Косое крыло воротится к небу удивительным боком

В 1940-х годах учёные предположили, что самолёт с несимметричным, косым крылом может оказаться лучшей формой машины для сверхзвукового полёта. С тех пор подобных проектов было рождено несколько, иные были даже реализованы в металле, но никто так и не создал совершенной конструкции. Новый виток спирали открывает экзотический проект от DARPA.

Сначала нужно немного заглянуть в историю. Идея крыла переменной стреловидности не нова, она давно и успешно применяется на некоторых военных самолётах.

 

 

Но какие это крылья? Они отклоняются назад.

Однако есть и более экстравагантное решение: нераздельное крыло, поворачивающееся целиком, по мере необходимости, вокруг вертикальной оси.

На малой скорости оно будет располагаться перпендикулярно потоку, для большей манёвренности и более короткого разбега на взлёте, а на сверхзвуке будет вставать диагонально (одна половина отклонится назад, а вторая, соответственно, вперёд).

Несмотря на внешнюю нелепость, такое крыло могло бы дать самолёту ряд преимуществ. Например – более простой механизм поворота, чем в случае с двумя, отклоняемыми назад крыльями. Аэродинамика такой системы также обещает быть весьма интересной.

В конце 1970-х этой темой вплотную занялось NASA, в лице его двух исследовательских центров – Эймса (Ames Research Center) и Драйдена (Dryden Flight Research Center).

AD-1 в одном из испытательных полётов. На снимке в заголовке – тоже он, в многократной экспозиции с добавленной окраской, показывающей диапазон поворота крыла (фото NASA).

Драйден, заметим, всегда славился экзотическими работами, достаточно вспомнить (из свежих) надувные самолёты и ракеты, заострённые с обратного конца.

Инженер центра Эймса Роберт Джонс (Robert T. Jones) провёл натурные испытания в аэродинамической трубе и показал, что косое крыло может дать двукратный выигрыш в экономичности самолёта нормального размера, по сравнению с обычным стреловидным крылом, на скоростях до 1,4 скорости звука.

В 1979 году эти два центра построили экспериментальный пилотируемый турбореактивный самолёт с косым крылом — Ames-Dryden-1 (AD-1). Длина машины составляла 11,83 метра, а размах крыла (в прямом положении) — 9,85 метра.

Его крыло могло занимать перпендикулярное положение (на взлёте) и поворачиваться на угол до 60 градусов – на скорости до 272 километров в час. Больше аппарат намеренно не разгоняли, по соображениям безопасности. Всё же — экспериментальная конструкция.

До 1982 года эта машина летала 79 раз, показав неплохие лётные качества, но, однако, выявив и некоторые проблемы – с управляемостью в положении с диагональным крылом и с прочностью этого самого крыла.

Один из пилотов AD-1 Ричард Грей (Richard Gray) и его самолёт (фото NASA).

Да, косое летающее крыло, в теории, обеспечивает лучшее аэродинамическое качество на высокой скорости, чем традиционные летающие конструкции.

Но инженеры так и не выяснили, как строить подобный самолёт, чтобы удачно совмещать в нём аэродинамическую устойчивость и управляемость, интегрированные двигатели и систему управления и так далее, и тому подобное. К тому же сверхзвуковой полёт такой системы также пока не исследован на практике.

И вот теперь оборонное агентство Пентагона DARPA намерено превзойти своих предшественников на этом пути (силами субподрядчиков, естественно).

Его проект "Автоматический (раскладной) нож" (Switchblade), он же "Косое летающее крыло" (OFW), просто затмевает всё ранее выдуманное.

Это будет самолёт-крыло, без каких-либо выступающих частей, килей, фюзеляжа, кабины или подвешенных снаружи двигателей. Но при этом крыло — летящее в диагональном положении, более того — способное менять угол между собой и направлением полёта.

А это значит, что его двигатели должны иметь управляемый вектор тяги, а их воздухозаборники должны хорошо работать в широчайшем диапазоне углов набегающего потока.

Так может выглядеть Switchblade в полёте. Обратите внимание на направление выхлопа встроенных турбореактивных двигателей (иллюстрация с сайта defensetech.org).

DARPA выдвигает следующие требования к соискателям:

— Схема – косое летающее крыло – бесхвостка;

— Колёсное убираемое шасси для нормального взлёта и посадки на полосу;

— Реактивные двигатели с воздушным "дыханием" (не ракетные);

— Минимально возможный угол между перпендикуляром к направлению полёта и крылом – не более 30 градусов;

— Максимальный угол между перпендикуляром к направлению полёта и крылом – не менее 60 градусов (с демонстрацией смены угла в полёте);

— Максимальная скорость — не менее 1,2 скорости звука;

— Относительное удлинение крыла в положении минимального наклона — 7 или выше;

— Размах крыла в положении минимального наклона – 12,2 метра или больше.

Northrop Grumman, кстати, выполняет сейчас свой собственный проект, чтобы удовлетворить запросам программы Switchblade (которая, как водится у DARPA, предусматривает конкурс работ разных фирм).

Эскиз косого летающего крыла от фирмы Northrop Grumman (иллюстрация с сайта flightinternational.com).

Это будет крупный беспилотный разведчик и бомбардировщик со сверхзвуковой скоростью полёта и низкой радиолокационной заметностью.

Если компания получит контракт, то масштабный демонстратор Switchblade мог бы взлететь в 2010 году.

DARPA полагает, что такая беспилотная машина, с её сочетанием огромной максимальной скорости и завидной экономичности, могла бы стать идеальным дальним разведчиком, способным выполнять долгое (до 15 часов) патрулирование.

Или OFW можно было бы превратить в сверхзвуковой бомбардировщик, увидев который на большой высоте, солдаты противника ещё долго ломали бы головы: "Что это была за странная штуковина?".

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru