อย่างที่คุณทราบ ส่วนตรงกลางเป็นส่วนของปีกเครื่องบินที่เชื่อมต่อระนาบซ้ายและขวา และทำหน้าที่ในการติดปีกเข้ากับลำตัวเครื่องบิน ตามตรรกะ ส่วนตรงกลางควรเป็นโครงสร้างที่เข้มงวด แต่เมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2522 เครื่องบินของ NASA AD-1 ได้ออกบินโดยมีปีกติดกับลำตัว … บนบานพับและสามารถหมุนได้ทำให้เครื่องบินมีรูปร่างไม่สมมาตร
อย่างไรก็ตาม ทุกอย่างเริ่มต้นเร็วกว่านี้มาก ด้วย Richard Vogt อัจฉริยะเต็มตัวที่มืดมน หัวหน้านักออกแบบของ Blohm & Voss บริษัทในตำนาน Vogt ซึ่งเป็นที่รู้จักสำหรับแนวทางการออกแบบเครื่องบินที่ผิดปรกติของเขา ได้สร้างเครื่องบินที่ไม่สมมาตรแล้ว และรู้ว่าแผนดังกล่าวไม่ได้ป้องกันเครื่องบินไม่ให้ลอยตัวในอากาศ และในปี 1944 โครงการ Blohm & Voss และ P.202 ก็ถือกำเนิดขึ้น
แนวคิดหลักของ Vogt คือความสามารถในการลดการลากอย่างมากเมื่อบินด้วยความเร็วสูง เครื่องบินออกบินด้วยปีกสมมาตรทั่วไป (เนื่องจากปีกกวาดขนาดเล็กมีค่าสัมประสิทธิ์การยกสูง) และในขณะบิน เครื่องบินจะหมุนในระนาบขนานกับแกนลำตัว ซึ่งช่วยลดแรงต้าน อันที่จริง นี่เป็นหนึ่งในวิธีแก้ปัญหาสำหรับการปรับใช้การกวาดปีกแบบแปรผัน - ในเวลาเดียวกันชาวเยอรมันก็ทำการกวาดแบบสมมาตรแบบคลาสสิกบนเครื่องบิน Messerschmitt P.1101
Blohm & Voss และ P.202 ดูเหมือนจะบ้าเกินไปที่จะเข้าไปในซีรีส์นี้ ปีกที่มีช่วงกว้าง 11, 98 ม. สามารถเปิดบานพับกลางได้ที่มุมสูงสุด 35 ° - ที่มุมสูงสุดช่วงเปลี่ยนเป็น 10, 06 ม. ไม่สามารถใช้ปีกเพื่อติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติมได้ โครงการยังคงอยู่บนกระดาษเท่านั้น
ในเวลาเดียวกัน ผู้เชี่ยวชาญจาก Messerschmitt กำลังทำงานในโครงการที่คล้ายกัน ยานพาหนะของพวกเขาคือ Me P.1109 ได้รับฉายาว่า "ปีกกรรไกร" รถมีสองปีกและเป็นอิสระจากภายนอก: ปีกหนึ่งตั้งอยู่เหนือลำตัวส่วนที่สองอยู่ใต้ลำตัว เมื่อปีกด้านบนหมุนตามเข็มนาฬิกา ปีกล่างก็หมุนทวนเข็มนาฬิกาในทำนองเดียวกัน - การออกแบบนี้ทำให้สามารถชดเชยความเอียงของเครื่องบินในเชิงคุณภาพด้วยการเปลี่ยนแปลงการกวาดแบบไม่สมมาตร
ปีกสามารถหมุนได้ถึง 60 ° และเมื่อตั้งฉากกับแกนลำตัว เครื่องบินดูเหมือนเครื่องบินปีกสองชั้นทั่วไป
ความยากของ Messerschmitt เหมือนกับปัญหาของ Blohm & Voss: กลไกที่ซับซ้อนและนอกจากนี้ ปัญหากับการออกแบบแชสซี เป็นผลให้แม้แต่เครื่องบินที่สร้างด้วยเหล็กที่มีการกวาดแบบสมมาตร - Messerschmitt Р.1101 ไม่ได้เข้าสู่การผลิตนับไม่ถ้วนโครงสร้างที่ไม่สมมาตรที่ยังคงอยู่เพียงโครงการเท่านั้น ชาวเยอรมันอยู่ไกลเกินไปก่อนเวลาของพวกเขา
ประโยชน์และการสูญเสีย
ข้อดีของการกวาดตัวแปรแบบอสมมาตรจะเหมือนกับการกวาดแบบสมมาตร เมื่อเครื่องบินบินขึ้น ต้องใช้ลิฟต์สูง แต่เมื่อบินด้วยความเร็วสูง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่สูงกว่าความเร็วของเสียง) ลิฟต์จะไม่เกี่ยวข้องอีกต่อไป แต่แรงต้านสูงจะเริ่มรบกวน วิศวกรการบินต้องหาทางประนีประนอม ด้วยการเปลี่ยนการกวาด เครื่องบินจะปรับให้เข้ากับโหมดการบิน การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการวางปีกไว้ที่มุม 60 องศากับลำตัวจะช่วยลดการลากตามหลักอากาศพลศาสตร์ได้อย่างมาก เพิ่มความเร็วในการบินสูงสุด และลดการใช้เชื้อเพลิง
แต่ในกรณีนี้ คำถามที่สองเกิดขึ้น: ทำไมเราถึงต้องการการเปลี่ยนแปลงการกวาดแบบไม่สมมาตร ถ้าแบบสมมาตรสะดวกกว่าสำหรับนักบินมากและไม่ต้องการการชดเชย ความจริงก็คือข้อเสียเปรียบหลักของการกวาดแบบสมมาตรคือความซับซ้อนทางเทคนิคของกลไกการเปลี่ยนแปลง มวลของแข็งและต้นทุน ด้วยการเปลี่ยนแปลงแบบอสมมาตร อุปกรณ์นี้จึงง่ายกว่ามาก - อันที่จริงแล้วคือเพลาที่มีส่วนยึดที่แน่นหนาของปีกและกลไกการหมุน
โครงการดังกล่าวมีน้ำหนักเบาโดยเฉลี่ย 14% และลดความต้านทานเฉพาะเมื่อบินด้วยความเร็วที่เกินความเร็วของเสียง (นั่นคือข้อดียังปรากฏอยู่ในประสิทธิภาพการบิน) หลังเกิดจากคลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นเมื่อส่วนหนึ่งของการไหลของอากาศรอบเครื่องบินได้รับความเร็วเหนือเสียง สุดท้ายนี้ เป็นตัวแปรที่ "ประหยัด" ที่สุดของการกวาดตัวแปร
OWRA RPW
อากาศยานไร้คนขับโดย NASA สร้างขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1970 เพื่อศึกษาการทดลองคุณสมบัติการบินของการกวาดล้างแบบไม่สมมาตร อุปกรณ์สามารถหมุนปีกได้ 45 °ตามเข็มนาฬิกาและมีอยู่สองรูปแบบ - หางสั้นและหางยาว
ดังนั้นด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี มนุษยชาติจึงอดไม่ได้ที่จะกลับไปใช้แนวคิดที่น่าสนใจ ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 เครื่องบินไร้คนขับ OWRA RPW (เครื่องบินวิจัยปีกเฉียง) ถูกผลิตขึ้นตามคำสั่งของ NASA เพื่อศึกษาคุณสมบัติการบินของโครงการดังกล่าว ที่ปรึกษาด้านการพัฒนาคือ Vogt เองซึ่งอพยพไปยังสหรัฐอเมริกาหลังสงครามในเวลานั้นเป็นชายชราคนหนึ่งและหัวหน้านักออกแบบและอุดมการณ์ของการฟื้นฟูแนวคิดคือ Richard Thomas Jones วิศวกรของ NASA โจนส์มีรากฐานสำหรับแนวคิดนี้มาตั้งแต่ปี 2488 เมื่อเขาเป็นลูกจ้างของ NACA (ผู้บุกเบิกของ NASA ซึ่งเป็นคณะกรรมการที่ปรึกษาด้านการบินแห่งชาติ) และเมื่อถึงเวลาสร้างตัวอย่าง การคำนวณเชิงทฤษฎีทั้งหมดก็สำเร็จลุล่วงและละเอียดถี่ถ้วน ผ่านการทดสอบ
ปีก OWRA RPW สามารถหมุนได้สูงถึง 45 ° โดรนมีลำตัวและหางเป็นพื้นฐาน - อันที่จริง มันเป็นรูปแบบการบิน องค์ประกอบตรงกลางและน่าสนใจเพียงอย่างเดียวคือปีก การวิจัยส่วนใหญ่ดำเนินการในอุโมงค์อากาศพลศาสตร์ บางส่วนในการบินจริง ปีกทำงานได้ดีและ NASA ตัดสินใจสร้างเครื่องบินที่เต็มเปี่ยม
และตอนนี้ - บิน
แน่นอนว่าการเปลี่ยนแปลงการกวาดแบบไม่สมมาตรก็มีข้อเสียเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความไม่สมดุลของแรงต้านที่หน้าผาก โมเมนต์การหมุนแบบกาฝากที่นำไปสู่การม้วนและการหันเหมากเกินไป แต่ทั้งหมดนี้ในปี 1970 อาจพ่ายแพ้โดยระบบควบคุมอัตโนมัติบางส่วน
เครื่องบิน NASA AD-1
เขาบิน 79 ครั้ง ในแต่ละเที่ยวบิน ผู้ทดสอบจะวางปีกในตำแหน่งใหม่ และข้อมูลที่ได้รับจะได้รับการวิเคราะห์และเปรียบเทียบกัน
เครื่องบิน AD-1 (Ames Dryden-1) ได้กลายเป็นผลิตผลร่วมกันของหลายองค์กร มันถูกสร้างด้วยเหล็กโดย Ames Industrial Co. การออกแบบโดยรวมทำบนโบอิ้ง การวิจัยเทคโนโลยีดำเนินการโดย Scaled Composites ของ Bertha Rutana และการทดสอบการบินได้ดำเนินการที่ศูนย์วิจัย Dryden ในแลงแคสเตอร์ แคลิฟอร์เนีย ปีก AD-1 สามารถหมุนบนแกนกลางได้ 60 ° และทวนเข็มนาฬิกาเท่านั้น (สิ่งนี้ทำให้การออกแบบง่ายขึ้นอย่างมากโดยไม่สูญเสียข้อดี)
ปีกถูกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดกะทัดรัดที่อยู่ภายในลำตัวด้านหน้าของเครื่องยนต์โดยตรง (ส่วนหลังใช้เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทฝรั่งเศสคลาสสิก Microturbo TRS18) ช่วงของปีกสี่เหลี่ยมคางหมูในตำแหน่งตั้งฉากคือ 9, 85 ม. และในตำแหน่งที่หมุนได้ - เพียง 4, 93 ซึ่งทำให้สามารถเข้าถึงความเร็วสูงสุด 322 กม. / ชม.
เมื่อวันที่ 21 ธันวาคม AD-1 ได้ออกบินเป็นครั้งแรก และในอีก 18 เดือนข้างหน้า ในแต่ละเที่ยวบินใหม่ ปีกจะหมุน 1 องศา เพื่อบันทึกตัวบ่งชี้ของเครื่องบินทั้งหมด ในช่วงกลางปี พ.ศ. 2524 เครื่องบิน "ถึง" มุมสูงสุด 60 องศา เที่ยวบินยังคงดำเนินต่อไปจนถึงเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2525 รวม AD-1 ออก 79 ครั้ง
นาซ่า AD-1 (1979)
เครื่องบินลำเดียวที่มีปีกกวาดแบบอสมมาตรที่ลอยขึ้นไปในอากาศ ปีกหมุนได้ถึง 60 องศาทวนเข็มนาฬิกา
แนวคิดหลักของโจนส์คือการใช้การเปลี่ยนแปลงการกวาดล้างแบบอสมมาตรในเครื่องบินสำหรับเที่ยวบินข้ามทวีป ความเร็วและการประหยัดเชื้อเพลิงจ่ายให้ตัวเองได้ดีที่สุดในระยะทางไกลพิเศษ เครื่องบิน AD-1 ได้รับการวิจารณ์ในเชิงบวกจริงๆ จากทั้งผู้เชี่ยวชาญและนักบิน แต่ที่น่าแปลกก็คือ เรื่องราวไม่ได้รับความต่อเนื่องใดๆ ปัญหาคือโปรแกรมทั้งหมดเป็นการวิจัยเบื้องต้น หลังจากได้รับข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดแล้ว NASA จึงส่งเครื่องบินไปที่โรงเก็บเครื่องบิน 15 ปีที่แล้ว เขาย้ายไปเก็บถาวรที่ Hillier Aviation Museum ในซานคาร์ลอส
NASA ในฐานะองค์กรวิจัยไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้างเครื่องบิน และไม่มีผู้ผลิตเครื่องบินรายใหญ่รายใดสนใจแนวคิดของโจนส์ โดยค่าเริ่มต้น liners ระหว่างทวีปจะใหญ่กว่าและซับซ้อนกว่า "toy" AD-1 มาก และบริษัทต่างๆ ไม่กล้าลงทุนเงินจำนวนมหาศาลในการวิจัยและพัฒนาการออกแบบที่มีแนวโน้ม แต่น่าสงสัยมาก คลาสสิกชนะเหนือนวัตกรรม
Richard Gray นักบินทดสอบ NASA AD-1
หลังจากประสบความสำเร็จในการบินออกจากโปรแกรมของเขาบนปีกที่ไม่สมมาตร เขาเสียชีวิตในปี 2525 จากการชนของเครื่องบินฝึกส่วนตัว Cessna T-37 Tweet
ต่อจากนั้น NASA กลับมาใช้ธีม "ปีกเฉียง" โดยสร้างโดรนขนาดเล็กในปี 1994 ที่มีปีกกว้าง 6, 1 ม. และความสามารถในการเปลี่ยนมุมการกวาดจาก 35 เป็น 50 องศา มันถูกสร้างขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของการสร้างเครื่องบินโดยสารข้ามทวีปขนาด 500 ที่นั่ง แต่สุดท้ายงานในโครงการก็ถูกยกเลิกด้วยเหตุผลทางการเงินเช่นเดียวกัน
มันยังไม่จบ
อย่างไรก็ตาม "ปีกเฉียง" ได้รับชีวิตที่สามและคราวนี้ต้องขอบคุณการแทรกแซงของหน่วยงาน DARPA ที่มีชื่อเสียงซึ่งในปี 2549 ได้เสนอสัญญา 10 ล้านให้กับ Northrop Grumman สำหรับการพัฒนาอากาศยานไร้คนขับที่มีการเปลี่ยนแปลงการกวาดล้างแบบอสมมาตร.
แต่ บริษัท Northrop ได้ลงไปในประวัติศาสตร์ของการบินเป็นหลักเนื่องจากการพัฒนาเครื่องบินประเภท "ปีกบิน": ผู้ก่อตั้ง บริษัท John Northrop เป็นคนที่กระตือรือร้นในโครงการดังกล่าวตั้งแต่เริ่มแรกเขากำหนดทิศทาง จากการวิจัยเป็นเวลาหลายปี (เขาก่อตั้งบริษัทในช่วงปลายทศวรรษที่ 1930 และเสียชีวิตในปี 1981)
เป็นผลให้ผู้เชี่ยวชาญของ Northrop ตัดสินใจข้ามเทคโนโลยีของปีกบินและการกวาดแบบไม่สมมาตรในลักษณะที่ไม่คาดคิด ผลที่ได้คือโดรน Northrop Grumman Switchblade (เพื่อไม่ให้สับสนกับการพัฒนาแนวคิดอื่นๆ - เครื่องบินขับไล่ Northrop Switchblade)
การออกแบบโดรนนั้นค่อนข้างง่าย ติดปีก 61 เมตรเป็นโมดูลบานพับที่มีเครื่องยนต์ไอพ่นสองตัว กล้อง อุปกรณ์ควบคุมและอุปกรณ์ต่อพ่วงที่จำเป็นสำหรับภารกิจ (เช่น ขีปนาวุธหรือระเบิด) โมดูลไม่มีอะไรฟุ่มเฟือย - ลำตัว, ขนนก, หาง, คล้ายกับบอลลูนกอนโดลา, ยกเว้นบางทีอาจมีหน่วยกำลัง
มุมการหมุนของปีกที่สัมพันธ์กับโมดูลยังคงเป็น 60 องศาในอุดมคติเหมือนเดิม โดยคำนวณย้อนกลับไปในปี 1940: ที่มุมนี้ คลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นเมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียงจะถูกปรับระดับ เมื่อปีกของมันหมุน โดรนสามารถบินได้ 2,500 ไมล์ด้วยความเร็ว 2.0 เมตร
แนวคิดของเครื่องบินพร้อมแล้วในปี 2550 และในปี 2553 บริษัท สัญญาว่าจะทำการทดสอบเลย์เอาต์ครั้งแรกที่มีปีกกว้าง 12.2 ม. ทั้งในอุโมงค์ลมและในเที่ยวบินจริง Northrop Grumman ได้วางแผนไว้ว่าการบินครั้งแรกของโดรนขนาดเต็มจะเกิดขึ้นประมาณปี 2020
แต่แล้วในปี 2008 หน่วยงาน DARPA ก็หมดความสนใจในโครงการนี้ การคำนวณเบื้องต้นไม่ได้ผลลัพธ์ตามแผน และ DARPA ได้ถอนสัญญา โดยปิดโปรแกรมที่ขั้นตอนแบบจำลองคอมพิวเตอร์ ดังนั้นความคิดของการกวาดแบบไม่สมมาตรจึงโชคไม่ดีอีกครั้ง
จะทำหรือไม่ทำ?
อันที่จริง ปัจจัยเดียวที่ทำลายแนวคิดที่น่าสนใจก็คือเศรษฐศาสตร์ การมีวงจรที่ใช้งานได้และได้รับการพิสูจน์แล้วทำให้ไม่เกิดประโยชน์ในการพัฒนาระบบที่ซับซ้อนและยังไม่ผ่านการทดสอบมันมีการใช้งานสองส่วน - เที่ยวบินข้ามทวีปของเรือเดินสมุทรขนาดใหญ่ (แนวคิดหลักของโจนส์) และโดรนทหารที่สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกินความเร็วของเสียง (งานหลักของ Northrop Grumman)
ในกรณีแรก ข้อดีคือการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงและความเร็วที่เพิ่มขึ้น ส่วนอื่นๆ ก็เท่ากับเครื่องบินโดยสารทั่วไป ในวินาที การลดแรงต้านของคลื่นในขณะที่เครื่องบินถึงค่ามัควิกฤตมีความสำคัญมากที่สุด
เครื่องบินซีเรียลที่มีโครงแบบเดียวกันจะปรากฏหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับเจตจำนงของผู้ผลิตเครื่องบินเท่านั้น หากหนึ่งในนั้นตัดสินใจที่จะลงทุนเงินในการวิจัยและการก่อสร้างแล้วพิสูจน์ในทางปฏิบัติว่าแนวคิดนี้ไม่เพียงใช้งานได้ (ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้ว) แต่ยังพึ่งพาตนเองได้ การเปลี่ยนแปลงแบบอสมมาตรในการกวาดก็มีโอกาสประสบความสำเร็จ. หากในกรอบของวิกฤตการเงินโลกไม่พบคนบ้าระห่ำดังกล่าว "ปีกเฉียง" จะยังคงเป็นอีกส่วนหนึ่งในประวัติศาสตร์ของการบินที่เต็มไปด้วยความอยากรู้
ลักษณะของเครื่องบิน NASA AD-1
ลูกเรือ: 1 คน
ความยาว: 11, 83 ม.
ปีกกว้าง: 9.85 ม. ตั้งฉาก, 4.93 ม. เฉียง
มุมปีก: สูงถึง 60 °
พื้นที่ปีก: 8, 6 2
ส่วนสูง: 2, 06 ม.
น้ำหนักเครื่องบินเปล่า: 658 กก.
แม็กซ์ น้ำหนักเครื่องขึ้น: 973 กก.
ระบบส่งกำลัง: เครื่องยนต์ไอพ่น Microturbo TRS-18 จำนวน 2 เครื่อง
แรงขับ: 100 กก. ต่อเครื่องยนต์
ความจุเชื้อเพลิง: 300 ลิตร ความเร็วสูงสุด: 322 กม. / ชม
เพดานบริการ: 3658 m
ผู้บุกเบิกที่แท้จริง
ไม่กี่คนที่รู้ว่าเครื่องบินลำแรกที่มีรูปทรงปีกแบบแปรผันไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยชาวเยอรมันในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง (ตามที่แหล่งข่าวส่วนใหญ่อ้าง) แต่โดย Baron Edmond de Marcai และ Emile Monin ผู้บุกเบิกด้านการบินของฝรั่งเศสในปี 1911 โมโนเพลน Markay-Monin ถูกนำเสนอต่อสาธารณชนในกรุงปารีสเมื่อวันที่ 9 ธันวาคม พ.ศ. 2454 และหกเดือนต่อมาก็ประสบความสำเร็จในการบินครั้งแรก
อันที่จริง เดอ มาร์เคย์ และโมนิน ได้คิดค้นรูปแบบคลาสสิกของเรขาคณิตที่แปรผันได้แบบสมมาตร - เครื่องบินปีกสองลำแยกกันที่มีช่วงสูงสุดรวม 13.7 ม. ติดอยู่กับบานพับ และนักบินสามารถเปลี่ยนมุมของตำแหน่งที่สัมพันธ์กับลำตัวด้านขวา ในเที่ยวบิน บนพื้น สำหรับการขนย้าย ปีกสามารถพับเก็บได้เหมือนกับปีกของแมลง "ด้านหลัง" ความซับซ้อนของการออกแบบและความจำเป็นในการย้ายไปยังเครื่องบินที่ใช้งานได้มากขึ้น (เนื่องจากการระบาดของสงคราม) ทำให้นักออกแบบต้องละทิ้งงานเพิ่มเติมในโครงการ
