Comme vous le savez, la section centrale est la partie même de l'aile de l'avion qui relie les plans gauche et droit et sert, en fait, à attacher l'aile au fuselage. Conformément à la logique, la section centrale doit être une structure rigide. Mais le 21 décembre 1979, décolla un avion AD-1 de la NASA, dont l'aile était fixée au fuselage… sur une charnière et pouvait pivoter, donnant à l'avion une forme asymétrique.
Cependant, tout a commencé bien plus tôt - avec le sombre génie teutonique Richard Vogt, concepteur en chef de la légendaire société Blohm & Voss. Vogt, connu pour son approche atypique de la conception d'avions, avait déjà construit des avions asymétriques et savait qu'un tel schéma n'empêchait pas l'avion d'être stable dans les airs. Et en 1944, le projet Blohm & Voss et P.202 est né.
L'idée principale de Vogt était la capacité de réduire considérablement la traînée lors du vol à grande vitesse. L'avion a décollé avec une aile symétrique conventionnelle (puisqu'une petite aile de balayage a un coefficient de portance élevé), et en vol, il a tourné dans un plan parallèle à l'axe du fuselage, réduisant ainsi la traînée. En fait, c'était l'une des solutions pour la mise en œuvre d'un balayage variable de l'aile - en même temps, les Allemands élaboraient le balayage symétrique classique sur l'avion Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss et P.202 semblaient trop fous pour entrer dans la série. Son aile d'une envergure de 11, 98 m pouvait tourner sur la charnière centrale à un angle allant jusqu'à 35 ° - à l'angle maximal, l'envergure est passée à 10, 06 m., impossibilité d'utiliser l'aile pour monter des équipements supplémentaires. Le projet n'est resté que sur le papier.
Parallèlement, des spécialistes de Messerschmitt travaillaient sur un projet similaire. Leur véhicule, le Me P.1109, a reçu le surnom d'« aile en ciseaux ». La voiture avait deux ailes et indépendantes de l'extérieur: l'une était située au-dessus du fuselage, la seconde - en dessous. Lorsque l'aile supérieure était tournée dans le sens des aiguilles d'une montre, l'aile inférieure était également tournée dans le sens inverse des aiguilles d'une montre - cette conception a permis de compenser qualitativement l'inclinaison de l'avion avec un changement de balayage asymétrique.
Les ailes pouvaient pivoter jusqu'à 60°, et lorsqu'elles étaient perpendiculaires à l'axe du fuselage, l'avion ressemblait à un biplan ordinaire.
Les difficultés du Messerschmitt étaient les mêmes que celles de Blohm & Voss: un mécanisme complexe et, en plus, des problèmes de conception du châssis. En conséquence, même un avion construit en fer avec un balayage symétriquement variable - Messerschmitt Р.1101, n'est pas entré en production, sans parler des structures asymétriques qui ne sont restées que des projets. Les Allemands étaient trop en avance sur leur temps.
Avantages et pertes
Les avantages d'un balayage asymétriquement variable sont les mêmes que ceux d'un balayage symétrique. Lorsque l'avion décolle, une portance élevée est requise, mais lorsqu'il vole à une vitesse élevée (surtout au-dessus de la vitesse du son), la portance n'est plus aussi pertinente, mais la traînée élevée commence à interférer. Les ingénieurs aéronautiques doivent trouver un compromis. En changeant le balayage, l'avion s'adapte au mode de vol. Les calculs montrent que le positionnement de l'aile à un angle de 60 ° par rapport au fuselage réduira considérablement la traînée aérodynamique, augmentant la vitesse de croisière maximale et réduisant la consommation de carburant.
Mais dans ce cas, une deuxième question se pose: pourquoi avons-nous besoin d'un changement de balayage asymétrique, si un changement symétrique est beaucoup plus pratique pour le pilote et ne nécessite pas de compensation ? Le fait est que le principal inconvénient du balayage symétrique est la complexité technique du mécanisme de changement, sa masse solide et son coût. Avec un changement asymétrique, le dispositif est beaucoup plus simple - en fait, un essieu avec une fixation rigide de l'aile et son mécanisme de rotation.
Un tel schéma est en moyenne 14% plus léger et minimise l'impédance caractéristique lors du vol à des vitesses dépassant la vitesse du son (c'est-à-dire que les avantages se manifestent également dans les performances de vol). Ce dernier est provoqué par une onde de choc qui se produit lorsqu'une partie du flux d'air autour de l'avion acquiert une vitesse supersonique. C'est enfin la variante la plus "budgétaire" du balayage variable.
OWRA RPW
Un véhicule aérien sans pilote de la NASA, construit au début des années 1970 pour l'étude expérimentale des propriétés de vol du balayage asymétrique. L'appareil était capable de faire pivoter l'aile de 45 ° dans le sens des aiguilles d'une montre et existait en deux configurations - à queue courte et à queue longue.
Par conséquent, avec le développement de la technologie, l'humanité ne pouvait s'empêcher de revenir à un concept intéressant. Au début des années 1970, un véhicule aérien sans pilote OWRA RPW (Oblique Wing Research Aircraft) a été fabriqué sur ordre de la NASA pour étudier les propriétés de vol d'un tel schéma. Le consultant en développement était Vogt lui-même, qui a émigré aux États-Unis après la guerre, à l'époque déjà un homme très âgé, et le concepteur en chef et idéologue de la renaissance de l'idée était l'ingénieur de la NASA Richard Thomas Jones. Jones soutenait cette idée depuis 1945, lorsqu'il était employé de la NACA (le prédécesseur de la NASA, le National Advisory Committee for Aeronautics), et au moment où l'échantillon a été construit, absolument tous les calculs théoriques avaient été élaborés et approfondis. testé.
L'aile OWRA RPW pouvait pivoter jusqu'à 45 °, le drone avait un fuselage et une queue rudimentaires - en fait, il s'agissait d'une configuration de vol, dont le seul élément central et intéressant était l'aile. La plupart des recherches ont été effectuées dans un tunnel aérodynamique, certaines en vol réel. L'aile a bien fonctionné et la NASA a décidé de construire un avion à part entière.
Et maintenant, volez
Bien entendu, le changement de flèche asymétrique présente également des inconvénients - en particulier, l'asymétrie de la résistance frontale, des moments de virage parasites entraînant un roulis et un lacet excessifs. Mais tout cela déjà dans les années 1970 pouvait être vaincu par une automatisation partielle des contrôles.
Avion NASA AD-1
Il a volé 79 fois. A chaque vol, les testeurs ont placé l'aile dans une nouvelle position, et les données obtenues ont été analysées et comparées entre elles.
L'avion AD-1 (Ames Dryden-1) est devenu une idée commune d'un certain nombre d'organisations. Il a été construit en fer par Ames Industrial Co., la conception globale a été réalisée sur Boeing, la recherche technologique a été menée par Bertha Rutana's Scaled Composites et les essais en vol ont été effectués au Dryden Research Center de Lancaster, en Californie. L'aile AD-1 pouvait pivoter sur l'axe central de 60 °, et uniquement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (cela simplifiait grandement la conception sans perdre les avantages).
L'aile était entraînée par un moteur électrique compact situé à l'intérieur du fuselage directement devant les moteurs (ces derniers utilisaient les turboréacteurs français classiques Microturbo TRS18). L'envergure de l'aile trapézoïdale en position perpendiculaire était de 9, 85 m et en position tournée - seulement 4, 93, ce qui a permis d'atteindre une vitesse maximale de 322 km / h.
Le 21 décembre, l'AD-1 a décollé pour la première fois, et au cours des 18 mois suivants, à chaque nouveau vol, l'aile a été tournée de 1 degré, enregistrant tous les indicateurs de l'avion. Au milieu de 1981, l'avion "atteignit" un angle maximum de 60 degrés. Les vols se sont poursuivis jusqu'en août 1982, au total, l'AD-1 a décollé 79 fois.
NASA AD-1 (1979)
Le seul avion avec une aile de balayage asymétrique qui a décollé dans les airs. L'aile a tourné jusqu'à 60 degrés dans le sens antihoraire.
L'idée principale de Jones était d'utiliser des changements de balayage asymétriques dans les avions pour les vols intercontinentaux - la vitesse et l'économie de carburant se sont mieux renseignées sur les distances ultra-longues. L'avion AD-1 a vraiment reçu des critiques positives de la part des experts et des pilotes, mais, assez curieusement, l'histoire n'a pas eu de suite. Le problème était que tout le programme était principalement de la recherche. Après avoir reçu toutes les données nécessaires, la NASA a envoyé l'avion au hangar; Il y a 15 ans, il a déménagé dans le stockage éternel du Hillier Aviation Museum de San Carlos.
La NASA, en tant qu'organisation de recherche, n'était pas impliquée dans la construction d'avions, et aucun des principaux constructeurs d'avions n'était intéressé par le concept de Jones. Les paquebots intercontinentaux par défaut sont beaucoup plus gros et plus complexes que le "jouet" AD-1, et les entreprises n'ont pas osé investir d'énormes sommes d'argent dans la recherche et le développement d'un design prometteur, mais très suspect. Le classique l'a emporté sur l'innovation.
Richard Gray, pilote d'essai AD-1 de la NASA
Après avoir effectué avec succès son programme sur une aile asymétrique, il meurt en 1982 dans le crash d'un avion d'entraînement privé Cessna T-37 Tweet.
Par la suite, la NASA est revenue sur le thème de « l'aile oblique », ayant construit en 1994 un petit drone d'une envergure de 6, 1 m et capable de changer l'angle de balayage de 35 à 50 degrés. Il a été construit dans le cadre de la création d'un avion de ligne transcontinental de 500 places. Mais finalement, les travaux sur le projet ont été annulés pour les mêmes raisons financières.
Ce n'est pas encore fini
Néanmoins, "l'aile oblique" a reçu une troisième vie, et cette fois grâce à l'intervention de la célèbre agence DARPA, qui a offert en 2006 à Northrop Grumman un contrat de 10 millions pour le développement d'un véhicule aérien sans pilote avec un changement de balayage asymétrique..
Mais la société Northrop est entrée dans l'histoire de l'aviation principalement en raison de son développement d'avions de type « aile volante »: le fondateur de la société, John Northrop était un passionné d'un tel projet, dès le de la recherche pendant de nombreuses années (il a fondé l'entreprise à la fin des années 30 et est décédé en 1981).
En conséquence, les spécialistes de Northrop ont décidé de croiser la technologie de l'aile volante et du balayage asymétrique d'une manière inattendue. Le résultat fut le drone Northrop Grumman Switchblade (à ne pas confondre avec leur autre développement conceptuel - le chasseur Northrop Switchblade).
La conception du drone est assez simple. Attaché à l'aile de 61 mètres se trouve un module articulé avec deux moteurs à réaction, des caméras, une électronique de contrôle et des accessoires nécessaires à la mission (par exemple, des missiles ou des bombes). Le module n'a rien de superflu - le fuselage, le plumage, la queue, il ressemble à une nacelle à ballon, sauf peut-être avec des groupes motopropulseurs.
L'angle de rotation de l'aile par rapport au module est toujours le même idéal de 60 degrés, calculé dans les années 1940: à cet angle, les ondes de choc résultant d'un déplacement à vitesse supersonique sont nivelées. Avec son aile tournée, le drone est capable de voler 2 500 miles à une vitesse de 2,0 M.
Le concept de l'avion était prêt en 2007, et dans les années 2010, la société a promis de procéder aux premiers tests d'un aménagement d'une envergure de 12,2 m - à la fois en soufflerie et en vol réel. Northrop Grumman avait prévu que le premier vol du drone pleine grandeur aurait lieu vers 2020.
Mais déjà en 2008, l'agence DARPA s'est désintéressée du projet. Les calculs préliminaires n'ont pas produit les résultats escomptés et la DARPA a retiré le contrat, clôturant le programme au stade du modèle informatique. L'idée d'un balayage asymétrique n'a donc pas encore eu de chance.
Le sera-t-il ou non ?
En fait, le seul facteur qui a tué un concept intéressant était l'économie. Avoir des circuits fonctionnels et éprouvés rend peu rentable le développement d'un système complexe et non testé. Il a deux domaines d'application - les vols transcontinentaux de paquebots lourds (l'idée principale de Jones) et les drones militaires capables de se déplacer à des vitesses dépassant la vitesse du son (la tâche principale de Northrop Grumman).
Dans le premier cas, les avantages sont l'économie de carburant et l'augmentation de la vitesse, toutes choses étant égales par ailleurs avec les avions de ligne conventionnels. Dans le second, la minimisation de la traînée des vagues au moment où l'avion atteint le nombre critique de Mach est de la plus haute importance.
L'apparition d'un avion de série avec une configuration similaire dépend uniquement de la volonté des avionneurs. Si l'un d'eux décide d'investir de l'argent dans la recherche et la construction, puis prouve dans la pratique que le concept n'est pas seulement fonctionnel (cela a déjà été prouvé), mais aussi auto-entretenu, alors le changement asymétrique de balayage a une chance de réussir.. Si dans le cadre de la crise financière mondiale de tels casse-cou ne sont pas trouvés, « l'aile oblique » restera un pan de plus de l'histoire de l'aviation riche en curiosités.
Caractéristiques de l'avion de la NASA AD-1
Equipage: 1 personne
Longueur: 11, 83 m
Envergure: 9,85 m perpendiculaire, 4,93 m oblique
Angle d'aile: jusqu'à 60°
Superficie des ailes: 8, 6 2
Hauteur: 2, 06 m
Poids de l'avion à vide: 658 kg
Max. masse au décollage: 973 kg
Groupe motopropulseur: 2 moteurs à réaction Microturbo TRS-18
Poussée: 100 kgf par moteur
Capacité de carburant: 300 litres Vitesse maximale: 322 km/h
Plafond de service: 3658 m
De vrais pionniers
Peu de gens savent que le premier avion à géométrie variable des ailes n'a pas été construit par les Allemands pendant la Seconde Guerre mondiale (comme le prétendent la plupart des sources), mais par les pionniers de l'aviation français, le baron Edmond de Marcai et Emile Monin en 1911. Le monoplan Markay-Monin fut présenté au public à Paris le 9 décembre 1911 et six mois plus tard effectua son premier vol réussi.
En fait, de Marcay et Monin ont proposé le schéma classique de géométrie variable symétrique - deux avions séparés d'une envergure maximale totale de 13,7 m étaient attachés aux charnières, et le pilote pouvait changer l'angle de leur emplacement par rapport au fuselage droit en vol. Au sol, pour le transport, les ailes pouvaient être repliées, comme les ailes des insectes, « derrière le dos ». La complexité de la conception et la nécessité de passer à des avions plus fonctionnels (en raison du déclenchement de la guerre) ont forcé les concepteurs à abandonner la poursuite des travaux sur le projet.
