Incluso los aviones más inusuales se construyeron de acuerdo con los principios de simetría en los albores de la industria aeronáutica. Cualquier avión tenía un fuselaje convencional, al que se unían alas convencionales perpendicularmente. Sin embargo, gradualmente, con el desarrollo de la aerodinámica, los diseñadores comenzaron a reflexionar sobre la creación de un avión con un ala asimétrica. Los representantes del sombrío genio alemán fueron los primeros en llegar a esto: en 1944, Richard Vogt, diseñador jefe de Blohm & Voss, propuso un proyecto similar. Sin embargo, su proyecto no estaba plasmado en metal; el AD-1 de la NASA estadounidense fue realmente el primer avión con un ala giratoria.
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) es un avión experimental diseñado para estudiar el concepto de ala rotatoria de barrido asimétricamente variable. Se convirtió en el primer avión de ala oblicua del mundo. El insólito avión fue construido en Estados Unidos en 1979 y realizó su primer vuelo el 21 de diciembre del mismo año. Las pruebas de la aeronave con ala giratoria continuaron hasta agosto de 1982, tiempo durante el cual 17 pilotos lograron dominar el AD-1. Luego del cierre del programa, el avión fue enviado al Museo de la Ciudad de San Carlos, donde aún está disponible para todos los visitantes y es una de las exhibiciones más importantes en exhibición.
Experimentos alemanes
En Alemania, durante la Segunda Guerra Mundial, trabajaron muy seriamente en la creación de aviones con un ala asimétrica. El diseñador Richard Vogt era famoso por su enfoque atípico de la creación de tecnología de aviación, entendió que el nuevo esquema no evitaría que la aeronave se mantuviera estable en el aire. En 1944 creó el proyecto de aviones Blohm & Voss y P.202. La idea principal del diseñador alemán era la posibilidad de una reducción significativa de la resistencia al volar a gran velocidad. El avión despegó con un ala simétrica convencional, ya que un ala pequeña en flecha tenía un alto coeficiente de sustentación, pero ya durante el vuelo, el ala giraba en un plano paralelo al eje del fuselaje, reduciendo el nivel de resistencia. Al mismo tiempo, se trabajó en Alemania con el clásico barrido simétrico del ala en el caza Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss y P.202
Pero incluso en Alemania en los últimos años de la guerra, el proyecto de aviones Blohm & Voss y P.202 parecía una locura, nunca se encarnó en metal, permaneciendo para siempre solo en forma de planos. Se suponía que el avión diseñado por Vogt recibiría una envergadura de 11,98 metros, que giraba en la bisagra central en un ángulo de hasta 35 grados; con una desviación máxima, la envergadura cambió a 10,06 metros. Se consideró que la principal desventaja del proyecto era un mecanismo pesado y engorroso (según los cálculos) para girar el ala, que ocupaba mucho espacio dentro del fuselaje de la aeronave, y la imposibilidad de usar el ala para colgar armas y equipos adicionales. también fue una seria desventaja.
Sorprendentemente, Vogt no fue el único diseñador alemán que contempló un ala oscilante. Los ingenieros de Messerschmitt prepararon un proyecto similar. El proyecto Me P.1109 presentado por ellos incluso recibió el sobrenombre de "ala de tijera". El proyecto que crearon tenía dos alas a la vez. Además, eran independientes entre sí. Un ala estaba ubicada sobre el fuselaje de la aeronave, la otra, debajo. Al girar el ala superior en el sentido de las agujas del reloj, el ala inferior giraba de la misma manera, pero en sentido antihorario. Este diseño hizo posible compensar cualitativamente el sesgo de la aeronave con un cambio asimétrico de barrido. Al mismo tiempo, las alas podían girar en un ángulo de hasta 60 grados, mientras que cuando estaban ubicadas perpendiculares al fuselaje de la aeronave, no era diferente del biplano clásico. Al hacerlo, Messerschmitt se enfrentó a los mismos problemas que Blohm & Voss: un mecanismo de giro muy complejo. A pesar de que ninguno de los aviones asimétricos alemanes no fue más allá de los proyectos en papel, debe admitirse que los alemanes se adelantaron seriamente a su tiempo en su desarrollo. Los estadounidenses pudieron realizar su plan solo a fines de la década de 1970.
NASA AD-1 - asimetría de vuelo
Las ideas de los diseñadores alemanes fueron implementadas en metal por sus colegas estadounidenses. Abordaron el tema lo más a fondo posible. Independientemente de los alemanes en 1945, el ingeniero estadounidense Robert Thomas Johnson propuso su idea de una especie de "ala de tijera", según su idea, tal ala tenía que girar sobre una bisagra especial. Sin embargo, en esos años, no pudo realizar su idea, las capacidades técnicas no se lo permitieron. Esto cambió en la década de 1970 cuando la tecnología hizo posible la creación de aviones asimétricos. Al mismo tiempo, el mismo Richard Vogt, que emigró a Estados Unidos después del final de la Segunda Guerra Mundial, fue invitado como consultor de proyectos.
En ese momento, los diseñadores ya sabían que los aviones con alas de barrido variable tenían una serie de desventajas. Las principales desventajas de este diseño incluyeron: el cambio del enfoque aerodinámico al cambiar de barrido, lo que llevó a un aumento en la resistencia de equilibrio; un aumento en la masa de la estructura debido a la presencia de una viga de potencia y bisagras de pivote de las consolas unidas a ella, así como sellos de la posición retraída del ala del avión. Ambas deficiencias fueron, en última instancia, la razón de una disminución en el rango de vuelo o una disminución en la masa de la carga útil.
Al mismo tiempo, los empleados de la NASA confiaban en que una aeronave con un ala de barrido asimétricamente variable (KAIS) se vería privada de las desventajas enumeradas. Con tal esquema, el ala se uniría al fuselaje de la aeronave usando una bisagra de pivote, y el cambio en el barrido de las consolas cuando se giraba el ala se realizaría simultáneamente, pero tenía el carácter opuesto. Un análisis comparativo de aeronaves con alas de barrido variable del esquema estándar y KAIS realizado por especialistas de la NASA mostró que el segundo esquema muestra una disminución en la resistencia del 11 al 20 por ciento, la masa de la estructura disminuye en un 14 por ciento y la resistencia de las olas. cuando se vuela a velocidades supersónicas debería disminuir en un 26 por ciento. …
Al mismo tiempo, el avión con un ala asimétrica tenía sus inconvenientes. En primer lugar, con un gran ángulo de barrido, un voladizo de barrido recto tiene un ángulo de ataque efectivo mayor que un voladizo de barrido inverso, lo que conduce a una asimetría de la resistencia y, como consecuencia, a la aparición de momentos de giro parásitos en el cabeceo. rodar y guiñar. El segundo problema fue que KAIS se caracteriza por un aumento dos veces mayor en el espesor de la capa límite a lo largo de la envergadura del ala, y cualquier pérdida asimétrica del flujo provoca perturbaciones intensas. Pero, a pesar de esto, se creía que los efectos negativos podrían eliminarse introduciendo un sistema de control fly-by-wire, que afectaría automáticamente los controles aerodinámicos de la aeronave, dependiendo de varios parámetros: ángulo de ataque, velocidad de vuelo, barrido de ala. ángulo. En cualquier caso, para comprobar todos los cálculos, fue necesario construir un modelo volador.
El concepto KAIS se probó con éxito en un modelo no tripulado, después de lo cual fue necesario pasar a la creación de un avión en toda regla. El proyecto experimental fue designado NASA AD-1 o Ames Dryden-1. El avión recibió su nombre de los centros de investigación que trabajaron en el proyecto: NASA Ames y NASA Dryden. Al mismo tiempo, los especialistas de Boeing fueron responsables del diseño general de la aeronave. De acuerdo con los cálculos de los ingenieros de la NASA y los términos de referencia disponibles, la empresa estadounidense Rutan Aircraft Factory ensambló el avión requerido. Al mismo tiempo, uno de los requisitos del proyecto era mantenerse dentro del presupuesto de 250 mil dólares. Para ello, el avión experimental se hizo lo más simple posible en términos de tecnología y barato; se instalaron motores bastante débiles en el avión. El nuevo avión estuvo listo en febrero de 1979, después de lo cual fue entregado a California en el aeródromo Dryden de la NASA.
El ala del avión experimental AD-1 podía girar 60 grados a lo largo del eje central, pero solo en sentido antihorario (esta solución simplificó enormemente el diseño sin perder sus ventajas). El giro del ala a una velocidad de 3 grados por segundo fue proporcionado por un motor eléctrico compacto, que se instaló dentro del fuselaje de la aeronave directamente en frente de los motores principales. Como este último, se utilizaron dos turborreactores Microturbo TRS18 clásicos de fabricación francesa con un empuje de 100 kgf cada uno. La envergadura del ala trapezoidal cuando se colocó perpendicular al fuselaje fue de 9, 85 metros, y en el giro máximo, solo 4, 93 metros. Al mismo tiempo, la velocidad máxima de vuelo no superó los 400 km / h.
El avión despegó por primera vez el 21 de diciembre de 1979. En su vuelo inaugural, fue pilotado por el piloto de pruebas de la NASA Thomas McMurphy. El despegue de la aeronave se realizó con un ala fija perpendicularmente, el ángulo de rotación del ala cambió ya en vuelo luego de alcanzar la velocidad y altitud requeridas. Durante los siguientes 18 meses, con cada nuevo vuelo de prueba, el ala del avión AD-1 se rotó 1 grado, mientras se registraban todos los indicadores de vuelo. Como resultado, a mediados de 1980, el avión experimental alcanzó su ángulo máximo de ala de 60 grados. Los vuelos de prueba continuaron hasta agosto de 1982, con un total de 79 vuelos de la aeronave. Dio la casualidad de que en el último vuelo el 7 de agosto de 1982, el avión fue levantado por Thomas McMurphy, mientras que 17 pilotos diferentes volaron en él durante todo el período de prueba.
El programa de prueba asumió que los resultados obtenidos ayudarían a utilizar el cambio asimétrico en el barrido del ala al realizar vuelos intercontinentales largos; la velocidad y el ahorro de combustible deberían haber dado sus frutos de la mejor manera en distancias muy largas. El avión experimental AD-1 de la NASA recibió críticas positivas de pilotos y especialistas, pero el proyecto no recibió más desarrollo. El problema fue que el programa se consideró originalmente como un programa de investigación. Habiendo recibido todos los datos necesarios, la NASA simplemente envió un avión único al hangar, desde donde luego fue trasladado al museo de la aviación. La NASA siempre ha sido una organización de investigación que no se ha ocupado de la construcción de aviones, y ninguno de los mayores fabricantes de aviones estaba interesado en el concepto de un ala giratoria. Por defecto, cualquier transatlántico de pasajeros intercontinental era más complejo y más grande que el avión AD-1 "de juguete", por lo que las empresas no se arriesgaban. No querían invertir en investigación y desarrollo, aunque era un diseño prometedor, pero aún sospechoso. El momento de la innovación en este ámbito, en su opinión, aún no ha llegado.
Rendimiento de vuelo de NASA AD-1:
Dimensiones totales: longitud - 11, 8 m, altura - 2, 06 m, envergadura - 9, 85 m, área del ala - 8, 6 m2.
Peso vacío - 658 kg.
Peso máximo de despegue: 973 kg.
La planta de energía son 2 motores turborreactores Microturbo TRS18-046 con un empuje de 2x100 kgf.
Velocidad de crucero: 274 km / h.
La velocidad máxima es de hasta 400 km / h.
Tripulación - 1 persona.
