النظرية والتطبيق لجناح مجتاح
طائرة شراعية TsAGI-2 أو BP-2 أثناء الطيران. تستطيع أن ترى شكل الجناح. صور Airwar.ru
منذ منتصف الثلاثينيات من القرن العشرين. يدرس العلماء والمصممين من مختلف البلدان موضوع الجناح المعكوس. أظهرت الدراسات أن هندسة الطائرات هذه لها عدد من المزايا المهمة مقارنة بالمخططات التقليدية ولها أهمية عملية خاصة. ومع ذلك ، لم يتم استخدامه على نطاق واسع ولا يمكن أن يحل محل التصاميم الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، أظهر هذا الحل التقني نفسه جيدًا فقط في مناطق معينة.
مباشر أو سلبي
منذ منتصف القرن الماضي ، تم تجهيز معظم الطائرات من جميع الفئات الرئيسية بجناح أمامي. مثل هذا المخطط يجعل من الممكن تقليل المقاومة الأمامية والمقاومة ، وكذلك لتقليل الأحمال الهوائية على الهيكل. كل هذا يساهم في زيادة سرعة الطيران ، ويحسن القدرة على المناورة والمعلمات الأخرى.
ومع ذلك ، فإن الجناح المسحوب له عيوب بسبب حقيقة أن جزءًا من تدفق الهواء يتحرك على طول الطائرة. لذلك ، في أوضاع طيران معينة ، اعتمادًا على زاوية الهجوم المحققة ، يسمى ب. تأثير النهاية. يبدأ التدفق المتحرك على طول المستوى في الانفصال عن الطرف ويخلق دوامات تقلل الرفع الكلي ، وتضعف الاستقرار وتتداخل مع تشغيل الجنيحات ، مما يفسد إمكانية التحكم.
في الثلاثينيات ، اقترح العلماء والمصممين السوفييت والأجانب طريقة أصلية لحل مشاكل الجناح المنفلت - الجناح المنفلق العكسي (KOS). تم اقتراح تغيير موقع الحافة الأمامية بحيث تكون الأطراف في التدفق قبل جذر الجناح.
قاذفة DB-LK من ذوي الخبرة صممها Belyaev. صور Airwar.ru
في مثل هذا الجناح ، لا يتحرك المكون الطولي للتدفق إلى الحافة ، ولكن إلى القسم الأوسط ، وبعد ذلك يترك على طول جسم الطائرة. نتيجة لذلك ، يحدث التأثير النهائي فقط في زوايا عالية من الهجوم ، ولا يتداخل مع عمل الجنيحات. يمكن أن تؤدي زيادة السحب للخلف والاختيار الصحيح لهندسة الجناح إلى تعزيز هذه التأثيرات. كل هذا يؤدي إلى تحسين القدرة على المناورة ويوفر فرصًا جديدة لطبيعة بناءة.
ومع ذلك ، لا تخلو KOS من عيوب خطيرة. تفاصيل التدفق حول تؤدي إلى أحمال خاصة وهناك ما يسمى. الاختلاف الإيجابي المرن. يؤدي التدفق بقوة كبيرة إلى تحريك الطائرة حول محورها الطولي ، مما يؤدي إلى وجود خطر تلف أو تدمير الهيكل. هناك متطلبات خاصة للمواد وتقنيات البناء المستخدمة.
التجارب المبكرة
تعتبر أول طائرة مع KOS هي الطائرة الشراعية السوفيتية BP-2 أو TsAGI-2 التي صممها V.P. Belyaev ، الذي بني في عام 1934. أظهر هذا الجهاز خصائص ديناميكية هوائية جيدة وأكد بشكل عام الإمكانية الأساسية لإنشاء واستخدام SOS. في وقت لاحق ، قام بيليف ببناء واختبار طائرات شراعية تجريبية جديدة.
بعد بضع سنوات ، تم بناء قاذفة DB-LK وفقًا لمشروعه. كانت الآلة ذات المحركين بجسم الطائرة تحمل علامات على وجود "جناح طائر" وتناقص من حيث طائرة الاجتياح العكسي. في المحاكمات في 1939-40. أظهرت الطائرة خصائص طيران جيدة ، لكنها تميزت بضعف الاستقرار.
طائرات Ju-287 الألمانية قيد الإنشاء. الصورة من ويكيميديا كومنز
في الثلاثينيات ، تم تناول موضوع KOS في الخارج أيضًا. على سبيل المثال ، تم بناء واختبار العديد من الطائرات الشراعية ذات الخبرة في بولندا ، لكن الحرب العالمية الثانية حالت دون مواصلة تطوير الاتجاه. بالفعل خلال الحرب ، بدأت ألمانيا في تطوير هذا الموضوع. في فبراير 1944 ، أخذ مصنعو الطائرات الألمان طائرة جو -287 التجريبية إلى الهواء مع اكتساح -23 درجة على طول الحافة الرائدة. تجاوزت السرعة المقدرة لهذه الآلة 800 كم / ساعة ، لكن التواء الجناح أجبر الاختبارات على التوقف قبل الوصول إليها.
بعد الحرب ، تم تطوير هذا المشروع. طور المتخصصون الألمان في OKB-1 السوفياتي طائرة تجريبية EF-131 ذات تصميم مشابه. مع الأخذ في الاعتبار تجربة الاختبارات السابقة ، تقرر تقليل الاجتياح. ومع ذلك ، فإن مشكلة التحميل لم تختف. تم اعتبار المشروع غير ناجح ومغلق.
النجاحات الأولى
ومع ذلك ، في وقت مبكر قصص حققت KOS بعض النجاحات. لذلك ، في عام 1936 ، قامت طائرة ليساندر متعددة الأغراض ، التي طورتها شركة ويستلاند البريطانية ، بأول رحلة لها. كانت دعامة عالية الجناح مع حافة أمامية مكسورة للجناح. كان للجزء الجذر من الطائرات مسح سلبي ملحوظ ، وكانت لوحات المفاتيح أصغر. كان يقود الآلة طياران تحملان رشاشات وقنابل من العيار الصغير.
أظهر "ليساندر" أداء طيران عاليًا ودخل الخدمة مع KVVS. بدأ إنتاج هذه الآلات في عام 1938 واستمر حتى عام 1942. تم بناء ما يقرب من 1700 طائرة. نتيجة لذلك ، أصبحت Lysander أول طائرة KOS منتجة بكميات كبيرة وأكثرها ضخامة في التاريخ.
مدني HFB-320 في المتحف. الصورة من ويكيميديا كومنز
في أواخر الأربعينيات ، تم تطوير موضوع KOS في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، وفي عام 1950 أقلعت طائرة تجريبية قصيرة المدى Il-14. كانت السمة المميزة لهذا الجناح عبارة عن جناح بامتداد -3 درجات على طول الحافة الأمامية ؛ في القسم الأوسط كان المحرك nacelles. أدى هذا الحل التقني إلى تحسين الديناميكا الهوائية وزيادة الأداء في جميع الأوضاع الرئيسية.
تبين أن IL-14 كانت آلة ناجحة ، ودخلت في سلسلة كبيرة وتم تشغيلها على نطاق واسع على خطوط مختلفة. لتلبية احتياجاتنا الخاصة وللتصدير ، قامت بلادنا ببناء ما يقرب من 1350 طائرة من هذا القبيل.
في عام 1966 ، دخلت الخدمة متعددة الأغراض HFB-320 Hansa Jet من شركة Hamburger Flugzeugbau الألمانية. استلمت السيارة التي يزيد وزن إقلاعها الأقصى 9,2 طنًا عن جناح مستدق مع اكتساح -15 درجة ، وميكنة متقدمة وخزانات وقود عند الأطراف. طورت الطائرة سرعة 825 كم / ساعة وأظهرت خصائص إقلاع وهبوط عالية. يتكون الطاقم من طيارين. كابينة الركاب تستوعب ما يصل إلى 12-15 شخصًا.
أثار الأداء العالي بدرجة كافية اهتمام العديد من العملاء ، ودخل HFB-320 في السلسلة. تم بناء 47 سيارة. في البداية ، تم استخدام الطائرة فقط في خطوط الركاب ، ولكن بعد ذلك أصبح البوندسوير مهتمًا بها. على منصة ناجحة ، تم الانتهاء من طائرة تشويش.
تجدر الإشارة إلى أنه منذ الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، اكتسب موضوع شبكة سي بي إس شعبية بين الشركات المصنعة الأجنبية للطائرات الشراعية الرياضية. لعدة عقود ، تم تطوير عدد من هذه المشاريع ، ووصل بعضها إلى سلسلة كبيرة. لذلك ، كانت الطائرة الشراعية الألمانية الغربية الأكثر ضخامة في فئتها من طراز Schleicher ASK 13 في منتصف الستينيات ، والتي تم بناؤها بواسطة سلسلة تقريبًا. 700 وحدة
طائرة تجريبية Grumman X-29. الصورة بواسطة وكالة ناسا
الخبرات العسكرية
بعد نجاح صناعة الطائرات المدنية ، تم استئناف البحث حول موضوع SOS للقتال طيران. تم إنشاء المشروع الأول من "الجيل الجديد" من قبل شركة Grumman الأمريكية بالتعاون مع وكالة DARPA. كان الغرض من البرنامج باستخدام الفهرس X-29 هو تطوير تصميم طائرة ذات تصميم غير عادي ، تم بناؤها باستخدام تقنيات ومكونات حديثة.
تم بناء X-29 باستخدام واسع النطاق للمواد المركبة لتلبية أحمال التصميم. تلقت الطائرة الشراعية ذيلًا أماميًا أفقيًا وجناحًا بزاوية -30 درجة. تم اختبار ابتكار آخر في مجال المعدات الموجودة على متن الطائرة. تم تجهيز الطائرة بنظام تحكم في الطيران بثلاثة حواسيب تحكم. كل هذا جعل من الممكن جعل الماكينة غير مستقرة بشكل ثابت واختبار إمكانات مناورة KOS بالكامل.
بدأت اختبارات الطيران لـ X-29 في عام 1984 ، تم استخدام نموذجين أوليين. بشكل عام ، تم تأكيد خصائص التصميم وقدراته. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت المركبات و EDSU المحوسب أفضل أداء لها. ومع ذلك ، تم اعتبار مشروع X-29 غير ناجح. لم يوضح فقط جميع مزايا الجناح غير العادي ، ولكنه كشف أيضًا عن عدد من أوجه القصور فيه. مزيد من التطوير يعتبر لا معنى له.
منذ بداية الثمانينيات ، تم إنشاء مشروع مماثل في الاتحاد السوفياتي / روسيا. قام مكتب تصميم Sukhoi بتطوير وإحضار طائرة تجريبية S-37 أو Su-47 ، تُعرف أيضًا باسم Berkut. تمت الرحلة الأولى لهذه الآلة في عام 1997 ، وأمضيت السنوات القليلة التالية في التجارب.
الروسية Su-47 Berkut. صور Airwar.ru
تم تصنيع الطائرة وفقًا لمخطط "الطائرة الثلاثية الطولية المتكاملة" مع مثبتات الذيل الأفقي والذيل الأمامي. كان للجناح هيكل مركب وشكل شبه منحرف. كان لتدفق الجناح اكتساح إيجابي بمقدار 75 درجة ، ثم تبعه الجزء الانتقالي ، وكانت الحافة الأمامية لوحدة التحكم قد اكتساح -20 درجة. تم استخدام EDSU المحوسب مع التكرار المتعدد ونظام هيدروليكي احتياطي.
وفقًا للبيانات المعروفة ، أكدت S-37 جميع التقديرات الأولية. أظهر الإمكانات والقدرات العالية لنظام KOS وأنظمة التحكم الجديدة ، لكنه أشار إلى وجود صعوبات ديناميكية هوائية مميزة. في هذا الصدد ، في بداية 47s ، تم تقليص العمل في KOS. في الوقت نفسه ، ظلت Su-XNUMX المبنية في الخدمة - تم استخدامها كمختبر طائر لبرنامج PAK DA الواعد.
كمثال مثير للاهتمام على الاستخدام العسكري لـ KOS ، يجب على المرء أن يتذكر صاروخ كروز الأمريكي AGM-129 ACM الذي يطلق من الجو ، والذي كان في الخدمة في 1990-2012. تم بناؤه في بدن ذو شكل مميز وله جناح قابل للطي إلى الأمام.
من الغريب أنه في هذه الحالة لم يتم استخدام KOS لتحسين الديناميكا الهوائية وبيانات الرحلة ، ولكن كعنصر من عناصر تقنية التخفي. عند الإضاءة من الأمام أو من الأسفل ، تعكس الحافة الأمامية المستقيمة أو المنكسرة إشارة الرادار للأمام أو إلى الجانب ، مما يزيد من RCS للطائرة. KOS ، بدوره ، يعكس الإشارة إلى جسم الطائرة ، والتي لا تسمح له بالعودة إلى الرادار.
صاروخ كروز AGM-129 ACM في تكوين الرحلة. صورة القوات الجوية الأمريكية
للوجهات الفردية
وهكذا ، في سياق العديد من الدراسات والاختبارات للطائرات الحقيقية ، أكد الجناح العكسي جميع قدراته ومميزاته المحسوبة. بالإضافة إلى ذلك ، أظهر أن هناك بعض القيود والمشاكل التي يجب أخذها في الاعتبار عند تطوير المشاريع الجديدة.
وتجدر الإشارة إلى أن العينات الفردية فقط من الطائرات مع KOS وصلت إلى الإنتاج الضخم ، وجميعهم ينتمون إلى عدة فئات. هذه طائرات شراعية أو طائرات خفيفة ، وكذلك طائرات مدنية. على الرغم من كل الجهود التي يبذلها المصممون ، فإن المقاتلين الأسرع من الصوت مع KOS لم يتقدموا بعد الاختبار.
أسباب ذلك بسيطة للغاية. تتيح الطائرات الشراعية أو طائرات الركاب إمكانية إدراك المزايا الرئيسية لخدمة SOS وتحسين أداء الطيران دون تعقيد التصميم. يتطلب إنشاء مقاتل قادر على المناورة ، بدوره ، مواد وتقنيات جديدة تسمح له بتحمل جميع الأحمال المحددة. كما أوضحت الممارسة ، حتى أجهزة الكمبيوتر والمركبات لا تسمح بحل جميع هذه المشاكل وضمان التشغيل الآمن والاستخدام القتالي.
من المحتمل أن يستمر اتجاه KOS في التطور في المستقبل. سيتم إجراء التجارب في بلدان مختلفة ، وسيتم إنشاء نماذج جديدة من المعدات. ومع ذلك ، لا ينبغي للمرء أن يتوقع إحراز تقدم سريع في هذا المجال. بالإضافة إلى ذلك ، على الأرجح ، سيقتصر تطبيق هذا المخطط على الطيران الخفيف وطيران الركاب ، بما في ذلك. غير مزودة بمحركات. الطيران القتالي ، بدوره ، سيستمر في استخدام مفاهيم مجربة ومثبتة.
معلومات