Утопическое крыло с переменной площадью. семейство экспериментальных самолетов varivol конструкции жака жери. часть 1

      Комментарии к записи Утопическое крыло с переменной площадью. семейство экспериментальных самолетов varivol конструкции жака жери. часть 1 отключены

в течении тридцатых годов это изобретение завлекало к себе громадное внимание. Оно имело возможность бы совершить переворот в авиации, если бы утопия имела бы сообщение с реализмом.

Спросите себя: как возможно в один момент летать и как возможно медленнее и как возможно стремительнее? Во второй половине 20-ых годов двадцатого века французский инженер Жак Жери (Jacques Gerin) был уверен, что нашёл метод выйти за эти две несовместимые крайности. На протяжении работ, продолжавшихся в течение двадцати лет, Жери продвинулся на большом растоянии вперед.

Эта статья является поучительную (и полную) историю данных работ.

Посадочная скорость всегда была предметом внимания, и на данный момент ее стараются удержать в строго ограниченных пределах. Окончание Первой Мировой, кроме начала мирной судьбе, кроме этого ознаменовалось и созданием гражданской авиации. По мере накопления опыта становилось все более очевидным, что низкая посадочная скорость есть гарантией безопасности.

Так, был задан обманчивый во всей собственной простоте вопрос: как примирить свойство летать максимально медлительно с высокой крейсерской скоростью?

В случае если многие изобретатели и инженеры в то время не принимали полностью всей сложности аэродинамики – науки, которая тогда носила еще лабораторный темперамент, – из собственного опыта они знали, что дабы летать скоро, нужно иметь несущие плоскости малой площади, а дабы летать медлительно, нужно было напротив, иметь громадную площадь несущих поверхностей. С самого зарождения авиации как раз так в зависимости от назначения самолетов изменяли площадь несущих поверхностей данных летательных аппаратов.

Во Франции Леон Левавассер (Leon Levavasseur) и Жюль Гастамбид (Jules Gastambide) – ветхие партнеры компании Antoinette – первыми применили подобный принцип. В первой половине 20-ых годов XX века они выстроили два прототипа, крылья которых были снабжены панелями, выдвигавшимися из задней кромок и передней крыльев. К сожалению, в первой половине 20-ых годов XX века эти опыты были прекращены в связи со смертью изобретателя Леона Левавассера.

В Англии авиастроительная компания сэра Фредерика Хэндли-Пейджа (Sir Frederick Handley-Page) в те годы внесла предложение второе, более красивое решение проблемы: оно было более сложным с технической и научной точек зрения. Обращение шла о втором факторе расчета подъемной силы Cz – коэффициенте подъемной силы, что зависит не только от площади крыла, но и от формы крыла, состояния его поверхности и т.д..

В первой половине 20-ых годов двадцатого века компания Handley-Page представила экспериментальный моноплан HP.20, что еще не взял устройств для повышения подъемной силы, но имел возможность развивать подъемную силу без трансформации площади: большое повышение Cz (подъемной силы) до большого могло быть обеспечено отклонением «поворотных носков крыла» и «закрылков», каковые улучшали обтекание воздушного потока, генерирующего подъемную силу на верхней поверхности крыла. Это «щелевое крыло Хэндли-Пейджа» (Handley-Page slotted wing) привело к большому недоверию – в том числе и в самой Англии, – но скоро было принято во многих государствах, включая и Францию.

В те годы боязнь «утраты скорости» была навязчивой как среди пилотов, так и среди авиаконструкторов. В силу последовательности обстоятельств, среди которых срыв потока (утрата подъемной силы) не из-за нехватки скорости, а от избыточного угла атаки, многие бежали за химерой «неосуществимости утраты скорости». Утрата скорости имела возможность случиться на громадной скорости на протяжении исполнения резкого маневра, но чаще эта неприятность появлялась на малых скоростях, в то время, когда для удержания подъемной силы требовалось все больше увеличивать угол атаки, и по окончании превышения его большого значения происходил срыв.

В октябре 1927 году в компании Handley-Page были созданы машинально раскрывающиеся слоты, каковые писатель и инженер К. Дж. Грей (C. G. Grey) назвал собственный изобретение как основополагающее и имеющее в авиации такое же значение, что и пневматические шины для автомобиля.

В то же самое время богатый американский промышленник Дэниэл Гуггенхайм (Daniel Guggenheim) заявил о начале конкурса на надёжный самолет (Safe Aircraft Competition); целью состязаний было стимулирование большого шага вперед в области авиационной безопасности. Среди требований конкурса были указаны характеристики, нужные для исполнения взлета, полёта и посадки на малой скорости. Заявки на участие принимались с 1 сентября 1927 года по 31 октября 1929 года.

В соответствии с требованиями компания Handley Page создала экспериментальный самолет HP 39 Guggenheim Competition Biplane, наименование которого скоро было сокращено до Gugnunc. Оснащенный закрылками и предкрылками Gugnunc был одним из двух выбранных (в конкурсе участвовали 27 самолетов), но ограничивался утешительным призом: победителем был Curtiss Tanager.

Как штора

Во второй половине 20-ых годов двадцатого века французский инженер Жак Жери, стремясь создать собственную совокупность, начал работы над крылом с переменной площадью. Полная хронология данных работ фактически малоизвестна, но если судить по последовательности докладов, воспоминаний, памятных записок и докладных разработка крыла с переменной площадью проводилась и в пятидесятых годах. Большая часть этих документов хранится в космонавтики и музей авиации, Ле-Бурже, и в группе по защите авиационного наследия (Groupement pour la Protection du Patrimoine Aeronautique – GPPA) и разрешает проследить всю историю проекта и предлагает свежий взор на творческую и пламенную личность.

Принцип рожденного во второй половине 20-ых годов двадцатого века изобретения сочетал в себе самые современные и архаичные черты и заключался в том, дабы на протяжении неподвижного железного крыла большого удлинения [1] развернуть эластичное крыло, свернутое спирально в фюзеляжа. Эластичное крыло складывалось из прорезиненной ткани, укрепленной сочлененными нервюрами. Под действием внутренних пружин нервюры имели возможность существенно увеличивать собственную выпуклость либо же под действием силы ветра, достаточной для придания профилю двойной кривизны большей плоскости, создавая, так,

«профиль с автоматической продольной устойчивостью».

Во второй половине марта 1928 года модели крыла и его профиля были испытаны в аэродинамической трубе Сен-Сира, рядом от Версаля. Крыло с полным размахом 3,66 метра было предметом госконтракта №149/8; 9 ноября оно было испытано в громадной аэродинамической трубе в Исси-ле-Мулино (Issy-les-Moulineaux) при разных скоростях воздушного потока впредь до 145 км/ч.

Неподвижная часть крыла имела ширину (длину хорды) 50 см; любая её консоль складывалась из одиннадцати маленьких взаимозаменяемых железных кессонов и служила в качестве направляющей для эластичных выдвижных элементов. В то время, когда эластичные элементы были развернуты, протяженность хорды возрастала на один метр, а площадь с 1,85 до 5,50 м?.

в течении 1930 года прототип крыла был предметом нескольких опробований в аэродинамической трубе: 7 января были совершены эксплуатационные опробования в Исси-ле-Мулино, а 5 февраля – статические опробования. Опробования прошли в полной мере удовлетворительно, но пара раз прерывались малыми инцидентами, каковые настойчиво попросили немедленного усиления небольших подробностей. Их результаты побудили Жака Жери возвратиться к созданному в декабре 1928 года проекту трансатлантического самолета с взлетным весом 7500 кг, четырьмя 260-крыльями и сильными двигателями переменной площади: в марте техническим работам министерства авиации были поданы расчеты более замечательного варианта.

В начале тридцатых годов были сформулированы новые требования, посвященные эффективности эксплуатации и повышению безопасности авиационной техники: железная конструкция, рационализация производства, улучшенные аэродинамические характеристики и т.д.. Технический директор министерства авиации Альбер Како (Albert Caquot) писал:

«самолет с его необходимостью посадки и взлёта есть устройством, оснащенным крылом со через чур большой для полета площадью; вблизи почвы избыточные размеры крыла существенно уменьшают экономические показатели и скорость полёта».

Для Жака Жери эта фраза была больше чем несложным поощрением упорства в достижении целей – эта фраза стала его фундаментальным принципом.

В июле Жери испытывал в аэродинамической трубе модель самолета с площадью крыла, изменяемой от 10 до сорока метров?. Предположительно это был самолет с двумя двигателями, установленными тандемно в шепетильно профилированной гондоле над фюзеляжем. Жери, ссылаясь на авторитеты, утверждал, что

«с учетом низкой нагрузки на м? (громадная площадь) для медленных посадок задача безопасности планера всецело решена».

Однако, в сделанной в том же месяце пояснительной записке №30 Жери косвенно признал, что полученное им большое значение Cz (1,7) было не тем, что он ожидал взять. Жак Жери сохранял надежду, что установка слотов в крыло разрешит расширить значение Cz max с 2 до 2,5; он кроме того заявил эту величину с странной точностью – 2,56!

Жери постоянно считал себя стоящим на верном пути, о чем свидетельствует брошюра «К авиационной практике» (Vers l’Aviation Pratique), которую он написал в целях продвижения собственного изобретения; направляться кроме этого заявить, что в рамках этого продвижения кроме брошюры Жаком Жери был написан множество статей. Он кроме этого полемизировал, не смотря на то, что и коротко, со приверженцами концепции самолета-летающее крыло, язвительно подмечая, что самолет будет через чур толстым, через чур неудобным для пассажиров из-за отсутствия внешней видимости и через чур громадным. Жери выступал приверженцем появлявшихся менее перспективными хороших многопланов с изменяемой площадью крыльев.

В первой половине 30-ых годов двадцатого века Жак Жери постарался ввести в летный лексикон слово либо марку Varivol для обозначения самолетов с изменяемой площадью крыла. Возможно под влиянием компании Handley Page (Gugnunc был представлен в Виллакублэ и после этого в мае 1931 года в Ле-Бурже) Жери создал новое крыло с выдвигающимися элементами. Данное крыло было снабжено несколькими последовательностями слотов, перемещающихся по направляющим у задней кромок и передней неподвижной части крыла.

«По моему точке зрения новая модель подвижных поверхностей придаст большое улучшение!»

– вскрикнул он. По окончании развертывания крыло в соответствии с управляющими сигналами от пилота имело возможность купить весьма сильную выпуклость, а вдруг сила ветра была через чур сильной, то профиль имел возможность машинально восстановиться и купить двойную кривизну (т.е. S-образный профиль – byakin).

Модель этого крыла была испытана в декабрь и ноябрь 1932 года в Сен-Сире, но снова таки поведение крыла при действии ветра рассматривалось с громадным вниманием, нежели его характеристики.

В сентябре 1933 года масштабная модель Varivol была испытана в аэродинамической трубе Сен-Сира, и Жака Жери ожидал успех. По крайней мере, это вытекает из чтения воспоминаний: было получено фантастическое значение Cz – 7,4! В декабре 1934 года Жак Жери подал расчеты по самолету Varivol авиационной технической работе (service technique de l Aeronautique).

В марте 1935 года в аэродинамической трубе Исси-ле-Мулино были выполнены новые измерения устойчивости, до сих пор считавшейся удовлетворительной.

Первые летные опробования

В том же году Varivol был изготовлен авиастроительной компанией Compagnie Francaise d Aviation (CFA), работником которой был Жери. Компания CFA, созданная в первой половине 20-ых годов двадцатого века в Анже (Angers) для подготовки резервистов, купила еще три учебных центра. В первой половине 30-ых годов XX века эта компания, взяв двигатели Salmson, выстроила серию элегантных запасных трехместных самолетов Salmson Phrygane.

Первый Varivol был бипланом с неубирающимся шасси с носовой стойкой и с узким и высоким фюзеляжем, конструкция и форма которого разрешали разместить сложенные эластичные крылья: в верхней части пребывало сложенное эластичное верхнее крыло, а в нижней части под кабиной пилота – сложенное более большое эластичное нижнее крыло. В задней части фюзеляж сужался, образуя небольшой по площади киль, на верхней части которого размещалось горизонтальное оперение, имевшее громадное относительное удлинение и на удивление малую длину хорды.

С осторожностью, быстро контрастировавшей с его радикальными утверждениями (это, думается, было его характерной чертой), Жак Жери 25 ноября 1934 года написал в издании «Les Ailes» (Крылья):

«Отметим, что от данной летающей лаборатории ожидается получение не сенсационных черт, а квалификационных результатов».

Первые опробования по уборке и выдвижению эластичного крыла были совершены на земле в январе 1936 года. Только спустя пять месяцев самолет с демонтированным 135-сильным радиальным двигателем Salmson 9NC был испытан в громадной аэродинамической трубе в Шале-Мёдон (Chalais-Meudon). Целью этих опробований была проверка работы механизмов крыльев, площадь которых изменялась с 6,3 до 26 м?.

В июле 1936 года Varivol, наконец, был доставлен на расположенный в Виллакублэ аэропорт компании Morane-Saulnier, где Жак Жери приступил к первым полетам. Первые полеты были выполнены по прямой линии на малой высоте с всецело выпущенными эластичными поверхностями.

Скоро летательный аппарат взял повреждения. В соответствии с не совсем ясным разъяснениям Жака Жери самолет очень сильно ударился о почву и подпрыгнул, по окончании чего две боковые стойки шасси сложились; в следствии машина приземлилась не на три опоры, как она должна была сделать [2]. По окончании аварийной посадки самолет был не только восстановлен, но и модифицирован: вместо шасси с носовым колесом машина взяла хорошее шасси с задней стойкой.

Кроме этого трансформациям подверглись и элероны, что было доказательством того, что через чур мелкие рулевые поверхности кроме этого были неэффективными.

В последних числах Июля полеты возобновились. 26 июля пилотируемый Жаком Жери Varivol с развернутыми эластичными крыльями совершил 7-8-минутный круговой полет на высоте 120 метров. Но когда пилот уменьшил газ, самолет

«нырнул через чур близко к почва, дабы возможно было отреагировать стабилизатором (и рулем высоты)». [3]

Эта фраза Жака Жери была многозначительной. Она означала, что пилот не успевал осуществить эту компенсацию: сперва он потянул ручку на себя, дабы скорректировать собственную траекторию, но результата от этого не было никакого! В последний момент Varivol выровнял линию полета. Жери с уверенностью имел возможность заявить, что в течение маленького пикирования скорость увеличилась так, что крыло машинально купило S-образный профиль и, так, стабилизировало летательный аппарат:

«изменение профиля крыла (…) предотвратило катастрофические последствия, каковые имели возможность появиться по время исполнения твёрдой посадки».

Очень вызывающе большие сомнения, что это было так, и вероятнее с самолетом Varivol случилось сваливание, по окончании чего он вошел в пике и был спасен экранным эффектом земной поверхности.

Подтверждением данной догадки может служить факт замены на протяжении ремонта двигателя на практически вдвое более замечательный 230-сильный мотор Salmson 9BC. Одновременно с этим – неизменно с осторожностью, которая выступала противоположностью его уверенным предсказаниям, – изобретатель упомянул постепенное внедрение собственного крыла с переменной площадью сперва на маленьком самолете с 300-возможностью перевозки и сильным двигателем шести пассажиров и после этого на «маленьком пассажирском самолете», вычисленном на перевозку 10-12 пассажиров.

Опробования самолета Varivol продолжились в сентябре 1936 года на том же аэропорте, но уже под управлением летчика Демимюда (Demimuid). Жери согласился с ним, что перед тем как совершить продолжительный полет, необходимо выполнить пара полетов по прямой на малой высоте; но на протяжении рулежечных опробований Демимюд был не очень приятно удивлен, нежданно найдя себя высоко в воздухе. Он как возможно скорее возвратился на землю, но случилось это, думается, не так гладко.

21 сентября 1936 года, как и было запланировано, были выполнены полеты по прямой. 29 сентября, если доверять комментариям Жака Лекарма (Jacques Lecarme) довольно Varivol-я в «Истории летных опробований» (l’Histoire des Essais en Vol) [4], Демимюд получил приказ включить газ на полную мощь. Это был двадцатый взлет; Varivol подпрыгнул, собрал высоту, вздыбился и после этого, предположительно по окончании сваливания, разбился.

Утопическое крыло с переменной площадью. семейство экспериментальных самолетов varivol конструкции жака жери. часть 1

Экспериментальный самолет Varivol № 1 без двигателя в громадной аэродинамической трубе Шале-Мёдон; крылья всецело выпущены. Маленькая протяженность хорды стабилизатора не имеет возможности не приводить к удивлению, но изобретатель ничего не стал менять. Размах крыльев 11,77 м и 9,865 м; протяженность 7,74 м; высота 3,50 м; площадь крыльев от 6,3 до 26 м?.

Неспециализированная масса самолета 1300 кг, удельная нагрузка на крыло от 50 до 206 кг/м? (у современного ему MS 406 данный показатель был равен 122 кг/м?). Фотография из космонавтики музея и фондов авиации

Крыло конструкции Жака Жери на протяжении опробований в Исси-ле-Мулино в конце 1928 года. Эластичное крыло управлялось при помощи дюралюминиевой цепи, тросов и электромотора, действующий при напряжении 24 В, силе тока 15 А и вращавшего вал с частотой 3700 об/мин. Передняя кромка эластичного крыла скользила в неподвижного железного фланца, принадлежавшего фиксированной части крыла; задняя кромка эластичного крыла раскрывалась подобно клюву.

Это крыло весило 150 кг и в крейсерском полете должно было иметь площадь 1,85 м? и 5,5 м? при исполнении посадки и взлёта. Неподвижная часть крыла весила 21,5 кг, механика – 10,8 кг, полотняная обшивка подвижной части крыла площадью 4,16 м? – 11,35 кг. Фото из космонавтики музея и фондов авиации

Созданный Жаком Жаре в конце двадцатых годов проект одно- либо двухмоторного самолета. Эскиз самолета с втянутыми эластичными частями крыльев показался в издании «Les Ailes»

Силовой комплект первого варианта самолета Varivol. На снимке прекрасно видна носовая стойка шасси, не имевшая возможности поворота колеса. В нижней части снимка продемонстрирована прикрепленная при помощи шарнира нервюра эластичного крыла.

Эти нервюры перемещались по роликовым направляющим, расположенным в задней кромках и передней железного неподвижного крыла. Фото из космонавтики музея и фондов авиации

Один из первых официальных снимков первого самолета Varivol; если судить по модернизированному шасси, снимок был сделан уже по окончании твёрдой посадки автомобили. Эластичные крылья всецело убраны в фюзеляж, и на снимке продемонстрированы лишь неподвижные крылья, каковые должны были использоваться лишь в крейсерском полете. На верхнем крыле были установлены весьма мелкие треугольные элероны.

направления и Рули высоты кроме этого имеют мелкие размеры. Фото из космонавтики музея и фондов авиации)

Схема экспериментального самолета Varivol конструкции Жака Жери; синим цветом продемонстрированы развернутые эластичные крылья

Жак Жери позирует на фоне собственного изобретения. Верхнее крыло развернуто; нижнее эластичное крыло в ходе развертывания (фото из космонавтики музея и фондов авиации)

Жак Жери в кабине самолета Varivol, думается, показывает на неподвижное крыло, на которое техник в белом халате положил руку. Оснащенное двойным слотом развернутое нижнее эластичное крыло было предвестником воистину революционных событий в мире авиации.

Отметим на данном снимке обилие расчалок, каковые усиливали бипланную коробку, и громадный люк в нижней части фюзеляжа, при открытии которого возможно было развертывать и свертывать нижнее эластичное крыло и применять в качестве хорошего воздушного тормоза. Наконец, соединение эластичного крыла и задней кромки фиксированной части крыла (перед рукой техника) имело неровности, что нарушало поток и так уменьшало создаваемую подъемную силу. Фото из космонавтики музея и фондов авиации

Жак Жери в кабине экспериментального самолета Varivol, Виллакублэ (фото из космонавтики музея и фондов авиации)

  1. удлинение крыла имеется отношение размаха крыла к длине его средней хорды. При равном размахе более узкое крыло имеет большее удлинение. Крыло с бoльшим удлинением имеет меньшее индуктивное сопротивление, но его изготовление связано с размерами его консолей
  2. самый эффективным методом повредить шасси с носовой стойкой есть посадка на все его опоры, чего Жак Жери знать не имел возможности по обстоятельству малой распространенности в те времена шасси для того чтобы типа
  3. величина компенсации руля высоты (облегчение упрочнений на повышение эффективности и органы управления управления) могла быть взята посредством вторичной сочлененной поверхности управления, расположенной на задней кромке главного руля направления, либо методом трансформации регулировки хвостового оперения (угол атаки стабилизатора). Последний способ на данный момент употребляется на больших самолетах
  4. см. Docavia № 3

источник: MICHEL BENICHOU, CHRISTIAN RAVEL et PIERRE GAILLARD «Les Varivol de Jacques Gerin. La surface variable utopique» // Le Fana de l’Aviation 2000-12 (373)

часть 2

Конструкция самолёта

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: