แม้แต่เครื่องบินที่แปลกตาที่สุดก็ถูกสร้างขึ้นตามหลักการสมมาตรในช่วงเริ่มต้นของอุตสาหกรรมอากาศยาน เครื่องบินทุกลำมีลำตัวแบบธรรมดาซึ่งมีปีกแบบธรรมดาติดในแนวตั้งฉาก อย่างไรก็ตาม ค่อยๆ พัฒนาแอโรไดนามิกส์ นักออกแบบเริ่มไตร่ตรองถึงการสร้างเครื่องบินที่มีปีกที่ไม่สมมาตร ตัวแทนของอัจฉริยะชาวเยอรมันผู้มืดมนเป็นคนแรกที่เข้าถึงสิ่งนี้: ในปี 1944 Richard Vogt หัวหน้านักออกแบบของ Blohm & Voss เสนอโครงการที่คล้ายกัน อย่างไรก็ตาม โครงการของเขาไม่ได้เป็นตัวเป็นตนในโลหะ American NASA AD-1 เป็นเครื่องบินลำแรกที่มีปีกหมุนอย่างแท้จริง
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) เป็นเครื่องบินทดลองที่ออกแบบมาเพื่อศึกษาแนวคิดของปีกหมุนแบบหมุนกวาดแบบไม่สมมาตร กลายเป็นเครื่องบินปีกเอียงลำแรกของโลก เครื่องบินที่ไม่ธรรมดาลำนี้ถูกสร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกาในปี 1979 และทำการบินครั้งแรกในวันที่ 21 ธันวาคมของปีเดียวกัน การทดสอบเครื่องบินด้วยปีกหมุนยังคงดำเนินต่อไปจนถึงเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2525 ในช่วงเวลานั้นนักบิน 17 คนสามารถควบคุม AD-1 ได้ หลังจากปิดโปรแกรม เครื่องบินก็ถูกส่งไปยังพิพิธภัณฑ์เมืองซานคาร์ลอส ซึ่งยังคงเปิดให้ผู้เข้าชมได้เข้าชมทั้งหมด และเป็นหนึ่งในนิทรรศการที่สำคัญที่สุดที่จัดแสดง
การทดลองของเยอรมัน
ในประเทศเยอรมนี ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง พวกเขาทำงานค่อนข้างจริงจังในการสร้างเครื่องบินที่มีปีกที่ไม่สมมาตร ดีไซเนอร์ Richard Vogt มีชื่อเสียงในด้านวิธีการที่ผิดปรกติในการสร้างเทคโนโลยีการบิน เขาเข้าใจดีว่ารูปแบบใหม่นี้จะไม่ป้องกันเครื่องบินไม่ให้ลอยตัวในอากาศ ในปี 1944 เขาได้สร้างโครงการเครื่องบิน Blohm & Voss และ P.202 แนวคิดหลักของนักออกแบบชาวเยอรมันคือความเป็นไปได้ที่จะลดการลากลงอย่างมากเมื่อบินด้วยความเร็วสูง เครื่องบินออกบินด้วยปีกสมมาตรทั่วไป เนื่องจากปีกกวาดขนาดเล็กมีค่าสัมประสิทธิ์การยกสูง แต่แล้วระหว่างการบิน ปีกหมุนในระนาบขนานกับแกนลำตัว ทำให้ระดับความต้านทานลดลง ในเวลาเดียวกัน งานได้ดำเนินการในเยอรมนีด้วยการกวาดปีกสมมาตรแบบคลาสสิกบนเครื่องบินรบ Messerschmitt P.1101
Blohm & Voss และ P.202
แต่แม้แต่ในเยอรมนีในช่วงสงครามครั้งสุดท้าย โครงการเครื่องบิน Blohm & Voss และ P.202 ก็ดูบ้าๆ บอๆ ไม่เคยถูกหลอมรวมเป็นโลหะ และคงอยู่ตลอดไปเพียงในรูปแบบของพิมพ์เขียวเท่านั้น เครื่องบินที่ออกแบบโดย Vogt นั้นควรจะได้รับช่วงปีกที่ 11.98 เมตร ซึ่งหมุนบนบานพับตรงกลางที่มุมสูงสุด 35 องศา - โดยมีค่าเบี่ยงเบนสูงสุด ความกว้างของปีกเปลี่ยนเป็น 10.06 เมตร ข้อเสียเปรียบหลักของโครงการคือกลไกการหมุนปีกที่หนักและยุ่งยาก (ตามการคำนวณ) ซึ่งใช้พื้นที่มากภายในลำตัวเครื่องบิน และไม่สามารถใช้ปีกในการแขวนอาวุธและอุปกรณ์เพิ่มเติมได้ ก็เป็นข้อเสียที่ร้ายแรงเช่นกัน
น่าแปลกที่ Vogt ไม่ใช่ดีไซเนอร์ชาวเยอรมันเพียงคนเดียวที่คิดเรื่องสวิงวิง โครงการที่คล้ายกันนี้จัดทำโดยวิศวกรที่ Messerschmitt โครงการ Me P.1109 ที่นำเสนอโดยพวกเขาได้รับชื่อเล่นว่า "ปีกกรรไกร" โครงการที่พวกเขาสร้างขึ้นมีสองปีกในคราวเดียว ยิ่งกว่านั้นพวกเขาเป็นอิสระจากกัน ปีกข้างหนึ่งตั้งอยู่เหนือลำตัวเครื่องบิน ส่วนอีกปีกหนึ่งอยู่ใต้ปีก เมื่อหมุนปีกบนตามเข็มนาฬิกา ปีกล่างจะหมุนในลักษณะเดียวกัน แต่ทวนเข็มนาฬิกาการออกแบบนี้ทำให้สามารถชดเชยความเอียงของเครื่องบินในเชิงคุณภาพด้วยการเปลี่ยนแปลงการกวาดล้างแบบอสมมาตร ในขณะเดียวกัน ปีกสามารถหมุนทำมุมได้ถึง 60 องศา ในขณะที่ปีกทั้งสองตั้งฉากกับลำตัวเครื่องบิน ก็ไม่ต่างจากเครื่องบินปีกสองชั้นแบบคลาสสิก ในการทำเช่นนั้น Messerschmitt ประสบปัญหาเดียวกันกับ Blohm & Voss ซึ่งเป็นกลไกการกลึงที่ซับซ้อนมาก แม้จะมีความจริงที่ว่าไม่มีเครื่องบินอสมมาตรของเยอรมันไม่ได้ไปไกลกว่าโครงการกระดาษ แต่ก็ควรยอมรับว่าชาวเยอรมันได้นำหน้าเวลาในการพัฒนาอย่างจริงจัง ชาวอเมริกันสามารถบรรลุแผนของตนได้ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 เท่านั้น
NASA AD-1 - การบินไม่สมมาตร
ความคิดของนักออกแบบชาวเยอรมันถูกนำมาใช้ในโลหะโดยเพื่อนร่วมงานชาวอเมริกัน พวกเขาเข้าหาปัญหาอย่างละเอียดถี่ถ้วนที่สุด โรเบิร์ต โธมัส จอห์นสัน วิศวกรชาวอเมริกันโดยไม่ขึ้นกับชาวเยอรมันในปี พ.ศ. 2488 ได้เสนอแนวคิดเรื่อง "ปีกกรรไกร" ตามความคิดของเขา ปีกดังกล่าวต้องเปิดบานพับพิเศษ อย่างไรก็ตามในปีที่ผ่านมาเขาไม่สามารถเข้าใจความคิดของเขาได้ ความสามารถทางเทคนิคไม่อนุญาต สิ่งนี้เปลี่ยนไปในปี 1970 เมื่อเทคโนโลยีทำให้การสร้างเครื่องบินอสมมาตรเป็นไปได้ ในเวลาเดียวกัน Richard Vogt คนเดียวกันซึ่งอพยพไปยังสหรัฐอเมริกาหลังจากสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สองได้รับเชิญให้เป็นที่ปรึกษาโครงการ
เมื่อถึงเวลานั้น นักออกแบบทราบดีอยู่แล้วว่าเครื่องบินที่มีปีกกวาดแบบปรับได้นั้นมีข้อเสียอยู่หลายประการ ข้อเสียเปรียบหลักของการออกแบบนี้ ได้แก่ การเปลี่ยนโฟกัสตามหลักอากาศพลศาสตร์เมื่อเปลี่ยนการกวาด ซึ่งทำให้ความต้านทานการทรงตัวเพิ่มขึ้น การเพิ่มมวลของโครงสร้างเนื่องจากการมีลำแสงกำลังและบานพับเดือยของคอนโซลที่ติดอยู่กับมันรวมถึงซีลของตำแหน่งที่หดกลับของปีกเครื่องบิน ข้อบกพร่องทั้งสองนี้เป็นสาเหตุของระยะการบินที่ลดลงหรือมวลของน้ำหนักบรรทุกที่ลดลง
ในเวลาเดียวกัน พนักงานของ NASA มั่นใจว่าเครื่องบินที่มีปีกกวาดแบบอสมมาตร (KAIS) จะปราศจากข้อเสียที่ระบุไว้ ด้วยรูปแบบดังกล่าว ปีกจะติดกับลำตัวเครื่องบินโดยใช้บานพับเดือยเดียว และการเปลี่ยนแปลงในการกวาดคอนโซลเมื่อปีกถูกหมุนจะทำพร้อมกัน แต่มีลักษณะตรงกันข้าม การวิเคราะห์เปรียบเทียบเครื่องบินที่มีปีกกวาดแบบแปรผันของรูปแบบมาตรฐานและ KAIS ที่ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญของ NASA พบว่ารูปแบบที่สองแสดงการลากลดลง 11-20 เปอร์เซ็นต์ มวลของโครงสร้างลดลง 14 เปอร์เซ็นต์ และการลากคลื่น เมื่อบินด้วยความเร็วเหนือเสียงควรลดลงร้อยละ 26 …
ในเวลาเดียวกัน เครื่องบินที่มีปีกไม่สมมาตรก็มีข้อเสีย ประการแรก ด้วยมุมการกวาดที่กว้าง คานเท้าแขนแบบกวาดตรงมีมุมโจมตีที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเสาเข็มแบบกวาดกลับด้าน ซึ่งนำไปสู่ความไม่สมดุลของการลาก และด้วยเหตุนี้ จึงเป็นลักษณะของโมเมนต์การเลี้ยวแบบกาฝากในสนาม ม้วนและหันเห ปัญหาที่สองคือ KAIS มีลักษณะเฉพาะโดยการเพิ่มความหนาของชั้นขอบตามสแปนปีกเป็นสองเท่า และกระแสน้ำที่ไม่สมมาตรทำให้เกิดการรบกวนอย่างรุนแรง แต่อย่างไรก็ตาม เชื่อกันว่าผลกระทบด้านลบนั้นสามารถขจัดออกไปได้ด้วยการแนะนำระบบควบคุมแบบ fly-by-wire ซึ่งจะส่งผลต่อการควบคุมตามหลักอากาศพลศาสตร์ของเครื่องบินโดยอัตโนมัติ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น มุมโจมตี ความเร็วในการบิน การกวาดปีก มุม. ไม่ว่าในกรณีใด เพื่อตรวจสอบการคำนวณทั้งหมด จำเป็นต้องสร้างแบบจำลองการบิน
แนวคิด KAIS ประสบความสำเร็จในการทดสอบกับโมเดลไร้คนขับ หลังจากนั้นจึงจำเป็นต้องดำเนินการต่อไปเพื่อสร้างเครื่องบินที่เต็มเปี่ยม โครงการทดลองนี้ถูกกำหนดให้เป็น NASA AD-1 หรือ Ames Dryden-1เครื่องบินได้รับการตั้งชื่อตามศูนย์วิจัยที่ทำงานในโครงการ - NASA Ames และ NASA Dryden ในเวลาเดียวกัน ผู้เชี่ยวชาญของโบอิ้งมีหน้าที่รับผิดชอบในการออกแบบโดยรวมของเครื่องบิน จากการคำนวณของวิศวกรของ NASA และข้อกำหนดในการอ้างอิงที่มีอยู่ บริษัท Rutan Aircraft Factory สัญชาติอเมริกันได้ประกอบเครื่องบินที่จำเป็น ในเวลาเดียวกัน หนึ่งในข้อกำหนดของโครงการคือต้องอยู่ในงบประมาณ 250,000 ดอลลาร์ ด้วยเหตุนี้ เครื่องบินทดลองจึงถูกสร้างให้เรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในแง่ของเทคโนโลยีและราคาถูก โดยติดตั้งเครื่องยนต์ที่ค่อนข้างอ่อนแอไว้บนเครื่องบิน เครื่องบินลำใหม่พร้อมแล้วในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2522 หลังจากนั้นก็ถูกส่งไปยังแคลิฟอร์เนียที่สนามบินดรายเดนของนาซ่า
ปีกของเครื่องบินทดลอง AD-1 สามารถหมุนไปตามแกนกลางได้ 60 องศา แต่ทวนเข็มนาฬิกาเท่านั้น (วิธีนี้ทำให้การออกแบบง่ายขึ้นอย่างมากโดยไม่สูญเสียข้อดี) ปีกหมุนด้วยความเร็ว 3 องศาต่อวินาทีนั้นมาจากมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดกะทัดรัดซึ่งติดตั้งอยู่ภายในลำตัวเครื่องบินตรงด้านหน้าเครื่องยนต์หลัก เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตไมโครเทอร์โบ TRS18 คลาสสิกที่ผลิตในฝรั่งเศสสองเครื่องที่มีแรงขับ 100 กก. แต่ละเครื่องถูกนำมาใช้ในรุ่นหลัง ช่วงของปีกสี่เหลี่ยมคางหมูเมื่อตั้งฉากกับลำตัวเครื่องบินคือ 9, 85 เมตร และเมื่อถึงทางเลี้ยวสูงสุด - เพียง 4, 93 เมตร ในเวลาเดียวกันความเร็วสูงสุดในการบินไม่เกิน 400 กม. / ชม.
เครื่องบินขึ้นสู่ท้องฟ้าครั้งแรกเมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2522 ในเที่ยวบินแรก นักบินทดสอบของ NASA Thomas McMurphy บินด้วย การบินขึ้นของเครื่องบินดำเนินการด้วยปีกคงที่ในแนวตั้งฉากมุมของการหมุนของปีกเปลี่ยนไปแล้วในการบินหลังจากไปถึงความเร็วและระดับความสูงที่ต้องการ ในอีก 18 เดือนข้างหน้า ด้วยการบินทดสอบใหม่แต่ละเที่ยวบิน ปีกของเครื่องบิน AD-1 จะหมุน 1 องศา พร้อมบันทึกตัวบ่งชี้การบินทั้งหมด เป็นผลให้ในกลางปี 1980 เครื่องบินทดลองทำมุมปีกสูงสุด 60 องศา เที่ยวบินทดสอบดำเนินต่อไปจนถึงเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2525 โดยมีเที่ยวบินทั้งหมด 79 เที่ยว มันเกิดขึ้นที่เที่ยวบินสุดท้ายเมื่อวันที่ 7 สิงหาคม พ.ศ. 2525 เครื่องบินถูกยกขึ้นโดยโธมัส แมคเมอร์ฟี ขณะที่นักบิน 17 คนบินบนเครื่องบินลำนี้ตลอดระยะเวลาการทดสอบทั้งหมด
โปรแกรมทดสอบสันนิษฐานว่าผลลัพธ์ที่ได้จะช่วยในการใช้การเปลี่ยนแปลงแบบอสมมาตรในการกวาดปีกเมื่อทำการบินข้ามทวีประยะไกล ความเร็วและการประหยัดเชื้อเพลิงน่าจะได้ผลดีในระยะทางไกลมาก เครื่องบินทดลองของ NASA AD-1 ได้รับการวิจารณ์ในเชิงบวกจากนักบินและผู้เชี่ยวชาญ แต่โครงการไม่ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติม ปัญหาคือเดิมโปรแกรมถูกมองว่าเป็นโครงการวิจัย หลังจากได้รับข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดแล้ว NASA ก็ส่งเครื่องบินพิเศษไปยังโรงเก็บเครื่องบิน จากนั้นจึงย้ายไปยังพิพิธภัณฑ์การบิน NASA เป็นองค์กรวิจัยที่ไม่เคยเกี่ยวข้องกับการสร้างเครื่องบินมาโดยตลอด และไม่มีผู้ผลิตเครื่องบินรายใหญ่รายใดสนใจแนวคิดเรื่องปีกหมุน โดยค่าเริ่มต้น สายการบินผู้โดยสารระหว่างทวีปมีความซับซ้อนและมีขนาดใหญ่กว่าเครื่องบิน AD-1 "ของเล่น" ดังนั้นบริษัทต่างๆ จึงไม่เสี่ยง พวกเขาไม่ต้องการลงทุนในการวิจัยและพัฒนา แม้ว่าจะมีการออกแบบที่มีแนวโน้มดี แต่ก็ยังน่าสงสัย เวลาสำหรับนวัตกรรมในพื้นที่นี้ตามความเห็นของพวกเขายังไม่มา
ประสิทธิภาพการบินของ NASA AD-1:
ขนาดโดยรวม: ความยาว - 11, 8 ม., ความสูง - 2, 06 ม., ปีกนก - 9, 85 ม., พื้นที่ปีก - 8, 6 ตร.ม.
น้ำหนักเปล่า - 658 กก.
น้ำหนักบินขึ้นสูงสุด - 973 กก.
โรงไฟฟ้าคือเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท 2 เครื่องยนต์ Microturbo TRS18-046 พร้อมแรงขับ 2x100 kgf
ความเร็วในการล่องเรือ - 274 กม. / ชม.
ความเร็วสูงสุดอยู่ที่ 400 กม. / ชม.
ลูกเรือ - 1 คน
