Mesmo os aviões mais incomuns foram construídos de acordo com os princípios da simetria nos primórdios da indústria aeronáutica. Qualquer aeronave tinha uma fuselagem convencional, à qual asas convencionais eram fixadas perpendicularmente. Porém, gradativamente, com o desenvolvimento da aerodinâmica, os projetistas começaram a refletir sobre a criação de uma aeronave com asa assimétrica. Representantes do sombrio gênio alemão foram os primeiros a chegar a isso: em 1944, um projeto semelhante foi proposto por Richard Vogt, designer-chefe da Blohm & Voss. No entanto, seu projeto não foi concretizado em metal: a americana NASA AD-1 foi realmente a primeira aeronave com asa rotativa.
NASA AD-1 (Ames Dryden-1) é uma aeronave experimental projetada para estudar o conceito de uma asa rotativa de varredura assimetricamente variável. Tornou-se a primeira aeronave de asa oblíqua do mundo. A aeronave incomum foi construída nos Estados Unidos em 1979 e fez seu primeiro vôo em 21 de dezembro do mesmo ano. Os testes da aeronave com asa rotativa continuaram até agosto de 1982, quando 17 pilotos conseguiram dominar o AD-1. Após o encerramento da programação, o avião foi encaminhado para o Museu da Cidade de São Carlos, onde continua à disposição de todos os visitantes e é uma das mais importantes exposições em exposição.
Experimentos alemães
Na Alemanha, durante a Segunda Guerra Mundial, eles trabalharam muito seriamente na criação de aeronaves com asa assimétrica. O designer Richard Vogt ficou famoso por sua abordagem atípica para a criação de tecnologia de aviação, ele entendeu que o novo esquema não impediria a aeronave de ficar estável no ar. Em 1944 ele criou o projeto de aeronaves Blohm & Voss e P.202. A ideia principal do designer alemão era a possibilidade de uma redução significativa do arrasto ao voar em alta velocidade. A aeronave decolou com asa simétrica convencional, já que uma pequena asa varrida tinha alto coeficiente de sustentação, mas já durante o vôo a asa girou em um plano paralelo ao eixo da fuselagem, reduzindo o nível de resistência. Ao mesmo tempo, o trabalho foi realizado na Alemanha com a clássica varredura simétrica da asa do caça Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss e P.202
Mas mesmo na Alemanha nos últimos anos de guerra, o projeto da aeronave Blohm & Voss e P.202 parecia insano, nunca foi incorporado em metal, permanecendo para sempre apenas na forma de plantas. A aeronave projetada por Vogt deveria receber envergadura de 11,98 metros, que girava na dobradiça central em um ângulo de até 35 graus - com desvio máximo, a envergadura passou para 10,06 metros. A principal desvantagem do projeto foi considerada um mecanismo pesado e incômodo (de acordo com os cálculos) para girar a asa, que ocupava muito espaço dentro da fuselagem da aeronave, e a incapacidade de usar a asa para pendurar armas e equipamentos adicionais também era uma séria desvantagem.
Surpreendentemente, Vogt não foi o único designer alemão que contemplou uma asa oscilante. Um projeto semelhante foi preparado por engenheiros da Messerschmitt. O projeto Me P.1109 apresentado por eles até recebeu o apelido de "asa de tesoura". O projeto que eles criaram tinha duas asas ao mesmo tempo. Além disso, eles eram independentes um do outro. Uma asa estava localizada acima da fuselagem da aeronave, a outra - embaixo dela. Ao girar a asa superior no sentido horário, a asa inferior girou da mesma maneira, mas no sentido anti-horário. Este projeto tornou possível compensar qualitativamente a inclinação da aeronave com uma mudança assimétrica na varredura. Ao mesmo tempo, as asas podiam girar em um ângulo de até 60 graus, enquanto quando estavam perpendiculares à fuselagem da aeronave não era diferente do biplano clássico. Ao fazer isso, Messerschmitt enfrentou os mesmos problemas que Blohm & Voss: um mecanismo de rotação muito complexo. Apesar do fato de que nenhuma das aeronaves assimétricas alemãs não foi além dos projetos de papel, deve-se admitir que os alemães estavam seriamente à frente de seu tempo em seu desenvolvimento. Os americanos só conseguiram concretizar seu plano no final dos anos 1970.
NASA AD-1 - assimetria de vôo
As ideias dos designers alemães foram implementadas em metal por seus colegas americanos. Eles abordaram a questão da forma mais completa possível. Independentemente dos alemães em 1945, o engenheiro americano Robert Thomas Johnson apresentou sua ideia de uma espécie de "asa de tesoura", segundo sua ideia, tal asa deveria girar em uma dobradiça especial. No entanto, naqueles anos, ele não conseguia concretizar sua ideia, as capacidades técnicas não permitiam. Isso mudou na década de 1970, quando a tecnologia tornou possível a criação de aeronaves assimétricas. Ao mesmo tempo, o mesmo Richard Vogt, que emigrou para os Estados Unidos após o fim da Segunda Guerra Mundial, foi convidado como consultor do projeto.
Naquela época, os projetistas já sabiam que aeronaves com asas de varredura variável tinham uma série de desvantagens. As principais desvantagens desse projeto incluíam: a mudança do foco aerodinâmico ao mudar a varredura, o que levou a um aumento na resistência de equilíbrio; aumento da massa da estrutura devido à presença de feixe de força e dobradiças pivotantes dos consoles a ela fixados, bem como vedações da posição retraída da asa da aeronave. Ambas as deficiências foram, em última análise, a razão para uma diminuição na autonomia de vôo ou uma diminuição na massa da carga útil.
Ao mesmo tempo, os funcionários da NASA estavam confiantes de que uma aeronave com asa de varredura assimetricamente variável (KAIS) seria privada das desvantagens listadas. Com tal esquema, a asa seria fixada à fuselagem da aeronave por meio de uma dobradiça de pivô, e a mudança na varredura dos consoles quando a asa fosse girada seria realizada simultaneamente, mas teria o caráter oposto. Uma análise comparativa de aeronaves com asas de varredura variável do esquema padrão e KAIS realizada por especialistas da NASA mostrou que o segundo esquema mostra uma diminuição no arrasto de 11-20 por cento, a massa da estrutura diminui em 14 por cento e o arrasto das ondas ao voar em velocidades supersônicas deve diminuir em 26 por cento. …
Ao mesmo tempo, a aeronave com asa assimétrica tinha suas desvantagens. Em primeiro lugar, com um grande ângulo de varredura, um cantilever de varredura reta tem um ângulo de ataque efetivo maior do que um cantilever de varredura reversa, o que leva a uma assimetria de arrasto e, como consequência, ao aparecimento de momentos de giro parasitas no passo, rolar e guinar. O segundo problema era que o KAIS é caracterizado por um aumento duas vezes maior na espessura da camada limite ao longo da envergadura da asa, e qualquer estol assimétrico do fluxo provoca distúrbios intensos. Mas, apesar disso, acreditava-se que os efeitos negativos poderiam ser eliminados com a introdução de um sistema de controle fly-by-wire, que afetaria automaticamente os controles aerodinâmicos da aeronave, dependendo de vários parâmetros: ângulo de ataque, velocidade de voo, varredura da asa ângulo. De qualquer forma, para verificar todos os cálculos, foi necessário construir um modelo voador.
O conceito KAIS foi testado com sucesso em um modelo não tripulado, após o qual foi necessário avançar para a criação de uma aeronave completa. O projeto experimental foi denominado NASA AD-1 ou Ames Dryden-1. A aeronave foi nomeada em homenagem aos centros de pesquisa que trabalharam no projeto - NASA Ames e NASA Dryden. Ao mesmo tempo, os especialistas da Boeing foram responsáveis pelo design geral da aeronave. De acordo com os cálculos dos engenheiros da NASA e os termos de referência disponíveis, a empresa americana Rutan Aircraft Factory montou as aeronaves necessárias. Ao mesmo tempo, uma das exigências do projeto era se manter dentro do orçamento de 250 mil dólares. Para isso, a aeronave experimental foi feita o mais simples possível em termos de tecnologia e barata, com motores bastante fracos foram instalados na aeronave. A nova aeronave ficou pronta em fevereiro de 1979, após o que foi entregue à Califórnia, no campo de aviação Dryden da NASA.
A asa da aeronave experimental AD-1 poderia girar ao longo do eixo central em 60 graus, mas apenas no sentido anti-horário (esta solução simplificou muito o projeto sem perder suas vantagens). A curva da asa a uma velocidade de 3 graus por segundo foi fornecida por um motor elétrico compacto, que foi instalado dentro da fuselagem da aeronave diretamente em frente aos motores principais. Como o último, foram usados dois motores turbojato Microturbo TRS18 clássicos de fabricação francesa com um empuxo de 100 kgf cada. A envergadura da asa trapezoidal quando posicionada perpendicularmente à fuselagem era de 9,85 metros, e na curva máxima - apenas 4,43 metros. Ao mesmo tempo, a velocidade máxima de vôo não ultrapassou 400 km / h.
O avião voou pela primeira vez em 21 de dezembro de 1979. Em seu vôo inaugural, foi pilotado pelo piloto de testes da NASA Thomas McMurphy. A decolagem da aeronave foi realizada com a asa perpendicularmente fixa, o ângulo de rotação da asa alterado já em vôo após atingir a velocidade e altitude exigidas. Nos 18 meses seguintes, a cada novo vôo de teste, a asa da aeronave AD-1 foi girada 1 grau, enquanto registrava todos os indicadores de vôo. Como resultado, em meados de 1980, a aeronave experimental atingiu seu ângulo máximo de asa de 60 graus. Os voos de teste continuaram até agosto de 1982, com um total de 79 voos da aeronave. Acontece que no último vôo, em 7 de agosto de 1982, o avião foi levantado por Thomas McMurphy, enquanto 17 pilotos diferentes voaram nele durante todo o período de testes.
O programa de teste presumiu que os resultados obtidos ajudariam a usar a mudança assimétrica na varredura da asa ao realizar voos intercontinentais longos - a velocidade e a economia de combustível deveriam ter compensado da melhor maneira em distâncias muito longas. A aeronave experimental NASA AD-1 recebeu críticas positivas de pilotos e especialistas, mas o projeto não recebeu mais desenvolvimento. O problema é que o programa foi originalmente visto como um programa de pesquisa. Tendo recebido todos os dados necessários, a NASA simplesmente enviou uma aeronave única para o hangar, de onde foi posteriormente transferida para o museu da aviação. A NASA sempre foi uma organização de pesquisa que não lidou com a construção de aeronaves e nenhum dos maiores fabricantes de aeronaves se interessou pelo conceito de asa rotativa. Por padrão, qualquer forro intercontinental de passageiros era mais complexo e maior do que a aeronave AD-1 de "brinquedo", de modo que as empresas não se arriscaram. Eles não queriam investir em pesquisa e desenvolvimento, embora fosse um projeto promissor, mas ainda assim suspeito. O momento de inovar nessa área, em sua opinião, ainda não chegou.
Desempenho de vôo da NASA AD-1:
Dimensões totais: comprimento - 11,8 m, altura - 2, 06 m, envergadura - 9,85 m, área da asa - 8,6 m2.
Peso vazio - 658 kg.
Peso máximo de decolagem - 973 kg.
A usina é composta por 2 motores turbojato Microturbo TRS18-046 com um empuxo de 2x100 kgf.
Velocidade de cruzeiro - 274 km / h.
A velocidade máxima é de até 400 km / h.
Tripulação - 1 pessoa.
