История со сверхзвуковым крылом типа «арочный парасоль» в США началась с некоторых проектов фирмы McDonnell-Douglas. Есть сведения о концепции истребителя от данной фирмы с крылом такого типа и проекте пассажирского лайнера ...
Ещё один проект от McDonnell-Douglas с использование крыла парасоль. В этот раз пассажирский гиперзвуковой лайнер, спроектированный в конце 1970-х - начале 1980-х годов. Интересным моментом этого проекта является использование крупных гондол двигателей (совсем не типичных для гиперзвуковых проектов того времени) для формирования зоны высокого давления под крылом.
Это позволило почти не использовать форму арки в проекте и этим упростить и облегчить конструкцию крыла. Конусы воздухозаборников двигателей так же создают ударную волну, частично попадающую под крыло и обеспечивающую ещё немного подъёмной силы. Всё это вместе позволяет экономить серьёзно топливо, за счёт снижения тяги для поддержания устойчивого полёта на высоких скоростях. В условиях после нефтяных кризисов 1970-х годов такая экономия была критически важна для подобных проектов. Необычно и использование развитых концевых крылышек на законцовках трапециевидного крыла в качестве горизонтальных стабилизаторов.
Есть у использования компоновочного решения парасоль для сверхзвукового и гиперзвукового полёта и один плюс, особенно важный для пассажирского самолёта. Как гласит правило площади - сверхзвуковое сопротивление самолета связано с общей площадью на части самолета. Что бы не создавать лишнее сопротивление в местах где площадь резко вырастает (например, там где крепится крыло) необходимо сузить сам фюзеляж, что бы общую площадь уменьшить. Потому у многих сверхзвуковых самолётов сложная форма фюзеляжа (так называемая «осиная талия»), это же и одна из многих причин частого использования дельтообразного крыла на сверхзвуковых самолётах, у которого площадь увеличивается к концу сужающегося фюзеляжа. Но сделать фюзеляж сложной формы, устойчивый к высоким перегрузкам и при этом умудриться поместить внутрь ещё и салон с пассажирами - задача не из простых. Компоновка с крылом парасоль снимает эту проблему, позволяя использовать фюзеляж простой веретенообразной формы.
Но проект McDonnell-Douglas ещё и хорошо показывает то, почему такое решение так и не прижилось. Массивное крыло и его крепление к фюзеляжу - это много дополнительного веса, а вот выигрыш у такой конструкции волнолёта от дополнительной подъёмной силы совсем не такой и большой, как хотелось бы. И чем больше скорость - тем больше мешает само крыло, нейтрализуя положительный эффект от повышения давления под крылом. Другие компоновки «волнолётов» отказались перспективнее, хотя и создавали куда больше проблем на малых скоростях.
Как уже упоминалось ранее, использовать для создания повышенного давления под арочным крылом можно не только ударную волну от воздухозаборников но и от носа фюзеляжа летательного аппарата. Более того, такой вариант для больших скоростей подходит даже лучше. Не удивительно, что пока инженеры Boeing работали над проектом своего истребителя с двойным арочным крылом, специалисты NASA уделяли куда больше внимание варианту крыла с аркой над фюзеляжем. Из-за способа установки в англоязычной специализированной литературе принято называть такую конструкцию просто «Рarasol wing». Это, как думается, не совсем подходящее наименование, ибо никакого отличия в названии от обычных самолётов с компоновкой парасоль нет. Потому следует придерживаться русскоязычного термина «арочный парасоль».
У подобной конструкции было значительное преимущество перед компоновкой, выбранной в Boeing - ударная волна от носа была сильнее и позволяла создать повышенное давление на большей площади крыла на высоких скоростях. Это в свою очередь позволяло значительно уменьшить размеры крыла и этим снизить сопротивления воздуха, что для проектов близких к гиперзвуковой скорости было критически важно. Так как эти исследования велись в основном инженерами NASA, запатентовать их у Boeing не было ни единого шанса. Но это не значит, что они не использовали это решение в своих проектах.
В конце 1970-х годов начались работы над программой стратегической межконтинентальной крылатой ракеты для ВВС США (о которой, я думаю, у нас в обозримое время будет отдельный разговор). Главной задачей проекта было совместить плюсы МБР, такие как дальность и неуязвимость к обычному ПВО с плюсами обычных крылатых ракет: высокой точностью за счёт маневрирования на финальном участке полёта и относительно приемлемые размеры, позволяющие размещать ракеты на бомбардировщиках без особых извращений. Планировалось, что такая ракета должна развивать скорость с числом Маха не менее 4. Для своего проекта в рамках этой программы в Boeing решили использовать арочный парасоль. Такое решение позволяло за счёт создания дополнительной подъёмной силы сократить расход топлива, упростить маневрирование во время полёта, при этом сохранив приемлемые габариты ракеты. В первом варианте Boeing использовали крыло очень похожее по форме арки, на использованное в их проекте истребителя. Но как показали исследования - на больших скоростях площади арки не хватает для создания зоны повышенного давления. Потому на последующих вариантах арка получила трапециевидную форму (что так же можно назвать обычным решением для подобных крыльев, предназначенный для около-гиперзвуковых скоростей). К сожалению точно отследить дальнейшую судьбу проекта пока не выходит, так как многое, связанное с гиперзвуком или близким к нему скоростями, всё ещё секретно. Можно лишь сказать, что примерно в середине 1980-х подход к стратегической крылатой ракете был изменён в пользу большей ставки на незаметность чем на скорость.
История со сверхзвуковым крылом «арочный парасоль» подходит к концу, а значит следует упомянуть и третью американскую фирму, работавшую над этой темой. Не очень ясно когда и как фирма Lockheed начала исследования этого решения. Более того, все известные сейчас её работы по этой теме произведены на несколько лет позже, чем существуют последние последние упоминания о работах над этой концепцией в Boeing и NASA.
1. Высотный гиперзвуковой разведчик Cl-2218-1. Создан в рамках программы ВВС США High Altitude Configuration Technology по разработке замены уже заслуженного разведчика SR-71. Крейсерская скорость полёта на высоте 30 километров равна пяти скоростям звука (М=5). Дальность полёта в крейсерском режим - чуть более 9000 километров. Максимальная взлётная масса 113 тонн. В движение монстрика приводят два гибридных турбопрямоточных двигателя от Pratt & Whitney, глубокое развитие J58-P4. Внешний вид проекта - без всяких натяжек абсолютно космический.
Основная выгода от крыла «арочная парасоль» в таком случае это не обычное создание дополнительной подъёмной силы, а создание хоть какой-то подъёмной силы на таких высотах от крыла. Чтобы оно не было бесполезным грузом, который нельзя выкинуть, ибо Cl-2218-1 надо как-то взлетать и садиться. Второе крайне интересное решение - это расположение двигателей, под крылом, а точнее между крылом и фюзеляжем. Условная «воздушная подушка» созданная под крылом не только работала на увеличение подъёмной силы - она ещё значительно снижала скорость потока воздуха перед воздухозаборниками, решая одну из главных проблем авиации на таких высоких скоростях. По сути такое решение было «ноу-хау» Lockheed и пока не известно более использование где-то подобного подхода. Не известно и о других вариантах проекта на которые намекает обозначение «-1» в номере. Но вот вопросов о судьбе программы High Altitude Configuration Technology нет - даже в богатые 1980-е годы столько денег, сколько требовало создание подобных разведывательных самолётов, у США не было.
2. О следующем проекте не известно совсем ничего. Этот проект так же создан в начале 80-х годов в Lockheed, в некоторых источниках его называют истребителем. В чём-то он напоминает Cl-2218-1, только сильно меньше.
Использовано такое же размещение двигателей и воздухозаборников - между крылом и фюзеляжем. То что в конструкции не используются технологии «стелс» позволяет предположить, что проект выполнен до 1982 года (конструкцию «арочный парасоль» с огромным зазором между фюзеляжем и крылом вообще сложно сделать малозаметной, хотя всё же не невозможно). Учитывая, что до того, как ВВС решили, что их перспективный истребитель будет малозаметным, в Lockheed как раз делали ставку на скорость (их основной проект вообще напоминал уменьшенный SR-71), то и исследование варианта с использованием конструкции «арочная парасоль» выглядит логично. Но пока это не более чем предположение и возможно время откроет новую информацию об этом проекте.
Комментариев нет:
Отправить комментарий