Ringplane: kapalı kanat döngüsüne sahip uçak

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Kapalı kanat halkasına sahip bir uçak uçamaz - bu zamanla kanıtlanmıştır. Wright kardeşlerin zamanından beri halka uçaklar denendi ve böyle bir yapı birkaç dakika havada kalamadı. Ama insan aklı pes etmez. 100 yıl ve 20'den fazla denemeden sonra 2007'de benzer bir cihaz ortaya çıktı. Ve manevra kabiliyeti yüksek, hafif ve dayanıklı bir uçak olduğunu kanıtladı.

Bu hikaye, işlerin Birliğin çöküşüne doğru ilerlediği 1988'de başladı, ancak istikrar umudu, devasa devletin liderlerinin kalplerinde hâlâ için için yanıyordu. Minsk Dişli Fabrikası'ndaki teknik yaratıcılık kulübü, yerel bir tarımsal yapıdan yaratıcı bir görev aldı: kuvvetli yan rüzgarlara dayanabilecek manevra kabiliyetine sahip ve hafif bir uçak tasarlamak. O zamanlar en popüler "çiftçi" AN-2'ydi: çok sayıda gübre ve püskürtme ekipmanı alabilirdi. Ancak rüzgar onun korkunç düşmanıydı - sonsuz Kuban tarlalarında AN-2, kontrol edilebilirlik açısından çılgın bir file benziyordu. Havacılık teknisyeni Arkady Alexandrovich Narushevich, pilot Anatoly Leonidovich Gushchin ve diğer birkaç kişi davayı üstlendi. Uzun araştırmalardan sonra, Narushevich beklenmedik bir sonuca vardı: kapalı kanat konturu olan, ancak dairesel değil, oval olan bir uçak inşa etmek gerekiyor. Oldukça başarılı bir şekilde uçan birkaç model inşa edildi (konuşmamız sırasında Narushevich'in 15 dakikada bir kağıt model yaptığını - ve uçtuğunu not ediyorum!). Meraklılar malzeme satın aldı ve oval bir kanat inşa etti. Ve sonra 1991 çöktü. SSCB geçmişte kaldı, finansman sadece birkaç gün içinde sona erdi ve kalan fonlar geri çekildi. Kanat uzun süreli depolamaya gönderildi ve uçak projesi unutuldu. Ama bu sondan çok uzaktı.

Bleriot'tan Zhivodan'a

17 Aralık 1903'te bir adam ilk kez motorlu bir uçakta havaya uçtu. Adamın adı Orville Wright ve uçağın adı Wright Flyer I.

Wright kardeşlerin kayda değer başarısına rağmen, sayısız mucit, kavramlarına göre sıradan Wright uçaklarından daha etkili çeşitli kanat konfigürasyonları geliştirdi. Havacılığın öncülerinden biri, 1900 yılında ilk Ornithopter cihazını yapan Fransız mucit Louis Bleriot'du. Doğru, yalnızca 1909'da inşa edilen 11. model, Bleriot'un gerçekten uçan ilk uçağı oldu. Bununla hiç ilgilenmiyoruz, ancak 1906'da tasarlanan ve hiç havalanmayan Bleriot III uçağıyla ilgileniyoruz. Uçak yapımı tarihinde kapalı kanat döngüsüne sahip ilk uçaktı.

Bleriot sadece deney yapıyordu - rastgele. Geleneksel bir çift kanatlı uçağın kanatlarının uçlarını yarım daire şeklinde birleştirdi ve kuyrukla aynı tasarımı kurdu. Doğru, ortaya çıkan deniz uçağı "Bleriot III" asla kendi başına sudan çıkmadı. Görgü tanıkları birkaç uçuş tarif ettiler - cihaz bir uçurtma gibi çekildiğinde, ama başka bir şey değil.

Bugün Blériot'un hataları aşikar: çok ağır kuyruk, yanlış seçilmiş kanat konturu nedeniyle yüksek kaldırma kayıpları. Ancak gerçek şu ki - kapalı kanatlı uçaklar havacılık yolculuğuna başladı.

Bleriot'a ek olarak, yüzyılın başından itibaren birkaç başka tasarımcı da kapalı kanatla deneyler yaptı. Fransız mühendis Zhivodan'ın 1909'da Velmorel fabrikasında inşa ettiği uçağı bir zamanlar ünlüydü. Scientific American ve bir dizi saygın yayın da dahil olmak üzere herkes ve herkes, yeni bir havacılık çağı açan inanılmaz makine hakkında yazdı. Zhivodan'ın uçağında, kanatların rolü, aralarında pilot koltuğunun bulunduğu iki halka şeklindeki figür tarafından oynandı. Motor 80 kg ağırlığındaydı ve 2.4 metrelik bir pervaneyi döndürerek 40 hp geliştirdi. Tahmin edebileceğiniz gibi, orta kısmı sökülmüş bir boruyu andıran garip yapı havaya yükselmedi. Fransız model uçak tasarımcısı Emmanuel Fillon'un 1980'lerde Zhivodan'ın uçağının çalışan bir modelini tasarladığını belirtmekte fayda var. Ve model güzelce uçtu. Yani aerodinamik özellikleri o kadar da kötü değildi. Aşırı kütle veya düşük motor gücü orijinalin kalkmasını engellemiş olabilir.

Başka bir şaşırtıcı tasarımdan bahsetmeye değer - Amerikan William Pierce Gary'nin sözde Gary-Plane. Gary'nin uçağı (1910), 8 m çapında - dört insan yüksekliğinden fazla - düz, halka şeklinde bir kanada sahipti! Doğru, Gary'nin uçağı korkunç dengesizliği ile dikkat çekiyordu: Üzerinde uçmak için yapılan tüm girişimler ileri doğru devrilmekle sonuçlandı.

1990'ların sonu: ikinci rüzgar

1998'de Anatoly Gushchin, Anri Naskidyants ve bir dizi başka pilot, Narushevich'i uçakta çalışmaya devam etmeye ikna etti. Belli bir özel şirket uçakla ilgilenmeye başladı, para bulundu, yarı unutulmuş kanat restore edildi ve ekip gövdeyi monte etmeye başladı. Her şey sıfırdan yapıldı. İniş takımı Mi-1 helikopterinden alınmadıysa ve gösterge paneli AN-2'den alınmadıysa. Araba potansiyel bir tüketici için tasarlandı: yarım daire içinde bir veya iki pilot ve üç yolcu için koltuklar. Yolcular yerine, gübre ve püskürtme ekipmanı depolamak için kaplar yerleştirmek mümkün oldu …

Narushevich'in uçağının önemli bir özelliği, oval kanadın doğrudan gövdeye bağlı olmamasıydı. Kanadın içine raflar ve süspansiyonlar üzerinde yerleştirildi. Böylece, tüm kanat yüzeyi üzerinde asansör oluşturuldu.

2004 yılına kadar, alınan makinenin ilk saha testleri yapıldı. Sakin ve yan rüzgar koşullarında birkaç uçuş yaptı. Mucitler, cihazın çok sıra dışı aerodinamik özelliklere sahip olduğunu keşfetti. İlk olarak, oval kanatlı bir uçak (bunu daha sonra SOC olarak adlandıracağız), 13 m / s'ye kadar yan rüzgar rüzgarlarına hiç tepki vermedi. İkincisi, bir kalkış koşusu için 150 m yeterliydi (AN-2 - 180 m için, aynı sınıftaki diğer uçaklar için bazen daha da fazla). Ancak asıl mesele, yükün pratik oranı ve uçağın toplam boş ağırlığı - 0.45! Şimdiye kadar kimse böyle bir katsayıya yaklaşmadı. Uçak, gelecekteki yatırımcılara güvenle gösterilebilir.

Bugün Louis Bleriot'un garip "ovaloplane" saçma görünüyor: Fransız tasarımcı tarafından yapımı sırasında çok fazla hata yapıldı. Ancak Bleriot rastgele hareket etti: 1906'da kimse hangi kanat konfigürasyonunun kazanacağını bilmiyordu.

Dikey kalkış halkaları

İkinci Dünya Savaşı'nın Alman projeleri arasında, çoğu cesaret ve özgünlüklerinde kesinlikle şaşırtıcıydı. Böylece, Ernst Heinkel (1944) tarafından tasarlanan dikey kalkış ve iniş avcı uçağı "Lark" (Lerche), kapalı dokuz taraflı bir kanat ve her biri kendi pervanesini döndüren iki bağımsız Daimler-Benz 605D motoru vardı. Her iki pervane de kanadın içine yerleştirildi. O zaman için uçak, dikey kalkış ve iniş anlamına geldiği için olağandışıydı.

Lark metalde cisimleşmiş olsaydı Heinkel'in ne yapacağını söylemek zor. 1945'te Heinkel, LercheII'yi de geliştirdi, ilki için yeterli zaman yoktu ve proje karanlıkta kayboldu. Ancak, herkesin Skylark'ı uçurma fırsatı var - bilgisayar oyunu IL-2 Sturmovik: Unutulmuş Savaşlarda. 1946.

Ancak 1959'da Fransızlar, halka kanatlı şaheserlerini metalde somutlaştırma fırsatı buldular. Muhteşem SNECMA C-450 Coleoptere jeti bile havalandı. Doğru, oldukça sert indi, neredeyse pilotu altına gömdü. Aslında, SNECMA halka kanatlı insansız hava aracını 1954'te daha da erken geliştirdi. Atar Volant C-400 P-1 (Flying Star) lirik adı verildi ve 200'den fazla başarılı test uçuşu yaptı. Alman Lark gibi, dikey bir kalkış ve iniş uçağıydı. Bir sonraki adım, C-450 olan insanlı bir aracın yaratılmasıydı. Sekiz metrelik avcı uçağı başarıyla fırlatıldı, ancak dikey uçuştan yatay uçuşa geçiş sırasında, irtifayı koruma konusunda tam bir yetersizlik gösterdi ve bir taş gibi düştü. Pilot çıkarıldı ve pahalı proje hemen kapatıldı.

SNECMA C-450 (1959) Sadece dikey olarak uçabiliyordu. Pilot yatay uçuşa geçmeye çalıştığında deney yapısı bir taş gibi yere düştü. Kapalı kanat uçak projesi hemen kapatıldı.

SNECMA C-450 (1959)

Sadece dikey olarak uçabiliyordu. Pilot yatay uçuşa geçmeye çalıştığında deney yapısı bir taş gibi yere düştü. Kapalı kanat uçak projesi hemen kapatıldı.

Dikey bir kalkış halka düzlemi yaratmaya yönelik son girişim, Amerikan Convair Model 49 (1967) projesiydi. Convair şimdi denizaltı tasarımı ve bir dizi başka çılgın tasarımla tanınıyor. Model49, bir uçak ve bir helikopterin meleziydi. Halka şeklindeki kanadı, tüm bir topçu alayının gurur duyabileceği bir cephaneliği gizledi. Makineli tüfekler, bombaatarlar, toplar ve roketatarlar - "49'uncu" tek başına tam teşekküllü bir orduya savaş verebilir. Eğer yapıldıysa. Çılgın proje ABD hükümeti tarafından akıllıca reddedildi.

Kapalı kanat yeni hayat

2006 yılında uzmanlar oval kanat konusuyla tekrar ilgilenmeye başladı. Minsk işletmelerinden birinde, oval kanatlı bir uçağı restore etmek, test etmek ve aerodinamik özelliklerini incelemek için deneysel tasarım çalışması (Ar-Ge) düzenlendi. ROC'nin baş tasarımcısı, 35 yıllık sağlam bir deneyime sahip eski bir askeri pilot olan Alexander Mihayloviç Anokhin'di. Narushevich ve Gushchin tasarım bürosuna üye oldular. 2008 yılında Fizik ve Matematik Bilimleri Doktoru, Profesör Leonid Ivanovich Grechikhin çalışmaya katıldı. Ünlü Korolev ile roketlerin aerodinamik özellikleri üzerinde çalıştı ve şimdi BDT'nin çeşitli enstitülerinde danışmanlık yapıyor ve ders veriyor. Sonuç olarak, şu anda bile bu konu üzerinde çalışmaya devam eden bir ekip kuruldu.

Sorun, uçağın 2004'ten beri havalanmaması ve neredeyse kullanılmaz hale gelmesiydi. Ama iş tüm hızıyla devam ediyordu. Uçak modifiye edildi, uçuşlara hazırlandı ve hangardan çıkarıldı. Testler başladı. Aracın konfigürasyonu aynı kaldı, ancak ince ayar ciddiydi - kanat profilindeki değişikliğe kadar. Grechikhin'e önemli çalışmalar (şu anda devam ediyor) gitti: oval kanatlı bir uçak yapıldı, ancak daha önce kimse bunu ayrıntılı olarak hesaplamamıştı!

Teknik özellikler

Bugün SOC nedir? Bu kesinlikle bir uçak. Ancak havadaki nitelikleri açısından, düz veya yuvarlak kanatlı sıradan makinelerden belirgin şekilde farklıdır. Sıradan bir düz kanat, endüktif direnç ile karakterize edilir: kanadın altındaki yüksek basınç bölgesinden gelen hava, kanat uçlarından üst yüzeydeki vakum bölgesine akma eğilimindedir. Bu durumda, oluşumu da endüktif direncin değeri olan enerji tüketen uçağın arkasında uç girdaplar oluşur.

Oval bir kanat için, uçları olmadığı için endüktif direnç sorunu önemli değildir. Ek olarak, kapalı bir döngüden geçen gelen hava akışı aşağı doğru yönlendirilerek ek kaldırma kuvveti oluşturur. Kanadın hücum açısı ne kadar büyük olursa, bu etki o kadar güçlü olur. Ve böyle bir tasarımın saldırı açısı eşi görülmemiş derecede büyük olabilir.

Akış durması, hücum açısındaki bir artışla hava jeti, kanadın üst yüzeyi etrafında düzgün bir şekilde akmayı bıraktığında ve girdap oluşumu ile ondan ayrıldığında meydana gelir. Bu durumda kanattaki lift anında kaybolur ve aparat kontrolü kaybeder. Oval kanat, kanadın 50°'ye kadar hücum açısına izin verirken, en yakın rakipleri maksimum 20-22°'ye ulaşıyor. Kapalı kanadın içindeki hava, kanadın alt kısmının üst yüzeyinden akışı durdurmayı zorlaştırır. Ve akış, fırlatma nedeniyle (bir ortam diğerini içerdiğinde iki ortamı karıştırma işlemi) kapalı döngüden ayrıldığında, kanadın üst kısmının üst yüzeyi boyunca geçen havayı "emer". Bu veriler ampirik olarak elde edilmedi - oval kanat su kanalına "döküldü".

Metalde enkarne olmadan ve havaya uçmadan önce, kapalı kanat döngüsüne sahip Belarus uçağı üç “reenkarnasyondan” geçti - inşaatı 1988'de başladı.

Son derece yüksek hücum açılarında uçma yeteneği, akış saptırma etkisi ile birleştiğinde, uçağın kanat kullanmadan son derece düşük hızlarda uçmasına olanak tanır. SOK, kanat mekanizasyonundan yoksundur ve bu da güvenilir bir şekilde kalkış ve iniş yapmasını engellemez. Eşi görülmemiş stall direnci, uçağın en geniş hız aralığında istikrarlı ve güvenilir bir şekilde uçmasını sağlar.

SOC'nin birçok özelliği şaşırtıcıdır. Hızlanmayı, uçmayı ve sadece 400 m uzunluğundaki düz olmayan çimenli bir piste inmeyi başarır, motor kapalıyken iyi planlar ve genellikle havada çok kararlı davranır. Oval kanat, uçağın daha manevra kabiliyetine ve yakıt verimliliğine sahip olmasını sağlar. Ek olarak, kapalı döngü kanada ekstra güç verir. Grechikhin'e göre, klasik kanatlı uçakların buharı yakında tükenecek. Çok basit: Uçak ne kadar büyükse, kanadı o kadar ağır ve güçlüyse, sağlamlığını korumak o kadar zor olur. Esasen, uçak bir "işe yaramaz" yük kütlesi taşır - kendi direklerinin ağırlığı. Ve oval kanat, aynı kaldırma için iki kat daha hafiftir.

geleneksel sorunlar

Asıl sorun, Belarus havacılık yasalarının ülke topraklarında uçak yaratılmasını ve uçuş operasyonlarını hiç sağlamamasıdır. Son zamanlarda Midivisana, Anokhin liderliğinde insansız hava araçlarının geliştirilmesi için özel bir tasarım bürosu oluşturdu. Çalışanlar arasında hem Narushevich hem de Gushchin var. Yerleşik meraklılar ekibi, en azından insansız bir uçakta icatlarını gerçekleştirebilecekleri umudunu kaybetmez - kapalı bir oval kanat.

Ringplan Sukhanov

SSCB'de bir halka düzlemi yaratma girişimleri de yapıldı. 1936'da Moskova Havacılık Enstitüsü Sukhanov'daki bir öğrenci, savunma için halka şeklinde kanatlı bir uçak projesini tez olarak sundu. Kanat çapı 3 m idi ve 600 km / s'lik tasarım hızı 800 beygir gücündeki Hispano-Suiza motor tarafından sağlanacaktı. 1940'a gelindiğinde, diploma, kısa bir kalkış ve iniş avcı-önleyicisinin tam teşekküllü bir projesi haline geldi ve TsAGI'nin bilimsel ve teknik konseyinde değerlendirildi. Ancak savaş geldi, uçağın inşası için zaman ve para yoktu ve test edilmesi için daha da fazlası vardı. 1942'de Novosibirsk'te Sukhanov, halka düzleminin çalışan bir modelini yaptı. Model testleri, uçağın 43 ° 'ye kadar hücum açılarına dayanabileceğini, yüksek güç-ağırlık oranına, dönme önleme özelliklerine ve mükemmel manevra kabiliyetine sahip olduğunu göstermiştir. Sukhanov yazarın sertifikasını aldı, tüm hesaplamaları yaptı, ancak ülkedeki savaş ve yıkım nedeniyle halka planı hiç gün ışığına çıkmadı.

Kanat, özelliklerini ancak elipsin eksenlerinin birbirine belirli bir oranında, kanat kirişinin elipsin küçük eksenine olan uzunluğu ve kanat profilinin diğer nüanslarında gösterir. Tasarımcılar, Belarus ve Rusya'da bu kanat şekli için bir patent başvurusunda bulundu ve rüçhan sertifikaları aldı. Şimdi, öyle görünüyor ki, avantajlı kanat parametrelerinin mevcut tüm "koridorları" önceden belirlenmiş olduğundan, hiç kimse başarılarını tekrarlayamayacak.

Alexander Anokhin, geliştirmenin başlangıcından hafif motorlu bir uçağın ilk üretim modelinin yapımına kadar olan süre için yaklaşık 12 milyon dolara ihtiyaç olduğunu söylüyor. “Böyle bir kanatla kanatlı planör bile yapabiliriz. Hayal edebilirsiniz? Planör asın, yan rüzgardan korkmayın! Asıl sorun finansman bile değil: örneğin SOK MAKS'a gelir gelmez yatırımcılar bulunacak. Sorun, ülke topraklarında oluşturulan bir uçağın tescil edilmesinin son derece zor olduğu Belarus mevzuatındadır ve bu durumda, bilinen uçak sınıflarına ait olmadığı için bu imkansızdır. Bununla birlikte, aracın daha fazla test edilmesi için kullanılması planlanan Voronezh havaalanı ile halihazırda bir anlaşma var.

Sıradaki ne? Görelim. Gerçek kalıntılar. Uçak yapımı tarihinde ilk kez kapalı kanatlı bir uçak havalandı. Belki de yeni keşiflerin eşiğindeyiz. Ya da belki sadece meraklı bir uçak, münferit bir olay. Zaman gösterecek.