Même les avions les plus insolites ont été construits selon les principes de symétrie à l'aube de l'industrie aéronautique. Tout avion avait un fuselage conventionnel, auquel des ailes conventionnelles étaient attachées perpendiculairement. Cependant, progressivement, avec le développement de l'aérodynamique, les concepteurs ont commencé à réfléchir à la création d'un avion à aile asymétrique. Les représentants du sombre génie allemand ont été les premiers à atteindre cet objectif: en 1944, un projet similaire a été proposé par Richard Vogt, concepteur en chef de Blohm & Voss. Cependant, son projet n'était pas incarné dans le métal, l'AD-1 américain de la NASA était véritablement le premier avion à voilure tournante.
La NASA AD-1 (Ames Dryden-1) est un avion expérimental conçu pour étudier le concept d'une voilure tournante à balayage variable asymétrique. Devenu le premier avion à voilure oblique au monde. L'avion inhabituel a été construit aux États-Unis en 1979 et a effectué son premier vol le 21 décembre de la même année. Les tests de l'avion à voilure tournante se sont poursuivis jusqu'en août 1982, période au cours de laquelle 17 pilotes ont réussi à maîtriser l'AD-1. Après la clôture du programme, l'avion a été envoyé au musée de la ville de San Carlos, où il est toujours accessible à tous les visiteurs et constitue l'une des expositions les plus importantes.
Expériences allemandes
En Allemagne, pendant la Seconde Guerre mondiale, ils ont travaillé assez sérieusement à la création d'avions à aile asymétrique. Le concepteur Richard Vogt était célèbre pour son approche atypique de la création de la technologie aéronautique, il a compris que le nouveau schéma n'empêcherait pas l'avion d'être stable dans les airs. En 1944, il crée le projet d'avions Blohm & Voss et P.202. L'idée principale du concepteur allemand était la possibilité d'une réduction significative de la traînée lors du vol à grande vitesse. L'avion a décollé avec une aile symétrique conventionnelle, car une petite aile en flèche avait un coefficient de portance élevé, mais déjà pendant le vol, l'aile a tourné dans un plan parallèle à l'axe du fuselage, réduisant le niveau de résistance. Parallèlement, des travaux ont été menés en Allemagne avec le balayage symétrique classique de l'aile du chasseur Messerschmitt P.1101.
Blohm & Voss et P.202
Mais même en Allemagne au cours des dernières années de guerre, le projet d'avion Blohm & Voss et P.202 semblait insensé, il n'a jamais été incarné dans le métal, ne restant à jamais que sous forme de plans. L'avion conçu par Vogt était censé recevoir une envergure de 11,98 mètres, qui tournait sur la charnière centrale à un angle allant jusqu'à 35 degrés - avec une déviation maximale, l'envergure est passée à 10,06 mètres. Le principal inconvénient du projet était considéré comme un mécanisme lourd et encombrant (selon les calculs) pour faire tourner l'aile, qui prenait beaucoup de place à l'intérieur du fuselage de l'avion, et l'impossibilité d'utiliser l'aile pour suspendre des armes et des équipements supplémentaires. était aussi un sérieux désavantage.
Étonnamment, Vogt n'était pas le seul designer allemand à avoir envisagé une aile pivotante. Un projet similaire a été préparé par les ingénieurs de Messerschmitt. Le projet Me P.1109 qu'ils ont présenté a même reçu le surnom d'« aile en ciseaux ». Le projet qu'ils ont créé avait deux ailes à la fois. De plus, ils étaient indépendants les uns des autres. Une aile était située au-dessus du fuselage de l'avion, l'autre - en dessous. En tournant l'aile supérieure dans le sens des aiguilles d'une montre, l'aile inférieure tournait de la même manière, mais 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 flèche asymétrique. Dans le même temps, les ailes pouvaient tourner à un angle allant jusqu'à 60 degrés, alors que lorsqu'elles étaient situées perpendiculairement au fuselage de l'avion, ce n'était pas différent du biplan classique. Ce faisant, Messerschmitt a rencontré les mêmes problèmes que Blohm & Voss: un mécanisme de rotation très complexe. Malgré le fait qu'aucun des avions asymétriques allemands n'allait au-delà des projets sur papier, il faut admettre que les Allemands étaient sérieusement en avance sur leur temps dans leur développement. Les Américains n'ont pu réaliser leur plan qu'à la fin des années 1970.
NASA AD-1 - asymétrie de vol
Les idées des designers allemands ont été mises en œuvre dans le métal par leurs collègues américains. Ils ont abordé la question de la manière la plus approfondie possible. Indépendamment des Allemands en 1945, l'ingénieur américain Robert Thomas Johnson a avancé son idée d'une sorte d'"aile en ciseaux", selon son idée, une telle aile devait tourner sur une charnière spéciale. Cependant, au cours de ces années, il ne pouvait pas réaliser son idée, les capacités techniques ne le permettaient pas. Cela a changé dans les années 1970 lorsque la technologie a rendu possible la création d'avions asymétriques. Dans le même temps, le même Richard Vogt, qui a émigré aux États-Unis après la fin de la Seconde Guerre mondiale, a été invité en tant que consultant de projet.
À cette époque, les concepteurs savaient déjà que les avions à ailes à balayage variable présentaient un certain nombre d'inconvénients. Les principaux inconvénients de cette conception comprenaient: le décalage de la focalisation aérodynamique lors du changement de balayage, ce qui a conduit à une augmentation de la résistance d'équilibrage; une augmentation de la masse de la structure due à la présence d'une poutre de puissance et des charnières pivot des consoles qui y sont fixées, ainsi que des joints de la position escamotée de la voilure de l'avion. Ces deux lacunes étaient finalement la raison d'une diminution de la plage de vol ou d'une diminution de la masse de la charge utile.
Dans le même temps, les employés de la NASA étaient convaincus qu'un avion avec une aile à balayage variable asymétrique (KAIS) serait privé des inconvénients énumérés. Avec un tel schéma, l'aile serait attachée au fuselage de l'avion à l'aide d'une charnière pivotante, et le changement du balayage des consoles lors de la rotation de l'aile serait effectué simultanément, mais aurait le caractère inverse. Une analyse comparative des avions avec des ailes à balayage variable du schéma standard et du KAIS réalisée par des spécialistes de la NASA a montré que le deuxième schéma montre une diminution de la traînée de 11 à 20 %, la masse de la structure diminue de 14 % et la traînée des vagues en volant à des vitesses supersoniques devrait diminuer de 26 pour cent. …
Dans le même temps, l'avion à aile asymétrique avait ses inconvénients. Tout d'abord, avec un grand angle de flèche, un porte-à-faux en flèche droite a un angle d'attaque effectif plus important qu'un porte-à-faux en flèche inversée, ce qui conduit à une asymétrie de traînée et, par conséquent, à l'apparition de moments de virage parasites en tangage, rouler et lacet. Le deuxième problème était que KAIS se caractérise par une augmentation deux fois plus importante de l'épaisseur de la couche limite le long de l'envergure, et tout décrochage asymétrique de l'écoulement provoque des perturbations intenses. Mais, malgré cela, on pensait que les effets négatifs pouvaient être éliminés en introduisant un système de contrôle de vol électrique, qui affecterait automatiquement les commandes aérodynamiques de l'avion, en fonction de divers paramètres: angle d'attaque, vitesse de vol, balayage des ailes. angle. Dans tous les cas, pour vérifier tous les calculs, il a fallu construire une maquette volante.
Le concept KAIS a été testé avec succès sur un modèle sans pilote, après quoi il a fallu passer à la création d'un avion à part entière. Le projet expérimental a été désigné NASA AD-1 ou Ames Dryden-1. L'avion a été nommé d'après les centres de recherche qui ont travaillé sur le projet - NASA Ames et NASA Dryden. Dans le même temps, les spécialistes de Boeing étaient responsables de la conception globale de l'avion. Selon les calculs des ingénieurs de la NASA et les termes de référence disponibles, la société américaine Rutan Aircraft Factory a assemblé l'avion requis. Dans le même temps, l'une des exigences du projet était de respecter le budget de 250 000 dollars. Pour cela, l'avion expérimental a été rendu aussi simple que possible en termes de technologie et bon marché; des moteurs plutôt faibles ont été installés sur l'avion. Le nouvel avion était prêt en février 1979, après quoi il a été livré en Californie à l'aérodrome de Dryden de la NASA.
L'aile de l'avion expérimental AD-1 pouvait pivoter le long de l'axe central de 60 degrés, mais uniquement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (cette solution simplifiait grandement la conception sans perdre ses avantages). Le virage de l'aile à une vitesse de 3 degrés par seconde était assuré par un moteur électrique compact, qui était installé à l'intérieur du fuselage de l'avion directement devant les moteurs principaux. Comme ce dernier, deux turboréacteurs classiques Microturbo TRS18 de fabrication française d'une poussée de 100 kgf chacun ont été utilisés. L'envergure de l'aile trapézoïdale lorsqu'elle était positionnée perpendiculairement au fuselage était de 9, 85 mètres et au virage maximum - seulement 4, 93 mètres. Dans le même temps, la vitesse de vol maximale ne dépassait pas 400 km/h.
L'avion a pris son envol pour la première fois le 21 décembre 1979. Lors de son vol inaugural, il a été piloté par le pilote d'essai de la NASA Thomas McMurphy. Le décollage de l'avion a été effectué avec une aile fixe perpendiculairement, l'angle de rotation de l'aile a déjà changé en vol après avoir atteint la vitesse et l'altitude requises. Au cours des 18 mois suivants, à chaque nouveau vol d'essai, l'aile de l'avion AD-1 a été tournée de 1 degré, tout en enregistrant tous les indicateurs de vol. En conséquence, au milieu des années 1980, l'avion expérimental a atteint son angle d'aile maximal de 60 degrés. Les vols d'essai se sont poursuivis jusqu'en août 1982, avec un total de 79 vols de l'avion. Il se trouve que lors du dernier vol du 7 août 1982, l'avion a été soulevé par Thomas McMurphy, tandis que 17 pilotes différents ont volé dessus pendant toute la période d'essai.
Le programme d'essais supposait que les résultats obtenus aideraient à utiliser le changement asymétrique de flèche de l'aile lors de l'exécution de longs vols intercontinentaux - la vitesse et l'économie de carburant auraient dû être rentables sur de très longues distances. L'avion expérimental AD-1 de la NASA a reçu des critiques positives de la part des pilotes et des spécialistes, mais le projet n'a pas été développé davantage. Le problème était que le programme était à l'origine considéré comme un programme de recherche. Après avoir reçu toutes les données nécessaires, la NASA a simplement envoyé un avion unique au hangar, d'où il a ensuite été transféré au musée de l'aviation. La NASA a toujours été une organisation de recherche qui ne s'est pas occupée de la construction aéronautique, et aucun des plus grands constructeurs d'avions ne s'est intéressé au concept d'une voilure tournante. Par défaut, tout paquebot intercontinental était plus complexe et plus gros que l'avion "jouet" AD-1, de sorte que les compagnies ne s'y sont pas risquées. Ils ne voulaient pas investir dans la recherche et le développement, bien qu'il s'agisse d'une conception prometteuse mais toujours suspecte. L'heure de l'innovation dans ce domaine, selon eux, n'est pas encore venue.
Performances de vol de la NASA AD-1:
Dimensions hors tout: longueur - 11, 8 m, hauteur - 2, 06 m, envergure - 9, 85 m, surface alaire - 8, 6 m2.
Poids à vide - 658 kg.
Masse maximale au décollage - 973 kg.
La centrale est constituée de 2 turboréacteurs Microturbo TRS18-046 avec une poussée de 2x100 kgf.
Vitesse de croisière - 274 km / h.
La vitesse maximale est jusqu'à 400 km / h.
Équipage - 1 personne.
