Lý thuyết và thực hành của một cánh xuôi
Kể từ giữa những năm ba mươi của thế kỷ XX. các nhà khoa học và nhà thiết kế từ các quốc gia khác nhau đang nghiên cứu chủ đề về cánh xuôi ngược. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kiến trúc máy bay như vậy có một số lợi thế quan trọng so với các sơ đồ truyền thống và đặc biệt được quan tâm thực tế. Tuy nhiên, nó không được sử dụng rộng rãi và không thể thay thế các thiết kế khác. Ngoài ra, một giải pháp kỹ thuật như vậy chỉ thể hiện tốt trong một số lĩnh vực nhất định.
Trực tiếp hoặc tiêu cực
Kể từ giữa thế kỷ trước, hầu hết các máy bay thuộc tất cả các lớp chính đều được trang bị cánh xuôi về phía trước. Một sơ đồ như vậy có thể làm giảm lực cản trực diện và sóng, cũng như giảm tải khí động học lên kết cấu. Tất cả điều này góp phần tăng tốc độ bay, cải thiện khả năng cơ động và các thông số khác.
Tuy nhiên, cánh xuôi có nhược điểm là do một phần dòng khí di chuyển dọc theo máy bay. Vì vậy, trong các chế độ bay nhất định, tùy thuộc vào góc tấn công đạt được, cái gọi là. kết thúc hiệu lực. Dòng chuyển động dọc theo mặt phẳng bắt đầu tách ra khỏi đầu và tạo ra các xoáy làm giảm lực nâng tổng thể, làm giảm sự ổn định và cản trở hoạt động của các máy bay, làm hỏng khả năng điều khiển.
Vào những năm ba mươi, các nhà khoa học và nhà thiết kế Liên Xô và nước ngoài đã đề xuất một phương pháp ban đầu để giải quyết các vấn đề của một cánh xuôi - một cánh quét ngược (KOS). Người ta đã đề xuất thay đổi vị trí của mép đầu để các chóp nằm trong dòng chảy phía trước gốc của cánh.
Trên một cánh như vậy, thành phần theo chiều dọc của dòng chảy không di chuyển đến phần chóp, mà là phần trung tâm, sau đó nó rời dọc theo thân máy bay. Do đó, hiệu ứng cuối chỉ xảy ra ở các góc tấn công cao, và nó không cản trở hoạt động của các ailerons. Sự gia tăng độ quét về phía sau và việc lựa chọn chính xác hình dạng của cánh có thể nâng cao những hiệu ứng này. Tất cả điều này dẫn đến cải thiện khả năng điều động và cung cấp các cơ hội mới cho tính chất xây dựng.
Tuy nhiên, KOS không phải là không có những thiếu sót nghiêm trọng. Các chi tiết cụ thể của dòng chảy xung quanh dẫn đến tải đặc biệt và có một cái gọi là. phân kỳ dương đàn hồi. Dòng chảy với lực lớn sẽ làm xoắn máy bay quanh trục dọc của nó, do đó có nguy cơ làm hỏng hoặc phá hủy kết cấu. Có các yêu cầu đặc biệt đối với vật liệu và công nghệ xây dựng được sử dụng.
Thử nghiệm ban đầu
Chiếc máy bay đầu tiên có KOS được coi là tàu lượn của Liên Xô BP-2 hoặc TsAGI-2 do V.P. Belyaev, được chế tạo vào năm 1934. Thiết bị này cho thấy các đặc tính khí động học tốt và thường khẳng định khả năng cơ bản của việc tạo ra và sử dụng SOS. Sau đó, Belyaev đã chế tạo và thử nghiệm các tàu lượn thử nghiệm mới.
Vài năm sau, một máy bay ném bom DB-LK được chế tạo theo dự án của ông. Cỗ máy hai động cơ hai thân có dấu hiệu của một "cánh bay" và thon dần về mặt máy bay quét ngược. Thử nghiệm năm 1939-40. máy bay cho thấy các đặc tính bay tốt, nhưng có đặc điểm là giảm độ ổn định.
Vào những năm ba mươi, chủ đề về KOS cũng được đưa ra nước ngoài. Ví dụ, một số tàu lượn có kinh nghiệm đã được chế tạo và thử nghiệm ở Ba Lan, nhưng Chiến tranh thế giới thứ hai đã ngăn cản sự phát triển thêm của hướng này. Trong chiến tranh, Đức bắt đầu phát triển chủ đề này. Vào tháng 1944 năm 287, các nhà sản xuất máy bay của Đức đã cất cánh một chiếc máy bay Ju-23 thử nghiệm với độ quét -800 ° dọc theo mép dẫn đầu. Tốc độ ước tính của cỗ máy này vượt quá XNUMX km / h, nhưng việc cánh bị xoắn buộc phải dừng các cuộc thử nghiệm trước khi nó đạt được.
Sau chiến tranh, dự án này đã được phát triển. Các chuyên gia Đức tại Liên Xô OKB-1 đã phát triển một máy bay thử nghiệm EF-131 có thiết kế tương tự. Có tính đến kinh nghiệm của các thử nghiệm trước, nó đã được quyết định giảm quét. Tuy nhiên, vấn đề tải vẫn chưa biến mất. Dự án được coi là không thành công và đóng cửa.
Thành công đầu tiên
Tuy nhiên, đầu những câu chuyện KOS đã có một số thành công. Vì vậy, vào năm 1936, chiếc máy bay đa năng Lysander do công ty Westland của Anh phát triển đã thực hiện chuyến bay đầu tiên. Đó là một thanh chống cánh cao với mép dẫn cánh bị gãy. Phần gốc của các máy bay có một vết quét âm đáng chú ý, các bảng điều khiển có một phần nhỏ hơn. Cỗ máy do hai phi công lái, cô mang súng máy và bom cỡ nhỏ.
"Lysander" đã thể hiện hiệu suất bay cao và được đưa vào sử dụng cùng KVVS. Việc sản xuất những chiếc máy như vậy bắt đầu vào năm 1938 và tiếp tục cho đến năm 1942. Gần 1700 máy bay đã được chế tạo. Kết quả là, Lysander trở thành chiếc máy bay KOS đầu tiên được sản xuất hàng loạt và đồ sộ nhất trong lịch sử.
Vào cuối những năm bốn mươi, chủ đề KOS đã được phát triển ở Liên Xô, và vào năm 1950, một chiếc máy bay đường ngắn thử nghiệm Il-14 đã cất cánh. Tính năng đặc trưng của nó là một cánh có độ quét -3 ° dọc theo mép trước; trên phần trung tâm là các nacelles của động cơ. Giải pháp kỹ thuật này đã cải thiện tính khí động học và tăng hiệu suất ở tất cả các chế độ chính.
IL-14 hóa ra là một cỗ máy thành công, đi vào loạt lớn và được vận hành đại trà trên các dây chuyền khác nhau. Vì nhu cầu của riêng mình và để xuất khẩu, nước ta đã chế tạo gần 1350 chiếc như vậy.
Năm 1966, máy bay đa năng HFB-320 Hansa Jet của công ty Đức Hamburger Flugzeugbau đi vào hoạt động. Cỗ máy có trọng lượng cất cánh tối đa hơn 9,2 tấn nhận được một cánh thuôn nhọn với độ quét -15 °, cơ giới hóa tiên tiến và thùng nhiên liệu ở đầu. Máy bay đã phát triển tốc độ 825 km / h và cho thấy đặc tính cất cánh và hạ cánh cao. Phi hành đoàn bao gồm hai phi công; khoang hành khách có sức chứa lên đến 12-15 người.
Hiệu suất đủ cao khiến một số khách hàng quan tâm và HFB-320 đã được đưa vào sử dụng hàng loạt. 47 chiếc xe đã được chế tạo. Lúc đầu, chiếc máy bay này chỉ được sử dụng trên các tuyến chở khách, nhưng sau đó, Bundeswehr bắt đầu quan tâm đến nó. Trên một nền tảng thành công, một máy bay gây nhiễu đã được hoàn thành.
Cần lưu ý rằng kể từ những năm 13 và 700, chủ đề CBS đã trở nên phổ biến trong các nhà sản xuất tàu lượn thể thao nước ngoài. Trong vài thập kỷ, một số dự án như vậy đã được phát triển, và một số đã đạt đến một loạt lớn. Vì vậy, đồ sộ nhất trong lớp của nó là tàu lượn Tây Đức vào giữa những năm sáu mươi Schleicher ASK XNUMX, được chế tạo bởi một loạt ước chừng. XNUMX đơn vị
Kinh nghiệm quân sự
Sau thành công của ngành công nghiệp máy bay dân dụng, nghiên cứu được tiếp tục về chủ đề SOS phục vụ chiến đấu hàng không. Dự án đầu tiên của “thế hệ mới” được tạo ra bởi công ty Grumman của Mỹ hợp tác với cơ quan DARPA. Mục đích của chương trình với chỉ số X-29 là phát triển thiết kế của một chiếc máy bay có kiểu dáng khác thường, được chế tạo bằng các công nghệ và thành phần hiện đại.
X-29 được chế tạo với việc sử dụng nhiều vật liệu composite để đáp ứng tải trọng thiết kế. Tàu lượn nhận được một phần đuôi nằm ngang phía trước và một cánh có độ quét -30 °. Một cải tiến khác đã được thử nghiệm trong lĩnh vực thiết bị trên tàu. Máy bay được trang bị hệ thống điều khiển fly-by-wire với ba máy tính điều khiển. Tất cả điều này có thể làm cho máy không ổn định về mặt tĩnh và kiểm tra đầy đủ tiềm năng điều động của KOS.
Các chuyến bay thử nghiệm của X-29 bắt đầu vào năm 1984, hai nguyên mẫu đã được sử dụng. Nhìn chung, các đặc điểm và khả năng thiết kế đã được xác nhận. Ngoài ra, vật liệu tổng hợp và EDSU vi tính hóa đã cho thấy hiệu suất tốt nhất của chúng. Tuy nhiên, dự án X-29 được coi là không thành công. Anh ta không chỉ thể hiện tất cả những ưu điểm của một chiếc cánh khác thường, mà còn bộc lộ một số khuyết điểm của nó. Việc phát triển thêm đã bị coi là vô nghĩa.
Kể từ đầu những năm 37, một dự án tương tự đã được tạo ra ở Liên Xô / Nga. Phòng thiết kế Sukhoi đã phát triển và đưa vào thử nghiệm một máy bay S-47 hoặc Su-1997, còn được gọi là Berkut. Chuyến bay đầu tiên của cỗ máy này diễn ra vào năm XNUMX, và vài năm sau đó được dành cho các thí nghiệm.
Máy bay được chế tạo theo sơ đồ "ba mặt phẳng dọc tích hợp" với phần đuôi ngang phía trước và các bộ ổn định ở đuôi. Cánh có cấu trúc tổng hợp và hình thang. Dòng chảy của cánh có độ quét dương là 75 °, sau đó là phần chuyển tiếp theo sau, và cạnh đầu của bảng điều khiển có độ quét -20 °. Một EDSU được máy tính hóa với nhiều dự phòng và một hệ thống thủy lực dự phòng đã được sử dụng.
Theo dữ liệu được biết, S-37 đã xác nhận tất cả các ước tính sơ bộ. Ông cho thấy tiềm năng và khả năng cao của KOS và các hệ thống điều khiển mới, tuy nhiên, ông chỉ ra sự hiện diện của những khó khăn đặc trưng về khí động học. Về vấn đề này, vào đầu những năm 47, công việc về KOS đã bị hạn chế. Đồng thời, chiếc Su-XNUMX được chế tạo vẫn được phục vụ - nó được sử dụng làm phòng thí nghiệm bay cho chương trình PAK DA đầy hứa hẹn.
Là một ví dụ thú vị về việc sử dụng KOS trong quân sự, người ta nên nhớ lại tên lửa hành trình phóng từ trên không AGM-129 ACM của Mỹ, được đưa vào sử dụng trong giai đoạn 1990-2012. Nó được đóng trong một thân tàu có hình dạng đặc trưng và có một cánh gập về phía trước.
Điều kỳ lạ là trong trường hợp này, KOS không được sử dụng để cải thiện khí động học và dữ liệu chuyến bay, mà là một yếu tố của công nghệ tàng hình. Khi được chiếu sáng từ phía trước hoặc từ bên dưới, mép dẫn thẳng hoặc quét sẽ phản xạ tín hiệu radar về phía trước hoặc bên cạnh, điều này làm tăng RCS của máy bay. KOS, đến lượt nó, phản xạ tín hiệu đến thân máy bay, không cho phép anh ta quay trở lại radar.
Đối với các điểm đến riêng lẻ
Như vậy, trong quá trình nhiều nghiên cứu và thử nghiệm máy bay thật, cánh quét ngược đã khẳng định được tất cả các tính năng và ưu điểm của nó. Ngoài ra, nó cho thấy rằng có một số hạn chế và vấn đề cần được lưu ý khi phát triển các dự án mới.
Cần lưu ý rằng chỉ những mẫu máy bay riêng lẻ có KOS mới được sản xuất hàng loạt và tất cả chúng đều thuộc một số lớp. Đây là tàu lượn hoặc máy bay hạng nhẹ, cũng như tàu bay dân dụng. Bất chấp mọi nỗ lực của các nhà thiết kế, máy bay chiến đấu siêu thanh có khả năng di chuyển siêu thanh với KOS vẫn chưa tiến triển ngoài quá trình thử nghiệm.
Lý do cho điều này là khá đơn giản. Tàu lượn hoặc máy bay chở khách giúp bạn có thể nhận ra những ưu điểm chính của SOS và cải thiện hiệu suất bay mà không cần thiết kế quá phức tạp. Đến lượt nó, việc tạo ra một máy bay chiến đấu có thể cơ động, đòi hỏi những vật liệu và công nghệ mới cho phép nó chịu được tất cả các tải trọng cụ thể. Như thực tế đã chỉ ra, ngay cả máy tính và vật liệu tổng hợp cũng không cho phép giải quyết tất cả các vấn đề như vậy và đảm bảo vận hành và sử dụng chiến đấu an toàn.
Rất có thể trong tương lai hướng đi của KOS sẽ tiếp tục phát triển. Các thí nghiệm sẽ được thực hiện ở các quốc gia khác nhau và các mẫu thiết bị mới sẽ được tạo ra. Tuy nhiên, không nên mong đợi sự tiến bộ nhanh chóng trong lĩnh vực này. Ngoài ra, rất có thể, việc áp dụng chương trình này sẽ được giới hạn trong lĩnh vực hàng không hạng nhẹ và hành khách, bao gồm. không động cơ. Đến lượt nó, chiến đấu hàng không sẽ tiếp tục sử dụng các khái niệm đã được kiểm chứng và chứng minh.
tin tức