Распахнуть крылья
Практически с самых первых своих шагов на историческом пути, авиаторы столкнулись с очевидным, но довольно таки неприятным фактом - для разных условий полета нужны разные крылья. Если лететь быстро и прямо, то лучше маленькие и тонкие, а для взлета\посадки - большие и широкие. Вот у птиц с этим делом вообще никаких проблем, а вот как быть с железным самолетом? И самое простое решение этой задачки (механизация крыла), в начале прошлого века вовсе не было очевидным. Всякие там закрылки и предкрылки - это конечно хорошо, но может попробовать изменить само крыло?
Если дотошно покопаться в истории, то можно сказать, что первым, кто встал на путь "трансформируемого" крыла был некто H.F. Parker. В 1920 году было опубликовано его изобретение для улучшения аэродинамики биплана. По его задумке, верхнее крыло делалось гибким, и его профиль мог меняться под действием воздушного потока. Но дальше теории это дело не двинулось.
Первым в мире идею крыла с изменяемой геометрией воплотил в металле и фанере русский конструктор Иван Иванович Махонин. Эмигрировав во Францию, он в 1929 г. получил патент на самолёт с раздвижным крылом, а 10 августа 1931г. первый в мире самолёт подобной схемы - моноплан Мак. 10 с двигателем Lorraine LD.12b - поднялся в воздух.
В СССР конструкторская мысль тоже не дремала. Как пишут историки: "...первый реально летавший и получавший от этого какие-то профиты самолет с изменяемой геометрией крыла был создан в СССР, в 1937 году. Его автором стал ленинградский авиаинженер Г.И. Бакшаев". Самолет получил обозначение РК (он же ЛИГ-7).
Самолет был выпущен и прошел испытания в 1937 г. В оценке было указано, что механизм управления отсеками крыла себя оправдал, в полете они двигались легче, чем на земле; выдвигание происходило за 30-40 с, сдвигание - за 20-30 с; разницы в управлении не было. Самолет устойчив при центровке на 26 % САХ. Диапазон скоростей особенно не возрос, так как сопротивление крыла составляло около 20 % сопротивления всего самолета. Конструкция признана перспективной. Эффект от раздвижного крыла был доказан, но для легких гражданских самолетов в нем особой нужды не было.
(B.Б. Шавров. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950)
Следующим, за этой вполне удачной конструкцией должен был последовать еще один, более амбициозные проект - РК-И, с заявленной максимальной скоростью более 800 км/ч. Но, из-за ряда причин, в том числе и неготовке двигателя, проект не состоялся.
Собственно, на этом идея с раздвижными крыльями история и закончилась, но тема трансформации, вернее адаптации крыла под условия полета была жива в умах конструкторов.
Незадолго до окончания войны фирма "Мессершмитт" разработала весьма интересный однодвигательный истребитель Messerchmitt Р-1101. Крыло имело стреловидность по передней кромке 45 град. В некоторых источниках имеется указания на то, что стреловидность крыла в полете можно было изменять в пределах 35-45 град.
По другим данным ("Секретные проекты истребителей Люфтваффе" Вальтер Шик, Ингольф Мейер) в октябре 1944 года был построен экспериментальный самолет на базе Р-1101. Этот чисто опытный самолет был построен для определения оптимального угла стреловидности. Для этой цели самолет имел крыло изменяемой на земле стреловидности в пределах 35-45град. Но это был первый летающий образец с такой концепцией.
Идея изменения стреловидности оказалось более жизнеспособной. "Золотой эрой" КИС можно считать 60-е, когда в воздух поднялся первый серийный самолет с изменяемой стреловидностью крыла - F-111. На кульманах конструкторов концепция просуществовала вплоть до 70-х годов прошлого столетия, где и достигла своего апогея, воплотившись в стратегический бомбардировщик Ту-160.
Кстати, 25 марта 1955 года в воздух поднялся еще один интересный самолет - F-8 Crusader. Наиболее необычной чертой этого самолёта было крыло с изменяемым углом установки, которое позволяло улучшить взлётно-посадочные характеристики. В режиме полёта с крейсерской и максимальной скоростями крыло занимает нормальное положение. Для полёта с малыми индикаторными скоростями оно поворачивается на положительный угол около 10 град. Носки крыла при этом опускаются.
Отдельно стоит упомянуть детище гениального Бёрта Рутана. Ames AD-1 - первый в мире самолёт с косым крылом. По сравнению с крылом симметрично изменяемой стреловидности данная схема имеет на 11-20% меньшее лобовое сопротивление, на 14% меньшую массу и на 26% меньшее волновое сопротивление. Самолёт был построен в 1979 году и совершил первый полёт 29 декабря того же года. Испытания проводились до начала 1982 года. За это время AD-1 освоили 17 лётчиков. После закрытия программы самолёт поместили в музей города Сан-Карлос, где он находится до сих пор.
И пусть сегодня уже не выделяются бюджеты и гранты на крылья с изменяемой геометрией, это вовсе не означает, что конструкторы и энтузиасты перестали об этом думать.
Идея с раздвижными крыльями воплотилась в патенте (RU 2335431) В.Цоя. Идея проста - в случае аварии в воздухе из фюзеляжа, как подушки безопасности автомобиля, выстреливаются надувные крылья.
Или вот уже американский патент US7841559 B1 от вполне себе серьезной конторы Mbda Incorporated, где из крыла сделан какой-то настоящий складной метр.
Ну, американцы не были бы американцами, если бы не воплотили такую хорошую идею в нужную вещь MBDA SABER.
После ухода из авиации, идея с поворотными крыльями пыталась найти себе мест в космонавтике. Думаю многие помнят «Байка́л» - проект многоразового ускорителя первой ступени ракеты-носителя "Ангара". Основная идея проекта состоит в том, чтобы выполнивший задачу ракетный ускоритель, отделившись от носителя, автоматически возвращался к месту старта и приземлялся на самолётную взлётно-посадочную полосу как крылатый беспилотный летательный аппарат.
(на картинке его предшественник от "Энергии")
Уже скоро минет век, как человечество бьется над этой нетривиальной задачей - сделать "идеальное" крыло, подходящее для любого режима полета. И если полистать пресс-релиз конструкторских отделов НАСА, Эйрбаса, Боинга и т.д. становится понятно, что кроме как создания "адаптивного" крыла, инженеры иного выхода не видят. Да, оно уже не будет ни вращаться, ни поворачиваться и не складываться, но что-то с ним происходить-то точно будет. Что именно, можно представить, посмотрев вот это небольшое кино:
Click to viewСпасибо за внимание.