Letenje pod poševnim kotom: NASA AD-1



NASA-in AD-1 je dokazal, da so poševna letala kljub nenavadnemu videzu praktična.

V stoletju letenja z motorji so se letala razlikovala po velikosti in obliki od Sopwitsa do 787-ih, od Cessnas do C-5, od F-35 do Super Guppysa. Toda skoraj vsem je bila skupna ena stvar: dvostranska simetrija. Z drugimi besedami, leva stran letala je zrcalna slika desne. Ideje smo tako navajeni, da se zdi povsem naravna in logična, vse drugo pa je videti le narobe. Konec koncev, kako bi lahko letalo letelo na primer s krilom, ki je nagnjeno pod nekim radikalno poševnim kotom?



Lahko pa, kot je pokazal eden najvplivnejših in kreativnih letalskih inženirjev vseh časov Robert Thomas R.T. Jones. Skoraj tri leta v zgodnjih osemdesetih letih je letalo NASA AD-1, ki ga je predlagal in mu pomagal pri načrtovanju in preizkušanju, plulo po nebu, večinoma nad raziskovalnim centrom za letenje Dryden v Kaliforniji. AD-1 ni bil nič kaj bleščeč, le skromna zadeva iz steklenih vlaken in plastike z dvema majhenima turbrodnima motorjema, ki sta ga lahko pripeljala do hitrosti približno 180 vozlov in nadmorske višine približno 15.000 čevljev. Edinstveno je bilo njegovo krilo: en sam zračni profil, ki se je lahko med trupom vrtil na trupu od nič do celih 60 stopinj.

AD-1 ostaja prvo in edino letalo s posadko, ki leti s poševnim krilom, koncept tako radikalen in kontra intuitiven, da so desetletja minila od njegovega nastanka na papirju do realizacije v letu. In kljub dokazanim prednostim in superiornosti za nekatere letalske namene se še ni popolnoma ujel, tudi s tehničnim napredkom 21. stoletja, zaradi katerega je še bolj praktičen in izvedljiv.

Za vizionarskega inženirja, kot je Jones, se je ideja o poševnem krilu naravno razvila iz koncepta pometanja, ki ga je dosegel, ko je med drugo svetovno vojno delal v letalskem laboratoriju Langley v NACA. Ko so vojaška letala postajala hitrejša in močnejša, so se aerodinamični problemi množili, zaradi česar so piloti izgubljali nadzor, ko so se približevali hitrosti zvoka. Jones je izračunal, da bi opustitev ravnega krila pravokotno na trup v korist pometanja vsake strani krila nazaj proti repu močno zmanjšala upor in povečala učinkovitost pri transoničnih hitrostih.



Jonesov prvi članek o pometanju je NACA zavrnil kot predaleč. Oprostili so ga šele, ko se je končala vojna v Evropi, ko je bilo ugotovljeno, da je nemški inženir Adolf Busemann že leta 1935 predlagal pometanje. Nadaljnje analize in eksperimenti so potrdili teorijo pometanja in večina zgodovinarjev priznava, da sta Busemann in Jones deležna priznanja.

Nejasno je, ali poševni koncept dejansko izvira iz Jonesa. Nemški inženir Richard Vogt je leta 1942 predlagal prvo znano zasnovo za takšno plovilo, Blohm & Voss P.202, čeprav to letalo ni bilo nikoli izdelano ali preizkušeno. Toda, ko je Jones nadaljeval z delom v petdesetih letih prejšnjega stoletja, se mu je poševno krilo zdelo naravni napredek. Konec koncev, ker so bila krila pomaknjena pri 45, 50 ali 60 stopinjah pri visokih hitrostih tako učinkovita, zakaj jih ne bi preprosto popolnoma pometala nazaj - ali natančneje, zasukala celotno krilo, tako da bi bilo mogoče prilagoditi različnim režimom letenja? Zamislil si je nadzvočno potniško letalo s poševno vrtljivim krilom, kar bi povečalo hitrost in doseg ob manjši porabi goriva.

Vedel je, da je to divja ideja. Artefakti, ki so jih ustvarili ljudje, kažejo skorajda neustavljivo težnjo po dvostranski simetriji, je ivito priznal v članku. Vendar je bil prepričan, da bo delovalo. Ko bi dvomljivci poudarili, da ni ptic s poševnimi krili, bi se Jones strinjal in nato ugovarjal, da ptice ne letijo z nadzvočno hitrostjo.



Jones je to idejo preizkusil z modeli vetrovnikov v Langleyju in objavil nekaj člankov, vendar je njegova vizija v poznih štiridesetih letih navdihnila le teoretično zanimanje. Ko se je nadzvočni let postaral polnoletni, pa je postala praktično zanimiva vsaka nora ideja, ki bi lahko zmanjšala upor in povečala aerodinamično učinkovitost po mahu 1. Leta 1958 so preskusi nadzvočnega vetrovnika v raziskovalnem centru NASA Ames (kamor je bil Jones premeščen po drugi svetovni vojni) dokazali, da je poševno krilo veliko bolj učinkovito kot celo zdaj pogosta pometanja pri transoničnih in še posebej nadzvočnih hitrostih. Idejo je predstavil na prvem mednarodnem kongresu letalskih znanosti pozneje istega leta in več oblikovalcev, zlasti Sir Godfrey H. Lee iz podjetja Handley-Page Ltd., se je začelo poigravati s koncepti poševnih letal.

Toda zaradi nenavadne zasnove je postala bolj anatema bolj običajnim inženirjem. Ko je nemirni Jones v zgodnjih šestdesetih letih za nekaj let zapustil aeronavtiko, da bi se ukvarjal z drugimi idejami (vključno z raziskavami prvega umetnega srca), je poševno krilo klonilo, kar je bilo videti le kot zanimiva radovednost.

Do leta 1970 pa se je Jones vrnil v Ames in delal na aerodinamiki za visoke hitrosti, vključno s poševnim krilom. Naslednjih nekaj let je preučeval različne konfiguracije, izvajal več poskusov v vetrovnikih, pisal več člankov, vodil računalniške simulacije in gradil radijsko vodene modele. Končno je prišel čas, da naredimo naslednji korak z dejansko izdelavo testnega letala s posadko.

Poimenovali NASA AD-1 (Ames-Dryden-1), bi bila skromna in poceni zadeva, ko bi poskusna letala šla. Celotna konfiguracija je temeljila na študiji transportnega letala s poševnimi krili, ki jo je izvedel Boeing, skupaj s podrobnimi analizami zasnove in obremenitve Burta Rutana. Edinstveno plovilo je zgradilo podjetje Ames Industrial Company v zvezni državi New York (brez povezave z NASA Ames) za nekaj manj kot 250.000 ameriških dolarjev in ga dostavilo NASA Dryden februarja 1979. Čeprav je Jonesova raziskava pokazala,

poševno krilo je bilo mogoče trajno pritrditi pod določenim kotom, AD-1 je uporabljal vrtljivo krilo, tako da so se lahko izvajali testi v različnih konfiguracijah. Letalo je bilo s svojimi 2100 kilogrami naslonjenih na triciklene podvozje, ki je bilo izjemno majhno, nekaj več kot 38 čevljev in razponom kril komaj 32 čevljev, izdelano iz lahke plastike, ojačane s steklenimi vlakni. Na obeh straneh trupa, tik pod vrtljivim krilom, sta bila nameščena dva motorja Microturbo TRS-108-045, vsak z nekaj več kot 200 kilogrami potiska. Obstajal je le najmanjši minimum instrumentacije in električnega sistema ter nobenega hidravličnega ali izmetnega sedeža.

Za razliko od mnogih znanih eksperimentalnih letal, ki so v zadnjih desetletjih letela nad puščavo Južne Kalifornije, AD-1 ni nameraval podreti nobenih rekordov. Toda Jones bi bil vesel, dokler bi dosegel svoj namen: dokazati sposobnost poševnega krila na letalu s posadko in dati pilotom priložnost, da raziščejo njegove vodljive in nadzorne lastnosti. 21. decembra 1979 je NASA-in testni pilot Thomas McMurtry prvič vzel AD-1 - s krilom, trdno pritrjenim pod tradicionalnim pravokotnim kotom. Šele naslednjega maja so se začeli leti s krili, ki so se začeli s konservativnih 15 stopinj in postopoma dosegali lete pri 60 stopinjah poševno.

Piloti so ugotovili, da se je poševno krilo obnašalo skoraj natanko tako, kot je napovedal Jones. Manjše težave s stransko stabilnostjo in nihanji teh izkušenih rok niso osramotile. Leteti je bilo enostavno, se je spomnil NASA-in testni pilot Warren Hall. Vzlet in pristanek, pravkar ste to storili, niste razmišljali o tem. Ker ste se potrudili od 10 do 60, ste se zelo hitro naučili iti levo in desno, ne glede na to, kam želite iti, gor in dol, in sploh ni bilo nobenih težav. Ničesar ni reklo, hej, to je slabo leteče letalo. Želel bi ga dati v žep in odnesti domov.

AD-1 je zadnji let opravil v Oshkoshu v zvezni državi Wisconsin na letni letalski razstavi združenja Experimental Aircraft Association 7. avgusta 1982. Po nadaljnjih preizkusih vetrovnika v NASA-jevem raziskovalnem centru Langley je bilo poskusno letalo prvo postavljeno na zahodno obalo. v skladišču v Drydenu, nato pa ga razstavite pri NASA Ames, preden najdete stalni dom v bližnjem letalskem muzeju Hiller v San Carlosu v Kaliforniji.

79 preizkusov AD-1 ostajajo edini pilotirani leti poševnega krila, vendar koncept trmasto vztraja. Jones je še naprej zagovarjal koncept do svoje smrti leta 1999 in predlagal nove modele, kot je celovit nadzvočni poševni transport z letečimi krili. Mornarica je bila precej navdušena nad možnostmi poševnega krila za uporabo v prevoznikih in je načrtovala izdelavo testnega letala z vrtljivim krilom na osnovi lovca Vought F-8 Crusader. Toda prekoračitev stroškov preprečuje, da bi projekt izstopil iz vetrovnika.

Drugi projekti, ki so jih zasnovali subjekti, vključno z NASA, vojaško in zasebno industrijo, še naprej preučujejo obljube poševnega krila. Medtem ko človeški predsodek do dvostranske simetrije, ki jo je Jones z žalostjo opazil, še naprej ovira uresničitev poševnih potniških letal, Pentagonu ni ušel nasvet, da se lahko poševno krilo izkaže le za nadzvočne brezpilotne brezpilotne zrakoplove. Poševno letalo bi se lahko nekoč zdelo veliko manj nenavadno kot takrat, ko bi R.T. Jonesova nesimetrična zamisel je prvič vzletela nad Kalifornijo pred 35 leti.

Prvotno objavljeno v številki marca 2014 Zgodovina letalstva . Če se želite naročiti, kliknite tukaj.