Самолет AD-1 с крылом асимметрично изменяемой стреловидности "ножницы"

Самолет AD-1 с крылом асимметрично изменяемой стреловидности "ножницы"


Известный американский авиаконструктор Бурт (Elbert Leander "Burt" Rutan), признанный ещё при жизни гений (ему всего 69 лет сейчас). Он создал без КБ со штатом в тысячи человек и без гигантского финансирования 367 концептов летательных аппаратов, и 45 из них поднялись в небо. Одним из его творений является уникальный самолет Ames-Dryden AD1.

Конструкция изменяемой стреловидность крыла позволяет самолетам совершать полеты на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях, пусть даже за счет меньшей эффективности полетов на низких скоростях. Использование изменяемой стреловидности позволило создать ряд революционных самолетов, таких как Grumman F-111, F-14, Rockwell B-1, Panavia Tornado, МиГ-23 и Ту-160, но все они страдают от сложности конструкции крыла и веса механизма поворота крыла.


Самолет AD-1 с крылом асимметрично изменяемой стреловидности "ножницы"


Инженер NASA Роберт Т. Джонс (Robert T. Jones) в 1945-ом году предложил идею поворачивать все крыло на одном шарнирном пальце, что должно обеспечить гораздо более легкие и прочные конструкции. Предполагалось поворачивать крыло против часовой стрелки (если смотреть сверху), то есть правое крыло разворачиваться к носу самолета, а правое к хвосту. Крыло асимметрично изменяемой стреловидности или поворотное, косое крыло (Oblique Wing) в народе получило название крыло-ножницы. Планы по созданию больших сверхзвуковых транспортных самолетов казалось вот вот осуществится. На самом деле он не был первооткрывателем идеи поворотного крыла. В 1944-ом году несколько немецких компаний занимались разработкой таких самолетов для достижения более высоких скоростей. Первой из них была Blohm und Voss с BV P 202, ставшим впоследствии Messerschmitt Me P 1109 с двумя поворотными крыльями, верхним и нижним.

Самолет AD-1 с крылом асимметрично изменяемой стреловидности "ножницы"


По расчетам Джонса, самолет с косым крылом должен был позволить увеличить взлетный вес самолета на 17 процентов либо увеличить дальность полета на 29 процентов при сохранении веса самолета. Испытания модели самолета в аэродинамической трубе, проведенные в Ames Research Center в Моффетт Филд ( Moffett Field) штат Калифорния показали, что самолет с подобной схемой крыла позволит на сверхзвуковой скорости привести к двукратной экономии топлива по сравнению с самолетами с обычными крыльями, будет гораздо менее шумным при взлете и при переходе сверхзвукового барьера. Помимо этого, прогонки в аэродинамической трубе показали, что самолет с крылом "ножницами" на скоростях до 1.4 Маха (в 1.4 раза быстрее скорости звука) будет обладать существенно лучшими аэродинамическими характеристиками, чем самолеты с обычными крыльями. Основываясь на этих обнадеживающих результатах, было решено построить опытный образец.

Самолет AD-1 с крылом асимметрично изменяемой стреловидности "ножницы"


Многие авиастроительные компании желали заняться разработкой подобного самолета, но как это водится ни у кого не было денег на этот проект. Не было на него денег и у NASA. Тем не менее, в 1975-ом году два однокурсника Рутана, один работающий на авиабазе Edwards другой в NASA пришли к нему с предложением: "Мы слышали, что ты сделал самолет VariEze за 3 месяца. Почему бы тебе не спроектировать самолет с поворотным крылом?" Вскоре был заключен контракт с фирмой Rutan Aircraft Factory на разработку конструкции низкоскоростного самолета для проведения ряда испытательных полетов и изучения этого уникального режима полета за пределами аэродинамической трубы.

Создание AD-1 началось в инициативном порядке компанией Rutan Aircraft Factory для удовлетворения требований НАСА в декабре 1975-го года. В декабре 1976 года Rutan Aircraft Factory сообщила о том, что они "завершили рабочее проектирование исследовательского самолета для NASA с использованием технологии VariEze. Самолет NASA получился малоразмерным, однопилотным, предназначенным для проверки характеристик управляемости будущего (в 1990-ых годах) самолета с поворотным крылом". NASA выбрало конструкцию основанную на геометрической конфигурации, предоставленной компанией Boeing. Самолет был выполнен в масштабе 15% от запланированного Боингом транспортного самолета. Косое крыло оставалось перпендикулярным к осевой линии фюзеляжа во время полета на малой скорости и поворачивалось на углы до 60 градусов при увеличении скорости самолета.

Самолет AD-1 с крылом асимметрично изменяемой стреловидности "ножницы"


Конструкция AD-1 позволила проекту достичь всех основных технических задач. Как и ожидалось, самолет продемонстрировал аэроупругие явления, а также связь движений тангажа и крена, которые способствовали плохой управляемости на углах стреловидности выше 45 градусов. Структура стекловолокна ограничила жесткость крыла, которая могла бы значительно улучшить управляемость самолетом. Таким образом, после завершения проекта AD-1 по-прежнему оставалось необходимо исследовать косое крыло на сверхзвуковых скоростях для оценки эффекта сжимаемости, структурной прочности и анализа летных характеристик на сверхзвуковых скоростях.

Рутан произвел детальное проектирование AD-1 в период с мая 1976-го по февраль 1977-го в рамках контракта всего на $12,000. Корпорация Ames Industrial Corp Лонг-Айленд (Нью-Йорк) выиграла контракт на производство и приступила к строительству самолета в декабре 1977-го года в рамках фиксированного контракта в $240,000. AD-1 оказался первым не самодельным самолетом, изготовленным с использованием структурных методов, разработанных для VariEze. На самом деле вся его конструкция была в основном похожа на VariEze, примерно такого же диаметра, но составила 12 метров в длину, 2 метра в высоту и размахом крыльев в 9.8 метров. Он был изготовлен из пластика армированного стекловолокном и весил 658 кг пустой. Самолет был оснащен двумя микро турбореактивными двигателями, каждый из которых развивал тягу в 1.8 кН на уровне моря. Крыло поворачивалось электромеханическим приводом, расположенным внутри фюзеляжа впереди двигателей. Крыло было способно вращаться на 60 градусов по горизонтали. Облегченная конструкция не смогла обеспечить необходимую жесткость, чтобы исключить плохую управляемость. Из-за соображений безопасности и пары слабых турбореактивных двигателей самолет был ограничен скоростью в 274 км/ч.

Самолет AD-1 с крылом асимметрично изменяемой стреловидности "ножницы"


Корпорация Ames при строительстве AD-1 уложилась в смету и график, окончательная стоимость контракта составила лишь $239,000. В то время авиационная промышленность не верила, что было возможно спроектировать и построить пилотируемый, двух двигательный опытный самолет с поворотным крылом менее чем за несколько миллионов долларов. "Интересно отметить, что работа, проделанная Rutan Aircraft Factoryи Ames Industrial Corp была осуществлена с прибылью и при гораздо меньшей стоимости для налогоплательщиков, чем NASA расходует на надзор за подрядчиками и проведение моделирования!"- прокомментировал Рутан в 1979-ом году.

Самолет AD-1 с крылом асимметрично изменяемой стреловидности "ножницы"


Самолет был доставлен в Летно-исследовательский центр Драйден в Эдвардс, штат Калифорния в феврале 1979-го года и сразу же подвергся испытаниям включавшим пробежки и статическое испытание нагрузкой. Первый полет был совершен 21-го декабря 1979-го года, а крайний 7-го августа 1982-го года. Оба эти полета были осуществлены летчиком-испытателем NASA Томасом Макмурти (Thomas C. McMurtry). В общей сложности AD-1 79 вылетов в течение программы исспытаний.


NASA отнесла проект крыла-ножниц к проектам с высоким риском. Их наиболее интересовало поведение самолета с таким крылом на малых скоростях. Испытания продолжались в течение 18-и месяцев постепенно увеличивая угол поворота крыла. К середине 1981-го года был достигнут угол поворота в 60 градусов. Крайние полеты самолета были осуществлены на ежегодной выставке Experimental Aircraft Association в Ошкоше, штат Висконсин, произведя там восемь вылетов в целях демонстрации концепции крыла. На испытаниях самолет достиг высоты в 3800 метров.

Самолет AD-1 с крылом асимметрично изменяемой стреловидности "ножницы"


Уникальный экземпляр AD-1 был недавно помещен Музее Авиации Хиллер штат Калифорния.

Самолет AD-1 с крылом асимметрично изменяемой стреловидности "ножницы"


Летно технические характеристики:
Модификация: AD-1
Модель номер: 35
Тип: реактивный, двух двигательный, опытный, с крылом асимметрично изменяемой стреловидности
Бортовой номер: N805NA
Заказчик: NASA
Изготовитель: Ames Industrial Corporation
Первый полет: 21 Декабрь 1979
Размах крыла: 9.84 м
Длина: 10 м
Высота: 2.05 м
Площадь крыла: 8.64 м2
Масса пустого самолета 658 кг
Масса максимальная взлетная 973 кг
Тип двигателя: 2 ТРД Microturbo TRS18-046
Тяга: 2х 1.8 кН
Максимальная скорость: 274 км/ч
Объем топливного бака: 320 литров
Практический потолок: 3800 м
Экипаж: 1
Автор: профессор


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter

Видео в тему

Читайте также
Комментарии 11
  1. TSOOBER 8 января 2013 13:10
    Статье однозначно +.Было интересно и про самолет и про изобретателя.Бурт гений авиастроения -однозначно! Но осталось ощущение что сборка самолета напоминала каналл дискавери (где профи собирают мотоицлы и авто из запчастей "лего "-я тебя слепила из того что было.) Да все на уровне -но возникла проблема жесткости и все стоп.Нужны новые материалы и бюджет похерен.тут уже домашней мастерской необойдешся надо НИИ привлекать (деньги деньги), а если с материалом не выйдет (таже пестня с двиглом -там денег еще больше надо) , да и испытания вылетят в копеечку.ведь если какие нибудь косяки вылезут (а вылезут однозначно -переделка опять деньги и сроки сроки).И даль больше.Но без нормального КБ дальше никак.(только с друзьями полетать на свой страх.и риск)
    1. профессор 8 января 2013 13:31
      Данный самолет был необходим НАСА для проверки расчетов инженера и как Вы могли заметить был выполнен в масштабе даже не 1 к 2 к натуральному образцу. Тем не менее самолет свои задачи выполнил, теоретические выкладки проверили хоть и не дошли до сверхзвука.
      Этот гений без КБ и НИИ создал самолеты которые тысячами летают на всех материках.

      А как на счет того что его самолет первым совершил кругосветный перелет без дозаправки?
  2. TSOOBER 8 января 2013 14:01
    ПРОФЕССОР с тем что он гений я согласен и то что расчеты проверили -неспорю, но сам как инженер просто хотел высказать свою мысль -для идеи нужен гений а вот всю работу по ее воплощению будут проводить в жизнь " простые " инженеры и конструкторы ведь дьявол кроется в мелочах, а один человек непотянет, хотя могу и ошибаться со спецификой разработки авиационной техники не знаком.Летающий прототип сделал -супер молодец (очень уважаю) но дальше без КБ и НИИ никак.
    1. профессор 8 января 2013 14:40
      но дальше без КБ и НИИ никак.

      Я тоже так думал пока не попал на Запад и не ошалел от того как маленькие компании создают сложные вещи.

      Летающий прототип сделал -супер молодец (очень уважаю) но дальше без КБ и НИИ никак.

      Тем не менее, он без КБ создал самолеты один из которых вышел тиражом в 4500 штук. Я о его самолетах напишу ещё "пару" статей.
  3. TSOOBER 8 января 2013 14:25
    И еще по данной конкретной модели самолета самую главную часть задачи - выход на сверх звук конструктор нерешил а ведь для этого он собственно и разрабатывался ( упростить сложность конструкции и ее вес -изменяемой геометрии -не решена, а ведь на мой взляд это и было главной задачей, ведь изменяемая геометрия крыла это не потому что " захотелось ", добиться лучших характеристик управляемости на разных режимах скорости, а если добились скорости 274км/ч то зачем изменяемая стреловидность? и как проверить режимы? а подняли бы скорость и самое " веселье " началось, а там без агромадного КБ не разберешся.Модель сделали -молодцы,гении, дальше простые инженера и пахать там еще и пахать.
    1. профессор 8 января 2013 14:46
      Не было у них задачи проверять самолет на сверхзвуке, так пишут и НАСА и сам герой сюжета. Блин погуглите чуток. soldier
      1. Владимирец 8 января 2013 20:21
        Цитата: профессор
        Не было у них задачи проверять самолет на сверхзвуке, так пишут и НАСА и сам герой сюжета. Блин погуглите чуток.

        Профессор, статье +, но зачем же так раздражаться? Зачем гуглить, если Вы статью пишете? Концепция интересная, создатель молодец, но у меня тоже вопросы есть: если такая схема несет столько плюсов, то почему всё ограничилось моделью? Какие минусы вылезли после испытаний? Проблема жесткости она ведь принципиально решаема.
        1. профессор 8 января 2013 21:30
          Совсем не раздражаюсь. request Погуглить рекомендовал что бы оппонент смог впечатлиться остальными работами автора проекта.

          Однако применение КАИС влечет за собой и ряд недостатков. Во-первых, при большом угле стреловидности консоль с прямой стреловидностью имеет больший эффективный угол атаки, чем консоль с обратной стреловидностью, что приводит к асимметрии лобового сопротивления и, как следствие, к возникновению паразитных разворачивающих моментов по крену, тангажу и рысканию.
          Вполне решаемо, немцы поставили два крыла вернее и нижнее


          Во-вторых, для КАИС характерны вдвое больший рост толщины пограничного слоя вдоль размаха, и любой несимметричный срыв потока вызывает интенсивные возмущения; однако, несмотря на эти негативные эффекты, авиационные специалисты считают, что их устранение может быть осуществлено путем применения цифровой системы электродистанционного управления, автоматически воздействующей на органы аэродинамического управления в зависимости от скорости полета, угла атаки и угла стреловидности крыла, а также применения системы сдува (отсоса) пограничного слоя с крыла, управляемой от ЭСДУ.
          AD-1

          Ограничились моделью потому что ни НАСА ни Боингу было не до сверхзвуковых транспортников. Ну а после фиаско с Ту-144 и с Конкордом о сверхзвуке стали вспоминать только сейчас. Так что не ровен час увидим и такие самолеты в аэропорту.
  4. почтальон 8 января 2013 14:54
    Идея

    не пропала просто так и даже развивается.
    DARPA OFW (Oblique Flying Wing Program) / Switchblade





    пусть даже и для компактности:
    почтальон
  5. TSOOBER 8 января 2013 15:37
    С задачей данной модели я ошибся -каюсь.Проводилась проверка как поведет себя аппарат
    при изменении угла крыльев в полете, а скорость непринципиально?Там просто в начале статьи было о том, что механизм изиеняемой геометрии крыла самолетов типа ТУ -160, МИГ -23 утяжеляет конструкцию и поэтому решили попробовать другую концепцию (да и проверка в аэродинамической трубе на 1.4 маха) сбила с толку, вот мне и показалось что сама суть проекта : выход на сверхзвук и проверка концепции на высоких скоростях.А Бурт свою задачу выполнил на все 100% вовремя и за договоренну сумму сделал что просили -Гений что тут сказать.
    1. профессор 8 января 2013 15:46
      А слона та мы и не заметили, герой наш создал первый комерческий ЛА способный выйти на суборбиту (высота 100 км) good
      1. studentmati 9 января 2013 21:41
        В любом деле кроме наслаждения процессом важен результат! Гениальность Рутана и заключается в том, что он умело и качественно доводит свои фантастические идеи до реально летающих машин! И при всём этом сохраняет совершенно спокойный вид! Дескать "обычное дело".... Действительно Гений!!! good
  6. TSOOBER 8 января 2013 16:01
    Буду ждать статей про изобретателя Бурта.Профессор - пишите было очень познавательно.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня