Zelfs de meest ongewone vliegtuigen werden gebouwd volgens de principes van symmetrie aan het begin van de vliegtuigindustrie. Elk vliegtuig had een conventionele romp, waaraan conventionele vleugels loodrecht waren bevestigd. Geleidelijk, met de ontwikkeling van aerodynamica, begonnen ontwerpers echter na te denken over de creatie van een vliegtuig met een asymmetrische vleugel. Vertegenwoordigers van het sombere Duitse genie waren de eersten die dit bereikten: in 1944 werd een soortgelijk project voorgesteld door Richard Vogt, hoofdontwerper van Blohm & Voss. Zijn project was echter niet in metaal belichaamd; de Amerikaanse NASA AD-1 was echt het eerste vliegtuig met een draaivleugel.
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) is een experimenteel vliegtuig dat is ontworpen om het concept van een asymmetrisch variabele roterende vleugel te bestuderen. Werd 's werelds eerste vliegtuig met schuine vleugels. Het ongebruikelijke vliegtuig werd in 1979 in de Verenigde Staten gebouwd en maakte zijn eerste vlucht op 21 december van hetzelfde jaar. De tests van het vliegtuig met een roterende vleugel gingen door tot augustus 1982, gedurende die tijd slaagden 17 piloten erin de AD-1 onder de knie te krijgen. Na de sluiting van het programma werd het vliegtuig naar het Museum van de stad San Carlos gestuurd, waar het nog steeds beschikbaar is voor alle bezoekers en een van de belangrijkste tentoongestelde voorwerpen is.
Duitse experimenten
In Duitsland hebben ze tijdens de Tweede Wereldoorlog heel serieus gewerkt aan het maken van vliegtuigen met een asymmetrische vleugel. Ontwerper Richard Vogt stond bekend om zijn atypische benadering van het creëren van luchtvaarttechnologie, hij begreep dat het nieuwe schema niet zou voorkomen dat het vliegtuig stabiel in de lucht zou blijven. In 1944 creëerde hij het Blohm & Voss en P.202 vliegtuigproject. Het belangrijkste idee van de Duitse ontwerper was de mogelijkheid van een aanzienlijke vermindering van de luchtweerstand bij het vliegen met hoge snelheid. Het vliegtuig vertrok met een conventionele symmetrische vleugel, aangezien een kleine geveegde vleugel een hoge liftcoëfficiënt had, maar al tijdens de vlucht draaide de vleugel in een vlak evenwijdig aan de as van de romp, waardoor het weerstandsniveau werd verminderd. Tegelijkertijd werd in Duitsland gewerkt met de klassieke symmetrische vleugelzwaai op de Messerschmitt P.1101-jager.
Blohm & Voss en P.202
Maar zelfs in Duitsland in de laatste oorlogsjaren leek het Blohm & Voss en P.202-vliegtuigproject krankzinnig, het was nooit belichaamd in metaal en bleef voor altijd alleen in de vorm van blauwdrukken. Het door Vogt ontworpen vliegtuig moest een spanwijdte van 11,98 meter krijgen, die op het centrale scharnier in een hoek van maximaal 35 graden draaide - met een maximale afwijking veranderde de spanwijdte naar 10,06 meter. Het grootste nadeel van het project werd beschouwd als een zwaar en omslachtig (volgens berekeningen) mechanisme voor het draaien van de vleugel, dat veel ruimte in beslag nam in de vliegtuigromp, en het onvermogen om de vleugel te gebruiken voor het ophangen van extra wapens en uitrusting was ook een ernstig nadeel.
Verrassend genoeg was Vogt niet de enige Duitse ontwerper die een schommelvleugel overwoog. Een soortgelijk project werd voorbereid door ingenieurs van Messerschmitt. Het door hen gepresenteerde project Me P.1109 kreeg zelfs de bijnaam "schaarvleugel". Het project dat ze creëerden had twee vleugels tegelijk. Bovendien waren ze onafhankelijk van elkaar. De ene vleugel bevond zich boven de romp van het vliegtuig, de andere - eronder. Bij het draaien van de bovenste vleugel met de klok mee, draaide de onderste vleugel op dezelfde manier, maar tegen de klok in. Dit ontwerp maakte het mogelijk om de scheefheid van het vliegtuig kwalitatief te compenseren met een asymmetrische verandering in sweep. Tegelijkertijd konden de vleugels in een hoek van maximaal 60 graden draaien, terwijl wanneer ze loodrecht op de vliegtuigromp stonden, dit niet anders was dan de klassieke tweedekker. Daarbij stuitte Messerschmitt op dezelfde problemen als Blohm & Voss: een zeer complex draaimechanisme. Ondanks het feit dat geen van de Duitse asymmetrische vliegtuigen niet verder ging dan papieren projecten, moet worden toegegeven dat de Duitsers hun tijd serieus vooruit waren in hun ontwikkeling. De Amerikanen konden hun plan pas eind jaren zeventig realiseren.
NASA AD-1 - vliegende asymmetrie
De ideeën van de Duitse ontwerpers werden door hun Amerikaanse collega's in metaal omgezet. Ze pakten het probleem zo grondig mogelijk aan. Onafhankelijk van de Duitsers bracht de Amerikaanse ingenieur Robert Thomas Johnson in 1945 zijn idee van een soort "schaarvleugel" naar voren, volgens zijn idee moest zo'n vleugel aan een speciaal scharnier draaien. In die jaren kon hij zijn idee echter niet realiseren, de technische mogelijkheden lieten het niet toe. Dit veranderde in de jaren zeventig toen technologie de creatie van asymmetrische vliegtuigen mogelijk maakte. Tegelijkertijd werd dezelfde Richard Vogt, die na het einde van de Tweede Wereldoorlog naar de Verenigde Staten emigreerde, uitgenodigd als projectadviseur.
Tegen die tijd wisten de ontwerpers al dat vliegtuigen met variabele zwaaivleugels een aantal nadelen hadden. De belangrijkste nadelen van dit ontwerp waren: de verschuiving van de aerodynamische focus bij het veranderen van de sweep, wat leidde tot een toename van de balanceringsweerstand; een toename van de massa van de constructie door de aanwezigheid van een krachtbalk en draaischarnieren van de consoles die eraan zijn bevestigd, evenals afdichtingen van de ingetrokken positie van de vliegtuigvleugel. Beide tekortkomingen waren uiteindelijk de reden voor een afname van het vliegbereik of een afname van de massa van de nuttige lading.
Tegelijkertijd hadden NASA-medewerkers er vertrouwen in dat een vliegtuig met een asymmetrisch variabele sweepwing (KAIS) de genoemde nadelen zou missen. Met een dergelijk schema zou de vleugel aan de vliegtuigromp worden bevestigd met behulp van één draaischarnier, en de verandering in de zwaai van de consoles wanneer de vleugel werd gedraaid, zou gelijktijdig worden uitgevoerd, maar had het tegenovergestelde karakter. Een vergelijkende analyse van vliegtuigen met variabele zwaaivleugels van het standaardschema en KAIS, uitgevoerd door NASA-specialisten, toonde aan dat het tweede schema een afname van de weerstand met 11-20 procent laat zien, de massa van de constructie met 14 procent afneemt en de golfweerstand bij het vliegen met supersonische snelheden zou met 26 procent moeten afnemen. …
Tegelijkertijd had het vliegtuig met een asymmetrische vleugel zijn nadelen. Ten eerste heeft een straight-swept cantilever met een grote sweephoek een grotere effectieve aanvalshoek dan een reverse-swept cantilever, wat leidt tot een asymmetrie van de weerstand en als gevolg daarvan tot het optreden van parasitaire draaimomenten in de toonhoogte, rollen en gieren. Het tweede probleem was dat KAIS wordt gekenmerkt door een twee keer zo grote toename van de dikte van de grenslaag langs de spanwijdte, en elke asymmetrische blokkering van de stroming veroorzaakt intense verstoringen. Maar ondanks dit geloofde men dat negatieve effecten konden worden geëlimineerd door de introductie van een fly-by-wire-besturingssysteem, dat automatisch de aerodynamische besturing van het vliegtuig zou beïnvloeden, afhankelijk van verschillende parameters: aanvalshoek, vliegsnelheid, vleugelslag hoek. Om alle berekeningen te controleren was het in ieder geval nodig om een vliegend model te bouwen.
Het KAIS-concept is met succes getest op een onbemand model, waarna het noodzakelijk was om over te gaan tot het maken van een volwaardig vliegtuig. Het experimentele project werd NASA AD-1 of Ames Dryden-1 genoemd. Het vliegtuig is vernoemd naar de onderzoekscentra die aan het project hebben gewerkt - NASA Ames en NASA Dryden. Tegelijkertijd waren Boeing-specialisten verantwoordelijk voor het algehele ontwerp van het vliegtuig. Volgens de berekeningen van NASA-ingenieurs en de beschikbare taakomschrijving heeft het Amerikaanse bedrijf Rutan Aircraft Factory het benodigde vliegtuig geassembleerd. Tegelijkertijd was een van de vereisten van het project om binnen het budget van 250 duizend dollar te blijven. Hiervoor werd het experimentele vliegtuig zo eenvoudig mogelijk gemaakt qua technologie en goedkoop; er werden vrij zwakke motoren op het vliegtuig geïnstalleerd. Het nieuwe vliegtuig was klaar in februari 1979, waarna het werd afgeleverd in Californië op het Dryden-vliegveld van NASA.
De vleugel van het experimentele vliegtuig AD-1 kon 60 graden langs de centrale as draaien, maar alleen tegen de klok in (deze oplossing vereenvoudigde het ontwerp aanzienlijk zonder de voordelen te verliezen). De vleugeldraaiing met een snelheid van 3 graden per seconde werd verzorgd door een compacte elektromotor, die direct voor de hoofdmotoren in de vliegtuigromp was geïnstalleerd. Als laatste werden twee klassieke, in Frankrijk vervaardigde Microturbo TRS18-turbojetmotoren met een stuwkracht van elk 100 kgf gebruikt. De spanwijdte van de trapeziumvormige vleugel, loodrecht op de romp geplaatst, was 9, 85 meter en bij maximale bocht - slechts 4, 93 meter. Tegelijkertijd was de maximale vliegsnelheid niet hoger dan 400 km / u.
Het vliegtuig ging voor het eerst de lucht in op 21 december 1979. Op zijn eerste vlucht werd het gevlogen door NASA-testpiloot Thomas McMurphy. De start van het vliegtuig werd uitgevoerd met een loodrecht vaste vleugel, de rotatiehoek van de vleugel veranderde al tijdens de vlucht na het bereiken van de vereiste snelheid en hoogte. In de komende 18 maanden werd bij elke nieuwe testvlucht de vleugel van het AD-1-vliegtuig 1 graad gedraaid, terwijl alle vluchtindicatoren werden geregistreerd. Als gevolg hiervan bereikte het experimentele vliegtuig medio 1980 zijn maximale vleugelhoek van 60 graden. Testvluchten gingen door tot augustus 1982, met in totaal 79 vluchten van het vliegtuig. Het gebeurde zo dat op de laatste vlucht op 7 augustus 1982 het vliegtuig werd opgetild door Thomas McMurphy, terwijl 17 verschillende piloten erop vlogen gedurende de hele testperiode.
Het testprogramma ging ervan uit dat de verkregen resultaten zouden helpen om de asymmetrische verandering in de vleugelzwaai te gebruiken bij het uitvoeren van lange intercontinentale vluchten - de snelheid en het brandstofverbruik zouden op zeer lange afstanden het beste zijn vruchten hebben afgeworpen. Het experimentele NASA AD-1-vliegtuig kreeg positieve recensies van piloten en specialisten, maar het project werd niet verder ontwikkeld. Het probleem was dat het programma oorspronkelijk werd gezien als een onderzoeksprogramma. Na alle benodigde gegevens te hebben ontvangen, stuurde NASA eenvoudig een uniek vliegtuig naar de hangar, van waaruit het later naar het luchtvaartmuseum werd overgebracht. NASA is altijd een onderzoeksorganisatie geweest die zich niet bezighield met vliegtuigbouw, en geen van de grootste vliegtuigfabrikanten was geïnteresseerd in het concept van een roterende vleugel. Standaard was elk intercontinentaal passagiersschip complexer en groter dan het "speelgoed" AD-1-vliegtuig, dus de bedrijven namen het risico niet. Ze wilden niet investeren in onderzoek en ontwikkeling, zij het een veelbelovend, maar toch verdacht ontwerp. De tijd voor innovatie op dit gebied is volgens hen nog niet aangebroken.
Vliegprestaties van NASA AD-1:
Totale afmetingen: lengte - 11, 8 m, hoogte - 2, 06 m, spanwijdte - 9, 85 m, vleugeloppervlak - 8, 6 m2.
Leeg gewicht - 658 kg.
Maximaal startgewicht - 973 kg.
De krachtcentrale is 2 turbojetmotoren Microturbo TRS18-046 met een stuwkracht van 2x100 kgf.
Kruissnelheid - 274 km/u.
De maximale snelheid is maximaal 400 km/u.
Bemanning - 1 persoon.
