NASA AD-1: pesawat terbang dengan sayap putar
Bahkan di awal industri pesawat terbang, bahkan pesawat yang paling tidak biasa pun dibuat menurut prinsip simetri. Setiap pesawat memiliki badan pesawat bersyarat, di mana sayap bersyarat dipasang secara tegak lurus. Namun lambat laun, dengan perkembangan aerodinamika, para desainer mulai berpikir untuk membuat pesawat terbang dengan sayap asimetris. Perwakilan dari jenius Jerman yang suram adalah yang pertama mencapai titik ini: pada tahun 1944, proyek serupa diusulkan oleh Richard Vogt, kepala desainer Blohm & Voss. Namun, proyeknya tidak diwujudkan dalam logam, NASA AD-1 Amerika benar-benar pesawat pertama dengan sayap putar.
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) adalah pesawat eksperimental yang dirancang untuk mengeksplorasi konsep sayap putar yang disapu secara asimetris. Menjadi pesawat sayap miring pertama di dunia. Pesawat yang tidak biasa ini dibuat di AS pada tahun 1979 dan melakukan penerbangan pertamanya pada tanggal 21 Desember di tahun yang sama. Pengujian pesawat dengan sayap putar berlanjut hingga Agustus 1982, selama itu 1 pilot berhasil menguasai AD-17. Setelah program ditutup, pesawat dikirim ke Museum San Carlos, di mana masih tersedia untuk semua pengunjung dan merupakan salah satu pameran terpenting.
percobaan Jerman
Di Jerman, selama Perang Dunia Kedua, mereka bekerja cukup serius dalam pembuatan pesawat terbang dengan sayap asimetris. Desainer Richard Vogt terkenal dengan pendekatan atipikalnya dalam berkreasi penerbangan teknologi, dia mengerti bahwa skema baru tidak akan mencegah pesawat stabil di udara. Pada tahun 1944, ia menciptakan proyek pesawat Blohm & Voss dan P.202. Gagasan utama perancang Jerman itu adalah kemungkinan pengurangan hambatan yang signifikan saat terbang dengan kecepatan tinggi. Pesawat lepas landas dengan sayap simetris konvensional, karena sayap sapuan kecil memiliki koefisien daya angkat yang tinggi, tetapi selama penerbangan, sayap telah berputar dalam bidang yang sejajar dengan sumbu badan pesawat, mengurangi tingkat hambatan. Pada saat yang sama, pekerjaan dilakukan di Jerman dengan sapuan sayap simetris klasik pada pesawat tempur Messerschmitt P.1101.
Tetapi bahkan di Jerman pada tahun-tahun perang terakhir, proyek pesawat Blohm & Voss dan P.202 tampak gila, tidak pernah diwujudkan dalam logam, selamanya hanya dalam bentuk gambar. Pesawat yang dirancang oleh Vogt seharusnya menerima rentang sayap 11,98 meter, yang diputar pada engsel tengah dengan sudut hingga 35 derajat - dengan deviasi maksimum, rentang sayap diubah menjadi 10,06 meter. Kelemahan utama dari proyek ini dianggap sebagai mekanisme yang berat dan besar (menurut perhitungan) untuk memutar sayap, yang menghabiskan banyak ruang di dalam badan pesawat, dan ketidakmampuan menggunakan sayap untuk menggantung senjata tambahan. dan peralatan juga merupakan kelemahan serius.
Anehnya, Vogt bukan satu-satunya desainer Jerman yang memikirkan sayap ayun. Proyek serupa disiapkan oleh para insinyur Messerschmitt. Proyek Me P.1109 yang mereka persembahkan bahkan mendapat julukan "sayap gunting". Proyek yang mereka buat memiliki dua sayap sekaligus. Namun, mereka independen satu sama lain. Satu sayap terletak di atas badan pesawat, yang lain - di bawahnya. Saat memutar sayap atas searah jarum jam, sayap bawah berputar dengan cara yang sama, tetapi sudah berlawanan arah jarum jam. Desain seperti itu memungkinkan untuk mengkompensasi kemiringan pesawat secara kualitatif dengan perubahan sapuan asimetris. Pada saat yang sama, sayapnya dapat berputar hingga 60 derajat, sedangkan jika ditempatkan tegak lurus dengan badan pesawat, tidak ada bedanya dengan biplan klasik. Saat melakukannya, Messerschmitt menghadapi masalah yang sama seperti Blohm & Voss: mekanisme belok yang sangat rumit. Terlepas dari kenyataan bahwa tidak ada pesawat asimetris Jerman yang melampaui proyek kertas, perlu diakui bahwa Jerman sangat maju dalam perkembangan mereka. Orang Amerika baru dapat mewujudkan rencana mereka pada akhir tahun 1970-an.
NASA AD-1 - asimetri terbang
Ide desainer Jerman diimplementasikan dalam logam oleh rekan Amerika mereka. Mereka mendekati masalah dengan semua kemungkinan ketelitian. Terlepas dari orang Jerman, pada tahun 1945, insinyur Amerika Robert Thomas Johnson mengemukakan idenya tentang semacam "sayap gunting", menurut idenya, sayap seperti itu seharusnya diputar pada engsel khusus. Namun, pada tahun-tahun itu dia tidak dapat mewujudkan idenya, kemampuan teknis tidak memungkinkan. Itu berubah pada 1970-an ketika teknologi memungkinkan pesawat asimetris. Pada saat yang sama, Richard Vogt yang sama, yang beremigrasi ke Amerika Serikat setelah berakhirnya Perang Dunia II, diundang sebagai konsultan proyek.
Saat itu, para perancang sudah mengetahui bahwa pesawat sayap sapuan variabel memiliki sejumlah kekurangan. Kerugian utama dari desain semacam itu adalah: pergeseran fokus aerodinamis dengan perubahan sapuan, yang menyebabkan peningkatan resistensi keseimbangan; peningkatan massa struktur karena adanya balok penahan beban dan engsel putar dari konsol yang dipasang di atasnya, serta segel untuk posisi sayap pesawat yang ditarik. Kedua kekurangan ini akhirnya menyebabkan penurunan jangkauan penerbangan atau penurunan massa muatan.
Pada saat yang sama, karyawan NASA yakin bahwa pesawat dengan sayap sapuan variabel asimetris (KAIS) akan kehilangan kekurangan yang terdaftar. Dengan skema seperti itu, sayap akan dipasang ke badan pesawat menggunakan satu engsel putar, dan perubahan sapuan konsol saat sayap diputar akan dilakukan secara bersamaan, tetapi memiliki karakter yang berlawanan. Analisis komparatif pesawat dengan sayap sapuan variabel dari skema standar dan KAIS, yang dilakukan oleh spesialis NASA, menunjukkan bahwa skema kedua menunjukkan penurunan hambatan sebesar 11-20 persen, massa struktur berkurang 14 persen, dan hambatan gelombang saat terbang dengan kecepatan supersonik harus dikurangi hingga 26 persen.
Pada saat yang sama, pesawat dengan sayap asimetris memiliki kekurangan. Pertama-tama, pada sudut sapuan yang besar, konsol sapuan depan memiliki sudut serang efektif yang lebih besar daripada konsol sapuan balik, yang menyebabkan asimetri seret dan, akibatnya, munculnya momen belokan parasit dalam nada, berguling dan menguap. Masalah kedua adalah bahwa KAIS ditandai dengan peningkatan ketebalan lapisan batas dua kali lebih besar di sepanjang bentang sayap, dan setiap pemisahan aliran asimetris memicu gangguan yang intens. Namun, meskipun demikian, diyakini bahwa efek negatif dapat dihilangkan melalui pengenalan sistem kontrol fly-by-wire yang secara otomatis akan bekerja pada kontrol aerodinamis pesawat tergantung pada berbagai parameter: sudut serang, kecepatan penerbangan, sudut sapuan sayap. Bagaimanapun, untuk memeriksa semua perhitungan, perlu dibuat model terbang.
Konsep KAIS berhasil diuji pada mock-up tak berawak, setelah itu perlu dilanjutkan untuk membuat pesawat terbang yang lengkap. Proyek percontohan itu ditunjuk NASA AD-1 atau Ames Dryden-1. Pesawat itu dinamai menurut pusat penelitian yang mengerjakan proyek tersebut - NASA Ames dan NASA Dryden. Pada saat yang sama, spesialis Boeing bertanggung jawab atas keseluruhan desain pesawat. Menurut perhitungan para insinyur NASA dan kerangka acuan yang ada, perusahaan Amerika Rutan Aircraft Factory merakit pesawat yang dibutuhkan. Pada saat yang sama, salah satu persyaratan proyek tersebut adalah memenuhi anggaran sebesar 250 ribu dolar. Untuk melakukan ini, pesawat eksperimental dibuat sesederhana mungkin dalam hal teknologi dan murah, mesin yang agak lemah dipasang di pesawat. Pesawat baru siap pada Februari 1979, setelah itu dikirim ke California di lapangan terbang NASA Dryden.
Sayap pesawat eksperimental AD-1 dapat berputar di sepanjang poros tengah sebesar 60 derajat, tetapi hanya berlawanan arah jarum jam (solusi ini sangat menyederhanakan desain tanpa kehilangan keuntungan). Rotasi sayap dengan kecepatan 3 derajat per detik disediakan oleh motor listrik kompak, yang dipasang di dalam badan pesawat tepat di depan mesin utama. Sebagai yang terakhir, dua mesin turbojet Microturbo TRS18 klasik buatan Prancis dengan daya dorong masing-masing 100 kgf digunakan. Rentang sayap trapesium, bila tegak lurus dengan badan pesawat, adalah 9,85 meter, dan pada putaran maksimum - hanya 4,93 meter. Pada saat yang sama, kecepatan terbang maksimum tidak melebihi 400 km / jam.
Pesawat pertama mengudara pada 21 Desember 1979. Pada penerbangan pertamanya, itu diterbangkan oleh pilot uji NASA Thomas McMurphy. Lepas landas pesawat dilakukan dengan sayap tetap tegak lurus, sudut rotasi sayap sudah berubah dalam penerbangan setelah mencapai kecepatan dan ketinggian yang diperlukan. Selama 18 bulan berikutnya, dengan setiap uji terbang baru, sayap pesawat AD-1 diputar 1 derajat, sambil merekam semua data penerbangan. Hasilnya, pada pertengahan 1980, pesawat eksperimental mencapai sudut sayap maksimum 60 derajat. Penerbangan uji berlanjut hingga Agustus 1982, total pesawat mengangkasa sebanyak 79 kali. Kebetulan pada penerbangan terakhir pada 7 Agustus 1982, pesawat diangkat oleh Thomas McMurphy, sementara 17 pilot berbeda menerbangkannya selama pengujian.
Program pengujian mengasumsikan bahwa hasil yang diperoleh akan membantu menggunakan perubahan asimetris pada sapuan sayap saat melakukan penerbangan antarbenua jarak jauh - kecepatan dan penghematan bahan bakar paling baik dibayar sendiri pada jarak yang sangat jauh. Pesawat eksperimental AD-1 NASA menerima peringkat positif dari pilot dan spesialis, tetapi proyek tersebut tidak menerima pengembangan lebih lanjut. Masalahnya, program tersebut awalnya dianggap sebagai program penelitian. Setelah menerima semua data yang diperlukan, NASA langsung mengirimkan pesawat unik tersebut ke hanggar, kemudian diangkut ke museum penerbangan. NASA selalu menjadi organisasi penelitian non-aeronautika, dan tidak ada produsen pesawat besar yang tertarik dengan konsep sayap putar. Setiap kapal penumpang antarbenua secara default lebih kompleks dan lebih besar daripada pesawat "mainan" AD-1, sehingga perusahaan tidak mengambil risiko. Mereka tidak ingin berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan, meskipun desainnya menjanjikan, tetapi tetap mencurigakan. Waktu inovasi di bidang ini menurut mereka belum tiba.
Performa penerbangan NASA AD-1:
Dimensi keseluruhan: panjang - 11,8 m, tinggi - 2,06 m, lebar sayap - 9,85 m, luas sayap - 8,6 m2.
Berat kosong - 658 kg.
Berat lepas landas maksimum - 973 kg.
Pembangkit listriknya adalah 2 mesin turbojet Microturbo TRS18-046 dengan daya dorong 2x100 kgf.
Kecepatan jelajah - 274 km / jam.
Kecepatan maksimum - hingga 400 km / jam.
Kru - 1 orang.
Sumber informasi:
https://www.popmech.ru/weapon/15340-s-krylom-napereves
http://www.airwar.ru/enc/xplane/ad1.html
https://zen.yandex.ru/media/main_aerodrome/nasa-ad1--kto-skazal-chto-krylo-doljno-byt-simmetrichnym-5b22885500b3dd7573269bb6
Bahan dari sumber terbuka
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) adalah pesawat eksperimental yang dirancang untuk mengeksplorasi konsep sayap putar yang disapu secara asimetris. Menjadi pesawat sayap miring pertama di dunia. Pesawat yang tidak biasa ini dibuat di AS pada tahun 1979 dan melakukan penerbangan pertamanya pada tanggal 21 Desember di tahun yang sama. Pengujian pesawat dengan sayap putar berlanjut hingga Agustus 1982, selama itu 1 pilot berhasil menguasai AD-17. Setelah program ditutup, pesawat dikirim ke Museum San Carlos, di mana masih tersedia untuk semua pengunjung dan merupakan salah satu pameran terpenting.
percobaan Jerman
Di Jerman, selama Perang Dunia Kedua, mereka bekerja cukup serius dalam pembuatan pesawat terbang dengan sayap asimetris. Desainer Richard Vogt terkenal dengan pendekatan atipikalnya dalam berkreasi penerbangan teknologi, dia mengerti bahwa skema baru tidak akan mencegah pesawat stabil di udara. Pada tahun 1944, ia menciptakan proyek pesawat Blohm & Voss dan P.202. Gagasan utama perancang Jerman itu adalah kemungkinan pengurangan hambatan yang signifikan saat terbang dengan kecepatan tinggi. Pesawat lepas landas dengan sayap simetris konvensional, karena sayap sapuan kecil memiliki koefisien daya angkat yang tinggi, tetapi selama penerbangan, sayap telah berputar dalam bidang yang sejajar dengan sumbu badan pesawat, mengurangi tingkat hambatan. Pada saat yang sama, pekerjaan dilakukan di Jerman dengan sapuan sayap simetris klasik pada pesawat tempur Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss dan P.202
Tetapi bahkan di Jerman pada tahun-tahun perang terakhir, proyek pesawat Blohm & Voss dan P.202 tampak gila, tidak pernah diwujudkan dalam logam, selamanya hanya dalam bentuk gambar. Pesawat yang dirancang oleh Vogt seharusnya menerima rentang sayap 11,98 meter, yang diputar pada engsel tengah dengan sudut hingga 35 derajat - dengan deviasi maksimum, rentang sayap diubah menjadi 10,06 meter. Kelemahan utama dari proyek ini dianggap sebagai mekanisme yang berat dan besar (menurut perhitungan) untuk memutar sayap, yang menghabiskan banyak ruang di dalam badan pesawat, dan ketidakmampuan menggunakan sayap untuk menggantung senjata tambahan. dan peralatan juga merupakan kelemahan serius.
Anehnya, Vogt bukan satu-satunya desainer Jerman yang memikirkan sayap ayun. Proyek serupa disiapkan oleh para insinyur Messerschmitt. Proyek Me P.1109 yang mereka persembahkan bahkan mendapat julukan "sayap gunting". Proyek yang mereka buat memiliki dua sayap sekaligus. Namun, mereka independen satu sama lain. Satu sayap terletak di atas badan pesawat, yang lain - di bawahnya. Saat memutar sayap atas searah jarum jam, sayap bawah berputar dengan cara yang sama, tetapi sudah berlawanan arah jarum jam. Desain seperti itu memungkinkan untuk mengkompensasi kemiringan pesawat secara kualitatif dengan perubahan sapuan asimetris. Pada saat yang sama, sayapnya dapat berputar hingga 60 derajat, sedangkan jika ditempatkan tegak lurus dengan badan pesawat, tidak ada bedanya dengan biplan klasik. Saat melakukannya, Messerschmitt menghadapi masalah yang sama seperti Blohm & Voss: mekanisme belok yang sangat rumit. Terlepas dari kenyataan bahwa tidak ada pesawat asimetris Jerman yang melampaui proyek kertas, perlu diakui bahwa Jerman sangat maju dalam perkembangan mereka. Orang Amerika baru dapat mewujudkan rencana mereka pada akhir tahun 1970-an.
NASA AD-1 - asimetri terbang
Ide desainer Jerman diimplementasikan dalam logam oleh rekan Amerika mereka. Mereka mendekati masalah dengan semua kemungkinan ketelitian. Terlepas dari orang Jerman, pada tahun 1945, insinyur Amerika Robert Thomas Johnson mengemukakan idenya tentang semacam "sayap gunting", menurut idenya, sayap seperti itu seharusnya diputar pada engsel khusus. Namun, pada tahun-tahun itu dia tidak dapat mewujudkan idenya, kemampuan teknis tidak memungkinkan. Itu berubah pada 1970-an ketika teknologi memungkinkan pesawat asimetris. Pada saat yang sama, Richard Vogt yang sama, yang beremigrasi ke Amerika Serikat setelah berakhirnya Perang Dunia II, diundang sebagai konsultan proyek.
Saat itu, para perancang sudah mengetahui bahwa pesawat sayap sapuan variabel memiliki sejumlah kekurangan. Kerugian utama dari desain semacam itu adalah: pergeseran fokus aerodinamis dengan perubahan sapuan, yang menyebabkan peningkatan resistensi keseimbangan; peningkatan massa struktur karena adanya balok penahan beban dan engsel putar dari konsol yang dipasang di atasnya, serta segel untuk posisi sayap pesawat yang ditarik. Kedua kekurangan ini akhirnya menyebabkan penurunan jangkauan penerbangan atau penurunan massa muatan.
Pada saat yang sama, karyawan NASA yakin bahwa pesawat dengan sayap sapuan variabel asimetris (KAIS) akan kehilangan kekurangan yang terdaftar. Dengan skema seperti itu, sayap akan dipasang ke badan pesawat menggunakan satu engsel putar, dan perubahan sapuan konsol saat sayap diputar akan dilakukan secara bersamaan, tetapi memiliki karakter yang berlawanan. Analisis komparatif pesawat dengan sayap sapuan variabel dari skema standar dan KAIS, yang dilakukan oleh spesialis NASA, menunjukkan bahwa skema kedua menunjukkan penurunan hambatan sebesar 11-20 persen, massa struktur berkurang 14 persen, dan hambatan gelombang saat terbang dengan kecepatan supersonik harus dikurangi hingga 26 persen.
Pada saat yang sama, pesawat dengan sayap asimetris memiliki kekurangan. Pertama-tama, pada sudut sapuan yang besar, konsol sapuan depan memiliki sudut serang efektif yang lebih besar daripada konsol sapuan balik, yang menyebabkan asimetri seret dan, akibatnya, munculnya momen belokan parasit dalam nada, berguling dan menguap. Masalah kedua adalah bahwa KAIS ditandai dengan peningkatan ketebalan lapisan batas dua kali lebih besar di sepanjang bentang sayap, dan setiap pemisahan aliran asimetris memicu gangguan yang intens. Namun, meskipun demikian, diyakini bahwa efek negatif dapat dihilangkan melalui pengenalan sistem kontrol fly-by-wire yang secara otomatis akan bekerja pada kontrol aerodinamis pesawat tergantung pada berbagai parameter: sudut serang, kecepatan penerbangan, sudut sapuan sayap. Bagaimanapun, untuk memeriksa semua perhitungan, perlu dibuat model terbang.
Konsep KAIS berhasil diuji pada mock-up tak berawak, setelah itu perlu dilanjutkan untuk membuat pesawat terbang yang lengkap. Proyek percontohan itu ditunjuk NASA AD-1 atau Ames Dryden-1. Pesawat itu dinamai menurut pusat penelitian yang mengerjakan proyek tersebut - NASA Ames dan NASA Dryden. Pada saat yang sama, spesialis Boeing bertanggung jawab atas keseluruhan desain pesawat. Menurut perhitungan para insinyur NASA dan kerangka acuan yang ada, perusahaan Amerika Rutan Aircraft Factory merakit pesawat yang dibutuhkan. Pada saat yang sama, salah satu persyaratan proyek tersebut adalah memenuhi anggaran sebesar 250 ribu dolar. Untuk melakukan ini, pesawat eksperimental dibuat sesederhana mungkin dalam hal teknologi dan murah, mesin yang agak lemah dipasang di pesawat. Pesawat baru siap pada Februari 1979, setelah itu dikirim ke California di lapangan terbang NASA Dryden.
Sayap pesawat eksperimental AD-1 dapat berputar di sepanjang poros tengah sebesar 60 derajat, tetapi hanya berlawanan arah jarum jam (solusi ini sangat menyederhanakan desain tanpa kehilangan keuntungan). Rotasi sayap dengan kecepatan 3 derajat per detik disediakan oleh motor listrik kompak, yang dipasang di dalam badan pesawat tepat di depan mesin utama. Sebagai yang terakhir, dua mesin turbojet Microturbo TRS18 klasik buatan Prancis dengan daya dorong masing-masing 100 kgf digunakan. Rentang sayap trapesium, bila tegak lurus dengan badan pesawat, adalah 9,85 meter, dan pada putaran maksimum - hanya 4,93 meter. Pada saat yang sama, kecepatan terbang maksimum tidak melebihi 400 km / jam.
Pesawat pertama mengudara pada 21 Desember 1979. Pada penerbangan pertamanya, itu diterbangkan oleh pilot uji NASA Thomas McMurphy. Lepas landas pesawat dilakukan dengan sayap tetap tegak lurus, sudut rotasi sayap sudah berubah dalam penerbangan setelah mencapai kecepatan dan ketinggian yang diperlukan. Selama 18 bulan berikutnya, dengan setiap uji terbang baru, sayap pesawat AD-1 diputar 1 derajat, sambil merekam semua data penerbangan. Hasilnya, pada pertengahan 1980, pesawat eksperimental mencapai sudut sayap maksimum 60 derajat. Penerbangan uji berlanjut hingga Agustus 1982, total pesawat mengangkasa sebanyak 79 kali. Kebetulan pada penerbangan terakhir pada 7 Agustus 1982, pesawat diangkat oleh Thomas McMurphy, sementara 17 pilot berbeda menerbangkannya selama pengujian.
Program pengujian mengasumsikan bahwa hasil yang diperoleh akan membantu menggunakan perubahan asimetris pada sapuan sayap saat melakukan penerbangan antarbenua jarak jauh - kecepatan dan penghematan bahan bakar paling baik dibayar sendiri pada jarak yang sangat jauh. Pesawat eksperimental AD-1 NASA menerima peringkat positif dari pilot dan spesialis, tetapi proyek tersebut tidak menerima pengembangan lebih lanjut. Masalahnya, program tersebut awalnya dianggap sebagai program penelitian. Setelah menerima semua data yang diperlukan, NASA langsung mengirimkan pesawat unik tersebut ke hanggar, kemudian diangkut ke museum penerbangan. NASA selalu menjadi organisasi penelitian non-aeronautika, dan tidak ada produsen pesawat besar yang tertarik dengan konsep sayap putar. Setiap kapal penumpang antarbenua secara default lebih kompleks dan lebih besar daripada pesawat "mainan" AD-1, sehingga perusahaan tidak mengambil risiko. Mereka tidak ingin berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan, meskipun desainnya menjanjikan, tetapi tetap mencurigakan. Waktu inovasi di bidang ini menurut mereka belum tiba.
Performa penerbangan NASA AD-1:
Dimensi keseluruhan: panjang - 11,8 m, tinggi - 2,06 m, lebar sayap - 9,85 m, luas sayap - 8,6 m2.
Berat kosong - 658 kg.
Berat lepas landas maksimum - 973 kg.
Pembangkit listriknya adalah 2 mesin turbojet Microturbo TRS18-046 dengan daya dorong 2x100 kgf.
Kecepatan jelajah - 274 km / jam.
Kecepatan maksimum - hingga 400 km / jam.
Kru - 1 orang.
Sumber informasi:
https://www.popmech.ru/weapon/15340-s-krylom-napereves
http://www.airwar.ru/enc/xplane/ad1.html
https://zen.yandex.ru/media/main_aerodrome/nasa-ad1--kto-skazal-chto-krylo-doljno-byt-simmetrichnym-5b22885500b3dd7573269bb6
Bahan dari sumber terbuka
informasi