Ringplane: pesawat dengan loop sayap tertutup

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Sebuah pesawat dengan loop sayap tertutup tidak bisa terbang - telah dibuktikan oleh waktu. Ringplanes telah dicoba sejak zaman Wright bersaudara, dan tidak ada struktur seperti itu yang mampu bertahan tinggi selama beberapa menit. Tapi pikiran manusia tidak menyerah. Pada tahun 2007, setelah 100 tahun dan lebih dari 20 upaya, perangkat serupa diluncurkan. Dan dia membuktikan dirinya sebagai pesawat yang bermanuver, ringan dan tahan lama.

Kisah ini dimulai pada tahun 1988, ketika hal-hal sudah menuju keruntuhan Uni, tetapi harapan untuk stabilitas masih membara di hati para pemimpin negara besar. Klub kreativitas teknis di Minsk Gear Plant menerima tugas kreatif dari struktur pertanian lokal: untuk merancang pesawat yang dapat bermanuver dan ringan yang dapat menahan angin samping yang kuat. "Petani" paling populer saat itu adalah AN-2: dia bisa membawa banyak pupuk dan peralatan semprot. Tapi angin adalah musuhnya yang mengerikan - di ladang Kuban yang tak berujung, AN-2, dalam hal pengendalian, menyerupai gajah gila. Teknisi penerbangan Arkady Alexandrovich Narushevich, pilot Anatoly Leonidovich Gushchin dan beberapa orang lainnya menangani kasus ini. Setelah penelitian yang panjang, Narushevich sampai pada kesimpulan yang tidak terduga: perlu untuk membangun pesawat dengan kontur sayap tertutup, tetapi tidak dengan yang melingkar, tetapi yang oval. Beberapa model dibuat, yang terbang dengan cukup sukses (saya perhatikan bahwa selama percakapan kami Narushevich membuat model kertas dalam 15 menit - dan itu terbang!). Penggemar membeli bahan dan membuat sayap oval. Dan kemudian 1991 jatuh. Uni Soviet tetap di masa lalu, pendanaan berakhir hanya dalam beberapa hari, dan dana yang tersisa ditarik. Sayap dikirim untuk penyimpanan jangka panjang, dan proyek pesawat dilupakan. Tapi itu jauh dari akhir.

Dari Bleriot ke Zhivodan

Pada 17 Desember 1903, seorang pria mengudara untuk pertama kalinya dengan pesawat terbang bermesin. Pria itu bernama Orville Wright, dan pesawatnya bernama Wright Flyer I.

Terlepas dari kesuksesan Wright bersaudara, banyak penemu telah menemukan berbagai konfigurasi sayap, menurut konsep mereka, lebih efektif daripada pesawat Wright biasa. Salah satu pelopor penerbangan adalah penemu Prancis Louis Bleriot, yang membangun perangkat Ornithopter pertamanya pada tahun 1900. Benar, hanya model ke-11, yang dibangun pada tahun 1909, yang menjadi pesawat terbang Bleriot pertama yang benar-benar terbang. Kami tidak tertarik sama sekali, tetapi pada pesawat Bleriot III, yang dirancang pada tahun 1906 dan tidak pernah lepas landas. Itu adalah pesawat pertama dengan loop sayap tertutup dalam sejarah konstruksi pesawat.

Bleriot hanya bereksperimen - secara acak. Dia menghubungkan ujung sayap biplan konvensional dalam setengah lingkaran dan memasang desain yang sama dengan ekornya. Benar, pesawat amfibi "Bleriot III" yang dihasilkan tidak pernah lepas landas dari air dengan sendirinya. Saksi mata menggambarkan beberapa penerbangan - ketika perangkat ditarik seperti layang-layang, tetapi tidak lebih.

Hari ini kesalahan Blériot jelas: ekor terlalu berat, kehilangan daya angkat yang tinggi karena kontur sayap yang dipilih secara tidak benar. Tetapi faktanya tetap - pesawat sayap tertutup memulai perjalanan mereka dalam penerbangan.

Selain Bleriot, beberapa desainer lain dari awal abad bereksperimen dengan sayap tertutup. Pesawat insinyur Prancis Zhivodan, yang dibangun olehnya di pabrik Velmorel pada tahun 1909, terkenal pada suatu waktu. Semua orang dan semua orang, termasuk Scientific American dan sejumlah publikasi yang disegani, telah menulis tentang mesin luar biasa yang membuka era baru penerbangan. Di pesawat Zhivodan, peran sayap dimainkan oleh dua sosok berbentuk cincin, di mana kursi pilot berada. Mesin tersebut memiliki berat 80 kg dan menghasilkan 40hp dengan memutar baling-baling 2,4 meter. Seperti yang Anda duga, struktur aneh, yang mengingatkan pada pipa dengan bagian tengah yang robek, tidak terangkat ke udara. Perlu dicatat bahwa perancang pesawat model Prancis Emmanuel Fillon merancang model kerja pesawat Zhivodan pada 1980-an. Dan modelnya terbang dengan indah. Artinya, sifat aerodinamisnya tidak begitu buruk. Massa yang berlebihan atau tenaga mesin yang rendah mungkin membuat yang asli tidak bisa lepas landas.

Perlu disebutkan desain luar biasa lainnya - yang disebut Gary-Plane oleh orang Amerika William Pierce Gary. Pesawat Gary (1910) memiliki sayap datar berbentuk cincin dengan diameter 8 m - lebih dari empat ketinggian manusia! Benar, pesawat Gary terkenal karena ketidakstabilannya yang mengerikan: semua upaya untuk menerbangkannya berakhir dengan terbalik ke depan.

Akhir 1990-an: angin kedua

Pada tahun 1998 Anatoly Gushchin, Anri Naskidyants dan sejumlah pilot lainnya membujuk Narushevich untuk terus bekerja di pesawat. Sebuah perusahaan swasta tertentu menjadi tertarik pada pesawat, uang ditemukan, sayap yang setengah terlupakan dipulihkan, dan tim mulai merakit badan pesawat. Semuanya dilakukan dari awal. Kecuali landing gear diambil dari helikopter Mi-1, dan dashboard diambil dari AN-2. Mobil itu dirancang untuk konsumen potensial: kursi untuk satu atau dua pilot dan tiga penumpang dalam setengah lingkaran. Alih-alih penumpang, dimungkinkan untuk menempatkan wadah untuk menyimpan pupuk dan peralatan semprot …

Sebuah fitur penting dari pesawat Narushevich adalah bahwa sayap oval tidak melekat langsung ke badan pesawat. Itu terletak di dalam sayap di rak dan suspensi. Dengan demikian, gaya angkat tercipta di seluruh permukaan sayap.

Pada tahun 2004, uji lapangan pertama dari mesin yang diterima dilakukan. Dia melakukan beberapa penerbangan dalam kondisi tenang dan berlawanan arah angin. Para penemu menemukan bahwa perangkat tersebut memiliki sifat aerodinamis yang sangat tidak biasa. Pertama, pesawat dengan sayap oval (kita akan menyebutnya lebih lanjut SOC) tidak bereaksi sama sekali terhadap hembusan angin samping hingga 13 m / s. Kedua, untuk lepas landas, 150 m sudah cukup (untuk AN-2 - 180 m, untuk pesawat lain dari kelas yang sama terkadang bahkan lebih). Tetapi hal utama ternyata adalah rasio praktis muatan dan berat total pesawat - 0,45! Sejauh ini, belum ada yang mendekati koefisien seperti itu. Pesawat itu dapat dengan aman ditunjukkan kepada investor masa depan.

Hari ini "pesawat oval" aneh oleh Louis Bleriot tampaknya tidak masuk akal: terlalu banyak kesalahan yang dibuat oleh perancang Prancis selama konstruksinya. Tetapi Bleriot bertindak secara acak: pada tahun 1906, tidak ada yang tahu konfigurasi sayap mana yang akan menang.

Cincin lepas landas vertikal

Di antara proyek-proyek Jerman dalam Perang Dunia Kedua, banyak yang benar-benar menakjubkan dalam keberanian dan orisinalitas mereka. Dengan demikian, pesawat tempur pencegat lepas landas dan pendaratan vertikal "Lark" (Lerche) yang dirancang oleh Ernst Heinkel (1944) memiliki sayap sembilan sisi tertutup dan dua motor Daimler-Benz 605D independen, yang masing-masing memutar baling-balingnya sendiri. Kedua baling-baling itu terletak di dalam sayap. Untuk saat itu, pesawat itu tidak biasa karena berarti lepas landas dan mendarat secara vertikal.

Sulit untuk mengatakan apa yang akan dilakukan Heinkel jika Lark diwujudkan dalam logam. Pada tahun 1945, Heinkel juga mengembangkan LercheII, tidak ada cukup waktu untuk yang pertama, dan proyek tersebut menghilang ke dalam ketidakjelasan. Namun, setiap orang memiliki kesempatan untuk menerbangkan Skylark - di game komputer IL-2 Sturmovik: Forgotten Battles. 1946.

Tetapi Prancis pada tahun 1959 menemukan kesempatan untuk mewujudkan mahakarya bersayap cincin mereka dalam logam. Jet SNECMA C-450 Coleoptere yang menakjubkan bahkan lepas landas. Benar, dia mendarat cukup keras, hampir mengubur pilot di bawahnya. Faktanya, SNECMA mengembangkan kendaraan udara tak berawak sayap cincin lebih awal, pada tahun 1954. Itu diberi nama liris Atar Volant C-400 P-1 (Bintang Terbang) dan membuat lebih dari 200 penerbangan uji yang sukses. Seperti Lark Jerman, itu adalah pesawat lepas landas dan mendarat vertikal. Langkah selanjutnya adalah pembuatan kendaraan berawak, yang menjadi C-450. Pesawat tempur delapan meter itu berhasil diluncurkan, tetapi selama transisi dari penerbangan vertikal ke penerbangan horizontal, ia menunjukkan ketidakmampuan total untuk mempertahankan ketinggian dan jatuh seperti batu. Pilot dikeluarkan, dan proyek mahal itu segera ditutup.

SNECMA C-450 (1959) Dia hanya bisa terbang secara vertikal. Ketika pilot mencoba untuk beralih ke penerbangan horizontal, struktur eksperimental jatuh seperti batu. Proyek pesawat sayap tertutup langsung ditutup.

SNECMA C-450 (1959)

Dia hanya bisa terbang secara vertikal. Ketika pilot mencoba untuk beralih ke penerbangan horizontal, struktur eksperimental jatuh seperti batu. Proyek pesawat sayap tertutup langsung ditutup.

Upaya terakhir untuk membuat ringplane lepas landas vertikal adalah proyek Amerika Convair Model 49 (1967). Convair sekarang terkenal dengan desain kapal selamnya dan sejumlah desain gila lainnya. Model49 adalah hibrida dari pesawat terbang dan helikopter. Sayapnya yang berbentuk cincin menyembunyikan gudang senjata yang bisa dibanggakan oleh seluruh resimen artileri. Senapan mesin, peluncur granat, meriam, dan peluncur roket - "ke-49" seorang diri dapat memberikan pertempuran kepada pasukan penuh. Jika itu dibuat. Proyek gila itu dengan bijak ditolak oleh pemerintah AS.

Sayap tertutup kehidupan baru

Pada tahun 2006, para ahli kembali tertarik pada topik sayap oval. Di salah satu perusahaan Minsk, pekerjaan desain eksperimental (R&D) diselenggarakan untuk memulihkan pesawat dengan sayap oval, mengujinya, dan mempelajari fitur aerodinamisnya. Kepala perancang ROC adalah Alexander Mikhailovich Anokhin, mantan pilot militer dengan pengalaman 35 tahun yang solid. Narushevich dan Gushchin menjadi anggota biro desain. Pada tahun 2008, Doktor Ilmu Fisika dan Matematika, Profesor Leonid Ivanovich Grechikhin terlibat dalam pekerjaan itu. Dia mengerjakan sifat aerodinamis roket dengan Korolev yang terkenal, dan sekarang dia berkonsultasi dan memberi kuliah di berbagai institut CIS. Akibatnya, sebuah tim dibentuk, yang terus mengerjakan topik ini sampai sekarang.

Masalahnya adalah pesawat itu tidak lepas landas ke langit sejak 2004 dan praktis tidak dapat digunakan. Tapi pekerjaan itu berjalan lancar. Pesawat itu dimodifikasi, disiapkan untuk penerbangan dan dikeluarkan dari hanggar. Tes dimulai. Konfigurasi kendaraan tetap sama, tetapi penyetelannya sangat serius - hingga perubahan profil sayap. Pekerjaan signifikan (yang berlanjut sekarang) pergi ke Grechikhin: sebuah pesawat dengan sayap oval dibangun, tetapi sebelumnya tidak ada yang menghitungnya secara rinci!

Fitur Teknik

Apa SOC hari ini? Ini pasti pesawat terbang. Tetapi dalam hal kualitasnya di udara, ia sangat berbeda dari mesin biasa dengan sayap datar atau bulat. Sayap datar biasa dicirikan oleh hambatan induktif: udara dari zona bertekanan tinggi di bawah sayap cenderung mengalir ke zona vakum di permukaan atas melalui ujung sayap. Dalam hal ini, vortisitas akhir terbentuk di belakang pesawat, yang pembentukannya juga mengkonsumsi energi, yang merupakan nilai resistansi induktif.

Untuk sayap oval, masalah hambatan induktif tidak relevan, karena tidak memiliki ujung. Selain itu, aliran udara yang masuk, melewati loop tertutup, diarahkan ke bawah, menciptakan gaya angkat tambahan. Semakin besar angle of attack sayap, semakin kuat efek ini. Dan sudut serangan dari desain seperti itu bisa sangat besar.

Aliran berhenti terjadi ketika jet udara, dengan peningkatan sudut serang, berhenti mengalir dengan lancar di sekitar permukaan atas sayap dan melepaskan diri darinya dengan pembentukan vortisitas. Dalam hal ini, gaya angkat pada sayap segera menghilang dan peralatan kehilangan kendali. Sayap oval memungkinkan sudut serang sayap hingga 50 °, sedangkan pesaing terdekatnya mencapai maksimum 20-22 °. Udara di dalam sayap yang tertutup membuat sulit untuk menghentikan aliran dari permukaan atas bagian bawah sayap. Dan ketika aliran meninggalkan loop tertutup, karena ejeksi (proses pencampuran dua media, ketika satu media menarik yang lain), itu "menyedot" udara yang melewati permukaan atas bagian atas sayap. Data ini tidak diperoleh secara empiris - sayap oval "tumpah" di saluran air.

Sebelum menjelma dalam logam dan lepas landas ke udara, pesawat Belarusia dengan loop sayap tertutup melewati tiga "reinkarnasi" - konstruksinya dimulai pada tahun 1988.

Kemampuan untuk terbang pada sudut serang yang sangat tinggi, ditambah dengan efek defleksi aliran, memungkinkan pesawat terbang pada kecepatan yang sangat rendah tanpa menggunakan penutup. SOK tidak memiliki mekanisasi sayap, yang tidak mencegahnya lepas landas dan mendarat dengan andal. Stall resistance yang belum pernah terjadi sebelumnya memungkinkan pesawat terbang dengan mantap dan andal pada rentang kecepatan terluas.

Banyak kualitas SOC yang mengejutkan. Dia berhasil mempercepat, terbang dan mendarat di trek berumput yang tidak rata hanya sepanjang 400 m, dengan mesin mati, dia merencanakan dengan baik dan umumnya berperilaku sangat stabil di udara. Sayap oval membuat pesawat lebih bermanuver dan hemat bahan bakar. Selain itu, loop tertutup memberikan kekuatan ekstra pada sayap. Menurut Grechikhin, pesawat dengan sayap klasik akan segera kehabisan tenaga. Ini sangat sederhana: semakin besar pesawat, semakin berat dan kuat sayapnya, semakin sulit untuk mempertahankan kekakuannya. Pada dasarnya, pesawat membawa massa beban "tidak berguna" - berat tiangnya sendiri. Dan sayap oval dua kali lebih ringan untuk gaya angkat yang sama.

Masalah tradisional

Masalah utama adalah bahwa undang-undang Belarusia tentang penerbangan tidak mengatur pembuatan pesawat di wilayah negara dan operasi penerbangannya sama sekali. Baru-baru ini, Midivisana telah menciptakan biro desain khusus untuk pengembangan kendaraan udara tak berawak di bawah kepemimpinan Anokhin. Di antara karyawan adalah Narushevich dan Gushchin. Tim penggemar yang mapan tidak kehilangan harapan bahwa setidaknya di pesawat tak berawak mereka akan dapat mewujudkan penemuan mereka - sayap oval tertutup.

Ringplan Sukhanov

Upaya untuk membuat ringplane juga dilakukan di Uni Soviet. Pada tahun 1936, seorang mahasiswa di Institut Penerbangan Moskow Sukhanov mempresentasikan proyek pesawat terbang dengan sayap melingkar untuk pertahanan sebagai tesis. Diameter sayap adalah 3 m, dan kecepatan desain 600 km / jam akan disediakan oleh mesin Hispano-Suiza 800-tenaga kuda. Pada tahun 1940, diploma telah menjadi proyek penuh dari pencegat-pesawat lepas landas dan mendarat pendek dan dipertimbangkan di dewan ilmiah dan teknis TsAGI. Tetapi perang datang, tidak ada waktu dan uang untuk pembangunan pesawat, dan terlebih lagi untuk pengujiannya. Pada tahun 1942, di Novosibirsk, Sukhanov membangun model kerja ringplane. Tes model telah menunjukkan bahwa pesawat dapat menahan sudut serangan hingga 43 °, memiliki rasio daya-terhadap-berat yang tinggi, sifat anti-spin, dan kemampuan manuver yang sangat baik. Sukhanov menerima sertifikat penulis, melakukan semua perhitungan, tetapi ringplan, karena perang dan kehancuran di negara itu, tidak pernah melihat cahaya hari.

Sayap menunjukkan sifat-sifatnya hanya pada rasio tertentu dari sumbu elips satu sama lain, panjang tali sayap terhadap sumbu minor elips dan nuansa profil sayap lainnya. Para desainer mengajukan paten dan menerima sertifikat prioritas untuk bentuk sayap ini di Belarus dan Rusia. Sekarang, tampaknya, tidak ada yang dapat mengulangi kesuksesan mereka, karena semua "koridor" yang tersedia dari parameter sayap yang menguntungkan telah diintai.

Untuk periode dari awal pengembangan hingga konstruksi model produksi pertama pesawat bermesin ringan, dibutuhkan sekitar $ 12 juta, kata Alexander Anokhin. “Kami bahkan bisa membuat pesawat layang gantung dengan sayap seperti itu. Bisakah Anda bayangkan? Gantung glider, jangan takut crosswind! Masalah utamanya bahkan bukan pembiayaan: begitu SOK sampai ke MAKS, misalnya, investor akan ditemukan. Masalahnya adalah dalam undang-undang Belarusia, yang menurutnya pesawat yang dibuat di wilayah negara itu sangat sulit untuk didaftarkan, dan dalam hal ini tidak mungkin, karena itu bukan milik kelas pesawat yang dikenal. Namun, sudah ada kesepakatan dengan lapangan terbang Voronezh, yang rencananya akan digunakan untuk pengujian kendaraan lebih lanjut.

Apa berikutnya? Ayo lihat. Faktanya tetap. Untuk pertama kalinya dalam sejarah konstruksi pesawat, pesawat bersayap tertutup lepas landas. Mungkin kita berada di ambang penemuan baru. Atau mungkin itu hanya sebuah pesawat yang aneh, sebuah insiden yang terisolasi. Waktu akan menjawab.