Como saben, la sección central es la parte misma del ala del avión que conecta los planos izquierdo y derecho y sirve, de hecho, para unir el ala al fuselaje. De acuerdo con la lógica, la sección central debe ser una estructura rígida. Pero el 21 de diciembre de 1979 despegó un avión AD-1 de la NASA, cuyo ala estaba unida al fuselaje … en una bisagra y podía girar, dándole al avión una forma asimétrica.
Sin embargo, todo comenzó mucho antes, con el sombrío genio teutónico Richard Vogt, diseñador jefe de la legendaria compañía Blohm & Voss. Vogt, conocido por su enfoque atípico del diseño de aviones, ya había construido aviones asimétricos y sabía que tal esquema no impedía que el avión se mantuviera estable en el aire. Y en 1944 nació el proyecto Blohm & Voss y P.202.
La idea principal de Vogt era la capacidad de reducir significativamente la resistencia al volar a altas velocidades. El avión despegó con un ala simétrica convencional (ya que un ala de barrido pequeña tiene un alto coeficiente de sustentación), y en vuelo giró en un plano paralelo al eje del fuselaje, reduciendo así la resistencia. En realidad, esta fue una de las soluciones para la implementación de un barrido variable del ala; al mismo tiempo, los alemanes elaboraron el barrido simétrico clásico en el avión Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss y P.202 parecían demasiado locos para entrar en la serie. Su ala con una envergadura de 11, 98 m podía girar sobre la bisagra central en un ángulo de hasta 35 ° - en el ángulo máximo, la envergadura cambió a 10, 06 m. Incapacidad para usar el ala para montar equipos adicionales. El proyecto quedó solo en papel.
Al mismo tiempo, especialistas de Messerschmitt estaban trabajando en un proyecto similar. Su vehículo, el Me P.1109, recibió el sobrenombre de "ala de tijera". El automóvil tenía dos alas, y externamente independientes: una estaba ubicada sobre el fuselaje, la segunda, debajo de él. Cuando el ala superior se giró en el sentido de las agujas del reloj, el ala inferior se giró de manera similar en sentido contrario a las agujas del reloj; este diseño hizo posible compensar cualitativamente el sesgo de la aeronave con un cambio asimétrico en el barrido.
Las alas podían girar hasta 60 °, y cuando estaban perpendiculares al eje del fuselaje, el avión parecía un biplano normal.
Las dificultades del Messerschmitt eran las mismas que las de Blohm & Voss: un mecanismo complejo y, además, problemas con el diseño del chasis. Como resultado, incluso un avión construido en hierro con un barrido simétricamente variable, Messerschmitt Р.1101, no entró en producción, y mucho menos estructuras asimétricas que quedaron solo como proyectos. Los alemanes se adelantaron demasiado a su tiempo.
Beneficios y pérdidas
Las ventajas de un barrido asimétricamente variable son las mismas que las de un barrido simétrico. Cuando el avión despega, se requiere una gran sustentación, pero cuando vuela a alta velocidad (especialmente por encima de la velocidad del sonido), la sustentación ya no es tan relevante, pero la alta resistencia comienza a interferir. Los ingenieros de aviación deben encontrar un compromiso. Al cambiar el barrido, la aeronave se adapta al modo de vuelo. Los cálculos muestran que colocar el ala en un ángulo de 60 ° con respecto al fuselaje reducirá significativamente la resistencia aerodinámica, aumentando la velocidad máxima de crucero y reduciendo el consumo de combustible.
Pero en este caso, surge una segunda pregunta: ¿por qué necesitamos un cambio de barrido asimétrico, si uno simétrico es mucho más conveniente para el piloto y no requiere compensación? El hecho es que la principal desventaja del barrido simétrico es la complejidad técnica del mecanismo de cambio, su masa sólida y su costo. Con un cambio asimétrico, el dispositivo es mucho más simple; de hecho, un eje con una fijación rígida del ala y su mecanismo de giro.
Dicho esquema es en promedio un 14% más ligero y minimiza la impedancia característica cuando se vuela a velocidades que exceden la velocidad del sonido (es decir, las ventajas también se manifiestan en el rendimiento del vuelo). Este último es provocado por una onda de choque que se produce cuando parte del flujo de aire alrededor de la aeronave adquiere una velocidad supersónica. Finalmente, esta es la variante más "presupuestaria" del barrido variable.
OWRA RPW
Un vehículo aéreo no tripulado de la NASA, construido a principios de la década de 1970 para el estudio experimental de las propiedades de vuelo del barrido asimétrico. El dispositivo podía girar el ala 45 ° en el sentido de las agujas del reloj y existía en dos configuraciones: cola corta y cola larga.
Por tanto, con el desarrollo de la tecnología, la humanidad no pudo evitar volver a un concepto interesante. A principios de la década de 1970, un vehículo aéreo no tripulado OWRA RPW (avión de investigación de ala oblicua) fue fabricado por orden de la NASA para estudiar las propiedades de vuelo de dicho esquema. El consultor de desarrollo fue el propio Vogt, que emigró a los Estados Unidos después de la guerra, en ese momento ya un hombre muy anciano, y el diseñador jefe e ideólogo del resurgimiento de la idea fue el ingeniero de la NASA Richard Thomas Jones. Jones había estado apoyando esta idea desde 1945, cuando era empleado de NACA (el predecesor de la NASA, el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica), y cuando se construyó la muestra, absolutamente todos los cálculos teóricos se habían elaborado y meticulosamente. probado.
El ala OWRA RPW podía girar hasta 45 °, el dron tenía un fuselaje y una cola rudimentarios; de hecho, era un diseño de vuelo, cuyo elemento central y único interesante era el ala. La mayor parte de la investigación se llevó a cabo en un túnel aerodinámico, algunas en vuelo real. El ala funcionó bien y la NASA decidió construir un avión en toda regla.
Y ahora, ¡vuela
Por supuesto, el cambio de barrido asimétrico también tiene desventajas, en particular, la asimetría de la resistencia frontal, momentos de giro parásitos que conducen a un balanceo y guiñada excesivos. Pero todo esto ya en la década de 1970 podría ser derrotado por la automatización parcial de los controles.
Avión NASA AD-1
Voló 79 veces. En cada vuelo, los probadores colocaron el ala en una nueva posición, y los datos obtenidos fueron analizados y comparados entre sí.
El avión AD-1 (Ames Dryden-1) se ha convertido en una creación conjunta de varias organizaciones. Fue construido en hierro por Ames Industrial Co., el diseño general se realizó en Boeing, la investigación tecnológica fue realizada por Scaled Composites de Bertha Rutana y las pruebas de vuelo se llevaron a cabo en el Dryden Research Center en Lancaster, California. El ala AD-1 podía girar 60 ° sobre el eje central, y solo en sentido antihorario (esto simplificaba enormemente el diseño sin perder ventajas).
El ala estaba impulsada por un motor eléctrico compacto ubicado dentro del fuselaje directamente en frente de los motores (este último usaba los motores turborreactores franceses clásicos Microturbo TRS18). El tramo del ala trapezoidal en la posición perpendicular fue de 9, 85 m, y en la posición girada, solo 4, 93, lo que permitió alcanzar una velocidad máxima de 322 km / h.
El 21 de diciembre, el AD-1 despegó por primera vez, y durante los siguientes 18 meses, con cada nuevo vuelo, el ala fue rotada 1 grado, registrando todos los indicadores de la aeronave. A mediados de 1981, la aeronave "alcanzó" un ángulo máximo de 60 grados. Los vuelos continuaron hasta agosto de 1982, en total, el AD-1 despegó 79 veces.
NASA AD-1 (1979)
El único avión con un ala de barrido asimétrica que despegó en el aire. El ala giró hasta 60 grados en sentido antihorario.
La idea principal de Jones era utilizar cambios de barrido asimétrico en los aviones para vuelos intercontinentales: la velocidad y el ahorro de combustible se amortizaban mejor en distancias ultralargas. El avión AD-1 realmente recibió críticas positivas tanto de expertos como de pilotos, pero, curiosamente, la historia no recibió ninguna continuación. El problema era que todo el programa era principalmente investigación. Habiendo recibido todos los datos necesarios, la NASA envió el avión al hangar; Hace 15 años, se mudó al almacenamiento eterno en el Museo de Aviación Hillier en San Carlos.
La NASA, como organización de investigación, no participó en la construcción de aviones, y ninguno de los principales fabricantes de aviones estaba interesado en el concepto de Jones. Los transatlánticos intercontinentales por defecto son mucho más grandes y complejos que el "juguete" AD-1, y las empresas no se atrevieron a invertir grandes sumas de dinero en investigación y desarrollo de un diseño prometedor pero muy sospechoso. El clásico venció a la innovación.
Richard Gray, piloto de pruebas AD-1 de la NASA
Habiendo volado con éxito de su programa en un ala asimétrica, murió en 1982 en el accidente de un avión de entrenamiento privado Cessna T-37 Tweet.
Posteriormente, la NASA volvió al tema del "ala oblicua", habiendo construido en 1994 un pequeño dron con una envergadura de 6, 1 my la capacidad de cambiar el ángulo de barrido de 35 a 50 grados. Fue construido como parte de la creación de un avión transcontinental de 500 asientos. Pero al final, el trabajo en el proyecto se canceló por las mismas razones financieras.
Aun no ha terminado
Sin embargo, el "ala oblicua" recibió una tercera vida, y esta vez gracias a la intervención de la conocida agencia DARPA, que en 2006 ofreció a Northrop Grumman un contrato de 10 millones para el desarrollo de un vehículo aéreo no tripulado con cambio de barrido asimétrico..
Pero la corporación Northrop pasó a la historia de la aviación principalmente debido al desarrollo de aviones del tipo "alas voladoras": el fundador de la empresa, John Northrop, era un entusiasta de tal esquema, desde el principio estableció la dirección. de investigación durante muchos años (fundó la empresa a finales de la década de 1930 y murió en 1981).
Como resultado, los especialistas de Northrop decidieron cruzar la tecnología del ala volante y el barrido asimétrico de una manera inesperada. El resultado fue el dron Northrop Grumman Switchblade (que no debe confundirse con su otro desarrollo conceptual: el luchador Northrop Switchblade).
El diseño del dron es bastante simple. Adjunto al ala de 61 metros hay un módulo con bisagras con dos motores a reacción, cámaras, electrónica de control y accesorios necesarios para la misión (por ejemplo, misiles o bombas). El módulo no tiene nada superfluo: el fuselaje, el plumaje, la cola, se parece a una góndola de globo, excepto quizás con unidades de potencia.
El ángulo de rotación del ala con respecto al módulo sigue siendo el mismo ideal de 60 grados, calculado en la década de 1940: en este ángulo, las ondas de choque que surgen al moverse a velocidad supersónica se nivelan. Con el ala girada, el dron es capaz de volar 2500 millas a una velocidad de 2.0 M.
El concepto de la aeronave estaba listo en 2007, y para la década de 2010, la compañía prometió realizar las primeras pruebas de un diseño con una envergadura de 12,2 m, tanto en un túnel de viento como en vuelo real. Northrop Grumman había planeado que el primer vuelo del dron de tamaño completo tuviera lugar alrededor de 2020.
Pero ya en 2008, la agencia DARPA perdió interés en el proyecto. Los cálculos preliminares no arrojaron los resultados previstos y DARPA retiró el contrato, cerrando el programa en la etapa de modelo informático. Así que la idea del barrido asimétrico no tuvo suerte de nuevo.
¿Lo hará o no lo hará?
De hecho, el único factor que mató a un concepto interesante fue la economía. Tener circuitos en funcionamiento y probados hace que no sea rentable desarrollar un sistema complejo y no probado. Tiene dos áreas de aplicación: vuelos transcontinentales de transatlánticos pesados (la idea principal de Jones) y drones militares capaces de moverse a velocidades superiores a la velocidad del sonido (la tarea principal de Northrop Grumman).
En el primer caso, las ventajas son el ahorro de combustible y el aumento de la velocidad, en igualdad de condiciones con los aviones convencionales. En el segundo, la minimización del arrastre de las olas en el momento en que la aeronave alcanza el número de Mach crítico es de gran importancia.
La aparición de un avión en serie con una configuración similar depende únicamente de la voluntad de los fabricantes de aviones. Si uno de ellos decide invertir dinero en investigación y construcción, y luego demuestra en la práctica que el concepto no solo es funcional (esto ya ha sido probado), sino también autosostenible, entonces el cambio asimétrico de barrido tiene posibilidades de éxito.. Si en el marco de la crisis financiera mundial no se encuentran tales temerarios, el "ala oblicua" seguirá siendo una parte más de la historia de la aviación rica en curiosidades.
Características de la aeronave NASA AD-1
Tripulación: 1 persona
Eslora: 11, 83 m
Envergadura: 9,85 m perpendicular, 4,93 m oblicua
Ángulo del ala: hasta 60 °
Área del ala: 8, 6 2
Altura: 2, 06 m
Peso de la aeronave vacía: 658 kg
Max. peso al despegue: 973 kg
Tren de potencia: 2 x motores a reacción Microturbo TRS-18
Empuje: 100 kgf por motor
Capacidad de combustible: 300 litros Velocidad máxima: 322 km / h
Techo de servicio: 3658 m
Verdaderos pioneros
Pocas personas saben que el primer avión con geometría de ala variable no fue construido por los alemanes durante la Segunda Guerra Mundial (como afirman la mayoría de las fuentes), sino por los pioneros de la aviación francesa Baron Edmond de Marcai y Emile Monin en 1911. El monoplano Markay-Monin se presentó al público en París el 9 de diciembre de 1911 y seis meses después realizó su primer vuelo exitoso.
En realidad, a De Marcay y Monin se les ocurrió el esquema clásico de geometría simétricamente variable: dos planos de ala separados con una envergadura máxima total de 13,7 m se unieron a las bisagras, y el piloto podía cambiar el ángulo de su ubicación con respecto al fuselaje derecho. en vuelo. En el suelo, para el transporte, las alas se pueden plegar, como las alas de los insectos, "detrás de la espalda". La complejidad del diseño y la necesidad de cambiar a aviones más funcionales (debido al estallido de la guerra) obligaron a los diseñadores a abandonar el trabajo adicional en el proyecto.
