Fins i tot els avions més inusuals es van construir segons els principis de simetria a l’alba de la indústria aeronàutica. Qualsevol avió tenia un fuselatge convencional, al qual s’enganxaven perpendicularment les ales convencionals. No obstant això, gradualment, amb el desenvolupament de l’aerodinàmica, els dissenyadors van començar a reflexionar sobre la creació d’un avió amb una ala asimètrica. Els representants del tenebrós geni alemany van ser els primers a arribar-hi: el 1944, Richard Vogt, dissenyador en cap de Blohm & Voss, va proposar un projecte similar. No obstant això, el seu projecte no es va plasmar en metall; la NASA americana AD-1 va ser realment el primer avió amb una ala rotativa.
La NASA AD-1 (Ames Dryden-1) és un avió experimental dissenyat per estudiar el concepte d’una ala rotativa d’escombrat variable asimètricament. Es va convertir en el primer avió d’ala oblic del món. L'inusual avió es va construir als Estats Units el 1979 i va fer el seu primer vol el 21 de desembre del mateix any. Les proves de l'avió amb una ala rotativa van continuar fins a l'agost de 1982, període durant el qual 17 pilots van aconseguir dominar l'AD-1. Després del tancament del programa, l'avió va ser enviat al Museu de la Ciutat de San Carlos, on encara està disponible per a tots els visitants i és una de les exposicions més importants que s'exhibeixen.
Experiments alemanys
A Alemanya, durant la Segona Guerra Mundial, van treballar força seriosament en la creació d’avions amb una ala asimètrica. El dissenyador Richard Vogt era famós pel seu enfocament atípic a la creació de tecnologia d'aviació, entenia que el nou esquema no impediria que l'avió estigués estable a l'aire. El 1944 va crear el projecte d'avions Blohm & Voss i P.202. La idea principal del dissenyador alemany era la possibilitat d’una reducció significativa de l’arrossegament quan es volava a gran velocitat. L'avió es va enlairar amb una ala simètrica convencional, ja que una petita ala escombrada tenia un alt coeficient d'elevació, però ja durant el vol, l'ala girava en un pla paral·lel a l'eix del fuselatge, reduint el nivell de resistència. Al mateix temps, es va dur a terme el treball a Alemanya amb el clàssic escombrat simètric de l’ala en el combat Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss i P.202
Però fins i tot a Alemanya en els darrers anys de la guerra, el projecte d’avions Blohm & Voss i P.202 semblava insensat, mai es va plasmar en metall, quedant per sempre només en forma de plànols. Se suposava que l'avió dissenyat per Vogt rebés una envergadura d'ala de 11,98 metres, que girava sobre la frontissa central amb un angle de fins a 35 graus, amb una desviació màxima, l'envergadura de les ales va canviar a 10,06 metres. El principal desavantatge del projecte es considerava un mecanisme pesat i pesat (segons càlculs) per girar l’ala, que ocupava molt espai dins del fuselatge de l’avió, i la impossibilitat d’utilitzar l’ala per penjar armes i equips addicionals. també era un greu desavantatge.
Sorprenentment, Vogt no va ser l’únic dissenyador alemany que va contemplar una ala giratòria. Un projecte similar va ser preparat pels enginyers de Messerschmitt. El projecte Me P.1109 que van presentar fins i tot va rebre el sobrenom de "ala de tisora". El projecte que van crear tenia dues ales alhora. A més, eren independents els uns dels altres. Una ala estava situada sobre el fuselatge de l'avió i l'altra, sota ella. En girar l’ala superior en sentit horari, l’ala inferior girava de la mateixa manera, però en sentit antihorari. Aquest disseny va permetre compensar qualitativament la desviació de l'avió amb un canvi asimètric d'escombrat. Al mateix temps, les ales podien girar amb un angle de fins a 60 graus, mentre que quan estaven situades perpendicularment al fuselatge de l'avió, no era diferent del clàssic biplà. En fer-ho, Messerschmitt es va enfrontar als mateixos problemes que Blohm & Voss: un mecanisme de gir molt complex. Malgrat que cap dels avions asimètrics alemanys no va anar més enllà dels projectes de paper, cal admetre que els alemanys estaven seriosament avançats al seu temps en el seu desenvolupament. Els nord-americans van poder realitzar el seu pla només a finals dels anys setanta.
NASA AD-1: asimetria de vol
Les idees dels dissenyadors alemanys van ser implementades en metall pels seus col·legues nord-americans. Van abordar la qüestió el més a fons possible. Independentment dels alemanys el 1945, l'enginyer nord-americà Robert Thomas Johnson va plantejar la seva idea d'una mena de "ala de tisora", segons la seva idea, tal ala havia de girar sobre una frontissa especial. No obstant això, en aquells anys, no va poder adonar-se de la seva idea, les capacitats tècniques no ho van permetre. Això va canviar als anys setanta quan la tecnologia va fer possible la creació d’avions asimètrics. Al mateix temps, el mateix Richard Vogt, que va emigrar als Estats Units després del final de la Segona Guerra Mundial, va ser convidat com a consultor de projectes.
En aquella època, els dissenyadors ja sabien que els avions amb ales d’escombrat variables tenien una sèrie de desavantatges. Els principals desavantatges d’aquest disseny van ser: el canvi del focus aerodinàmic en canviar d’escombrat, que va provocar un augment de la resistència d’equilibri; un augment de la massa de l'estructura a causa de la presència d'un feix de potència i de les frontisses pivotants de les consoles adherides a ella, així com els segells de la posició retret de l'ala de l'avió. Ambdues deficiències van ser, en última instància, la raó d'una disminució del rang de vol o d'una disminució de la massa de la càrrega útil.
Al mateix temps, els empleats de la NASA confiaven que una aeronau amb una ala d’escombrat asimètricament variable (KAIS) quedaria privada dels desavantatges indicats. Amb aquest esquema, l’ala es fixaria al fuselatge de l’avió mitjançant una frontissa pivot i el canvi en l’escombrat de les consoles quan es girés l’ala es realitzaria simultàniament, però tenia el caràcter contrari. Una anàlisi comparativa d’avions amb ales d’escombrat variable de l’esquema estàndard i KAIS realitzada per especialistes de la NASA va demostrar que el segon esquema mostra una disminució de l’arrossegament d’un 11-20 per cent, la massa de l’estructura disminueix un 14 per cent i l’arrossegament de les ones quan volem a velocitats supersòniques hauria de disminuir un 26% …
Al mateix temps, l'avió amb una ala asimètrica tenia els seus inconvenients. En primer lloc, amb un gran angle d’escombratge, un voladís escombrat recte té un angle d’atac efectiu més gran que un voladís escombrat invers, el que condueix a una asimetria d’arrossegament i, en conseqüència, a l’aparició de moments de gir paràsits al to, rodar i guijar. El segon problema va ser que KAIS es caracteritza per un augment del doble de gruix del gruix de la capa límit al llarg del tram d’ala, i qualsevol estanc asimètric del flux provoca pertorbacions intenses. Però, malgrat això, es creia que els efectes negatius podrien ser eliminats mitjançant la introducció d’un sistema de control fly-by-wire, que afectaria automàticament els controls aerodinàmics de l’avió, en funció de diversos paràmetres: angle d’atac, velocitat de vol, escombrat de l’ala angle. En qualsevol cas, per comprovar tots els càlculs, era necessari construir un model volador.
El concepte KAIS es va provar amb èxit en un model no tripulat, després del qual va ser necessari passar a la creació d’un avió de ple dret. El projecte experimental es va designar NASA AD-1 o Ames Dryden-1. L’avió va rebre el nom dels centres de recerca que van treballar en el projecte: la NASA Ames i la NASA Dryden. Al mateix temps, els especialistes de Boeing eren els responsables del disseny general de l'avió. Segons els càlculs d’enginyers de la NASA i els termes de referència disponibles, l’empresa nord-americana Rutan Aircraft Factory va reunir l’avió requerit. Al mateix temps, un dels requisits del projecte era mantenir-se dins del pressupost de 250 mil dòlars. Per a això, l'avió experimental es va fer el més senzill possible en termes de tecnologia i econòmic; es van instal·lar motors més aviat febles. El nou avió estava llest el febrer de 1979, després del qual es va lliurar a Califòrnia a l'aeròdrom Dryden de la NASA.
L'ala de l'avió experimental AD-1 podria girar al llarg de l'eix central 60 graus, però només en sentit antihorari (aquesta solució va simplificar molt el disseny sense perdre els seus avantatges). El gir de l'ala a una velocitat de 3 graus per segon va ser proporcionat per un motor elèctric compacte, que es va instal·lar dins del fuselatge de l'avió directament davant dels motors principals. Com aquest últim, es van utilitzar dos motors turborreactors clàssics de fabricació francesa Microturbo TRS18 amb una empenta de 100 kgf cadascun. L’amplada de l’ala trapezoïdal, quan es posiciona perpendicularment al fuselatge, era de 9, 85 metres, i al màxim, només 4, 93 metres. Al mateix temps, la velocitat màxima de vol no superava els 400 km / h.
L’avió va sortir al cel per primera vegada el 21 de desembre de 1979. En el seu primer vol, va ser pilotat pel pilot de proves de la NASA Thomas McMurphy. L’enlairament de l’avió es va dur a terme amb una ala perpendicularment fixa, l’angle de rotació de l’ala ja va canviar en vol després d’assolir la velocitat i l’altitud requerides. Durant els propers 18 mesos, amb cada nou vol de prova, l'ala de l'avió AD-1 es va girar 1 grau, mentre es registraven tots els indicadors de vol. Com a resultat, a mitjan 1980, l'avió experimental va assolir el seu angle màxim d'ala de 60 graus. Els vols de prova van continuar fins a l'agost de 1982, amb un total de 79 vols de l'avió. Va succeir que en l'últim vol del 7 d'agost de 1982 l'avió va ser aixecat per Thomas McMurphy, mentre 17 pilots diferents hi van volar durant tot el període de proves.
El programa de proves va suposar que els resultats obtinguts ajudarien a utilitzar el canvi asimètric d’escombrat de l’ala quan es realitzessin llargs vols intercontinentals: la velocitat i l’economia de combustible haurien d’haver donat els seus fruits de la millor manera a distàncies molt llargues. L'avió experimental AD-1 de la NASA va rebre crítiques positives de pilots i especialistes, però el projecte no va rebre més desenvolupament. El problema era que el programa originalment es veia com un programa de recerca. Després d’haver rebut totes les dades necessàries, la NASA simplement va enviar un avió únic al hangar, des d’on va ser traslladat posteriorment al museu de l’aviació. La NASA sempre ha estat una organització d'investigació que no s'ha ocupat de la construcció d'avions i cap dels principals fabricants d'avions estava interessat en el concepte d'una ala giratòria. Per defecte, qualsevol transatlàntic intercontinental era més complex i més gran que l'avió "de joguina" AD-1, de manera que les companyies no s'arriscaven. No volien invertir en recerca i desenvolupament, encara que un disseny prometedor, però sospitós. Segons la seva opinió, el moment de la innovació en aquest àmbit encara no ha arribat.
Rendiment de vol de la NASA AD-1:
Dimensions generals: longitud - 11, 8 m, alçada - 2, 06 m, envergadura - 9, 85 m, superfície de l'ala - 8, 6 m2.
Pes buit: 658 kg.
Pes màxim de l'enlairament: 973 kg.
La central és de 2 motors turborreactors Microturbo TRS18-046 amb una empenta de 2x100 kgf.
Velocitat de creuer: 274 km / h.
La velocitat màxima és de fins a 400 km / h.
Tripulació: 1 persona.
