ناسا AD-1: طائرة بجناح دوار
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) هي طائرة تجريبية مصممة لاستكشاف مفهوم الجناح الدوار غير المتماثل. 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 1 طيارًا من إتقان الطائرة AD-17. وبعد انتهاء البرنامج تم إرسال الطائرة إلى متحف سان كارلوس حيث لا تزال متاحة لجميع الزوار وتعد من أهم المعروضات.
تجارب ألمانية
في ألمانيا ، خلال الحرب العالمية الثانية ، عملوا بجدية تامة على إنشاء طائرة ذات جناح غير متماثل. اشتهر المصمم ريتشارد فوغت بأسلوبه غير النمطي في الإبداع طيران التكنولوجيا ، 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 المسحوق معامل رفع مرتفع ، ولكن أثناء الرحلة ، تحول الجناح في طائرة موازية لمحور جسم الطائرة ، مما قلل من مستوى السحب. في الوقت نفسه ، تم تنفيذ العمل في ألمانيا من خلال المسح الكلاسيكي المتماثل للجناح على مقاتلة Messerschmitt P.1101.
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 رسومات. 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 امتداد الجناح إلى 10,06 متر. يعتبر العيب الرئيسي للمشروع أنه آلية ثقيلة وضخمة (حسب الحسابات) لقلب الجناح ، والتي احتلت مساحة كبيرة داخل جسم الطائرة ، وعدم القدرة على استخدام الجناح لتعليق أسلحة إضافية. والمعدات كانت أيضًا عيبًا خطيرًا.
من المثير للدهشة أن Vogt لم يكن المصمم الألماني الوحيد الذي يفكر في الجناح المتأرجح. تم إعداد مشروع مماثل من قبل مهندسي Messerschmitt. حتى أن مشروع Me P.1109 الذي قدموه حصل على لقب "جناح المقص". كان للمشروع الذي قاموا بإنشائه جناحان في وقت واحد. ومع 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 بالفعل. مثل هذا التصميم جعل من الممكن التعويض نوعيًا عن انحراف الطائرة بتغيير غير متماثل في الاجتياح. في الوقت نفسه ، يمكن أن تدور الأجنحة حتى 60 درجة ، بينما عندما تكون متعامدة مع جسم الطائرة ، فإنها لا تختلف عن الطائرة الكلاسيكية ذات السطحين. عند القيام بذلك ، واجه Messerschmitt نفس المشاكل التي واجهتها Blohm & Voss: آلية تحول معقدة للغاية. على الرغم من حقيقة أن أيا من الطائرات الألمانية غير المتماثلة لم تتجاوز المشاريع الورقية ، فمن الجدير بالذكر أن الألمان كانوا متقدمين بشكل جدي على وقتهم في تطورهم. 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 بكل دقة ممكنة. بغض النظر عن الألمان ، طرح المهندس الأمريكي روبرت توماس جونسون في عام 1945 فكرته عن نوع من "الجناح المقصي" ، حسب فكرته ، كان يجب أن يدور مثل هذا الجناح على مفصلة خاصة. ومع ذلك ، في تلك السنوات ، لم يستطع إدراك فكرته ، ولم تسمح القدرات التقنية بذلك. تغير الوضع في السبعينيات ، عندما أتاحت التكنولوجيا إنشاء طائرة غير متماثلة. في الوقت نفسه ، تمت دعوة نفس ريتشارد فوغت ، الذي هاجر إلى الولايات المتحدة بعد نهاية الحرب العالمية الثانية ، كمستشار مشروع.
بحلول ذلك الوقت ، كان المصممون يعرفون بالفعل أن الطائرات ذات الأجنحة المتغيرة لديها عدد من العيوب. كانت العيوب الرئيسية لهذا التصميم هي: تحول التركيز الديناميكي الهوائي مع تغيير في الاجتياح ، مما أدى إلى زيادة في موازنة المقاومة ؛ زيادة كتلة الهيكل بسبب وجود حزمة الطاقة والمفصلات الدوارة للوحدات المثبتة عليها ، وكذلك الأختام للوضع المتراجع لجناح الطائرة. أدى كل من هذه العيوب في النهاية إلى انخفاض في نطاق الرحلة أو انخفاض في كتلة الحمولة.
في الوقت نفسه ، كان موظفو ناسا واثقين من أن الطائرة ذات الجناح المتغير غير المتماثل (KAIS) ستحرم من أوجه القصور المذكورة. باستخدام مثل هذا المخطط ، سيتم ربط الجناح بجسم الطائرة باستخدام مفصلة دوارة واحدة ، وسيتم إجراء التغيير في اكتساح وحدات التحكم عند تدوير الجناح في وقت واحد ، ولكن كان له الطابع المعاكس. أظهر تحليل مقارن للطائرة ذات الجناح المتغير للمخطط القياسي و KAIS ، الذي أجراه متخصصو ناسا ، أن المخطط الثاني يظهر انخفاضًا في السحب بنسبة 11-20 بالمائة ، ويتم تقليل كتلة الهيكل بنسبة 14 بالمائة ، ويجب تقليل سحب الأمواج عند الطيران بسرعة تفوق سرعة الصوت بنسبة 26 بالمائة.
في الوقت نفسه ، كان للطائرة ذات الجناح غير المتماثل عيوبها. بادئ ذي بدء ، بزاوية اكتساح كبيرة ، تتمتع وحدة التحكم التي تم اجتياحها للأمام بزاوية هجوم فعالة أكبر من وحدة التحكم في الاتجاه العكسي ، مما يؤدي إلى عدم تناسق السحب ، ونتيجة لذلك ، ظهور لحظات انعطاف طفيلية في الملعب ، لفة وانعراج. كانت المشكلة الثانية هي أن KAIS يتميز بزيادة كبيرة بمقدار الضعف في سماكة الطبقة الحدودية على امتداد امتداد الجناح ، وأي فصل تدفق غير متماثل يثير اضطرابات شديدة. ولكن ، على الرغم من ذلك ، كان يُعتقد أنه يمكن القضاء على الآثار السلبية عن طريق إدخال نظام الطيران بالسلك الذي يعمل تلقائيًا على عناصر التحكم الديناميكي الهوائي للطائرة اعتمادًا على معايير مختلفة: زاوية الهجوم وسرعة الطيران وزاوية اكتساح الجناح. على أي حال ، للتحقق من جميع الحسابات ، كان من الضروري بناء نموذج طيران.
تم اختبار مفهوم KAIS بنجاح على نموذج بالحجم الطبيعي 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 ناسا والاختصاصات الحالية ، قامت شركة Rutan Aircraft Factory الأمريكية بتجميع الطائرات المطلوبة. وفي نفس الوقت كان من متطلبات المشروع أن يفي بميزانية قدرها 250 ألف دولار. للقيام بذلك ، تم تصنيع الطائرة التجريبية بشكل بسيط من الناحية التكنولوجية ورخيصة قدر الإمكان ، وتم تثبيت محركات ضعيفة إلى حد ما على الطائرة. كانت الطائرة الجديدة جاهزة في فبراير 1979 ، وبعد ذلك تم تسليمها إلى كاليفورنيا في مطار ناسا درايدن.
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 المزايا). 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 الحد الأقصى للدوران - 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 أول رحلة لها ، 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 ، في كل رحلة تجريبية جديدة ، تم تدوير جناح الطائرة AD-18 بدرجة واحدة ، مع تسجيل جميع بيانات الرحلة. نتيجة لذلك ، في منتصف عام 1 ، وصلت الطائرة التجريبية إلى أقصى زاوية لجناحها وهي 1 درجة. استمرت الرحلات التجريبية حتى أغسطس 1980 ، في المجموع حلقت الطائرة في السماء 60 مرة. لقد حدث أنه في الرحلة الأخيرة في 1982 أغسطس 79 ، رفع توماس ماك ميرفي الطائرة ، بينما طار 7 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 المدى عابرة للقارات - كان من الأفضل دفع تكاليف السرعة والاقتصاد في استهلاك الوقود لأنفسهم على مسافات طويلة جدًا. تلقت الطائرة التجريبية NASA AD-1 تقييمات إيجابية من الطيارين والمتخصصين ، لكن المشروع لم يتلق مزيدًا من التطوير. كانت المشكلة أن البرنامج كان يعتبر في البداية برنامجًا بحثيًا. بعد تلقي جميع البيانات اللازمة ، أرسلت وكالة ناسا ببساطة الطائرة الفريدة إلى الحظيرة ، حيث تم نقلها لاحقًا إلى متحف الطيران. لطالما كانت وكالة ناسا منظمة أبحاث غير متعلقة بالطيران ، ولم يكن أي من مصنعي الطائرات الرئيسيين مهتمًا بمفهوم الجناح الدوار. كانت أي سفينة ركاب عابرة للقارات بشكل افتراضي أكثر تعقيدًا وأكبر من طائرة AD-1 "لعبة" ، لذلك لم تخاطر الشركات. 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 الطيران NASA 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.
الحد الأقصى الاقلاع الوزن - كلغ 973.
محطة توليد الكهرباء عبارة عن محركين توربيني نفاث TRS2-18 بقوة دفع 046x2 kgf.
سرعة الانطلاق - 274 كم / ساعة.
السرعة القصوى - تصل إلى 400 كم / ساعة.
الطاقم - رجل 1.
مصادر المعلومات:
https://www.popmech.ru/weapon/15340-s-krylom-napereves
http://www.airwar.ru/enc/xplane/ad1.html
https://zen.yandex.ru/media/main_aerodrome/nasa-ad1--kto-skazal-chto-krylo-doljno-byt-simmetrichnym-5b22885500b3dd7573269bb6
مواد من مصادر مفتوحة
معلومات