Como você sabe, a seção central é a própria parte da asa da aeronave que conecta os planos esquerdo e direito e serve, de fato, para prender a asa à fuselagem. De acordo com a lógica, a seção central deve ser uma estrutura rígida. Mas em 21 de dezembro de 1979, uma aeronave da NASA AD-1 decolou, cuja asa estava presa à fuselagem … por uma dobradiça e podia girar, dando à aeronave uma forma assimétrica.
No entanto, tudo começou muito antes - com o sombrio gênio teutônico Richard Vogt, designer-chefe da lendária empresa Blohm & Voss. Vogt, conhecido por sua abordagem atípica para o projeto de aeronaves, já havia construído aeronaves assimétricas e sabia que tal esquema não impedia que a aeronave ficasse estável no ar. E em 1944, o projeto Blohm & Voss e P.202 nasceu.
A ideia principal de Vogt era a capacidade de reduzir significativamente o arrasto ao voar em alta velocidade. A aeronave decolou com uma asa simétrica convencional (já que uma pequena asa de varredura tem um alto coeficiente de sustentação), e em vôo girou em um plano paralelo ao eixo da fuselagem, reduzindo assim o arrasto. Na verdade, essa foi uma das soluções para a implementação de uma varredura variável da asa - ao mesmo tempo que os alemães realizavam a varredura simétrica clássica na aeronave Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss e P.202 pareciam loucos demais para entrar na série. Sua asa com envergadura de 11,98 m poderia girar sobre a dobradiça central em um ângulo de até 35 ° - no ângulo máximo, o envergamento passou para 10,06 m. Impossibilidade de utilização da asa para montagem de equipamentos adicionais. O projeto ficou apenas no papel.
Ao mesmo tempo, especialistas de Messerschmitt trabalhavam em um projeto semelhante. Seu veículo, o Me P.1109, recebeu o apelido de "asa de tesoura". O carro tinha duas asas, e externamente independentes: uma estava localizada acima da fuselagem, a segunda - sob ela. Quando a asa superior foi girada no sentido horário, a asa inferior foi girada da mesma forma no sentido anti-horário - este projeto tornou possível compensar qualitativamente a inclinação da aeronave com uma mudança assimétrica na varredura.
As asas podiam girar até 60 ° e, quando perpendiculares ao eixo da fuselagem, a aeronave parecia um biplano normal.
As dificuldades do Messerschmitt eram as mesmas de Blohm & Voss: um mecanismo complexo e, além disso, problemas com o design do chassi. Como resultado, mesmo uma aeronave construída em ferro com uma varredura simetricamente variável - Messerschmitt Р.1101, não entrou em produção, muito menos estruturas assimétricas que permaneceram apenas projetos. Os alemães estavam muito à frente de seu tempo.
Benefícios e perdas
As vantagens de uma varredura assimetricamente variável são as mesmas de uma varredura simétrica. Quando o avião decola, uma alta sustentação é necessária, mas quando ele voa em alta velocidade (especialmente acima da velocidade do som), a sustentação não é mais tão relevante, mas o grande arrasto começa a interferir. Os engenheiros de aviação precisam encontrar um meio-termo. Ao alterar a varredura, a aeronave se adapta ao modo de voo. Os cálculos mostram que posicionar a asa em um ângulo de 60 ° em relação à fuselagem reduzirá significativamente o arrasto aerodinâmico, aumentando a velocidade máxima de cruzeiro e reduzindo o consumo de combustível.
Mas, neste caso, surge uma segunda questão: por que precisamos de uma mudança de varredura assimétrica, se uma simétrica é muito mais conveniente para o piloto e não requer compensação? O fato é que a principal desvantagem da varredura simétrica é a complexidade técnica do mecanismo de troca, sua massa sólida e custo. Com uma mudança assimétrica, o dispositivo é muito mais simples - na verdade, um eixo com uma fixação rígida da asa e seu mecanismo de rotação.
Tal esquema é em média 14% mais leve e minimiza a impedância característica ao voar a velocidades que excedem a velocidade do som (ou seja, as vantagens também se manifestam no desempenho de vôo). Este último é causado por uma onda de choque que ocorre quando parte do fluxo de ar ao redor da aeronave adquire velocidade supersônica. Finalmente, esta é a variante mais "orçamentária" da varredura variável.
OWRA RPW
Um veículo aéreo não tripulado da NASA, construído no início dos anos 1970 para o estudo experimental das propriedades de voo da varredura assimétrica. O dispositivo era capaz de girar a asa 45 ° no sentido horário e existia em duas configurações - cauda curta e cauda longa.
Portanto, com o desenvolvimento da tecnologia, a humanidade não poderia deixar de retornar a um conceito interessante. No início dos anos 1970, um veículo aéreo não tripulado OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) foi fabricado por encomenda da NASA para estudar as propriedades de voo de tal esquema. O consultor de desenvolvimento foi o próprio Vogt, que emigrou para os Estados Unidos após a guerra, na época já um homem muito idoso, e o projetista-chefe e ideólogo do renascimento da ideia foi o engenheiro da NASA Richard Thomas Jones. Jones estava torcendo por essa ideia desde 1945, quando ele era um funcionário do NACA (o predecessor da NASA, o Comitê Consultivo Nacional para a Aeronáutica), e no momento em que a amostra foi construída, absolutamente todos os cálculos teóricos haviam sido elaborados e minuciosamente testado.
A asa do OWRA RPW podia girar até 45 °, o drone tinha fuselagem e cauda rudimentares - na verdade, era um layout voador, cujo único elemento central e interessante era a asa. A maior parte das pesquisas foi realizada em um túnel aerodinâmico, algumas em vôo real. A asa teve um bom desempenho e a NASA decidiu construir uma aeronave completa.
E agora - voe
Claro, a mudança de varredura assimétrica também tem desvantagens - em particular, a assimetria da resistência frontal, momentos de giro parasitas que levam a giro e guinada excessivos. Mas tudo isso já na década de 1970 poderia ser derrotado pela automação parcial dos controles.
Avião NASA AD-1
Ele voou 79 vezes. A cada voo, os testadores colocavam a asa em uma nova posição, e os dados obtidos eram analisados e comparados entre si.
A aeronave AD-1 (Ames Dryden-1) tornou-se uma ideia conjunta de várias organizações. Foi construído em ferro pela Ames Industrial Co., o design geral foi feito na Boeing, a pesquisa de tecnologia foi conduzida pela Scaled Composites de Bertha Rutana e os testes de vôo foram conduzidos no Dryden Research Center em Lancaster, Califórnia. A asa AD-1 podia girar no eixo central em 60 °, e apenas no sentido anti-horário (isso simplificava muito o projeto sem perder vantagens).
A asa era acionada por um motor elétrico compacto localizado dentro da fuselagem diretamente na frente dos motores (este último usava os clássicos motores turbo jato Microturbo TRS18). A envergadura da asa trapezoidal na posição perpendicular foi de 9,85 m, e na posição girada - apenas 4,43, o que permitiu atingir a velocidade máxima de 322 km / h.
Em 21 de dezembro, o AD-1 decolou pela primeira vez e, nos 18 meses seguintes, a cada novo vôo, a asa girava 1 grau, registrando todos os indicadores da aeronave. Em meados de 1981, a aeronave "atingiu" um ângulo máximo de 60 graus. Os voos continuaram até agosto de 1982, no total, o AD-1 decolou 79 vezes.
NASA AD-1 (1979)
A única aeronave com asa de varredura assimétrica que decolou no ar. A asa girou até 60 graus no sentido anti-horário.
A ideia principal de Jones era usar mudanças de varredura assimétricas em aeronaves para voos intercontinentais - velocidade e economia de combustível se pagam melhor em distâncias ultralongas. A aeronave AD-1 realmente recebeu críticas positivas de especialistas e pilotos, mas, curiosamente, a história não teve qualquer continuação. O problema era que todo o programa era basicamente pesquisa. Tendo recebido todos os dados necessários, a NASA enviou o avião para o hangar; 15 anos atrás, ele se mudou para o depósito eterno no Museu de Aviação Hillier em San Carlos.
A NASA, como organização de pesquisa, não estava envolvida na construção de aeronaves e nenhum dos principais fabricantes de aeronaves estava interessado no conceito de Jones. Os forros intercontinentais são, por padrão, muito maiores e mais complexos do que o "brinquedo" AD-1, e as empresas não se atreveram a investir grandes somas de dinheiro em pesquisa e desenvolvimento de um projeto promissor, mas muito suspeito. Classic venceu a inovação.
Richard Gray, piloto de teste da NASA AD-1
Tendo voado com sucesso fora de seu programa em uma asa assimétrica, ele morreu em 1982 na queda de um avião de treinamento privado Cessna T-37 Tweet.
Posteriormente, a NASA voltou ao tema "asa oblíqua", tendo construído em 1994 um pequeno drone com envergadura de 6,1 me capacidade de alterar o ângulo de varredura de 35 para 50 graus. Foi construído como parte da criação de um avião comercial transcontinental de 500 lugares. Mas, no final, o trabalho no projeto foi cancelado pelos mesmos motivos financeiros.
Ainda não acabou
No entanto, a "asa oblíqua" ganhou uma terceira vida, desta vez graças à intervenção da conhecida agência DARPA, que em 2006 ofereceu à Northrop Grumman um contrato de 10 milhões para o desenvolvimento de um veículo aéreo não tripulado com mudança de varredura assimétrica.
Mas a Northrop corporation entrou para a história da aviação principalmente devido ao seu desenvolvimento de aeronaves do tipo "asa voadora": o fundador da empresa, John Northrop foi um entusiasta de tal esquema, desde o início ele definiu a direção de pesquisa por muitos anos (ele fundou a empresa no final dos anos 1930 e morreu em 1981).
Como resultado, os especialistas da Northrop decidiram cruzar a tecnologia da asa voadora e varredura assimétrica de uma forma inesperada. O resultado foi o drone Northrop Grumman Switchblade (não deve ser confundido com seu outro desenvolvimento conceitual - o caça Northrop Switchblade).
O design do drone é bastante simples. Anexado à asa de 61 metros está um módulo articulado com dois motores a jato, câmeras, eletrônicos de controle e acessórios necessários para a missão (por exemplo, mísseis ou bombas). O módulo não tem nada de supérfluo - a fuselagem, plumagem, cauda, lembra uma gôndola de balão, exceto talvez com unidades de energia.
O ângulo de rotação da asa em relação ao módulo ainda é o mesmo ideal de 60 graus, calculado na década de 1940: neste ângulo, as ondas de choque que surgem ao se mover em velocidade supersônica são niveladas. Com a asa virada, o drone é capaz de voar 2.500 milhas a uma velocidade de 2,0 M.
O conceito da aeronave ficou pronto em 2007 e, na década de 2010, a empresa prometeu realizar os primeiros testes de um layout com envergadura de 12,2 m - tanto em túnel de vento quanto em vôo real. A Northrop Grumman havia planejado que o primeiro vôo do drone em tamanho real ocorreria por volta de 2020.
Mas já em 2008, a agência DARPA perdeu o interesse no projeto. Os cálculos preliminares não produziram os resultados planejados e a DARPA rescindiu o contrato, fechando o programa na fase de modelagem computacional. Portanto, a ideia de varredura assimétrica estava sem sorte novamente.
Vai ou não vai?
Na verdade, o único fator que matou um conceito interessante foi a economia. Ter circuitos funcionais e comprovados torna não lucrativo desenvolver um sistema complexo e não testado. Ele tem duas áreas de aplicação - voos transcontinentais de navios pesados (a ideia principal de Jones) e drones militares capazes de se mover a velocidades que excedem a velocidade do som (a principal tarefa da Northrop Grumman).
No primeiro caso, as vantagens são a economia de combustível e o aumento da velocidade, iguais aos dos aviões convencionais. No segundo, a minimização do arrasto da onda no momento em que a aeronave atinge o número de Mach crítico é de grande importância.
Se uma aeronave em série com uma configuração semelhante aparecerá, depende exclusivamente da vontade dos fabricantes de aeronaves. Se um deles decidir investir dinheiro em pesquisa e construção, e depois provar na prática que o conceito não é apenas funcional (isso já foi comprovado), mas também autossustentável, a mudança assimétrica na varredura tem chance de sucesso. Se no marco da crise financeira global não forem encontrados tais temerários, a "asa oblíqua" permanecerá mais uma parte da história da aviação rica em curiosidades.
Características da aeronave NASA AD-1
Tripulação: 1 pessoa
Comprimento: 11,83 m
Envergadura: 9,85 m perpendicular, 4,93 m oblíqua
Ângulo da asa: até 60 °
Área da asa: 8, 6 2
Altura: 2, 06 m
Peso da aeronave vazia: 658 kg
Máx. peso de decolagem: 973 kg
Trem de força: 2 motores a jato Microturbo TRS-18
Empuxo: 100 kgf por motor
Capacidade de combustível: 300 litros Velocidade máxima: 322 km / h
Teto de serviço: 3658 m
Verdadeiros pioneiros
Poucas pessoas sabem que a primeira aeronave com geometria de asa variável não foi construída pelos alemães durante a Segunda Guerra Mundial (como afirmam a maioria das fontes), mas pelos pioneiros da aviação francesa Baron Edmond de Marcai e Emile Monin em 1911. O monoplano Markay-Monin foi apresentado ao público em Paris em 9 de dezembro de 1911 e seis meses depois fez seu primeiro vôo bem-sucedido.
Na verdade, De Marcay e Monin criaram o esquema clássico de geometria simetricamente variável - duas asas planas separadas com uma envergadura máxima total de 13,7 m foram presas às dobradiças, e o piloto poderia mudar o ângulo de sua localização em relação à direita da fuselagem em vôo. No solo, para transporte, as asas podiam ser dobradas, como as asas dos insetos, "atrás das costas". A complexidade do projeto e a necessidade de mudar para aeronaves mais funcionais (devido à eclosão da guerra) forçou os projetistas a abandonar o trabalho no projeto.
