الطائرة الحلقية: طائرة ذات حلقة جناح مغلقة

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

لا يمكن أن تطير طائرة ذات حلقة جناح مغلقة - لقد ثبت ذلك بمرور الوقت. تمت محاولة استخدام Ringplanes منذ زمن الأخوين رايت ، ولم يتمكن مثل هذا الهيكل من البقاء عالياً لعدة دقائق. لكن العقل البشري لا يستسلم. في عام 2007 ، بعد 100 عام وأكثر من 20 محاولة ، انطلق جهاز مماثل. وقد أثبت نفسه كطائرة سهلة المناورة وخفيفة ومتينة.

بدأت هذه الحكاية في عام 1988 عندما كانت الأمور تتجه بالفعل نحو انهيار الاتحاد ، لكن الأمل في الاستقرار كان لا يزال مشتعلاً في نفوس قادة الدولة الضخمة. تلقى نادي الإبداع التقني في Minsk Gear Plant مهمة إبداعية من هيكل زراعي محلي: تصميم طائرة خفيفة وخفيفة المناورة يمكنها تحمل الرياح الجانبية القوية. كان "المزارع" الأكثر شهرة في ذلك الوقت هو AN-2: كان بإمكانه استخدام الكثير من الأسمدة ومعدات الرش. لكن الريح كانت عدوه الرهيب - في حقول كوبان التي لا نهاية لها ، كانت AN-2 ، من حيث القدرة على التحكم ، تشبه الفيل المجنون. تولى القضية فني الطيران أركادي ألكساندروفيتش ناروشفيتش والطيار أناتولي ليونيدوفيتش غوشين وعدة أشخاص آخرين. بعد بحث مطول ، توصل Narushevich إلى نتيجة غير متوقعة: من الضروري بناء طائرة ذات محيط مغلق ، ولكن ليس بشكل دائري ، بل بيضاوي. تم بناء العديد من النماذج ، والتي طارت بنجاح كبير (لاحظت أنه خلال محادثتنا ، صنع Narushevich نموذجًا ورقيًا في 15 دقيقة - وقد طار!). اشترى المتحمسون المواد وقاموا ببناء جناح بيضاوي. ثم تحطمت 1991. بقي الاتحاد السوفياتي في الماضي ، وانتهى التمويل في غضون أيام قليلة ، وتم سحب الأموال المتبقية. تم إرسال الجناح للتخزين طويل الأجل ، ونسي مشروع الطائرة. لكن هذا كان بعيدًا عن النهاية.

من Bleriot إلى Zhivodan

في 17 ديسمبر 1903 ، نزل رجل في الهواء لأول مرة في طائرة بمحرك. كان الرجل يدعى أورفيل رايت ، وكانت الطائرة تسمى رايت فلاير آي.

على الرغم من النجاح الملحوظ للأخوين رايت ، توصل العديد من المخترعين إلى تكوينات أجنحة مختلفة ، وفقًا لمفاهيمهم ، أكثر فاعلية من طائرات رايت العادية. كان المخترع الفرنسي لويس بليريو أحد رواد الطيران ، الذي بنى أول جهاز من طراز Ornithopter عام 1900. صحيح أن الطراز الحادي عشر فقط ، الذي تم بناؤه عام 1909 ، أصبح أول طائرة طيران حقيقية من Bleriot. لسنا مهتمين بها على الإطلاق ، ولكننا مهتمون بطائرة Bleriot III ، التي صممت عام 1906 ولم تقلع أبدًا. كانت أول طائرة ذات جناح مغلق حلقة في تاريخ صناعة الطائرات.

كان Bleriot يقوم فقط بالتجربة - بشكل عشوائي. قام بتوصيل أطراف أجنحة الطائرة التقليدية ذات السطحين في أنصاف دوائر وركب نفس تصميم الذيل. صحيح أن الطائرة المائية الناتجة "Bleriot III" لم تقلع من الماء من تلقاء نفسها. وصف شهود عيان عدة رحلات جوية - عندما تم سحب الجهاز مثل الطائرة الورقية ، ولكن ليس أكثر من ذلك.

أصبحت أخطاء Blériot اليوم واضحة: ذيل ثقيل للغاية ، وخسائر عالية في الرفع بسبب اختيار محيط الجناح بشكل غير صحيح. لكن الحقيقة تبقى - بدأت الطائرات ذات الأجنحة المغلقة رحلتها في مجال الطيران.

بالإضافة إلى Bleriot ، جرب العديد من المصممين الآخرين منذ بداية القرن استخدام الجناح المغلق. اشتهرت طائرة المهندس الفرنسي جيفودان ، التي بناها في مصنع فيلموريل عام 1909 ، في وقت من الأوقات. لقد كتب الجميع والجميع ، بما في ذلك Scientific American وعدد من المنشورات المحترمة ، عن الآلة المذهلة التي تفتح عصرًا جديدًا من الطيران. في طائرة Zhivodan ، تم لعب دور الأجنحة من قبل شخصين على شكل حلقة ، يوجد بينهما مقعد الطيار.يزن المحرك 80 كجم وطور 40 حصانًا عن طريق تدوير مروحة قطرها 2.4 متر. كما قد تتوقع ، فإن الهيكل الغريب ، الذي يذكرنا بأنبوب بجزء مركزي ممزق ، لم يرتفع في الهواء. ومن الجدير بالذكر أن مصمم الطائرات الفرنسي إيمانويل فيون صمم نموذجًا عمليًا لطائرة Zhivodan في الثمانينيات. وطار النموذج بشكل جميل. أي أن خصائصه الديناميكية الهوائية لم تكن سيئة للغاية. قد تكون الكتلة الزائدة أو قوة المحرك المنخفضة قد حالت دون إقلاع الأصل.

ومن الجدير بالذكر تصميم مدهش آخر - ما يسمى بالطائرة غاري للأمريكي ويليام بيرس غاري. كان لطائرة غاري (1910) جناح مسطح على شكل حلقة يبلغ قطره 8 أمتار - أي أكثر من أربعة ارتفاعات بشرية! صحيح أن طائرة غاري كانت بارزة في عدم استقرارها الرهيب: كل محاولات التحليق فوقها انتهت بالانقلاب إلى الأمام.

أواخر التسعينيات: الريح الثانية

في عام 1998 ، أقنع أناتولي جوشين وأنري ناسكيديانتس وعدد من الطيارين الآخرين ناروشيفيتش بمواصلة العمل على متن الطائرة. أصبحت شركة خاصة معينة مهتمة بالطائرة ، وعثر على الأموال ، وتمت استعادة الجناح نصف المنسي ، وبدأ الفريق في تجميع جسم الطائرة. كل شيء تم من الصفر. ما لم يتم أخذ معدات الهبوط من طائرة هليكوبتر Mi-1 ، وتم أخذ لوحة القيادة من AN-2. تم تصميم السيارة للمستهلك المحتمل: مقاعد لطيار أو طيارين وثلاثة ركاب في نصف دائرة. بدلاً من الركاب ، كان من الممكن وضع حاويات لتخزين الأسمدة ومعدات الرش …

من السمات المهمة لطائرة ناروشيفيتش أن الجناح البيضاوي لم يكن مرتبطًا مباشرة بجسم الطائرة. كانت موجودة داخل الجناح على رفوف ومعلقات. وهكذا ، تم إنشاء المصعد فوق سطح الجناح بأكمله.

بحلول عام 2004 ، تم إجراء الاختبارات الميدانية الأولى للآلة المستلمة. قامت بعدة رحلات جوية في ظروف هادئة وعاصفة. اكتشف المخترعون أن الجهاز له خصائص هوائية غير عادية للغاية. أولاً ، الطائرة ذات الجناح البيضاوي (سنسميها أيضًا SOC) لم تتفاعل على الإطلاق مع هبوب رياح جانبية تصل سرعتها إلى 13 م / ث. ثانيًا ، بالنسبة للإقلاع ، كان 150 مترًا كافيًا (للطائرة AN-2 - 180 مترًا ، للطائرات الأخرى من نفس الفئة أحيانًا أكثر). ولكن تبين أن الشيء الرئيسي هو النسبة العملية للحمولة والوزن الإجمالي للطائرة - 0.45! حتى الآن ، لم يقترب أحد من هذا المعامل. يمكن عرض الطائرة بأمان للمستثمرين في المستقبل.

اليوم تبدو "الطائرة البيضاوية" الغريبة التي رسمها لويس بليريو سخيفة: فقد ارتكب المصمم الفرنسي أخطاء كثيرة أثناء بنائه. لكن Bleriot تصرف بشكل عشوائي: في عام 1906 ، لم يعرف أحد تشكيل الجناح الذي سيفوز.

حلقات الإقلاع العمودي

من بين المشاريع الألمانية للحرب العالمية الثانية ، كان العديد من المشاريع مدهشين للغاية في شجاعتهم وأصالتهم. وهكذا ، فإن المقاتلة الاعتراضية للإقلاع والهبوط العمودية "Lark" (Lerche) التي صممها Ernst Heinkel (1944) كان لها جناح مغلق من تسعة جوانب ومحركين مستقلين من Daimler-Benz 605D ، كل منهما قام بتدوير المروحة الخاصة به. تم وضع كلا المراوح داخل الجناح. في ذلك الوقت ، كانت الطائرة غير عادية من حيث أنها تعني الإقلاع والهبوط العمودي.

من الصعب تحديد ما كان سيفعله هينكل لو تجسد لارك في المعدن. في عام 1945 ، طور Heinkel أيضًا LercheII ، ولم يكن هناك وقت كافٍ لأول مرة ، واختفى المشروع في الغموض. ومع ذلك ، كل شخص لديه الفرصة للطيران Skylark - في لعبة الكمبيوتر IL-2 Sturmovik: Forgotten Battles. 1946.

لكن الفرنسيين في عام 1959 وجدوا الفرصة لتجسيد تحفتهم ذات الأجنحة الحلقية في المعدن. حتى أن الطائرة المذهلة SNECMA C-450 Coleoptere أقلعت. صحيح أنه هبط بقوة ، كاد أن يدفن الطيار تحته. في الواقع ، طورت سنيكما المركبة الجوية غير المأهولة ذات الأجنحة الحلقية في وقت سابق ، في عام 1954.تم إعطاؤه الاسم الغنائي Atar Volant C-400 P-1 (Flying Star) وقام بأكثر من 200 رحلة تجريبية ناجحة. مثل الألمانية لارك ، كانت طائرة إقلاع وهبوط عمودية. كانت الخطوة التالية هي إنشاء مركبة مأهولة ، والتي أصبحت C-450. تم إطلاق المقاتلة التي يبلغ طولها ثمانية أمتار بنجاح ، ولكن أثناء الانتقال من رحلة عمودية إلى رحلة أفقية ، أظهرت عجزًا تامًا عن الحفاظ على الارتفاع وسقطت مثل الحجر. خرج الطيار ، وأغلق المشروع الباهظ على الفور.

SNECMA C-450 (1959) يمكنه الطيران عموديًا فقط. عندما حاول الطيار التحول إلى الطيران الأفقي ، سقط الهيكل التجريبي مثل الحجر. تم إغلاق مشروع الطائرات ذات الأجنحة المغلقة على الفور.

سنيكما C-450 (1959)

يمكنه الطيران عموديًا فقط. عندما حاول الطيار التحول إلى الطيران الأفقي ، سقط الهيكل التجريبي مثل الحجر. تم إغلاق مشروع الطائرات ذات الأجنحة المغلقة على الفور.

كانت آخر محاولة لإنشاء طائرة إقلاع عمودية هي المشروع الأمريكي Convair Model 49 (1967). تشتهر Convair الآن بتصميمها الغواصة وعدد من التصاميم المجنونة الأخرى. كان الموديل 49 عبارة عن هجين من طائرة وطائرة هليكوبتر. أخفى جناحها على شكل حلقة ترسانة يمكن أن يفخر بها فوج مدفعي كامل. المدافع الرشاشة وقاذفات القنابل والمدافع وقاذفات الصواريخ - "49" يمكن أن تخوض معركة بمفردها لجيش كامل الأهلية. إذا تم ذلك. تم رفض المشروع المجنون بحكمة من قبل حكومة الولايات المتحدة.

جناح مغلق حياة جديدة

في عام 2006 ، أصبح الخبراء مهتمين مرة أخرى بموضوع الجناح البيضاوي. في إحدى شركات مينسك ، تم تنظيم أعمال التصميم التجريبية (R & D) لاستعادة طائرة ذات جناح بيضاوي واختبارها ودراسة ميزاتها الديناميكية الهوائية. كان كبير مصممي ROC هو ألكسندر ميخائيلوفيتش أنوخين ، وهو طيار عسكري سابق يتمتع بخبرة قوية مدتها 35 عامًا. أصبح Narushevich و Gushchin عضوين في مكتب التصميم. في عام 2008 ، شارك دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية البروفيسور ليونيد إيفانوفيتش غريشيخين في العمل. لقد عمل على الخصائص الديناميكية الهوائية للصواريخ مع Korolev الشهير ، وهو الآن يستشير ويحاضر في معاهد مختلفة في رابطة الدول المستقلة. ونتيجة لذلك ، تم تشكيل فريق يواصل العمل على هذا الموضوع حتى الآن.

كانت المشكلة أن الطائرة لم تقلع في السماء منذ عام 2004 وأصبحت غير صالحة للاستعمال عمليا. لكن العمل كان على قدم وساق. تم تعديل الطائرة وتجهيزها للرحلات وإزالتها من الحظيرة. بدأت الاختبارات. ظل تكوين السيارة كما هو ، لكن الضبط الدقيق كان جديًا - حتى التغيير في ملف تعريف الجناح. ذهب عمل كبير (يستمر الآن) إلى Grechikhin: تم بناء طائرة بجناح بيضاوي ، لكن لم يحسبها أحد بالتفصيل من قبل!

ميزات تقنية

ما هي شركة نفط الجنوب اليوم؟ هذه بالتأكيد طائرة. لكن من حيث خصائصه في الهواء ، فهو يختلف بشكل ملحوظ عن الآلات العادية ذات الأجنحة المسطحة أو المستديرة. يتميز الجناح المسطح العادي بمقاومة حثية: يميل الهواء القادم من منطقة الضغط العالي أسفل الجناح إلى التدفق إلى منطقة الفراغ على السطح العلوي من خلال أطراف الجناح. في هذه الحالة ، تتشكل الدوامات الطرفية خلف الطائرة ، والتي يستهلك تكوينها أيضًا الطاقة ، وهي قيمة المقاومة الاستقرائية.

بالنسبة للجناح البيضاوي ، فإن مشكلة المقاومة الاستقرائية ليست ذات صلة ، لأنها لا تحتوي على نصائح. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توجيه تدفق الهواء الداخل ، الذي يمر عبر حلقة مغلقة ، نحو الأسفل ، مما يخلق قوة رفع إضافية. كلما زادت زاوية هجوم الجناح ، كان هذا التأثير أقوى. ويمكن أن تكون زاوية الهجوم لهذا التصميم كبيرة بشكل غير مسبوق.

يحدث توقف التدفق عندما يتوقف تدفق الهواء ، مع زيادة زاوية الهجوم ، عن التدفق بسلاسة حول السطح العلوي للجناح وينفصل عنه مع تكوين دوامات.في هذه الحالة ، يختفي المصعد الموجود بالجناح على الفور ويفقد الجهاز السيطرة. يسمح الجناح البيضاوي بزاوية هجوم للجناح تصل إلى 50 درجة ، بينما يصل أقرب المنافسين إلى 20-22 درجة كحد أقصى. يجعل الهواء داخل الجناح المغلق من الصعب إيقاف التدفق من السطح العلوي للجزء السفلي من الجناح. وعندما يغادر التدفق الحلقة المغلقة ، بسبب الطرد (عملية خلط وسيطين ، عندما يدخل أحد الوسطين الآخر) ، فإنه "يمتص" الهواء المار على طول السطح العلوي للجزء العلوي من الجناح. لم يتم الحصول على هذه البيانات تجريبياً - فقد "انسكب" الجناح البيضاوي في قناة المياه.

قبل أن تتجسد في المعدن وتقلع في الهواء ، مرت الطائرة البيلاروسية ذات الحلقة المغلقة بجناحها بثلاثة "تناسخات" - بدأ بناؤها في عام 1988.

تسمح القدرة على الطيران بزوايا هجوم عالية للغاية ، إلى جانب تأثير انحراف التدفق ، للطائرة بالتحليق بسرعات منخفضة للغاية دون استخدام اللوحات. تفتقر SOK إلى ميكنة الجناح ، والتي لا تمنعها من الإقلاع والهبوط بشكل موثوق. تسمح مقاومة التوقف غير المسبوقة للطائرة بالتحليق بثبات وموثوقية على أوسع نطاق للسرعة.

العديد من صفات شركة نفط الجنوب مدهشة. تمكن من الإسراع والتحليق للأعلى والهبوط على مسار عشبي غير مستوٍ يبلغ طوله 400 متر فقط ، مع توقف المحرك ، يخطط جيدًا ويتصرف بشكل عام بثبات شديد في الهواء. الجناح البيضاوي يجعل الطائرة أكثر قدرة على المناورة وكفاءة في استهلاك الوقود. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحلقة المغلقة تمنح الجناح قوة إضافية. ووفقًا لـ Grechikhin ، فإن الطائرات ذات الأجنحة الكلاسيكية ستنفد قريبًا من قوتها. الأمر بسيط للغاية: فكلما كانت الطائرة أكبر ، وكلما كان جناحها أثقل وأقوى ، كان من الصعب الحفاظ على صلابتها. بشكل أساسي ، تحمل الطائرة كتلة من الحمولة "عديمة الفائدة" - وزن قطعها الخاصة. والجناح البيضاوي هو ضعف الضوء لنفس المصعد.

مشاكل تقليدية

المشكلة الرئيسية هي أن قوانين الطيران البيلاروسية لا تنص على إنشاء طائرات على أراضي البلاد وعمليات طيرانها على الإطلاق. في الآونة الأخيرة ، أنشأت Midivisana مكتب تصميم متخصص لتطوير الطائرات بدون طيار تحت قيادة Anokhin. من بين الموظفين كلا من Narushevich و Gushchin. لا يفقد فريق المتحمسين المعتمد الأمل في أن يتمكنوا على الأقل في طائرة بدون طيار من تحقيق اختراعهم - جناح بيضاوي مغلق.

رينغبلان سوخانوف

بذلت محاولات لإنشاء طائرة رنين أيضًا في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. في عام 1936 ، قدم طالب في معهد موسكو للطيران سوخانوف مشروع طائرة بجناح حلقي للدفاع كأطروحة. كان قطر الجناح 3 أمتار ، وسرعة التصميم البالغة 600 كم / ساعة كان من المقرر توفيرها بواسطة محرك هيسبانو سويزا بقوة 800 حصان. بحلول عام 1940 ، أصبحت الدبلومة مشروعًا كاملًا لمقاتلة اعتراضية قصيرة الإقلاع والهبوط وتم النظر فيها في المجلس العلمي والتقني لـ TsAGI. لكن الحرب جاءت ، ولم يكن هناك وقت ومال لبناء الطائرة ، وحتى أكثر من ذلك لاختبارها. في عام 1942 ، في نوفوسيبيرسك ، بنى سوخانوف نموذجًا عمليًا للطائرة الحلقية. أظهرت اختبارات النموذج أن الطائرة يمكنها تحمل زوايا هجوم تصل إلى 43 درجة ، ولها نسبة عالية من القوة إلى الوزن ، وخصائص مضادة للدوران ، وقدرة ممتازة على المناورة. تلقى سوخانوف شهادة المؤلف ، وأجرى جميع الحسابات ، لكن المخطط الدائري ، بسبب الحرب والدمار في البلاد ، لم ير النور أبدًا.

يُظهر الجناح خصائصه فقط بنسبة معينة من محاور القطع الناقص لبعضها البعض ، وطول وتر الجناح إلى المحور الصغير للقطع الناقص والفروق الدقيقة الأخرى في المظهر الجانبي للجناح. تقدم المصممون بطلب للحصول على براءة اختراع وحصلوا على شهادات الأولوية لشكل الجناح هذا في بيلاروسيا وروسيا. الآن ، على ما يبدو ، لن يتمكن أي شخص من تكرار نجاحهم ، لأن جميع "الممرات" المتاحة لمعايير الجناح المفيدة قد تم إخمادها بالفعل.

يقول ألكسندر أنوخين إن الفترة من بداية التطوير إلى بناء أول نموذج إنتاج للطائرة ذات المحرك الخفيف ، هناك حاجة إلى حوالي 12 مليون دولار. "يمكننا حتى صنع طائرة شراعية معلقة بمثل هذا الجناح. هل يمكنك أن تتخيل؟ شنق طائرة شراعية ، لا تخاف من الرياح المستعرضة! " المشكلة الرئيسية ليست حتى التمويل: فبمجرد وصول SOK إلى MAKS ، على سبيل المثال ، سيتم العثور على المستثمرين. تكمن المشكلة في التشريع البيلاروسي ، الذي بموجبه من الصعب للغاية تسجيل طائرة تم إنشاؤها على أراضي الدولة ، وفي هذه الحالة يكون الأمر مستحيلًا ، لأنه لا ينتمي إلى فئات الطائرات المعروفة. ومع ذلك ، هناك بالفعل اتفاق مع مطار فورونيج ، والذي من المقرر استخدامه لمزيد من الاختبارات للسيارة.

ماذا بعد؟ دعنا نرى. تبقى الحقيقة. لأول مرة في تاريخ صناعة الطائرات ، أقلعت طائرة ذات أجنحة مغلقة. ربما نحن على وشك اكتشافات جديدة. أو ربما كانت مجرد طائرة غريبة ، حادثة منعزلة. سيخبر الوقت.