Ringvliegtuig: vliegtuig met 'n geslote vlerkelus

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

’n Vliegtuig met’n geslote vlerkelus kan nie vlieg nie – dit is deur tyd bewys. Ringvliegtuie is al sedert die tyd van die Wright-broers probeer, en geen so 'n struktuur kon vir 'n paar minute omhoog bly nie. Maar die menslike verstand gee nie op nie. In 2007, na 100 jaar en meer as 20 pogings, het 'n soortgelyke toestel opgestyg. En hy het homself bewys as 'n manoeuvreerbare, ligte en duursame vliegtuig.

Hierdie verhaal het in 1988 begin, toe dinge reeds na die ineenstorting van die Unie afstuur, maar die hoop op stabiliteit het nog in die harte van die leiers van die groot staat gesmeul. Die tegniese kreatiwiteitsklub by die Minsk Gear Plant het 'n kreatiewe taak van 'n plaaslike landboustruktuur ontvang: om 'n manoeuvreerbare en ligte vliegtuig te ontwerp wat sterk sywinde kan weerstaan. Die gewildste "boer" op daardie stadium was AN-2: hy kon baie kunsmis en spuittoerusting aan boord neem. Maar die wind was sy verskriklike vyand – in die eindelose Kuban-velde het die AN-2, wat beheerbaarheid betref, soos’n mal olifant gelyk. Lugvaarttegnikus Arkady Alexandrovich Narushevich, vlieënier Anatoly Leonidovich Gushchin en verskeie ander mense het die saak opgeneem. Na lang navorsing het Narushevich tot 'n onverwagte gevolgtrekking gekom: dit is nodig om 'n vliegtuig met 'n geslote vlerkkontoer te bou, maar nie met 'n sirkelvormige een nie, maar 'n ovaal. Verskeie modelle is gebou, wat redelik suksesvol gevlieg het (ek let daarop dat Narushevich tydens ons gesprek 'n papiermodel in 15 minute gemaak het - en dit het gevlieg!). Entoesiaste het materiaal gekoop en 'n ovaal vlerk gebou. En toe stort 1991 neer. Die USSR het in die verlede gebly, befondsing het binne 'n paar dae geëindig, en die oorblywende fondse is onttrek. Die vlerk is vir langtermynberging gestuur, en die vliegtuigprojek is vergete. Maar dit was ver van die einde af.

Van Bleriot tot Zhivodan

Op 17 Desember 1903 het 'n man vir die eerste keer die lug opgestyg in 'n vliegtuig met 'n enjin. Die man is Orville Wright genoem, en die vliegtuig is Wright Flyer I genoem.

Ten spyte van die noemenswaardige sukses van die Wright-broers, het talle uitvinders vorendag gekom met verskeie vleuelkonfigurasies, volgens hul konsepte, meer effektief as gewone Wright-vliegtuie. Een van die pioniers van lugvaart was die Franse uitvinder Louis Bleriot, wat sy eerste Ornithopter-toestel in 1900 gebou het. Net die 11de model, wat in 1909 gebou is, het weliswaar die eerste werklik vlieënde vliegtuig van Bleriot geword. Ons stel glad nie daarin belang nie, maar in die Bleriot III-vliegtuig, wat in 1906 ontwerp is en nooit opgestyg het nie. Dit was die eerste vliegtuig met 'n geslote vlerkelus in die geskiedenis van vliegtuigbou.

Bleriot het net geëksperimenteer – lukraak. Hy het die punte van die vlerke van 'n konvensionele tweedekker in halfsirkels verbind en dieselfde ontwerp as die stert geïnstalleer. Die gevolglike seevliegtuig "Bleriot III" het weliswaar nooit op sy eie uit die water opgestyg nie. Ooggetuies het verskeie vlugte beskryf – toe die toestel soos’n vlieër gesleep is, maar niks meer nie.

Vandag is Blériot se foute voor die hand liggend: te swaar stert, hoë verliese aan lig as gevolg van 'n verkeerd gekose vlerkkontoer. Maar die feit bly staan - geslote-vlerkvliegtuie het hul reis in lugvaart begin.

Benewens Bleriot het verskeie ander ontwerpers van die begin van die eeu met die geslote vlerk geëksperimenteer. Die vliegtuig van die Franse ingenieur Zhivodan, wat deur hom by die Velmorel-fabriek in 1909 gebou is, was op 'n tyd beroemd. Almal en almal, insluitend Scientific American en 'n aantal gerespekteerde publikasies, het geskryf oor die wonderlike masjien wat 'n nuwe era van lugvaart open. In Zhivodan se vliegtuig is die rol van vlerke gespeel deur twee ringvormige figure, waartussen die vlieënier se sitplek geleë was. Die enjin het 80 kg geweeg en 40 pk ontwikkel deur 'n 2,4 meter skroef te laat draai. Soos jy kan verwag, het die vreemde struktuur, wat herinner aan 'n pyp met 'n uitgeskeurde sentrale gedeelte, nie in die lug opgestyg nie. Dit is opmerklik dat die Franse modelvliegtuigontwerper Emmanuel Fillon in die 1980's 'n werkende model van Zhivodan se vliegtuig ontwerp het. En die model het pragtig gevlieg. Dit wil sê, sy aërodinamiese eienskappe was nie so sleg nie. Oormatige massa of lae enjinkrag het moontlik verhoed dat die oorspronklike opstyg.

Dit is die moeite werd om nog 'n wonderlike ontwerp te noem - die sogenaamde Gary-Plane deur die Amerikaner William Pierce Gary. Gary se vliegtuig (1910) het’n plat, ringvormige vlerk met’n deursnee van 8 m gehad – meer as vier mensehoogtes! Gary se vliegtuig was weliswaar opvallend vir sy verskriklike onstabiliteit: alle pogings om daarop te vlieg, het op die ou end vorentoe omgeslaan.

Laat 1990's: tweede wind

In 1998 het Anatoly Gushchin, Anri Naskidyants en 'n aantal ander vlieëniers Narushevich oorreed om aan te hou werk op die vliegtuig.’n Sekere private maatskappy het in die vliegtuig begin belangstel, die geld is gevind, die half vergete vlerk is herstel, en die span het begin om die romp aanmekaar te sit. Alles is van voor af gedoen. Tensy die landingsgereedskap uit die Mi-1-helikopter geneem is, en die paneelbord van die AN-2 geneem is. Die motor is ontwerp vir 'n potensiële verbruiker: sitplekke vir een of twee vlieëniers en drie passasiers in 'n halfsirkel. In plaas van passasiers was dit moontlik om houers te plaas vir die berging van kunsmis en spuittoerusting …

’n Belangrike kenmerk van Narushevich se vliegtuig was dat die ovaalvlerk nie direk aan die romp geheg was nie. Dit was binne die vlerk op rakke en skorsings geleë. Die hysbak is dus oor die hele vleueloppervlak geskep.

Teen 2004 is die eerste veldtoetse van die ontvangde masjien uitgevoer. Sy het verskeie vlugte in kalm en dwarswindtoestande gemaak. Die uitvinders het ontdek dat die toestel baie ongewone aërodinamiese eienskappe het. Eerstens, 'n vliegtuig met 'n ovaal vlerk (ons sal dit verder SOC noem) het glad nie gereageer op rukwinde van sywind tot 13 m/s nie. Tweedens, vir 'n opstygloop was 150 m genoeg (vir die AN-2 - 180 m, vir ander vliegtuie van dieselfde klas soms selfs meer). Maar die belangrikste ding blyk die praktiese verhouding van die loonvrag en die totale randsteengewig van die vliegtuig te wees - 0,45! Tot dusver het niemand naby so 'n koëffisiënt gekom nie. Die vliegtuig kan veilig aan toekomstige beleggers gewys word.

Vandag lyk die vreemde "ovaloplane" deur Louis Bleriot absurd: te veel foute is deur die Franse ontwerper gemaak tydens die konstruksie daarvan. Maar Bleriot het lukraak opgetree: in 1906 het niemand geweet watter vleuelkonfigurasie sou wen nie.

Vertikale opstygringe

Onder die Duitse projekte van die Tweede Wêreldoorlog was baie absoluut ongelooflik in hul moed en oorspronklikheid. So het die vertikale opstyg- en landingsveg-onderskepper "Lark" (Lerche) wat deur Ernst Heinkel (1944) ontwerp is, 'n geslote negekantige vlerk en twee onafhanklike Daimler-Benz 605D-motors gehad, wat elk sy eie skroef laat draai het. Albei skroewe was binne die vlerk geleë. Vir daardie tyd was die vliegtuig ongewoon deurdat dit vertikale opstyg en landing beteken het.

Dit is moeilik om te sê wat Heinkel sou gedoen het as Lark in metaal beliggaam was. In 1945 het Heinkel ook LercheII ontwikkel, daar was nie genoeg tyd vir die eerste nie, en die projek het in die duister verdwyn. Almal het egter die geleentheid om die Skylark te vlieg - in die rekenaarspeletjie IL-2 Sturmovik: Forgotten Battles. 1946.

Maar die Franse het in 1959 die geleentheid gevind om hul ringvlerk-meesterstuk in metaal te beliggaam. Die wonderlike SNECMA C-450 Coleoptere-straler het selfs opgestyg. Weliswaar het hy nogal hard geland en die vlieënier amper onder hom begrawe. Trouens, SNECMA het die ringvlerk onbemande lugvoertuig selfs vroeër, in 1954, ontwikkel. Dit het die liriese naam Atar Volant C-400 P-1 (Flying Star) gekry en het meer as 200 suksesvolle toetsvlugte gemaak. Soos die Duitse Lark, was dit 'n vertikale opstyg- en landingsvliegtuig. Die volgende stap was die skepping van 'n bemande voertuig, wat die C-450 geword het. Die agt meter-vegvliegtuig is suksesvol gelanseer, maar tydens die oorgang van vertikale vlug na horisontale vlug het dit 'n algehele onvermoë om hoogte te handhaaf getoon en soos 'n klip gedompel. Die loods het uitgewerp, en die duur projek is onmiddellik gesluit.

SNECMA C-450 (1959) Hy kon net vertikaal vlieg. Toe die vlieënier na horisontale vlug probeer oorskakel het, het die eksperimentele struktuur soos 'n klip geval. Die geslotevlerkvliegtuigprojek is onmiddellik gesluit.

SNECMA C-450 (1959)

Hy kon net vertikaal vlieg. Toe die vlieënier na horisontale vlug probeer oorskakel het, het die eksperimentele struktuur soos 'n klip geval. Die geslotevlerkvliegtuigprojek is onmiddellik gesluit.

Die laaste poging om 'n vertikale opstyg-ringvliegtuig te skep, was die Amerikaanse projek Convair Model 49 (1967). Convair is nou bekend vir sy duikboot-ontwerp en 'n aantal ander kranksinnige ontwerpe. Die Model49 was 'n baster van 'n vliegtuig en 'n helikopter. Sy ringvormige vleuel het 'n arsenaal versteek waarop 'n hele artillerie-regiment trots kon wees. Masjiengewere, granaatwerpers, kanonne en vuurpylwerpers - "49th" kan eiehandig 'n volwaardige leër die stryd aansê. As dit gemaak is. Die mal projek is wyslik deur die Amerikaanse regering verwerp.

Geslote vlerk nuwe lewe

In 2006 het kenners weer belanggestel in die onderwerp van die ovaal vlerk. By een van die Minsk-ondernemings is eksperimentele ontwerpwerk (R&D) georganiseer om 'n vliegtuig met 'n ovaal vlerk te herstel, dit te toets en die aërodinamiese kenmerke daarvan te bestudeer. Die hoofontwerper van die ROC was Alexander Mikhailovich Anokhin, 'n voormalige militêre vlieënier met 'n stewige 35 jaar ervaring. Narushevich en Gushchin het lede van die ontwerpburo geword. In 2008 was doktor in Fisiese en Wiskundige Wetenskappe, professor Leonid Ivanovich Grechikhin betrokke by die werk. Hy het gewerk aan die aërodinamiese eienskappe van vuurpyle met die beroemde Korolev, en nou konsulteer en doseer hy by verskeie institute van die GOS. As gevolg hiervan is 'n span gevorm wat selfs nou aan hierdie onderwerp werk.

Die probleem was dat die vliegtuig sedert 2004 nog nie in die lug opgestyg het nie en feitlik onbruikbaar geword het. Maar die werk was in volle swang. Die vliegtuig is aangepas, voorberei vir vlugte en uit die hangar verwyder. Die toetse het begin. Die konfigurasie van die voertuig het dieselfde gebly, maar die fynverstelling was ernstig – tot by die verandering in die vlerkprofiel. Beduidende werk (wat nou voortduur) het na Grechikhin gegaan: 'n vliegtuig met 'n ovaal vlerk is gebou, maar niemand het dit voorheen in detail bereken nie!

Tegniese kenmerke

Wat is SOC vandag? Hierdie is beslis 'n vliegtuig. Maar wat sy eienskappe in die lug betref, verskil dit merkbaar van gewone masjiene met plat of geronde vlerke. 'n Gewone plat vlerk word gekenmerk deur induktiewe weerstand: lug vanaf die hoëdruksone onder die vlerk is geneig om deur die vlerkpunte in die vakuumsone op die boonste oppervlak te vloei. In hierdie geval word eindkolke agter die vliegtuig gevorm, waarvan die vorming ook energie verbruik, wat die waarde van die induktiewe weerstand is.

Vir 'n ovaal vlerk is die probleem van induktiewe weerstand nie relevant nie, aangesien dit geen punte het nie. Daarbenewens word die inkomende lugvloei, wat deur 'n geslote lus gaan, afwaarts gerig, wat bykomende hefkrag skep. Hoe groter die aanvalshoek van die vleuel, hoe sterker is hierdie effek. En die aanvalshoek van so 'n ontwerp kan ongekend groot wees.

Die vloeival vind plaas wanneer die lugstraal, met 'n toename in die aanvalshoek, ophou om glad om die boonste oppervlak van die vlerk te vloei en daarvan wegbreek met die vorming van draaikolke. In hierdie geval verdwyn die hysbak op die vlerk onmiddellik en die apparaat verloor beheer. Die ovaal vlerk laat 'n aanvalshoek van die vlerk van tot 50 ° toe, terwyl sy naaste mededingers 'n maksimum van 20-22 ° bereik. Die lug binne die geslote vlerk maak dit moeilik om die vloei vanaf die boonste oppervlak van die onderste deel van die vlerk te stuit. En wanneer die vloei die geslote lus verlaat, as gevolg van uitwerping (die proses om twee media te meng, wanneer een medium die ander meevoer), "suig" dit die lug wat langs die boonste oppervlak van die boonste deel van die vlerk beweeg. Hierdie data is nie empiries verkry nie – die ovaalvlerk is in die waterkanaal “gemors”.

Voordat dit in metaal inkarneer en in die lug opgestyg het, het die Wit-Russiese vliegtuig met 'n geslote vlerkelus deur drie "reïnkarnasies" gegaan - die konstruksie daarvan het in 1988 begin.

Die vermoë om teen uiters hoë aanvalshoeke te vlieg, tesame met die vloeidefleksie-effek, laat die vliegtuig toe om teen uiters lae spoed te vlieg sonder die gebruik van flappe. Die SOK het nie vlerkmeganisasie nie, wat nie verhoed dat dit betroubaar opstyg en land nie. Ongekende stallingsweerstand laat die vliegtuig bestendig en betroubaar oor die wydste spoedreeks vlieg.

Baie eienskappe van SOC is verbasend. Hy kry dit reg om te versnel, op te vlieg en op 'n ongelyke grasbegroeide baan van slegs 400 m lank te land, met die enjin af, beplan hy goed en tree oor die algemeen baie stabiel in die lug op. Die ovaal vlerk maak die vliegtuig meer manoeuvreerbaar en brandstofdoeltreffend. Boonop gee die geslote lus die vlerk ekstra krag. Volgens Grechikhin sal vliegtuie met klassieke vlerke binnekort stoom opraak. Dit is baie eenvoudig: hoe groter die vliegtuig, hoe swaarder en kragtiger sy vlerk, hoe moeiliker is dit om sy styfheid te behou. In wese dra die vliegtuig 'n massa "nuttelose" vrag - die gewig van sy eie sparre. En die ovaal vlerk is twee keer so lig vir dieselfde hysbak.

Tradisionele probleme

Die grootste probleem is dat die Wit-Russiese wette oor lugvaart glad nie voorsiening maak vir die skepping van vliegtuie op die grondgebied van die land en hul vlugbedrywighede nie. Onlangs het Midivisana 'n gespesialiseerde ontwerpburo geskep vir die ontwikkeling van onbemande vliegtuie onder leiding van Anokhin. Onder die werknemers is beide Narushevich en Gushchin. Die gevestigde span entoesiaste verloor nie hoop dat hulle ten minste in’n onbemande vliegtuig hul uitvinding –’n geslote ovaalvlerk – sal kan verwesenlik.

Ringplan Sukhanov

Pogings om 'n ringvliegtuig te skep is ook in die USSR aangewend. In 1936 het 'n student aan die Moskou-lugvaartinstituut Sukhanov 'n projek van 'n vliegtuig met 'n ringvormige vlerk vir verdediging as 'n proefskrif aangebied. Die vlerkdeursnee was 3 m, en die ontwerpspoed van 600 km/h sou deur die 800-perdekrag Hispano-Suiza-enjin verskaf word. Teen 1940 het die diploma 'n volwaardige projek geword van 'n kort opstyg- en landingsvegter-onderskepper en is oorweeg by die wetenskaplike en tegniese raad van TsAGI. Maar die oorlog het gekom, daar was geen tyd en geld vir die bou van die vliegtuig nie, en selfs meer vir die toetsing daarvan. In 1942, in Novosibirsk, het Sukhanov 'n werkende model van die ringvliegtuig gebou. Modeltoetse het getoon dat die vliegtuig aanvalshoeke tot 43 ° kan weerstaan, 'n hoë krag-tot-gewig-verhouding, anti-spin-eienskappe en uitstekende manoeuvreerbaarheid het. Sukhanov het die skrywer se sertifikaat ontvang, al die berekeninge uitgevoer, maar die ringplan het, weens die oorlog en verwoesting in die land, nooit die lig gesien nie.

Die vlerk toon sy eienskappe slegs by 'n sekere verhouding van die asse van die ellips tot mekaar, die lengte van die koord van die vlerk tot die klein-as van die ellips en ander nuanses van die vlerkprofiel. Die ontwerpers het om 'n patent aansoek gedoen en prioriteitsertifikate vir hierdie vlerkvorm in Wit-Rusland en Rusland ontvang. Nou, blyk dit, sal niemand hul sukses kan herhaal nie, want al die beskikbare "gange" van voordelige vleuelparameters is reeds uitgesteek.

Vir die tydperk vanaf die begin van ontwikkeling tot die konstruksie van die eerste produksiemodel van 'n ligte-enjin-vliegtuig is sowat $12 miljoen nodig, sê Alexander Anokhin. “Ons kan selfs 'n hangsweeftuig met so 'n vlerk maak. Kan jy jouself indink? Hangsweeftuig, nie bang vir die dwarswind nie! Die grootste probleem is nie eers finansiering nie: sodra SOK byvoorbeeld by MAKS uitkom, sal beleggers gevind word. Die probleem is in die Wit-Russiese wetgewing, waarvolgens 'n vliegtuig wat op die grondgebied van die land geskep is, uiters moeilik is om te registreer, en in hierdie geval is dit eenvoudig onmoontlik, aangesien dit nie tot die bekende vliegtuigklasse behoort nie. Daar is egter reeds 'n ooreenkoms met die Voronezh-vliegveld, wat beplan word om vir verdere toetsing van die voertuig gebruik te word.

Wat is volgende? Kom ons kyk. Die feit bly staan. Vir die eerste keer in die geskiedenis van vliegtuigbou het 'n geslote-vlerkvliegtuig opgestyg. Miskien staan ons op die rand van nuwe ontdekkings. Of dalk is dit net 'n nuuskierige vliegtuig, 'n geïsoleerde voorval. Die tyd sal leer.