AD-1 и его косое крыло – история одного из самых интересных концептов в авиастроении

Большинство летательных аппаратов проектируется на принципах симметричности – на фюзеляже установлены крылья, которые могут быть расположены по-разному, но всегда жестко крепятся к конструкции. Но сегодня мы разберем модель Ames-Dryden AD1 с изменяемой стреловидностью крыла.


Это решение в свое время разрушило многие стереотипы самолетостроения и показало принципиально новый подход. Давайте вспомним, что это была за техника и почему некоторые инженеры до сих пор уверены, что при удачном стечении обстоятельств косое крыло могло бы использоваться в массовом производстве военных и гражданских самолетов.

Предыстория

Первым изменяемую стреловидность крыла предложил немецкий авиаконструктор Рихард Фогт в 1944 году. Он использовал эту идею для уменьшения лобового сопротивления на высоких скоростях. Самолет взлетал при стандартном положении крыла, но по мере ускорения оно поворачивалось. Модель получила название Blohm & Voss and P.202 и не зашла дальше чертежей.


Это был вариант среднего размера (длина чуть больше 10 метров, размах крыла – почти 12). Его так и не воплотили в жизнь по двум причинам: слишком сложный и громоздкий поворотный механизм и невозможность установки вооружения и оборудования на конструкции.

Примерно в то же время над схожей концепцией работали и инженеры компании Messerschmitt. Именно они и ввели в обиход термин «крыло-ножницы», используемый и сейчас. Они создали проект Me P.1109, который представлял собой биплан с двумя крыльями – над фюзеляжем и под ним. При повороте верхнего крыла по часовой стрелке нижнее двигалось в противоположную сторону. Это еще более сложная система, которая так и не была реализована из-за поражения Германии и последовавшего за этим кризиса оборонного сектора.


Что интересно, в 1945 году американский инженер Роберт Томас Джонсон выдвинул аналогичную идею независимо от немецких конструкторов. Он предложил схожую систему поворотного крыла, но концепцию не поддержали из-за того, что в тот период так и не нашли способа реализовать подобный механизм.

Как появился Ames-Dryden AD1

Идея не была забыта, к ней вернулись в 70-х годах, когда авиационная отрасль шагнула далеко вперед. Автором стал один из главных новаторов своего времени Берт Рутан, на счету которого под 400 разработок. Что интересно, в качестве консультанта привлекался Рихард Фогт, после войны эмигрировавший в США.


Представители NASA в 1975 году обратились к Рутану с предложением разработать самолет с поворотным крылом. После заключения контракта с Rutan Aircraft Factory началось создание низкоскоростной модели для проведения тестов. Работа заняла год и в декабре 1976-го представители компании сдали готовый проект малоразмерного однопилотного самолета, предназначенного для испытаний.

Первую модель выполнили в масштабе 15% от реальной величины. Крыло в штатном положении располагалось прямо, обеспечивая стабильный взлет и передвижение на малых скоростях. Но по мере ускорения оно поворачивалось, угол мог составлять до 60 градусов.


Несмотря на то, что конструкторам удалось достичь всех поставленных задач, в рамках испытания выявили и немало проблем. Так, когда угол поворота превышал 45 градусов, управляемость сильно ухудшалась. Были вопросы по прочности стекловолокна, крыло оказалось недостаточно жестким, что также плохо влияло на маневренность. Для более точных исследований требовалось построить полноразмерную модель и провести проверку в реальных условиях.

Создание и испытания

Бюро под руководством Рутана приступило к детальному проектированию в конце весны 1976 года и завершило работы через 9 месяцев. Тендер на изготовление выиграла авиастроительная компания Ames Industrial. Бюджет составил 240 000 долларов, работы начались в конце 1977 года.

Это был первый и единственный самолет заводской сборки с косым крылом. Его изготавливали из пластика, армированного стекловолокном. За счет этого вес составил всего 658 кг.


Модель была достаточно компактной – при длине в 10 метров размах крыльев составил 9,8 м. Площадь крыла оказалась чуть больше 8,6 кв. м. Максимальная масса при взлете – 973 кг.

Силовая установка — два компактных турбореактивных двигателя Microturbo TRS18-046, каждый из них развивал тягу в 1.8 кН на уровне моря. Из-за того, что самолет достаточно небольшой и двигатели не самые мощные, максимальная скорость не превышала 274 км/ч. Объем бака составил 320 л, модель рассчитана только на пилота. В рамках испытаний AD-1 поднимался на высоту до 3800 м.

Отдельного внимания заслуживает привод крыла. Он был электромеханического типа, достаточно громоздкий и сложный, но со своими функциями справлялся неплохо. Узел расположили внутри фюзеляжа перед местом установки моторов. Привод позволял поворачивать крыло в горизонтальной плоскости до угла в 60 градусов.


Из-за облегченной конструкции обеспечить должную жесткость инженеры так и не смогли, да и стоит учитывать уровень развития технологий того времени. Если бы подобные задачи ставили сейчас, то современные сплавы и композитные материалы решили бы проблему.

Стоит отметить, что даже в конце 70-х годов построить самолет за 240 тыс. долларов было чем-то неслыханным. Уже тогда на разработку и изготовление первого экземпляра чаще всего тратили миллионы. А тут группе энтузиастов по заказу НАСА удалось собрать полноценный концепт за небольшие деньги. Причем, это был не стандартный самолет, а сложная модель с поворотным крылом, которую ранее не делал никто.

Проводить испытания решили в Летно-исследовательском центре Dryden, что в штате Калифорния. Мероприятия начались в конце 1979-го, после статических тестов для проверки прочности 21 декабря самолет впервые поднялся в воздух, где показал себя неплохо.


Испытания продолжались 18 месяцев, полеты были примерно одинаковыми – борт взлетал с крылом, зафиксированным в перпендикулярном положении. После набора нужной высоты и скорости элемент поворачивали, причем угол увеличивали постепенно – не больше одного градуса за каждый полет. До максимально возможного показателя в 60 градусов испытатели дошли только к середине 1980 года.

В процессе вносились доработки, проверялась работа систем в разных условиях. Самолет испытывали еще два года, за все время он совершил 79 полетов. 7 августа 1982 года он последний раз поднимался в воздух на выставке Experimental Aircraft Association, где демонстрировал зрителям возможности поворота крыла.


По результатам испытаний было сделано заключение о перспективности использования косого крыла в самолетах следующих поколений. Через три года Джулиан Волкович, руководивший проектом, получил заказ на модификацию модели с крылом асимметрично изменяемой стреловидности. Но из-за его смерти проект заморозили, в тот же период по неизвестным причинам работу над моделью схожей конструкции прекратил Боинг, так и завершилась история этого ни на что не похожего самолета.

Образец какое-то время хранился в одном из ангаров НАСА, а примерно десять лет назад ее передали музею авиации Хиллер, что в Калифорнии. Теперь это один из самых популярных экземпляров, вызывающий интерес у большинства посетителей.