Com ja sabeu, la secció central és la mateixa part de l’ala de l’avió que connecta els plans esquerre i dret i serveix, de fet, per fixar l’ala al fuselatge. D'acord amb la lògica, la secció central ha de ser una estructura rígida. Però el 21 de desembre de 1979 es va enlairar un avió AD-1 de la NASA, l’ala del qual estava fixada al fuselatge … sobre una frontissa i podia girar, donant a l’avió una forma asimètrica.
Tot i això, tot va començar molt abans - amb el tenebrós geni teutònic Richard Vogt, dissenyador en cap de la llegendària empresa Blohm & Voss. Vogt, conegut pel seu enfocament atípic en el disseny d’avions, ja havia construït avions asimètrics i sabia que aquest esquema no impedia que l’avió estigués estable a l’aire. I el 1944 va néixer el projecte Blohm & Voss i P.202.
La idea principal de Vogt era la possibilitat de reduir significativament l’arrossegament quan es volava a alta velocitat. L'avió va enlairar-se amb una ala simètrica convencional (ja que una petita ala d'escombratge té un alt coeficient d'elevació), i en vol va girar en un pla paral·lel a l'eix del fuselatge, reduint així la resistència. En realitat, aquesta va ser una de les solucions per a la implementació d'un escombrat variable de l'ala; al mateix temps, els alemanys van elaborar el clàssic escombrat simètric a l'avió Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss i P.202 semblaven massa bojos per entrar a la sèrie. La seva ala amb una envergadura d’11, 98 m podria encendre la frontissa central amb un angle de fins a 35 °; en l’angle màxim, l’envergadura va canviar a 10, 06 m. Incapacitat per utilitzar l’ala per muntar equips addicionals. El projecte només restava en paper.
Al mateix temps, especialistes de Messerschmitt treballaven en un projecte similar. El seu vehicle, el Me P.1109, va rebre el sobrenom d '"ala de tisora". El cotxe tenia dues ales i era externament independent: un estava situat per sobre del fuselatge i el segon, sota d’ell. Quan l'ala superior es va girar en sentit horari, l'ala inferior es va girar de manera similar en sentit antihorari: aquest disseny va permetre compensar qualitativament la distorsió de l'avió amb un canvi asimètric d'escombrat.
Les ales podien girar fins a 60 ° i, quan eren perpendiculars a l'eix del fuselatge, l'avió semblava un biplà regular.
Les dificultats del Messerschmitt eren les mateixes que les de Blohm & Voss: un mecanisme complex i, a més, problemes amb el disseny del xassís. Com a resultat, fins i tot un avió construït en ferro amb un escombrat simètricament variable - Messerschmitt Р.1101, no va entrar en producció, i encara menys estructures asimètriques que només quedaven en projectes. Els alemanys estaven massa per davant del seu temps.
Beneficis i pèrdues
Els avantatges d'un escombrat asimètricament variable són els mateixos que els d'un escombrat simètric. Quan l’avió s’enlaira, cal una elevació elevada, però quan vola a gran velocitat (sobretot per sobre de la velocitat del so), l’elevació ja no és tan rellevant, però l’arrossegament elevat comença a interferir. Els enginyers d’aviació han de trobar un compromís. En canviar l’escombrat, l’avió s’adapta al mode de vol. Els càlculs demostren que posicionar l’ala en un angle de 60 ° respecte al fuselatge reduirà significativament l’arrossegament aerodinàmic, augmentant la velocitat màxima de creuer i reduint el consum de combustible.
Però en aquest cas, sorgeix una segona pregunta: per què necessitem un canvi d’escombrat asimètric, si un de simètric és molt més convenient per al pilot i no requereix compensació? El fet és que el principal desavantatge de l’escombrat simètric és la complexitat tècnica del mecanisme de canvi, la seva massa sòlida i el seu cost. Amb un canvi asimètric, el dispositiu és molt més senzill, de fet, un eix amb una fixació rígida de l’ala i el seu mecanisme de gir.
Aquest esquema és, de mitjana, un 14% més lleuger i minimitza la impedància característica quan es vola a velocitats que superen la velocitat del so (és a dir, els avantatges també es manifesten en el rendiment del vol). Aquesta última és causada per una ona de xoc que es produeix quan una part del flux d’aire al voltant de l’avió adquireix velocitat supersònica. Finalment, aquesta és la variant més "pressupostària" de la variable escombrat.
OWRA RPW
Un vehicle aeri no tripulat per la NASA, construït a principis dels anys setanta per a l’estudi experimental de les propietats del vol de l’escombrat asimètric. El dispositiu era capaç de girar l’ala 45 ° en sentit horari i existia en dues configuracions: la de cua curta i la de cua llarga.
Per tant, amb el desenvolupament de la tecnologia, la humanitat no va poder evitar tornar a un concepte interessant. A principis de la dècada de 1970, es va fabricar un vehicle aeri no tripulat OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) per ordre de la NASA per estudiar les propietats de vol d'un esquema d'aquest tipus. El consultor de desenvolupament va ser el mateix Vogt, que va emigrar als Estats Units després de la guerra, en aquell moment ja era un home molt gran, i el principal dissenyador i ideòleg del ressorgiment de la idea era l'enginyer de la NASA Richard Thomas Jones. Jones havia estat arrelant a aquesta idea des del 1945, quan era un empleat de NACA (l'antecessor de la NASA, el Comitè consultiu nacional per a l'aeronàutica) i, en el moment de la construcció de la mostra, s'havien elaborat i completat tots els càlculs teòrics. provat.
L’ala OWRA RPW podia girar fins a 45 °, el dron tenia un fuselatge i una cua rudimentaris; de fet, era una disposició volant, l’únic element central i interessant del qual era l’ala. La major part de la investigació es va dur a terme en un túnel aerodinàmic, alguns en vol real. L’ala va tenir un bon rendiment i la NASA va decidir construir un avió de ple dret.
I ara, vola
Per descomptat, el canvi d’escombrat asimètric també té desavantatges, en particular, la asimetria de la resistència frontal, moments de gir paràsits que condueixen a un excés de rotació i desviació. Però tot això ja a la dècada de 1970 es podria derrotar mitjançant una automatització parcial dels controls.
Avió NASA AD-1
Va volar 79 vegades. En cada vol, els provadors posaven l’ala en una nova posició i les dades obtingudes s’analitzaven i es comparaven entre elles.
L’avió AD-1 (Ames Dryden-1) s’ha convertit en una idea conjunta de diverses organitzacions. Va ser construït en ferro per Ames Industrial Co., el disseny general es va fer a Boeing, la investigació tecnològica va ser realitzada per Schaed Composites de Bertha Rutana i es van realitzar proves de vol al Dryden Research Center de Lancaster, Califòrnia. L'ala AD-1 podria girar sobre l'eix central 60 ° i només en sentit antihorari (això va simplificar enormement el disseny sense perdre avantatges).
L'ala era accionada per un motor elèctric compacte situat dins del fuselatge directament davant dels motors (aquest últim utilitzava els clàssics motors turborreactors francesos Microturbo TRS18). L’extensió de l’ala trapezoïdal en posició perpendicular era de 9, 85 m, i en posició girada, només de 4, 93, cosa que va permetre assolir una velocitat màxima de 322 km / h.
El 21 de desembre, l'AD-1 va enlairar-se per primera vegada i durant els següents 18 mesos, amb cada nou vol, l'ala es va girar 1 grau, registrant tots els indicadors de l'avió. A mitjan 1981, l'avió "va aconseguir" un angle màxim de 60 graus. Els vols van continuar fins a l'agost de 1982, en total, l'AD-1 va enlairar-se 79 vegades.
NASA AD-1 (1979)
L'únic avió amb una ala d'escombrat asimètrica que va enlairar-se a l'aire. L'ala va girar fins a 60 graus en sentit antihorari.
La idea principal de Jones era utilitzar canvis d’escombrat asimètric en avions per a vols intercontinentals: la velocitat i l’economia de combustible es pagaven millor a distàncies ultra llargues. L’avió AD-1 realment va rebre crítiques positives tant d’experts com de pilots, però, curiosament, la història no va rebre cap continuació. El problema era que tot el programa era principalment investigació. Havent rebut totes les dades necessàries, la NASA va enviar l’avió al hangar; Fa 15 anys es va traslladar a un etern magatzem al Hillier Aviation Museum de San Carlos.
La NASA, com a organització d'investigació, no participava en la construcció d'avions i cap dels principals fabricants d'avions estava interessat en el concepte de Jones. Per defecte, els transatlàntics intercontinentals són molt més grans i complexos que el "joguet" AD-1, i les empreses no s’atrevien a invertir grans quantitats de diners en investigació i desenvolupament d’un disseny prometedor, però molt sospitós. El clàssic va guanyar la innovació.
Richard Gray, pilot AD-1 de la NASA
Després d’haver volat amb èxit el seu programa en una ala asimètrica, va morir el 1982 en l’accident d’un avió d’entrenament privat Cessna T-37 Tweet.
Posteriorment, la NASA va tornar al tema de "l'ala obliqua", ja que va construir el 1994 un petit dron amb una envergadura de 6, 1 m i la capacitat de canviar l'angle d'escombrat de 35 a 50 graus. Es va construir com a part de la creació d’un avió transcontinental de 500 places. Però al final, les obres del projecte es van cancel·lar per les mateixes raons econòmiques.
Encara no s’ha acabat
No obstant això, l '"ala obliqua" va rebre una tercera vida, i aquesta vegada gràcies a la intervenció de la coneguda agència DARPA, que el 2006 va oferir a Northrop Grumman un contracte de 10 milions per al desenvolupament d'un vehicle aeri no tripulat amb un canvi d'escombrat asimètric..
Però la corporació Northrop va passar a la història de l'aviació principalment a causa del seu desenvolupament d'avions del tipus "ala volant": el fundador de la companyia, John Northrop va ser un entusiasta d'aquest esquema, des del principi va establir la direcció d’investigació durant molts anys (fundà l’empresa a finals dels anys trenta i morí el 1981).
Com a resultat, els especialistes de Northrop van decidir creuar la tecnologia de l’ala volant i l’escombrat asimètric d’una manera inesperada. El resultat va ser el dron Northrop Grumman Switchblade (que no s’ha de confondre amb el seu altre desenvolupament conceptual: el combat Northrop Switchblade).
El disseny del dron és bastant senzill. A l’ala de 61 metres s’uneix un mòdul articulat amb dos motors a reacció, càmeres, aparells electrònics de control i accessoris necessaris per a la missió (per exemple, míssils o bombes). El mòdul no té res de superflu: el fuselatge, el plomatge, la cua, s’assembla a una gòndola de globus, excepte potser amb unitats de potència.
L’angle de rotació de l’ala respecte al mòdul continua sent el mateix ideal de 60 graus, calculat als anys 40: en aquest angle, s’anivellen les ones de xoc que es produeixen quan es mouen a velocitat supersònica. Amb l’ala girada, el dron és capaç de volar 2.500 milles a una velocitat de 2,0 M.
El concepte de l’avió estava llest el 2007 i, a la dècada del 2010, la companyia va prometre realitzar les primeres proves d’un traçat amb una envergadura de 12,2 m, tant en un túnel de vent com en vol real. Northrop Grumman tenia previst que el primer vol del dron de mida completa es fes cap al 2020.
Però ja el 2008, l'agència DARPA va perdre l'interès pel projecte. Els càlculs preliminars no van produir els resultats previstos i DARPA va retirar el contracte, tancant el programa a la fase de model informàtic. Per tant, la idea d’escombrat asimètric va tornar a tenir sort.
Serà o no?
De fet, l’únic factor que va matar un concepte interessant va ser l’economia. Tenir circuits de treball i provats fa que no sigui rendible desenvolupar un sistema complex i no provat. Té dues àrees d’aplicació: vols transcontinentals de transatlàntics pesats (la idea principal de Jones) i drons militars capaços de moure’s a velocitats superiors a la velocitat del so (la tasca principal de Northrop Grumman).
En el primer cas, els avantatges són l'estalvi de combustible i l'augment de la velocitat, igual que altres avions convencionals. En el segon, la minimització de l’arrossegament de l’ona en el moment en què l’avió arriba al nombre crític de Mach és de major importància.
Que aparegui un avió de sèrie amb una configuració similar depèn únicament de la voluntat dels fabricants d’avions. Si un d’ells decideix invertir diners en investigació i construcció i després demostra a la pràctica que el concepte no només és funcional (això ja s’ha demostrat), sinó que també és autosostenible, llavors el canvi asimètric en l’escombrat té possibilitats d’èxit.. Si en el marc de la crisi financera mundial no es troben aquests temeraris, l '"ala obliqua" seguirà sent una part més de la història de l'aviació rica en curiositats.
Característiques de l'avió AD-1 de la NASA
Tripulació: 1 persona
Llargada: 11, 83 m
Envergadura: 9,85 m perpendiculars, 4,93 m oblics
Angle d'ala: fins a 60 °
Zona de l’ala: 8, 6 2
Alçada: 2, 06 m
Pes de l'avió buit: 658 kg
Màx. pes de l'enlairament: 973 kg
Motor propulsor: 2 motors Microturbo TRS-18 de reacció
Empenta: 100 kgf per motor
Capacitat de combustible: 300 litres Velocitat màxima: 322 km / h
Sostre de servei: 3658 m
Autèntics pioners
Poques persones saben que el primer avió amb geometria d'ala variable no va ser construït pels alemanys durant la Segona Guerra Mundial (com afirmen la majoria de les fonts), sinó pels pioners francesos de l'aviació Baró Edmond de Marcai i Emile Monin el 1911. El monoplà Markay-Monin es va presentar al públic a París el 9 de desembre de 1911 i sis mesos després va fer el seu primer vol amb èxit.
De fet, de Marcay i Monin van arribar a l’esquema clàssic de geometria simètricament variable: es van unir a les frontisses dos plans d’ala separats amb un abast màxim total de 13,7 m, i el pilot va poder canviar l’angle de la seva ubicació respecte al fuselatge dret. en vol. A terra, per al transport, les ales es podien plegar, com les ales dels insectes, "darrere de l'esquena". La complexitat del disseny i la necessitat de passar a avions més funcionals (a causa de l'esclat de la guerra) van obligar els dissenyadors a abandonar els treballs del projecte.
