NASA AD-1: avión con ala giratoria.
Incluso los aviones más inusuales se construyeron de acuerdo con los principios de simetría en los albores de la construcción de aviones. Cualquier avión tenía un fuselaje convencional, al que se unían perpendicularmente alas convencionales. Sin embargo, gradualmente, con el desarrollo de la aerodinámica, los diseñadores comenzaron a pensar en crear 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 se plasmó en metal; el AD-1 de la NASA estadounidense fue realmente el primer avión con un ala giratoria.
La NASA AD-1 (Ames Dryden-1) es un avión experimental diseñado para estudiar el concepto del ala giratoria de un barrido asimétrico variable. Se convirtió en el primer avión del mundo con un "ala inclinada". Un avión inusual fue construido en los EE. UU. En el año 1979 y realizó su primer vuelo 21 en diciembre del mismo año. Las pruebas de la aeronave con un ala giratoria continuaron hasta agosto del año 1982, tiempo durante el cual el AD-1 logró dominar a los pilotos 17. Luego de cerrar el programa, el avión fue enviado al Museo de la Ciudad de San Carlos, donde aún es accesible a todos los visitantes y es una de las exhibiciones más importantes.
Experimentos alemanes
En Alemania, durante la Segunda Guerra Mundial, trabajaron bastante en serio en la creación de aviones con un ala asimétrica. El diseñador Richard Vogt fue famoso por su enfoque atípico para crear aviación técnicos, 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 del caza Messerschmitt P.1101.
Pero incluso en Alemania durante 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 un ala con 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 era 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 y la otra debajo. Cuando el ala superior giró en el sentido de las agujas del reloj, el ala inferior giró de la misma manera, pero en sentido contrario. Tal diseño hizo posible compensar cualitativamente el sesgo de la aeronave con un cambio asimétrico en el 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, hay que admitir 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 implementadas en el metal de sus homólogos estadounidenses. Abordaron el tema con toda la minuciosidad posible. Independientemente de los alemanes en el 1945, el ingeniero estadounidense Robert Thomas Johnson presentó su idea sobre una especie de "tijeras de ala", según su idea, esta ala tenía que girar una bisagra especial. Sin embargo, en esos años no pudo realizar su idea, no permitió capacidades técnicas. La situación cambió en los 1970, cuando la tecnología hizo posible la creación de un avión asimétrico. En este caso, se invitó al consultor del proyecto y al mismísimo Richard Vogt, quien emigró después del final de la Segunda Guerra Mundial en los Estados Unidos.
En el momento en que los diseñadores ya sabían que los aviones con un ala de barrido variable tienen varios inconvenientes. Las principales desventajas de este diseño incluyen: el cambio del enfoque aerodinámico al cambiar el barrido, lo que llevó a un aumento en la resistencia de equilibrio; un aumento en la masa de la estructura debido a la presencia del haz de potencia y los giros de las consolas fijadas en él, así como los sellos de la posición retraída del ala del avión. Estas dos deficiencias al final fueron la causa de reducir el rango de vuelo o de reducir la masa de la carga útil.
Al mismo tiempo, los trabajadores de la NASA confiaban en que las deficiencias mencionadas se verían privadas de una aeronave con un ala de barrido asimétricamente variable (KAIS). En este esquema, el ala se uniría al fuselaje de la aeronave utilizando una sola articulación giratoria, y el barrido de las consolas cuando se girara el ala se realizaría al mismo tiempo, pero tenía el carácter opuesto. El análisis comparativo de la NASA de aeronaves con ala de barrido variable del esquema estándar y KAIS mostró que el segundo esquema muestra una disminución en el arrastre por el porcentaje de 11-20, la masa de la estructura disminuye en un porcentaje de 14, y la resistencia de la onda cuando vuela a velocidades supersónicas debería disminuir en un porcentaje de 26 .
Al mismo tiempo, un avión con un ala asimétrica tenía sus inconvenientes. En primer lugar, en un ángulo de barrido alto, una consola de barrido directo tiene un ángulo de ataque más efectivo que una consola de barrido hacia adelante, lo que conduce a una asimetría de la fricción y, como resultado, a la aparición de momentos de despliegue parásito en el tono, balanceo y desvío. El segundo problema fue que el KAIS se caracteriza por duplicar el aumento del grosor de la capa límite a lo largo de la envergadura del ala y cualquier interrupción asimétrica del flujo provoca perturbaciones intensas. Pero a pesar de esto, se creía que los efectos negativos pueden eliminarse mediante la introducción de un sistema de control eléctrico, que afectaría automáticamente los controles aerodinámicos de la aeronave, dependiendo de varios parámetros: ángulo de ataque, velocidad de vuelo, ángulo de barrido del ala. En cualquier caso, para verificar todos los cálculos fue necesario construir un modelo volador.
El concepto de KAIS se desarrolló con éxito en un modelo no tripulado, después del cual fue necesario pasar a la creación de una aeronave de pleno derecho. El proyecto piloto fue designado NASA AD-1 o Ames Dryden-1. El avión recibió su nombre por los centros de investigación que trabajaron en el proyecto: NASA Ames y NASA Dryden. Al mismo tiempo, los especialistas de la compañía Boeing fueron responsables del diseño general de la aeronave. De acuerdo con los cálculos de los ingenieros de la NASA y los requisitos técnicos existentes, la empresa estadounidense Rutan Aircraft Factory armó el avión requerido. En este caso, uno de los requisitos del proyecto era cumplir con el presupuesto de 250 mil dólares. Para esto, la aeronave experimental se hizo lo más simple posible tecnológicamente y económicamente, se instalaron motores más bien débiles en la aeronave. El nuevo avión estuvo listo en febrero, el 1979 del año, después del cual fue transportado a California en el aeródromo de la NASA Dryden.
El ala del avión experimental AD-1 podría girar a lo largo del eje central en grados 60, pero solo en sentido contrario a las agujas del reloj (esta solución simplificó enormemente el diseño sin perder ventajas). La rotación del ala a una velocidad de 3 grados por segundo proporcionó un motor eléctrico compacto, que se instaló dentro del fuselaje de la aeronave directamente en frente de los motores principales. En este último se utilizaron dos clásicos TRD Microturbo TRS18 de producción francesa con 100 kgf cada uno. El barrido del ala trapezoidal en su ubicación perpendicular al fuselaje fue de metros 9,85, y en rotación máxima, solo de metros 4,93. Al mismo tiempo, la velocidad máxima de vuelo no excedió 400 km / h.
La aeronave se levantó por primera vez en el cielo 21 Diciembre 1979 del año. En el primer vuelo, fue pilotado por el piloto de pruebas de la NASA, Thomas McMurphy. El avión despegó con un ala fija perpendicular, el ángulo de rotación del ala se cambió en vuelo después de alcanzar la velocidad y altitud requeridas. Durante los próximos meses 18, con cada nuevo vuelo de prueba, el ala del avión AD-1 se giró a grados 1, registrando todos los indicadores de vuelo. Como resultado, en medio de 1980, el avión experimental alcanzó su ángulo máximo de rotación del ala - grados 60. Los vuelos de prueba duraron hasta agosto 1982, todo el avión despegó veces 79. Ocurrió que en el último vuelo de 7 en agosto 1982 del año, el avión fue elevado por Thomas McMurphy, mientras que durante todo el tiempo de prueba fue volado por 17 de varios pilotos.
El programa de prueba sugirió que los resultados ayudarían a utilizar el cambio asimétrico en el barrido del ala cuando se realizan vuelos intercontinentales de larga distancia: la velocidad y la economía de combustible deberían haberse pagado muy bien en distancias muy largas. El avión experimental AD-1 de la NASA recibió calificaciones positivas de pilotos y especialistas, pero el proyecto no recibió un mayor desarrollo. El problema fue que el programa fue inicialmente considerado como una investigación. Después de haber recibido todos los datos necesarios, la NASA acaba de enviar un avión único al hangar, desde donde más tarde fue al museo de aviación. La NASA siempre ha sido una organización de investigación que no ha estado involucrada en la aviación, y al mismo tiempo, ninguno de los fabricantes de aeronaves más grandes se ha interesado en el concepto de un ala giratoria. Cualquier avión de pasajeros intercontinental por defecto era más complicado y más grande que el avión de "juguete" AD-1, por lo que las compañías no se arriesgaron. No querían invertir dinero en investigación y desarrollo, aunque era un diseño prometedor, pero aún sospechoso. Aún no ha llegado el momento de la innovación en esta área, en su opinión.
Características técnicas de vuelo de la NASA AD-1:
Dimensiones generales: longitud - 11,8 m, altura - 2,06 m, envergadura del ala - 9,85 m, área del ala - 8,6 m2.
Peso en vacío - 658 kg.
Máxima de despegue de peso - kg 973.
La planta de energía - 2 TRD Microturbo TRS18-046 xNUMXx2 kgf.
Velocidad de crucero - 274 km / h.
Velocidad máxima - hasta 400 km / h.
Tripulación - 1 hombre.
Fuentes de información:
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
Materiales de código abierto
La NASA AD-1 (Ames Dryden-1) es un avión experimental diseñado para estudiar el concepto del ala giratoria de un barrido asimétrico variable. Se convirtió en el primer avión del mundo con un "ala inclinada". Un avión inusual fue construido en los EE. UU. En el año 1979 y realizó su primer vuelo 21 en diciembre del mismo año. Las pruebas de la aeronave con un ala giratoria continuaron hasta agosto del año 1982, tiempo durante el cual el AD-1 logró dominar a los pilotos 17. Luego de cerrar el programa, el avión fue enviado al Museo de la Ciudad de San Carlos, donde aún es accesible a todos los visitantes y es una de las exhibiciones más importantes.
Experimentos alemanes
En Alemania, durante la Segunda Guerra Mundial, trabajaron bastante en serio en la creación de aviones con un ala asimétrica. El diseñador Richard Vogt fue famoso por su enfoque atípico para crear aviación técnicos, 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 del caza Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss y P.202
Pero incluso en Alemania durante 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 un ala con 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 era 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 y la otra debajo. Cuando el ala superior giró en el sentido de las agujas del reloj, el ala inferior giró de la misma manera, pero en sentido contrario. Tal diseño hizo posible compensar cualitativamente el sesgo de la aeronave con un cambio asimétrico en el 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, hay que admitir 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 implementadas en el metal de sus homólogos estadounidenses. Abordaron el tema con toda la minuciosidad posible. Independientemente de los alemanes en el 1945, el ingeniero estadounidense Robert Thomas Johnson presentó su idea sobre una especie de "tijeras de ala", según su idea, esta ala tenía que girar una bisagra especial. Sin embargo, en esos años no pudo realizar su idea, no permitió capacidades técnicas. La situación cambió en los 1970, cuando la tecnología hizo posible la creación de un avión asimétrico. En este caso, se invitó al consultor del proyecto y al mismísimo Richard Vogt, quien emigró después del final de la Segunda Guerra Mundial en los Estados Unidos.
En el momento en que los diseñadores ya sabían que los aviones con un ala de barrido variable tienen varios inconvenientes. Las principales desventajas de este diseño incluyen: el cambio del enfoque aerodinámico al cambiar el barrido, lo que llevó a un aumento en la resistencia de equilibrio; un aumento en la masa de la estructura debido a la presencia del haz de potencia y los giros de las consolas fijadas en él, así como los sellos de la posición retraída del ala del avión. Estas dos deficiencias al final fueron la causa de reducir el rango de vuelo o de reducir la masa de la carga útil.
Al mismo tiempo, los trabajadores de la NASA confiaban en que las deficiencias mencionadas se verían privadas de una aeronave con un ala de barrido asimétricamente variable (KAIS). En este esquema, el ala se uniría al fuselaje de la aeronave utilizando una sola articulación giratoria, y el barrido de las consolas cuando se girara el ala se realizaría al mismo tiempo, pero tenía el carácter opuesto. El análisis comparativo de la NASA de aeronaves con ala de barrido variable del esquema estándar y KAIS mostró que el segundo esquema muestra una disminución en el arrastre por el porcentaje de 11-20, la masa de la estructura disminuye en un porcentaje de 14, y la resistencia de la onda cuando vuela a velocidades supersónicas debería disminuir en un porcentaje de 26 .
Al mismo tiempo, un avión con un ala asimétrica tenía sus inconvenientes. En primer lugar, en un ángulo de barrido alto, una consola de barrido directo tiene un ángulo de ataque más efectivo que una consola de barrido hacia adelante, lo que conduce a una asimetría de la fricción y, como resultado, a la aparición de momentos de despliegue parásito en el tono, balanceo y desvío. El segundo problema fue que el KAIS se caracteriza por duplicar el aumento del grosor de la capa límite a lo largo de la envergadura del ala y cualquier interrupción asimétrica del flujo provoca perturbaciones intensas. Pero a pesar de esto, se creía que los efectos negativos pueden eliminarse mediante la introducción de un sistema de control eléctrico, que afectaría automáticamente los controles aerodinámicos de la aeronave, dependiendo de varios parámetros: ángulo de ataque, velocidad de vuelo, ángulo de barrido del ala. En cualquier caso, para verificar todos los cálculos fue necesario construir un modelo volador.
El concepto de KAIS se desarrolló con éxito en un modelo no tripulado, después del cual fue necesario pasar a la creación de una aeronave de pleno derecho. El proyecto piloto fue designado NASA AD-1 o Ames Dryden-1. El avión recibió su nombre por los centros de investigación que trabajaron en el proyecto: NASA Ames y NASA Dryden. Al mismo tiempo, los especialistas de la compañía Boeing fueron responsables del diseño general de la aeronave. De acuerdo con los cálculos de los ingenieros de la NASA y los requisitos técnicos existentes, la empresa estadounidense Rutan Aircraft Factory armó el avión requerido. En este caso, uno de los requisitos del proyecto era cumplir con el presupuesto de 250 mil dólares. Para esto, la aeronave experimental se hizo lo más simple posible tecnológicamente y económicamente, se instalaron motores más bien débiles en la aeronave. El nuevo avión estuvo listo en febrero, el 1979 del año, después del cual fue transportado a California en el aeródromo de la NASA Dryden.
El ala del avión experimental AD-1 podría girar a lo largo del eje central en grados 60, pero solo en sentido contrario a las agujas del reloj (esta solución simplificó enormemente el diseño sin perder ventajas). La rotación del ala a una velocidad de 3 grados por segundo proporcionó un motor eléctrico compacto, que se instaló dentro del fuselaje de la aeronave directamente en frente de los motores principales. En este último se utilizaron dos clásicos TRD Microturbo TRS18 de producción francesa con 100 kgf cada uno. El barrido del ala trapezoidal en su ubicación perpendicular al fuselaje fue de metros 9,85, y en rotación máxima, solo de metros 4,93. Al mismo tiempo, la velocidad máxima de vuelo no excedió 400 km / h.
La aeronave se levantó por primera vez en el cielo 21 Diciembre 1979 del año. En el primer vuelo, fue pilotado por el piloto de pruebas de la NASA, Thomas McMurphy. El avión despegó con un ala fija perpendicular, el ángulo de rotación del ala se cambió en vuelo después de alcanzar la velocidad y altitud requeridas. Durante los próximos meses 18, con cada nuevo vuelo de prueba, el ala del avión AD-1 se giró a grados 1, registrando todos los indicadores de vuelo. Como resultado, en medio de 1980, el avión experimental alcanzó su ángulo máximo de rotación del ala - grados 60. Los vuelos de prueba duraron hasta agosto 1982, todo el avión despegó veces 79. Ocurrió que en el último vuelo de 7 en agosto 1982 del año, el avión fue elevado por Thomas McMurphy, mientras que durante todo el tiempo de prueba fue volado por 17 de varios pilotos.
El programa de prueba sugirió que los resultados ayudarían a utilizar el cambio asimétrico en el barrido del ala cuando se realizan vuelos intercontinentales de larga distancia: la velocidad y la economía de combustible deberían haberse pagado muy bien en distancias muy largas. El avión experimental AD-1 de la NASA recibió calificaciones positivas de pilotos y especialistas, pero el proyecto no recibió un mayor desarrollo. El problema fue que el programa fue inicialmente considerado como una investigación. Después de haber recibido todos los datos necesarios, la NASA acaba de enviar un avión único al hangar, desde donde más tarde fue al museo de aviación. La NASA siempre ha sido una organización de investigación que no ha estado involucrada en la aviación, y al mismo tiempo, ninguno de los fabricantes de aeronaves más grandes se ha interesado en el concepto de un ala giratoria. Cualquier avión de pasajeros intercontinental por defecto era más complicado y más grande que el avión de "juguete" AD-1, por lo que las compañías no se arriesgaron. No querían invertir dinero en investigación y desarrollo, aunque era un diseño prometedor, pero aún sospechoso. Aún no ha llegado el momento de la innovación en esta área, en su opinión.
Características técnicas de vuelo de la NASA AD-1:
Dimensiones generales: longitud - 11,8 m, altura - 2,06 m, envergadura del ala - 9,85 m, área del ala - 8,6 m2.
Peso en vacío - 658 kg.
Máxima de despegue de peso - kg 973.
La planta de energía - 2 TRD Microturbo TRS18-046 xNUMXx2 kgf.
Velocidad de crucero - 274 km / h.
Velocidad máxima - hasta 400 km / h.
Tripulación - 1 hombre.
Fuentes de información:
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
Materiales de código abierto
información