Teoria și practica aripii înclinate
Planorul TsAGI-2 sau BP-2 în zbor. Puteți vedea forma aripii. Fotografie Airwar.ru
De la mijlocul anilor treizeci ai secolului XX. oameni de știință și designeri din diferite țări studiază tema aripii inversate. Studiile au arătat că o astfel de arhitectură a aeronavei are o serie de avantaje importante față de schemele tradiționale și prezintă un interes practic deosebit. Cu toate acestea, nu a fost utilizat pe scară largă și nu a putut înlocui alte modele. În plus, o astfel de soluție tehnică s-a arătat bine doar în anumite domenii.
Direct sau negativ
De la mijlocul secolului trecut, majoritatea aeronavelor din toate clasele majore au fost echipate cu o aripă orientată înainte. O astfel de schemă face posibilă reducerea rezistenței frontale și a valurilor, precum și reducerea sarcinilor aerodinamice asupra structurii. Toate acestea contribuie la creșterea vitezei de zbor, îmbunătățește manevrabilitatea și alți parametri.
Cu toate acestea, aripa măturată are dezavantaje datorită faptului că o parte din fluxul de aer se mișcă de-a lungul avionului. Deci, în anumite moduri de zbor, în funcție de unghiul de atac realizat, așa-numitul. efect final. Fluxul care se deplasează de-a lungul planului începe să se desprindă de vârf și creează vârtejuri care reduc portabilitatea generală, afectează stabilitatea și interferează cu funcționarea eleronanelor, ceea ce strica controlabilitatea.
În anii treizeci, oamenii de știință și designeri sovietici și străini au propus o modalitate originală de a rezolva problemele unei aripi măturate - o aripă măturată inversă (KOS). S-a propus schimbarea locației marginii de atac, astfel încât vârfurile să fie în flux înainte de rădăcina aripii.
Un bombardier DB-LK experimentat, proiectat de Belyaev. Fotografie Airwar.ru
Pe o astfel de aripă, componenta longitudinală a fluxului se deplasează nu spre vârf, ci spre secțiunea centrală, după care pleacă de-a lungul fuselajului. Din acest motiv, efectul final are loc numai la unghiuri mari de atac și nu interferează cu funcționarea eleronanelor. O creștere a înclinării înapoi și selectarea corectă a geometriei aripii pot spori aceste efecte. Toate acestea conduc la o îmbunătățire a manevrabilității și oferă noi oportunități pentru un caracter constructiv.
Cu toate acestea, KOS nu este lipsită de deficiențe serioase. Specificul fluxului în jurul duce la sarcini speciale și există un așa-numit. divergență elastică pozitivă. Fluxul cu forță mare răsucește planul în jurul axei sale longitudinale, din cauza căruia există riscul de deteriorare sau distrugere a structurii. Există cerințe speciale pentru materialele și tehnologiile de construcție utilizate.
Experimentele timpurii
Prima aeronavă cu KOS este considerată a fi planorul sovietic BP-2 sau TsAGI-2 proiectat de V.P. Belyaev, construit în 1934. Acest dispozitiv a arătat caracteristici aerodinamice bune și a confirmat în general posibilitatea fundamentală de a crea și utiliza SOS. Mai târziu, Belyaev a construit și testat noi planoare experimentale.
Câțiva ani mai târziu, un bombardier DB-LK a fost construit conform proiectului său. Mașina cu două motoare cu fuzelaj avea semne de „aripă zburătoare” și se înclină în ceea ce privește planul de măturare inversă. La procese în 1939-40. aeronava a arătat caracteristici bune de zbor, dar a fost caracterizată printr-o stabilitate redusă.
Aeronava germană Ju-287 în construcție. Fotografie de Wikimedia Commons
În anii treizeci, tema KOS a fost preluată și în străinătate. De exemplu, mai multe planoare cu experiență au fost construite și testate în Polonia, dar al Doilea Război Mondial a împiedicat dezvoltarea în continuare a direcției. Deja în timpul războiului, Germania a început să dezvolte acest subiect. În februarie 1944, producătorii germani de avioane au scos în aer o aeronavă experimentală Ju-287 cu o întindere de -23 ° de-a lungul muchiei de atac. Viteza estimată a unei astfel de mașini a depășit 800 km/h, dar răsucirea aripii a forțat testele să fie oprite înainte de a fi atinsă.
După război, acest proiect a fost dezvoltat. Specialiștii germani din OKB-1 sovietic au dezvoltat un avion experimental EF-131 cu un design similar. Ținând cont de experiența testelor anterioare, s-a decis să se reducă măturarea. Cu toate acestea, problema încărcării nu a dispărut. Proiectul a fost considerat nereușit și închis.
Primele succese
Cu toate acestea, la început povestiri KOS a avut câteva succese. Așadar, în 1936, aeronava polivalentă Lysander, dezvoltată de compania britanică Westland, a făcut primul zbor. Era o lonjă cu aripi înalte, cu marginea anterioară a aripii rupte. Partea rădăcină a avioanelor a avut o măturare negativă vizibilă, consolele au avut una mai mică. Mașina era condusă de doi piloți, ea purta mitraliere și bombe de calibru mic.
„Lysander” a arătat performanțe ridicate de zbor și a intrat în serviciu cu KVVS. Producția unor astfel de mașini a început în 1938 și a continuat până în 1942. Au fost construite aproape 1700 de avioane. Ca urmare, Lysander a devenit primul avion KOS produs în masă și cel mai masiv din istorie.
HFB-320 civil în muzeu. Fotografie de Wikimedia Commons
La sfârșitul anilor patruzeci, tema KOS a fost dezvoltată în URSS, iar în 1950 a decolat un avion experimental pe distanțe scurte Il-14. Trăsătura sa caracteristică a fost o aripă cu o întindere de -3 ° de-a lungul marginii înainte; pe secțiunea centrală erau nacelele motorului. Această soluție tehnică a îmbunătățit aerodinamica și a crescut performanța în toate modurile majore.
IL-14 s-a dovedit a fi o mașină de succes, a intrat într-o serie mare și a fost operat masiv pe linii diferite. Pentru nevoile proprii și pentru export, țara noastră a construit aproape 1350 de astfel de avioane.
În 1966 a intrat în funcțiune aeronava polivalentă HFB-320 Hansa Jet de la compania germană Hamburger Flugzeugbau. Mașina cu o greutate maximă la decolare mai mare de 9,2 tone a primit o aripă conică cu o mișcare de -15 °, mecanizare avansată și rezervoare de combustibil la vârfuri. Aeronava a dezvoltat o viteză de 825 km/h și a prezentat caracteristici ridicate de decolare și aterizare. Echipajul era format din doi piloți; cabina de pasageri găzduia până la 12-15 persoane.
Performanța suficient de ridicată a interesat mai mulți clienți, iar HFB-320 a intrat în serie. Au fost construite 47 de mașini. La început, aeronava a fost folosită numai pe liniile de pasageri, dar apoi Bundeswehr a devenit interesată de ea. Pe o platformă de succes, un avion de bruiaj a fost finalizat.
Trebuie remarcat faptul că, începând cu anii 13 și 700, tema CBS a câștigat popularitate în rândul producătorilor străini de planoare sport. De câteva decenii, o serie de astfel de proiecte au fost dezvoltate, iar unele au ajuns la o serie mare. Deci, cel mai masiv din clasa sa a fost planorul vest-german de la mijlocul anilor 'XNUMX Schleicher ASK XNUMX, construit dintr-o serie de cca. XNUMX de unitati
Aeronavă experimentală Grumman X-29. Fotografie de la NASA
Experiențe militare
După succesul industriei aeronautice civile au fost reluate cercetările pe tema SOS pentru luptă aviaţie. Primul proiect al „nouei generații” a fost creat de compania americană Grumman în cooperare cu agenția DARPA. Scopul programului cu indexul X-29 a fost de a dezvolta proiectarea unei aeronave cu un design neobișnuit, construită folosind tehnologii și componente moderne.
X-29 a fost construit folosind pe scară largă materiale compozite pentru a face față sarcinilor de proiectare. Planorul a primit o coadă orizontală față și o aripă cu o întindere de -30 °. O altă inovație a fost testată în domeniul echipamentelor de bord. Aeronava era echipată cu un sistem de control fly-by-wire cu trei calculatoare de control. Toate acestea au făcut posibil ca mașina să fie instabilă static și să se testeze pe deplin potențialul de manevră al KOS.
Testele de zbor ale X-29 au început în 1984, au fost utilizate două prototipuri. În general, au fost confirmate caracteristicile și capacitățile de proiectare. În plus, compozitele și EDSU computerizate și-au arătat cele mai bune performanțe. Cu toate acestea, proiectul X-29 a fost considerat nereușit. El nu numai că a demonstrat toate avantajele unei aripi neobișnuite, dar a dezvăluit și o serie de deficiențe ale acesteia. Dezvoltarea ulterioară a fost considerată lipsită de sens.
De la începutul anilor optzeci, un proiect similar a fost creat în URSS / Rusia. Biroul de proiectare Sukhoi a dezvoltat și testat un avion experimental S-37 sau Su-47, cunoscut și sub numele de Berkut. Primul zbor al acestei mașini a avut loc în 1997, iar următorii câțiva ani au fost petrecuți pe experimente.
rus Su-47 Berkut. Fotografie Airwar.ru
Aeronava a fost realizată după schema „triplan longitudinal integral” cu stabilizatori de coadă orizontală frontală și coadă. Aripa avea o structură compozită și o formă trapezoidală. Afluxul aripii a avut o mișcare pozitivă de 75 °, apoi a urmat partea de tranziție, iar marginea anterioară a consolei a avut o măturare de -20 °. S-a folosit un EDSU computerizat cu redundanță multiplă și un sistem hidraulic de rezervă.
Conform datelor cunoscute, S-37 a confirmat toate estimările preliminare. El a arătat potențialul și capacitățile ridicate ale KOS și ale noilor sisteme de control, cu toate acestea, a subliniat prezența dificultăților aerodinamice caracteristice. În acest sens, la începutul anilor 47, lucrările la KOS au fost reduse. În același timp, Su-XNUMX construit a rămas în funcțiune - a fost folosit ca laborator de zbor pentru programul promițător PAK DA.
Ca exemplu interesant de utilizare militară a KOS, ar trebui să ne amintim racheta de croazieră lansată aerian american AGM-129 ACM, care a fost în serviciu în 1990-2012. A fost construit într-o carenă de formă caracteristică și avea o aripă pliabilă îndreptată înainte.
Este curios că în acest caz KOS nu a fost folosit pentru a îmbunătăți aerodinamica și datele de zbor, ci ca un element al tehnologiei stealth. Când este iluminată din față sau de jos, marginea anterioară dreaptă sau curățată reflectă semnalul radar înainte sau în lateral, ceea ce crește RCS-ul aeronavei. KOS, la rândul său, reflectă semnalul către fuzelaj, ceea ce nu îi permite să se întoarcă la radar.
Rachetă de croazieră AGM-129 ACM în configurație de zbor. Fotografie US Air Force
Pentru destinații individuale
Astfel, în cursul numeroaselor studii și teste ale aeronavelor reale, aripa măturată invers și-a confirmat toate capacitățile și avantajele calculate. În plus, a arătat că există anumite limitări și probleme care trebuie luate în considerare la dezvoltarea de noi proiecte.
Trebuie remarcat faptul că numai mostre individuale de aeronave cu KOS au ajuns la producția de masă și toate aparțin mai multor clase. Acestea sunt planoare sau avioane ușoare, precum și nave civile. În ciuda tuturor eforturilor designerilor, luptătorii supersonici supermanevrabili cu KOS nu au progresat încă dincolo de testare.
Motivele pentru aceasta sunt destul de simple. Planarele sau aeronavele de pasageri fac posibilă realizarea principalelor avantaje ale SOS și îmbunătățirea performanței zborului fără a complica prea mult designul. Crearea unui luptător manevrabil, la rândul său, necesită noi materiale și tehnologii care să îi permită să reziste la toate sarcinile specifice. După cum a arătat practica, chiar și computerele și compozitele nu permit rezolvarea tuturor acestor probleme și garantarea operațiunii și a utilizării în condiții de luptă în siguranță.
Este probabil ca în viitor direcția KOS să continue să se dezvolte. Vor fi efectuate experimente în diferite țări și vor fi create noi modele de echipamente. Cu toate acestea, nu trebuie să ne așteptăm la progrese rapide în acest domeniu. În plus, cel mai probabil, aplicarea acestei scheme va fi limitată la aviația ușoară și de pasageri, inclusiv. nemotorizat. Aviația de luptă, la rândul său, va continua să folosească concepte dovedite și dovedite.
informații