total AD-1 lepas landas sebanyak 79 kali.
NASA AD-1 (1979)
Satu-satunya pesawat dengan sayap sapuan asimetris yang lepas landas ke udara. Sayap diputar hingga 60 derajat berlawanan arah jarum jam.
Ide utama Jones adalah menggunakan perubahan sapuan asimetris di pesawat untuk penerbangan antarbenua - kecepatan dan penghematan bahan bakar paling baik dilakukan pada jarak yang sangat jauh. Pesawat AD-1 benar-benar mendapat ulasan positif baik dari para ahli maupun pilot, tetapi, anehnya, ceritanya tidak mendapat kelanjutan apa pun. Masalahnya adalah bahwa seluruh program terutama penelitian. Setelah menerima semua data yang diperlukan, NASA mengirim pesawat ke hanggar; 15 tahun yang lalu, ia pindah ke penyimpanan abadi di Museum Penerbangan Hillier di San Carlos.
NASA, sebagai organisasi penelitian, tidak terlibat dalam konstruksi pesawat, dan tidak ada produsen pesawat besar yang tertarik dengan konsep Jones. Liner antarbenua secara default jauh lebih besar dan lebih kompleks daripada "mainan" AD-1, dan perusahaan tidak berani menginvestasikan sejumlah besar uang dalam penelitian dan pengembangan desain yang menjanjikan, tetapi sangat mencurigakan. Klasik menang atas inovasi.
Richard Gray, Pilot Uji AD-1 NASA
Setelah berhasil menerbangkan programnya dengan sayap asimetris, ia meninggal pada tahun 1982 dalam kecelakaan pesawat latih pribadi Cessna T-37 Tweet.
Selanjutnya, NASA kembali ke tema "sayap miring", setelah membangun pada tahun 1994 sebuah drone kecil dengan lebar sayap 6, 1 m dan kemampuan untuk mengubah sudut sapuan dari 35 menjadi 50 derajat. Itu dibangun sebagai bagian dari pembuatan pesawat lintas benua 500 kursi. Namun pada akhirnya, pengerjaan proyek tersebut dibatalkan karena alasan keuangan yang sama.
Ini belum selesai
Namun demikian, "sayap miring" menerima kehidupan ketiga, dan kali ini berkat intervensi agen terkenal DARPA, yang pada tahun 2006 menawarkan kontrak 10 juta kepada Northrop Grumman untuk pengembangan kendaraan udara tak berawak dengan perubahan sapuan asimetris..
Tetapi perusahaan Northrop turun dalam sejarah penerbangan terutama karena pengembangan pesawat jenis "sayap terbang": pendiri perusahaan, John Northrop adalah penggemar skema semacam itu, sejak awal ia menetapkan arah penelitian selama bertahun-tahun yang akan datang (ia mendirikan perusahaan pada akhir 1930-an, dan meninggal pada 1981).
Akibatnya, spesialis Northrop memutuskan untuk melintasi teknologi sayap terbang dan sapuan asimetris dengan cara yang tidak terduga. Hasilnya adalah drone Northrop Grumman Switchblade (jangan dikelirukan dengan pengembangan konseptual mereka yang lain - pesawat tempur Northrop Switchblade).
Desain drone ini cukup sederhana. Terlampir pada sayap 61 meter adalah modul berengsel dengan dua mesin jet, kamera, elektronik kontrol dan lampiran yang diperlukan untuk misi (misalnya, rudal atau bom). Modul tidak ada yang berlebihan - badan pesawat, bulu, ekor, menyerupai gondola balon, kecuali mungkin dengan unit daya.
Sudut rotasi sayap relatif terhadap modul masih sama idealnya 60 derajat, dihitung pada tahun 1940-an: pada sudut ini, gelombang kejut yang timbul saat bergerak dengan kecepatan supersonik diratakan. Dengan sayapnya yang diputar, drone ini mampu terbang sejauh 2.500 mil dengan kecepatan 2,0 M.
Konsep pesawat sudah siap pada 2007, dan pada 2010-an, perusahaan berjanji untuk melakukan tes pertama tata letak dengan lebar sayap 12,2 m - baik di terowongan angin maupun dalam penerbangan nyata. Northrop Grumman telah merencanakan bahwa penerbangan pertama drone ukuran penuh akan berlangsung sekitar tahun 2020.
Namun sudah pada tahun 2008, badan DARPA kehilangan minat dalam proyek tersebut. Perhitungan awal tidak menghasilkan hasil yang direncanakan, dan DARPA menarik kontrak, menutup program pada tahap model komputer. Jadi ide sapuan asimetris kembali kurang beruntung.
Akankah atau tidak?
Faktanya, satu-satunya faktor yang mematikan konsep yang menarik adalah ekonomi. Memiliki sirkuit yang berfungsi dan terbukti membuatnya tidak menguntungkan untuk mengembangkan sistem yang kompleks dan belum teruji. Ini memiliki dua area aplikasi - penerbangan lintas benua dari kapal berat (ide utama Jones) dan drone militer yang mampu bergerak dengan kecepatan melebihi kecepatan suara (tugas utama Northrop Grumman).
Dalam kasus pertama, keuntungannya adalah penghematan bahan bakar dan peningkatan kecepatan, hal-hal lain sama dengan pesawat konvensional. Yang kedua, minimalisasi hambatan gelombang pada saat pesawat mencapai angka Mach kritis adalah yang paling penting.
Munculnya pesawat serial dengan konfigurasi serupa hanya bergantung pada keinginan produsen pesawat. Jika salah satu dari mereka memutuskan untuk menginvestasikan uang dalam penelitian dan konstruksi, dan kemudian membuktikan dalam praktik bahwa konsep tersebut tidak hanya berfungsi (ini telah terbukti), tetapi juga mandiri, maka perubahan sapuan asimetris memiliki peluang untuk berhasil.. Jika dalam kerangka krisis keuangan global pemberani seperti itu tidak ditemukan, "sayap miring" akan tetap menjadi satu bagian lagi dari sejarah penerbangan yang kaya akan keingintahuan.
Karakteristik pesawat NASA AD-1
Kru: 1 orang
Panjang: 11, 83 m
Lebar sayap: 9,85 m tegak lurus, 4,93 m miring
Sudut sayap: hingga 60 °
Area sayap: 8, 6 2
Tinggi: 2, 06 m
Berat pesawat kosong: 658 kg
Maks. berat lepas landas: 973 kg
Powertrain: 2 x mesin jet Microturbo TRS-18
Daya dorong: 100 kgf per mesin
Kapasitas bahan bakar: 300 liter Kecepatan maksimum: 322 km / jam
Langit-langit layanan: 3658 m
Pionir sejati
Hanya sedikit orang yang tahu bahwa pesawat pertama dengan geometri sayap variabel tidak dibangun oleh Jerman selama Perang Dunia Kedua (seperti yang diklaim sebagian besar sumber), tetapi oleh pionir penerbangan Prancis Baron Edmond de Marcai dan Emile Monin pada tahun 1911. Monoplane Markay-Monin diperkenalkan kepada publik di Paris pada 9 Desember 1911, dan enam bulan kemudian berhasil melakukan penerbangan pertamanya.
Sebenarnya, de Marcay dan Monin datang dengan skema klasik geometri variabel simetris - dua bidang sayap terpisah dengan rentang maksimum total 13,7 m melekat pada engsel, dan pilot dapat mengubah sudut lokasinya relatif terhadap badan pesawat. dalam penerbangan. Di darat, untuk transportasi, sayapnya bisa dilipat, seperti sayap serangga, "di belakang punggung." Kompleksitas desain dan kebutuhan untuk pindah ke pesawat yang lebih fungsional (karena pecahnya perang) memaksa para desainer untuk meninggalkan pekerjaan lebih lanjut pada proyek tersebut.
