Selbst die ungewöhnlichsten Flugzeuge wurden zu Beginn der Flugzeugindustrie nach den Prinzipien der Symmetrie gebaut. Jedes Flugzeug hatte einen konventionellen Rumpf, an dem konventionelle Flügel senkrecht befestigt waren. Mit der Entwicklung der Aerodynamik begannen die Designer jedoch allmählich, über die Entwicklung eines Flugzeugs mit einem asymmetrischen Flügel nachzudenken. Vertreter des düsteren deutschen Genies waren die ersten, die dies erreichten: 1944 schlug Richard Vogt, Chefdesigner von Blohm & Voss, ein ähnliches Projekt vor. Sein Projekt war jedoch nicht in Metall verkörpert, die amerikanische NASA AD-1 war wirklich das erste Flugzeug mit einem Drehflügel.
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) ist ein experimentelles Flugzeug, das entwickelt wurde, um das Konzept eines asymmetrisch variablen Drehflügels zu untersuchen. Wurde das erste Schrägdecker-Flugzeug der Welt. Das ungewöhnliche Flugzeug wurde 1979 in den USA gebaut und absolvierte am 21. Dezember desselben Jahres seinen Erstflug. Die Tests des Flugzeugs mit einem Drehflügel wurden bis August 1982 fortgesetzt, während dieser Zeit gelang es 17 Piloten, die AD-1 zu beherrschen. Nach Abschluss des Programms wurde das Flugzeug in das Museum der Stadt San Carlos geschickt, wo es noch immer allen Besuchern zur Verfügung steht und eines der wichtigsten Exponate ist.
Deutsche Experimente
In Deutschland wurde während des Zweiten Weltkriegs ziemlich ernsthaft an der Entwicklung von Flugzeugen mit asymmetrischem Flügel gearbeitet. Der Designer Richard Vogt war berühmt für seine atypische Herangehensweise an die Entwicklung der Luftfahrttechnologie. Er verstand, dass das neue Schema nicht verhindern würde, dass das Flugzeug stabil in der Luft war. 1944 gründete er das Flugzeugprojekt Blohm & Voss und P.202. Die Hauptidee des deutschen Konstrukteurs war die Möglichkeit einer deutlichen Reduzierung des Luftwiderstands beim Fliegen mit hoher Geschwindigkeit. Das Flugzeug startete mit einem herkömmlichen symmetrischen Flügel, da ein kleiner gepfeilter Flügel einen hohen Auftriebskoeffizienten hatte, aber bereits während des Fluges drehte sich der Flügel in einer Ebene parallel zur Rumpfachse, was den Widerstand verringerte. Gleichzeitig wurde in Deutschland mit dem klassischen symmetrischen Flügelschwung am Jagdflugzeug Messerschmitt P.1101 gearbeitet.
Blohm & Voss und P.202
Aber auch in Deutschland in den letzten Kriegsjahren schien das Flugzeugprojekt Blohm & Voss und P.202 verrückt, es wurde nie in Metall verkörpert, blieb für immer nur in Form von Blaupausen. Das von Vogt konstruierte Flugzeug sollte eine Flügelspannweite von 11,98 Metern erhalten, die sich am Mittelscharnier in einem Winkel von bis zu 35 Grad drehte - bei einer maximalen Abweichung änderte sich die Flügelspannweite auf 10,06 Meter. Als Hauptnachteil des Projekts wurde ein schwerer und schwerfälliger (nach Berechnungen) Mechanismus zum Drehen des Flügels angesehen, der viel Platz im Inneren des Flugzeugrumpfs einnahm, und die Unfähigkeit, den Flügel zum Aufhängen zusätzlicher Waffen und Ausrüstung zu verwenden war auch ein gravierender nachteil.
Überraschenderweise war Vogt nicht der einzige deutsche Designer, der über einen Schwingflügel nachdachte. Ein ähnliches Projekt wurde von Ingenieuren bei Messerschmitt vorbereitet. Das von ihnen vorgestellte Projekt Me P.1109 erhielt sogar den Spitznamen "Scherenflügel". Das von ihnen geschaffene Projekt hatte zwei Flügel auf einmal. Außerdem waren sie unabhängig voneinander. Ein Flügel befand sich über dem Rumpf des Flugzeugs, der andere - darunter. Beim Drehen des oberen Flügels im Uhrzeigersinn dreht sich der untere Flügel in gleicher Weise, jedoch gegen den Uhrzeigersinn. Diese Konstruktion ermöglichte es, den Schieflauf des Flugzeugs mit einer asymmetrischen Sweep-Änderung qualitativ zu kompensieren. Gleichzeitig konnten sich die Flügel in einem Winkel von bis zu 60 Grad drehen, während sie sich, wenn sie senkrecht zum Flugzeugrumpf standen, nicht vom klassischen Doppeldecker unterschieden. Messerschmitt stand dabei vor den gleichen Problemen wie Blohm & Voss: einem sehr komplexen Drehmechanismus. Trotz der Tatsache, dass keines der deutschen asymmetrischen Flugzeuge über Papierprojekte hinausging, sollte zugegeben werden, dass die Deutschen in ihrer Entwicklung ihrer Zeit ernsthaft voraus waren. Die Amerikaner konnten ihren Plan erst Ende der 1970er Jahre verwirklichen.
NASA AD-1 - fliegende Asymmetrie
Die Ideen der deutschen Designer wurden von ihren amerikanischen Kollegen in Metall umgesetzt. Sie gingen das Thema so gründlich wie möglich an. Unabhängig von den Deutschen stellte 1945 der amerikanische Ingenieur Robert Thomas Johnson seine Idee einer Art "Scherenflügel" vor, nach seiner Idee musste sich ein solcher Flügel an einem speziellen Scharnier drehen. In diesen Jahren konnte er seine Idee jedoch nicht verwirklichen, die technischen Möglichkeiten ließen es nicht zu. Dies änderte sich in den 1970er Jahren, als die Technologie die Entwicklung asymmetrischer Flugzeuge ermöglichte. Gleichzeitig wurde derselbe Richard Vogt, der nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs in die USA emigrierte, als Projektberater eingeladen.
Zu diesem Zeitpunkt wussten die Konstrukteure bereits, dass Flugzeuge mit variablen Schwenkflügeln eine Reihe von Nachteilen hatten. Zu den Hauptnachteilen dieses Designs gehörten: die Verschiebung des aerodynamischen Schwerpunkts beim Wechseln des Sweeps, was zu einer Erhöhung des Ausgleichswiderstands führte; eine Zunahme der Masse der Struktur aufgrund des Vorhandenseins eines Antriebsbalkens und der daran befestigten Schwenkscharniere der Konsolen sowie Dichtungen der eingefahrenen Position des Flugzeugflügels. Beide Mängel waren letztlich der Grund für eine Abnahme der Flugreichweite bzw. eine Abnahme der Masse der Nutzlast.
Gleichzeitig waren die NASA-Mitarbeiter zuversichtlich, dass einem Flugzeug mit asymmetrisch variablem Schwenkflügel (KAIS) die aufgeführten Nachteile vorenthalten würden. Bei einem solchen Schema würde der Flügel mit einem Drehgelenk am Flugzeugrumpf befestigt und die Änderung der Pfeilung der Konsolen beim Drehen des Flügels würde gleichzeitig durchgeführt, hatte jedoch den gegenteiligen Charakter. Eine von NASA-Spezialisten durchgeführte Vergleichsanalyse von Flugzeugen mit variablen Schwenkflügeln des Standardschemas und KAIS zeigte, dass das zweite Schema eine Abnahme des Widerstands um 11-20 Prozent, die Masse der Struktur um 14 Prozent und der Wellenwiderstand beim Fliegen mit Überschallgeschwindigkeit um 26 Prozent sinken. …
Gleichzeitig hatte das Flugzeug mit asymmetrischem Flügel seine Nachteile. Erstens hat ein gerade gepfeilter Cantilever bei einem großen Pfeilungswinkel einen größeren effektiven Anstellwinkel als ein rückwärts gepfeilter Cantilever, was zu einer Asymmetrie des Widerstands und in der Folge zum Auftreten von parasitären Drehmomenten in der Steigung führt. rollen und gieren. Das zweite Problem war, dass KAIS durch eine doppelt so starke Zunahme der Grenzschichtdicke entlang der Flügelspannweite gekennzeichnet ist und jeder asymmetrische Strömungsabriss starke Störungen provoziert. Trotzdem glaubte man, negative Auswirkungen durch die Einführung eines Fly-by-Wire-Steuerungssystems zu beseitigen, das in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern automatisch die aerodynamische Steuerung des Flugzeugs beeinflusst: Anstellwinkel, Fluggeschwindigkeit, Flügelpfeilung Winkel. Um alle Berechnungen zu überprüfen, musste auf jeden Fall ein Flugmodell gebaut werden.
Das KAIS-Konzept wurde erfolgreich an einem unbemannten Modell getestet, danach galt es, ein vollwertiges Flugzeug zu entwickeln. Das experimentelle Projekt wurde als NASA AD-1 oder Ames Dryden-1 bezeichnet. Das Flugzeug wurde nach den Forschungszentren benannt, die an dem Projekt gearbeitet haben - NASA Ames und NASA Dryden. Gleichzeitig waren Boeing-Spezialisten für das Gesamtdesign des Flugzeugs verantwortlich. Nach den Berechnungen der NASA-Ingenieure und den vorliegenden Leistungsbeschreibungen hat die amerikanische Firma Rutan Aircraft Factory die benötigten Flugzeuge zusammengebaut. Gleichzeitig bestand eine der Anforderungen des Projekts darin, das Budget von 250 Tausend Dollar einzuhalten. Dafür wurde das Versuchsflugzeug technisch möglichst einfach und günstig gestaltet, eher schwache Triebwerke wurden in das Flugzeug eingebaut. Das neue Flugzeug war im Februar 1979 fertig, danach wurde es auf dem NASA-Flugplatz Dryden nach Kalifornien geliefert.
Der Flügel des Experimentalflugzeugs AD-1 konnte sich um 60 Grad um die Mittelachse drehen, jedoch nur gegen den Uhrzeigersinn (diese Lösung vereinfachte das Design erheblich, ohne seine Vorteile zu verlieren). Für die Flügeldrehung mit einer Geschwindigkeit von 3 Grad pro Sekunde sorgte ein kompakter Elektromotor, der direkt vor den Haupttriebwerken im Flugzeugrumpf eingebaut war. Als letzteres wurden zwei klassische in Frankreich hergestellte Microturbo TRS18-Turbojet-Triebwerke mit einem Schub von jeweils 100 kgf verwendet. Die Spannweite des trapezförmigen Flügels, wenn er senkrecht zum Rumpf positioniert war, betrug 9, 85 Meter und bei maximaler Drehung nur 4, 93 Meter. Gleichzeitig überschritt die maximale Fluggeschwindigkeit 400 km / h nicht.
Das Flugzeug hob am 21. Dezember 1979 zum ersten Mal ab. Auf seinem Erstflug wurde es von NASA-Testpilot Thomas McMurphy geflogen. Der Start des Flugzeugs erfolgte mit senkrecht feststehendem Flügel, der Drehwinkel des Flügels änderte sich bereits im Flug nach Erreichen der erforderlichen Geschwindigkeit und Höhe. In den nächsten 18 Monaten wurde bei jedem neuen Testflug der Flügel des AD-1-Flugzeugs um 1 Grad gedreht, während alle Flugindikatoren aufgezeichnet wurden. Dadurch erreichte das Versuchsflugzeug Mitte 1980 seinen maximalen Flügelwinkel von 60 Grad. Die Testflüge wurden bis August 1982 mit insgesamt 79 Flügen des Flugzeugs fortgesetzt. So kam es, dass das Flugzeug beim letzten Flug am 7. August 1982 von Thomas McMurphy angehoben wurde, während 17 verschiedene Piloten während des gesamten Testzeitraums damit flogen.
Das Testprogramm ging davon aus, dass die gewonnenen Ergebnisse helfen würden, die asymmetrische Krümmungsänderung des Flügels bei langen Interkontinentalflügen zu nutzen – Geschwindigkeit und Kraftstoffverbrauch hätten sich auf sehr langen Strecken am besten ausgezahlt. Das experimentelle NASA-AD-1-Flugzeug erhielt positive Bewertungen von Piloten und Spezialisten, das Projekt wurde jedoch nicht weiterentwickelt. Das Problem war, dass das Programm ursprünglich als Forschungsprogramm angesehen wurde. Nachdem die NASA alle notwendigen Daten erhalten hatte, schickte sie einfach ein einzigartiges Flugzeug in den Hangar, von wo aus es später in das Luftfahrtmuseum überführt wurde. Die NASA war schon immer eine Forschungsorganisation, die sich nicht mit dem Flugzeugbau beschäftigt hat, und keiner der größten Flugzeughersteller interessierte sich für das Konzept eines rotierenden Flügels. Standardmäßig war jedes interkontinentale Passagierschiff komplexer und größer als das "Spielzeug" AD-1-Flugzeug, so dass die Unternehmen dies nicht riskierten. Sie wollten nicht in Forschung und Entwicklung investieren, wenn auch ein vielversprechendes, aber immer noch verdächtiges Design. Die Zeit für Innovationen in diesem Bereich ist ihrer Meinung nach noch nicht gekommen.
Flugleistung der NASA AD-1:
Gesamtabmessungen: Länge - 11, 8 m, Höhe - 2, 06 m, Spannweite - 9, 85 m, Flügelfläche - 8, 6 m2.
Leergewicht - 658 kg.
Maximales Startgewicht - 973 kg.
Das Kraftwerk sind 2 Turbojet-Triebwerke Microturbo TRS18-046 mit einem Schub von 2x100 kgf.
Reisegeschwindigkeit - 274 km / h.
Die Höchstgeschwindigkeit beträgt bis zu 400 km/h.
Besatzung - 1 Person.
