Ringplane: pesawat dengan gelung sayap tertutup

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Kapal terbang dengan gelung sayap tertutup tidak boleh terbang - ia telah dibuktikan oleh masa. Ringplanes telah dicuba sejak zaman Wright bersaudara, dan tiada struktur seperti itu dapat kekal tinggi selama beberapa minit. Tetapi akal manusia tidak berputus asa. Pada tahun 2007, selepas 100 tahun dan lebih daripada 20 percubaan, peranti serupa dilepaskan. Dan dia membuktikan dirinya sebagai pesawat yang boleh dikendalikan, ringan dan tahan lama.

Kisah ini bermula pada tahun 1988, apabila keadaan sudah menuju ke arah keruntuhan Kesatuan, tetapi harapan untuk kestabilan masih membara di hati para pemimpin negeri yang besar itu. Kelab kreativiti teknikal di Minsk Gear Plant menerima tugas kreatif daripada struktur pertanian tempatan: untuk mereka bentuk pesawat yang boleh dikendalikan dan ringan yang boleh menahan angin sisi yang kuat. "Petani" yang paling popular pada masa itu ialah AN-2: dia boleh mengambil banyak baja dan peralatan semburan. Tetapi angin adalah musuhnya yang dahsyat - di padang Kuban yang tidak berkesudahan, AN-2, dari segi kebolehkawalan, menyerupai gajah gila. Juruteknik penerbangan Arkady Alexandrovich Narushevich, juruterbang Anatoly Leonidovich Gushchin dan beberapa orang lain mengambil kes itu. Selepas penyelidikan yang panjang, Narushevich membuat kesimpulan yang tidak dijangka: adalah perlu untuk membina pesawat dengan kontur sayap tertutup, tetapi bukan dengan bulatan, tetapi bujur. Beberapa model telah dibina, yang terbang agak berjaya (saya perhatikan bahawa semasa perbualan kami Narushevich membuat model kertas dalam masa 15 minit - dan ia terbang!). Peminat membeli bahan dan membina sayap bujur. Dan kemudian 1991 terhempas. USSR kekal pada masa lalu, pembiayaan berakhir hanya dalam beberapa hari, dan baki dana telah ditarik balik. Sayap itu dihantar untuk penyimpanan jangka panjang, dan projek pesawat itu dilupakan. Tetapi itu jauh dari penghujungnya.

Dari Bleriot ke Zhivodan

Pada 17 Disember 1903, seorang lelaki naik ke udara buat kali pertama dalam kapal terbang dengan enjin. Lelaki itu dipanggil Orville Wright, dan pesawat itu dipanggil Wright Flyer I.

Walaupun kejayaan ketara Wright bersaudara, banyak pencipta telah menghasilkan pelbagai konfigurasi sayap, mengikut konsep mereka, lebih berkesan daripada pesawat Wright biasa. Salah seorang perintis penerbangan ialah pencipta Perancis Louis Bleriot, yang membina peranti Ornithopter pertamanya pada tahun 1900. Benar, hanya model ke-11, yang dibina pada tahun 1909, menjadi pesawat pertama Bleriot yang benar-benar terbang. Kami tidak berminat sama sekali, tetapi dalam pesawat Bleriot III, yang direka pada tahun 1906 dan tidak pernah berlepas. Ia adalah pesawat pertama dengan gelung sayap tertutup dalam sejarah pembinaan pesawat.

Bleriot hanya bereksperimen - secara rawak. Dia menyambungkan hujung sayap pesawat biplan konvensional dalam separuh bulatan dan memasang reka bentuk yang sama seperti ekor. Benar, pesawat laut "Bleriot III" yang terhasil tidak pernah berlepas dari air dengan sendirinya. Saksi mata menggambarkan beberapa penerbangan - apabila peranti itu ditarik seperti layang-layang, tetapi tidak lebih.

Hari ini kesilapan Blériot jelas: ekor terlalu berat, kehilangan daya angkat yang tinggi disebabkan kontur sayap yang salah dipilih. Tetapi hakikatnya tetap - pesawat sayap tertutup memulakan perjalanan mereka dalam penerbangan.

Sebagai tambahan kepada Bleriot, beberapa pereka lain dari awal abad bereksperimen dengan sayap tertutup. Kapal terbang jurutera Perancis Zhivodan, yang dibina olehnya di kilang Velmorel pada tahun 1909, terkenal pada satu masa dahulu. Semua orang dan semua orang, termasuk Scientific American dan beberapa penerbitan yang dihormati, telah menulis tentang mesin menakjubkan yang membuka era baru penerbangan. Dalam kapal terbang Zhivodan, peranan sayap dimainkan oleh dua figura berbentuk cincin, di antaranya terletak tempat duduk juruterbang. Enjin itu mempunyai berat 80 kg dan menghasilkan 40hp dengan memutar kipas 2.4 meter. Seperti yang anda jangkakan, struktur aneh, mengingatkan paip dengan bahagian tengah yang tercabut, tidak naik ke udara. Perlu diingat bahawa pereka pesawat model Perancis Emmanuel Fillon mereka bentuk model pesawat Zhivodan yang berfungsi pada tahun 1980-an. Dan model itu terbang dengan cantik. Iaitu, sifat aerodinamiknya tidak begitu buruk. Jisim yang berlebihan atau kuasa enjin yang rendah mungkin menghalang yang asal daripada berlepas.

Perlu disebutkan satu lagi reka bentuk yang menakjubkan - yang dipanggil Gary-Plane oleh American William Pierce Gary. Pesawat Gary (1910) mempunyai sayap rata berbentuk cincin dengan diameter 8 m - lebih daripada empat ketinggian manusia! Benar, kapal terbang Gary terkenal dengan ketidakstabilan yang teruk: semua percubaan untuk terbang di atasnya berakhir dengan terbalik ke hadapan.

Akhir 1990-an: angin kedua

Pada tahun 1998 Anatoly Gushchin, Anri Naskidyants dan beberapa juruterbang lain memujuk Narushevich untuk terus bekerja di pesawat itu. Sebuah syarikat swasta tertentu menjadi berminat dengan pesawat itu, wang itu ditemui, sayap yang separuh dilupakan telah dipulihkan, dan pasukan mula memasang fiuslaj. Semuanya dilakukan dari awal. Melainkan gear pendaratan diambil dari helikopter Mi-1, dan papan pemuka diambil dari AN-2. Kereta itu direka untuk bakal pengguna: tempat duduk untuk satu atau dua juruterbang dan tiga penumpang dalam separuh bulatan. Daripada penumpang, adalah mungkin untuk meletakkan bekas untuk menyimpan baja dan peralatan semburan …

Satu ciri penting pesawat Narushevich ialah sayap bujur tidak dipasang terus ke badan pesawat. Ia terletak di dalam sayap pada rak dan ampaian. Oleh itu, lif telah dicipta di atas seluruh permukaan sayap.

Menjelang 2004, ujian lapangan pertama mesin yang diterima telah dijalankan. Dia membuat beberapa penerbangan dalam keadaan tenang dan berangin. Pencipta mendapati bahawa peranti itu mempunyai sifat aerodinamik yang sangat luar biasa. Pertama, kapal terbang dengan sayap bujur (kami akan memanggilnya lebih lanjut SOC) tidak bertindak balas sama sekali terhadap tiupan angin sisi sehingga 13 m / s. Kedua, untuk larian berlepas, 150 m sudah memadai (untuk AN-2 - 180 m, untuk pesawat lain dari kelas yang sama kadang-kadang lebih). Tetapi perkara utama ternyata adalah nisbah praktikal muatan dan jumlah berat kerb pesawat - 0.45! Setakat ini, tiada siapa yang mendekati pekali sedemikian. Pesawat itu boleh ditunjukkan dengan selamat kepada pelabur masa depan.

Hari ini "kapal terbang oval" yang aneh oleh Louis Bleriot kelihatan tidak masuk akal: terlalu banyak kesilapan yang dilakukan oleh pereka Perancis semasa pembinaannya. Tetapi Bleriot bertindak secara rawak: pada tahun 1906, tiada siapa yang tahu konfigurasi sayap mana yang akan menang.

Cincin lepas landas menegak

Di antara projek Jerman Perang Dunia Kedua, banyak yang benar-benar menakjubkan dalam keberanian dan keaslian mereka. Oleh itu, pemintas pejuang lepas landas dan pendaratan menegak "Lark" (Lerche) yang direka oleh Ernst Heinkel (1944) mempunyai sayap sembilan sisi tertutup dan dua motor bebas Daimler-Benz 605D, yang setiap satunya memutar kipasnya sendiri. Kedua-dua kipas terletak di dalam sayap. Pada masa itu, pesawat itu adalah luar biasa kerana ia bermaksud berlepas dan mendarat menegak.

Sukar untuk mengatakan apa yang akan dilakukan oleh Heinkel jika Lark terkandung dalam logam. Pada tahun 1945, Heinkel juga membangunkan LercheII, tidak ada masa yang cukup untuk yang pertama, dan projek itu hilang menjadi tidak jelas. Walau bagaimanapun, semua orang berpeluang untuk menerbangkan Skylark - dalam permainan komputer IL-2 Sturmovik: Forgotten Battles. 1946.

Tetapi Perancis pada tahun 1959 mendapat peluang untuk menjelmakan karya agung bersayap cincin mereka dalam logam. Jet SNECMA C-450 Coleoptere yang menakjubkan juga berlepas. Benar, dia mendarat agak kuat, hampir menimbus juruterbang di bawahnya. Malah, SNECMA membangunkan kenderaan udara tanpa pemandu sayap cincin itu lebih awal lagi, pada tahun 1954. Ia diberi nama lirik Atar Volant C-400 P-1 (Flying Star) dan membuat lebih daripada 200 penerbangan ujian yang berjaya. Seperti German Lark, ia adalah pesawat berlepas dan mendarat menegak. Langkah seterusnya ialah penciptaan kenderaan berawak, yang menjadi C-450. Pesawat pejuang lapan meter itu berjaya dilancarkan, tetapi semasa peralihan dari penerbangan menegak ke penerbangan mendatar, ia menunjukkan ketidakupayaan sepenuhnya untuk mengekalkan ketinggian dan terjun seperti batu. Juruterbang itu dikeluarkan, dan projek mahal itu segera ditutup.

SNECMA C-450 (1959) Dia hanya boleh terbang secara menegak. Apabila juruterbang cuba beralih kepada penerbangan mendatar, struktur eksperimen itu jatuh seperti batu. Projek pesawat sayap tertutup itu segera ditutup.

SNECMA C-450 (1959)

Dia hanya boleh terbang secara menegak. Apabila juruterbang cuba beralih kepada penerbangan mendatar, struktur eksperimen itu jatuh seperti batu. Projek pesawat sayap tertutup itu segera ditutup.

Percubaan terakhir untuk mencipta kapal terbang berlepas menegak ialah projek Amerika Convair Model 49 (1967). Convair kini terkenal dengan reka bentuk kapal selam dan beberapa reka bentuk gila lain. Model49 adalah kacukan kapal terbang dan helikopter. Sayapnya yang berbentuk cincin menyembunyikan senjata yang boleh dibanggakan oleh seluruh rejimen artileri. Senapang mesin, pelancar bom tangan, meriam dan pelancar roket - "ke-49" boleh berperang sendirian kepada tentera yang lengkap. Jika ia dibuat. Projek gila itu ditolak dengan bijak oleh kerajaan AS.

Sayap tertutup kehidupan baru

Pada tahun 2006, pakar sekali lagi berminat dengan topik sayap bujur. Di salah satu perusahaan Minsk, kerja reka bentuk eksperimen (R&D) telah dianjurkan untuk memulihkan pesawat dengan sayap bujur, mengujinya dan mengkaji ciri aerodinamiknya. Ketua pereka ROC ialah Alexander Mikhailovich Anokhin, bekas juruterbang tentera dengan pengalaman 35 tahun yang mantap. Narushevich dan Gushchin menjadi ahli biro reka bentuk. Pada tahun 2008, Doktor Sains Fizikal dan Matematik, Profesor Leonid Ivanovich Grechikhin terlibat dalam kerja itu. Dia bekerja pada sifat aerodinamik roket dengan Korolev yang terkenal, dan kini dia berunding dan memberi kuliah di pelbagai institut CIS. Hasilnya, sebuah pasukan telah ditubuhkan, yang terus mengusahakan topik ini sehingga kini.

Masalahnya ialah pesawat itu tidak berlepas ke langit sejak 2004 dan hampir tidak dapat digunakan. Tetapi kerja itu berjalan lancar. Pesawat itu diubah suai, disediakan untuk penerbangan dan dikeluarkan dari hangar. Ujian bermula. Konfigurasi kenderaan tetap sama, tetapi penalaan halus adalah serius - sehingga perubahan dalam profil sayap. Kerja penting (yang berterusan sekarang) pergi ke Grechikhin: sebuah kapal terbang dengan sayap bujur telah dibina, tetapi tiada siapa yang mengiranya secara terperinci sebelum ini!

Ciri-ciri teknikal

Apakah SOC hari ini? Ini pasti kapal terbang. Tetapi dari segi kualitinya di udara, ia berbeza dengan ketara daripada mesin biasa dengan sayap rata atau bulat. Sayap rata biasa dicirikan oleh rintangan induktif: udara dari zon tekanan tinggi di bawah sayap cenderung mengalir ke zon vakum di permukaan atas melalui hujung sayap. Dalam kes ini, vorteks akhir terbentuk di belakang pesawat, pembentukannya juga menggunakan tenaga, yang merupakan nilai rintangan induktif.

Untuk sayap bujur, masalah rintangan induktif tidak relevan, kerana ia tidak mempunyai petua. Di samping itu, aliran udara masuk, melalui gelung tertutup, diarahkan ke bawah, mewujudkan daya angkat tambahan. Semakin besar sudut serangan sayap, semakin kuat kesan ini. Dan sudut serangan reka bentuk sedemikian boleh menjadi besar sebelum ini.

Gerai aliran berlaku apabila jet udara, dengan peningkatan sudut serangan, berhenti mengalir dengan lancar di sekitar permukaan atas sayap dan melepaskan diri daripadanya dengan pembentukan vorteks. Dalam kes ini, lif pada sayap serta-merta hilang dan radas hilang kawalan. Sayap bujur membolehkan sudut serangan sayap sehingga 50 °, manakala pesaing terdekatnya mencapai maksimum 20-22 °. Udara di dalam sayap tertutup menyukarkan untuk menghalang aliran dari permukaan atas bahagian bawah sayap. Dan apabila aliran meninggalkan gelung tertutup, disebabkan oleh lentingan (proses mencampurkan dua media, apabila satu medium memasuki yang lain), ia "menghisap" udara yang melalui permukaan atas bahagian atas sayap. Data ini tidak diperoleh secara empirik - sayap bujur "tumpah" di saluran air.

Sebelum menjelma dalam logam dan berlepas ke udara, pesawat Belarus dengan gelung sayap tertutup melalui tiga "penjelmaan semula" - pembinaannya bermula pada tahun 1988.

Keupayaan untuk terbang pada sudut serangan yang sangat tinggi, ditambah dengan kesan pesongan aliran, membolehkan pesawat terbang pada kelajuan yang sangat rendah tanpa menggunakan kepak. SOK tidak mempunyai mekanisasi sayap, yang tidak menghalangnya daripada berlepas dan mendarat dengan pasti. Rintangan gerai yang tidak pernah berlaku sebelum ini membolehkan pesawat terbang dengan mantap dan boleh dipercayai pada julat kelajuan terluas.

Banyak kualiti SOC yang mengejutkan. Dia berjaya memecut, terbang ke atas dan mendarat di trek berumput yang tidak rata sepanjang 400 m sahaja, dengan enjin dimatikan, dia merancang dengan baik dan secara amnya berkelakuan sangat stabil di udara. Sayap bujur menjadikan pesawat lebih mudah dikendalikan dan menjimatkan bahan api. Di samping itu, gelung tertutup memberikan kekuatan tambahan sayap. Menurut Grechikhin, pesawat dengan sayap klasik akan kehabisan wap tidak lama lagi. Ia sangat mudah: lebih besar pesawat, lebih berat dan lebih kuat sayapnya, lebih sukar untuk mengekalkan ketegarannya. Pada asasnya, pesawat itu membawa jisim beban "tidak berguna" - berat sparnya sendiri. Dan sayap bujur adalah dua kali lebih ringan untuk lif yang sama.

Masalah tradisional

Masalah utama ialah undang-undang Belarusia mengenai penerbangan tidak memperuntukkan penciptaan pesawat di wilayah negara dan operasi penerbangan mereka sama sekali. Baru-baru ini, Midivisana telah mewujudkan biro reka bentuk khusus untuk pembangunan kenderaan udara tanpa pemandu di bawah pimpinan Anokhin. Antara pekerjanya ialah Narushevich dan Gushchin. Pasukan peminat yang ditubuhkan tidak kehilangan harapan bahawa sekurang-kurangnya dalam pesawat tanpa pemandu mereka akan dapat merealisasikan ciptaan mereka - sayap bujur tertutup.

Ringplan Sukhanov

Percubaan untuk mencipta kapal terbang juga dibuat di USSR. Pada tahun 1936, seorang pelajar di Institut Penerbangan Moscow Sukhanov membentangkan projek kapal terbang dengan sayap anulus untuk pertahanan sebagai tesis. Diameter sayap ialah 3 m, dan kelajuan reka bentuk 600 km / j akan disediakan oleh enjin Hispano-Suiza 800 kuasa kuda. Menjelang tahun 1940, diploma itu telah menjadi projek penuh pemintas pejuang lepas landas dan pendaratan singkat dan telah dipertimbangkan di majlis saintifik dan teknikal TsAGI. Tetapi perang datang, tidak ada masa dan wang untuk pembinaan pesawat, dan lebih-lebih lagi untuk ujiannya. Pada tahun 1942, di Novosibirsk, Sukhanov membina model kapal terbang yang berfungsi. Ujian model telah menunjukkan bahawa pesawat itu boleh menahan sudut serangan sehingga 43 °, mempunyai nisbah kuasa-ke-berat yang tinggi, sifat anti-putaran dan kebolehgerakan yang sangat baik. Sukhanov menerima sijil pengarang, menjalankan semua pengiraan, tetapi pelan cincin itu, disebabkan oleh perang dan kemusnahan di negara itu, tidak pernah melihat cahaya hari.

Sayap menunjukkan sifatnya hanya pada nisbah tertentu paksi elips antara satu sama lain, panjang kord sayap ke paksi kecil elips dan nuansa lain dari profil sayap. Pereka bentuk memohon paten dan menerima sijil keutamaan untuk bentuk sayap ini di Belarus dan Rusia. Sekarang, nampaknya, tiada siapa yang akan dapat mengulangi kejayaan mereka, kerana semua "koridor" parameter sayap berfaedah yang ada telah dipertaruhkan.

Untuk tempoh dari permulaan pembangunan hingga pembinaan model pengeluaran pertama pesawat enjin ringan, kira-kira $ 12 juta diperlukan, kata Alexander Anokhin. “Kami juga boleh membuat peluncur gantung dengan sayap seperti itu. Boleh awak bayangkan? Hang glider, jangan takut angin lintang! Masalah utama bukanlah pembiayaan: sebaik sahaja SOK sampai ke MAKS, contohnya, pelabur akan ditemui. Masalahnya adalah dalam perundangan Belarusia, yang menurutnya pesawat yang dibuat di wilayah negara itu sangat sukar untuk didaftarkan, dan dalam kes ini ia adalah mustahil, kerana ia tidak tergolong dalam kelas pesawat yang diketahui. Bagaimanapun, sudah ada perjanjian dengan lapangan terbang Voronezh, yang dirancang untuk digunakan untuk ujian lanjut kenderaan itu.

Apa yang akan datang? Jom tengok. Hakikatnya kekal. Buat pertama kali dalam sejarah pembinaan pesawat, pesawat sayap tertutup berlepas. Mungkin kita berada di ambang penemuan baru. Atau mungkin ia hanya pesawat yang ingin tahu, kejadian terpencil. Masa akan menentukan.