Virsskaņas revolūcija



Amerikāņu inženieriem bija jāatrisina vairākas potenciāli bīstamas problēmas, pirms ASV armija varēja izmantot virsskaņas lidojumu



1947. gada 14. oktobra rītā skaņas strēles pēkšņa dubultā plaisāšana caurdūra Mojaves tuksneša klusumu. Lidojot Bell XS-1 ar raķeti darbināmu izpētes lidmašīnu, ASV Gaisa spēku izmēģinājuma pilots Čārlzs E. Čaks Jegers tikko bija kļuvis par pirmo cilvēku, kurš pārsniedzis skaņas ātrumu, ievedot virsskaņas lidojuma laikmetu.

Yeager paveiktais nopelnīja daļu no aviokompānijas prestižākās balvas Collier Trophy kopā ar rūpnieku Lariju Bellu (kura firma bija izstrādājusi mazo safrāna krāsas spīderi) un aerodinamiku Džonu Steku no Nacionālās aeronautikas padomdevējas komitejas (NACA), Apvienotās Karalistes Štatu izcilākais aizskarsmes lidojumu testēšanas un lidojumu izpētes aizstāvis. Pēc tam tā uzsāka valsti pa ceļu, kas desmit gadu laikā redzēs operatīvos virsskaņas reaktīvos iznīcinātājus un pārtvērējus, ar virsskaņas reaktīvajiem bumbvedējiem lidojuma pārbaudē vai izstrādes stadijā, kā arī drosmīgus plānus komerciālu virsskaņas pārvadājumu un vēl ātrāka militārā transporta izveidei. lidmašīnas un pētniecības transportlīdzekļi.

Ceļš uz virsskaņas lidojumu bija saistīts ar starptautiskiem centieniem, ar ievērojamu ieguldījumu vairākos Eiropas un Amerikas inženieros un dizaineros. Dažādos apstākļos, iespējams, Lielbritānija, Vācija vai pat Padomju Savienība kļuva par pirmo, kas pārkāpa skaņas barjeru, nevis ASV. Tas, ka Amerika guva panākumus, vispirms atspoguļoja tās aeronavigācijas uzņēmuma milzīgo enerģiju un spēku, kas Otrā pasaules kara laikā ražoja gandrīz 300 000 lidmašīnu ASV un tās sabiedrotajiem. Tas arī atspoguļoja Amerikas spēcīgās pēckara ekonomikas salīdzinošo spēku, kas ļāva veikt milzīgus ieguldījumus virsskaņas izpētes objektos (īpaši vēja tuneļos), kā arī lidmašīnu un raķešu projektēšanas programmās, ko citas valstis nevarēja atļauties.



Virsskaņas lidojuma saknes meklējamas propellera aerodinamikā. Propelleris patiešām ir rotējošs spārns, kas ģenerē horizontālu pacelšanas vektoru, un tā galu ātrums tuvojas skaņas ātrumam. Tieši pēc Pirmā pasaules kara Armijas gaisa dienesta inženieru nodaļas inženieri Makkookfīldā, Ohaio, uzbūvēja nelielu vēja tuneli, lai pārbaudītu propellera lidlaukus. Pētnieki Elisha Fales un Frank Caldwell vēlāk atklāja, ka tad, kad gaisa plūsma ap aerodromiem sasniedza 450 jūdzes stundā, lidmašīnas pacēlāja pacēlājs pēkšņi samazinājās un tā pretestība strauji pieauga. Viņi bija uzdūrušies aerodinamiskās saspiežamības fenomenam - pirmajai problēmai, ar kuru saskaras ātrgaitas lidmašīnas 1930. gadu beigās. Citi Standartu biroja pētnieki balstījās uz šo agrāko armijas darbu. Hjū Doudens un Limans Brigss veica lidmašīnu zemūdens spiediena sadalījuma izpēti ar skaņas ātrumu, uzņemot pirmās fotogrāfijas par triecienviļņu veidošanos uz spārna, jo plūsma pār to pārsniedza Mach 1. Līdz 1930. gadu sākumam Džordžs Lūiss, NACA aeronavigācijas pētījumu direktors (šodienas NASA priekštecis), noraizējies, ka lidmašīnas nekad darbībā nedrīkst pārsniegt 500 jūdzes stundā.

Džons Steks, saspiežamības pētījumu nodaļas vadītājs, bija grūti uzlādējams cilvēks, kura attieksme pret nepierādītajām tehnoloģijām parasti bija
Džons Steks, saspiežamības pētījumu nodaļas vadītājs, bija grūti uzlādējams cilvēks, kura attieksme pret nepierādītajām tehnoloģijām parasti bija šāda: 'Izmēģināsim sasodīto lietu un redzēsim, vai mēs varam panākt, lai tā darbotos.' 1947. gada Collier Trophy viņš dalījās ar Chuck Yeager un Laurence Bell par Bell X-1 izstrādi. (NASA)

Tas, kurš domāja citādi, bija Džons Steks, izcils jauns inženieris NACA Langley laboratorijā, kurš jau iedomājās, kādai jābūt saspiežamības izpētes lidmašīnai. 1934. gada janvārī viņš publicēja tehnisko rakstu, kurā bija paredzēta propelleru lidmašīna, kas darbināta ar 2300 ZS motoru Rolls-Royce R, ar ļoti racionalizētu apļveida šķērsgriezuma fizelāžu un spārnu ar biezuma un akorda attiecību (biezuma attiecību). spārna salīdzinājumā ar attālumu no virziena līdz aizmugurējai malai) 18 pie saknes, samazinoties līdz 9 galā. Tas iezīmēja pirmos konceptuālā dizaina centienus pārbaudīt prasības pētniecības plaknei, lai pārbaudītu skaņas robežu.



Steka dizains tajā laikā atspoguļoja nopietnu izaicinājumu aeronautikā: Vēja tuneļi nevarēja sniegt precīzus aerodinamiskos datus ar ātrumu ap skaņas ātrumu, kur gaisa plūsma saspiedās un sakrājās ap testa modeli. Palielinoties tuneļa ātrumam, modeļiem un to balstiem izveidojās triecienviļņi, kas atspoguļojās uz priekšu un atpakaļ pa testa posmu un radīja neprecīzus rādījumus.

Tā kā skaņas ātrums jūras līmenī ir aptuveni 760 jūdzes stundā (augstākā augstumā nokrītot līdz apmēram 660 jūdzēm stundā), un, tā kā pasaules gaisa ātruma rekords toreiz bija tikai 440 jūdzes stundā, tas, iespējams, šķita tālu problēma. Bet patiesībā tā nebija. Propellera lāpstiņa vai lidmašīnas spārns, kas iet caur gaisu aptuveni trīs ceturtdaļās ar skaņas ātrumu, ir paātrinājis plūsmu, šķērsojot to ar skaņas ātrumu vai pat ātrāk. Propelleri zaudē savu efektivitāti, un spārniem strauji samazinās pacēlums un palielinās pretestība. Turbulence, kas plūst aiz viņiem, bufē astes virsmas, dažkārt izraisot katastrofālas strukturālas mazspējas vai samazinot vadības efektivitāti, lai lidmašīna nekontrolējami nirt uz zemes. No 1930. gadu vidus līdz Otrā pasaules laikmetam vairākas lidmašīnas, parasti jauni kaujinieki, sadalījās, kad piloti viņus pārspīlēja, mēģinot atgūties no ātrgaitas niršanas ar gandrīz skaņas ātrumu. To skaitā bija Messerschmitt Me-109, Hawker Typhoon un Lockheed P-38 Lightning. Gan ar propelleru vadīti, gan jaunāki reaktīvie lidaparāti bija vienlīdz uzņēmīgi.

Pētnieks novieto XS-1 modeli 16 pēdu ātrgaitas vēja tunelī Langley pētījumu centrā Virdžīnijā. (NASA)
Pētnieks novieto XS-1 modeli 16 pēdu ātrgaitas vēja tunelī Langley pētījumu centrā Virdžīnijā. (NASA)



Pēc Otrā pasaules kara NACA aerodinamiki (Steka vadībā) galu galā izstrādāja rievotu rīkles vēja tuneli, kas ļāva trieciena viļņiem iziet no tuneļa. Šīs izmaiņas un stiprinājuma stiprinājuma izstrāde vēja tuneļu modeļiem ievērojami palielinātu vēja tuneļa datu uzticamību un uzticamību. Bet, kamēr tas nenotika, pētniekiem bija maz iespēju, izņemot lidojuma testēšanas modeļus un pilna izmēra lidmašīnas, ja viņi vēlējās iegūt ticamus gaisa plūsmas datus.

Līdz 20. gadsimta 40. gadu vidum amerikāņu pētnieki bija izstrādājuši vairākas alternatīvas testa metodes, kas, ja pat nav perfektas, vismaz sniedz ticamu informāciju. Tie ietvēra instrumentālu testa formu nomešanu no liela augstuma, instrumentālo raķešu dzinēju šaušanu un mazu modeļu novietošanu uz Ziemeļamerikas P-51 spārniem ar testa instrumentiem lielgabala līcī, lai modeļi būtu pakļauti paātrinātai transoniskajai plūsmai. pār spārnu, kad Mustang nāca uz zemes pie Mach 0,75. Šī NACA inženiera Roberta Gilruta izdomātā metode izrādījās pārsteidzoši noderīga, lai gan tā radīja zināmu risku pilotam, kad viņš ar lielu ātrumu ienira dziļi blīvajā atmosfēras atmosfērā. Ņemot vērā īso testa laiku, mērogošanas kļūdas un pilotu risku, kas saistīts ar šīm metodēm, pētnieki arvien vairāk apsvēra iespēju izstrādāt pilotējamas reaktīvās vai raķešdzinēju izpētes lidmašīnas, kas, pārvadājot plašu instrumentu, varētu kruīzot vienmērīgā lidojumā lielā ātrumā un augstumā, efektīvi izmantojot debesis kā laboratorija.

Douglas D-558-1 izmantoja konservatīvāku pieeju virsskaņas lidojumu izpētei ar biezāku spārnu sekciju, turboreaktīvo dzinēju un šasiju. (Nacionālais arhīvs)
Douglas D-558-1 izmantoja konservatīvāku pieeju virsskaņas lidojumu izpētei ar biezāku spārnu sekciju, turboreaktīvo dzinēju un šasiju. (Nacionālais arhīvs)

Pēc armijas gaisa spēku / flotes / NACA sanāksmes 1944. gada 16. martā Langlijā federālās valdības pieaugošā interese attīstīt specializētas skaņas izpētes lidmašīnas radīja dažādus pakalpojumu atbalstītus dizaina pētījumus. Izveidojās divas ļoti atšķirīgas pētniecības lidmašīnas: Bell XS-1, kuru sponsorēja armijas Gaisa tehnisko dienestu pavēlniecība, un Douglas D-558, ko finansēja Jūras spēku aeronautikas birojs. No abiem D-558 bija konservatīvāks, ar biezāku spārnu daļu (10 procenti pret 8 procentiem XS-1), turboreaktīvo dzinēju (nevis XS-1 riskantāku un augstākas veiktspējas raķešu dzinēju) un ievelkamu šasiju (nevis paļauties tikai uz palaišanu gaisā, kā ar XS-1). Tas, ka XS-1 bija radikālāks, atspoguļoja lielākoties neapdziedāts armijas gaisa spēku inženieris majors Ezra Kotčers, kurš saprata, ka augstākas veiktspējas meklēšanai nepieciešama raķešu, nevis reaktīvā dzinējspēka piedziņa. 1944. gada vidū viņš veica Mach 0,999 dizaina pētījumu (atsauce uz necaurredzamu skaņas barjeru mēles vaigā) kopā ar seržantu Aleksu Tremuli, automobiļu stilistu, kurš turpinātu radīt leģendāro pēckara Tucker. 1944. gada novembra beigās Kotčers izmantoja vilinošo Tremuļa zīmējumu, lai pārliecinātu Bell galveno inženieri Robertu Vudsu pieņemt izaicinājumu būvēt pasaulē pirmo virsskaņas lidmašīnu, palaižot Bellu un armijas gaisa spēkus ceļā uz XS-1.

Turpretī D-558 bija operatīvāk orientēta konfigurācija, kas atspoguļo NACA un Navy dizaina pieeju. 1944. gada beigās Jūras korpusa aeronavigācijas inženieris, kas iecelts Aeronautikas birojā, 1. leitnants Abraham Hyatt sagatavoja piezīmi, kurā atbalstīja reaktīvo dzinēju izmēģinājuma lidmašīnu, kas spēj sasniegt ātrumu, nosakot minimālo ātrumu 650 jūdzes stundā jūras līmenī. , un vismaz 10G slodzes ierobežojums (konkurentam XS-1 bija 18G slodzes ierobežojums). 1944. gada beigās biroja amatpersonas parādīja Hyatt piezīmi Douglas inženierim L. Eugene Root, vaicājot, vai uzņēmums būtu ieinteresēts šādā projektā. Es teicu ‘Tu deri’, paķēru to un skrēju līdzi, vēlāk saknes atcerējās. Pēc tam, ko izstrādāja leģendārais Eds Heinemans, iegūtais reaktīvais D-558 bija tik slaids, ka ieguva segvārdu lidojošā mēģene.

1935. gada oktobrī Romā notikušajā Volta kongresā par lielu ātrumu aviācijā aviācijas vācu zinātnieks Ādolfs Busemans bija ierosinājis slaucīt spārnu atpakaļ, lai mazinātu ar ātrgaitas lidojumu saistīto pretestības pieaugumu. Pārsteidzoši, lai arī viņa auditoriju piepildīja vadošie pētnieki no visas pasaules, viņa vienkāršā jēdziena nozīmīgums gandrīz netika pamanīts. Bet Vācijā, kur Busemannam bija liela ietekme, pagājušā gadsimta četrdesmitajos gados lidmašīnu un raķešu attīstības kopīgā valūta bija slaucīšanas modeļi. Kara beigās Vācijas planējošā lidojuma pētniecības institūts izstrādāja eksperimentālu raķetes virzītu virsskaņas izpētes lidmašīnu DFS-346 un jau palaida balistiskās raķetes A-4 spārnotu atvasinājumu A-4b. Izkāpšanas laikā no atmosfēras A-4b kļuva par pirmo spārnoto raķeti, kas pārsniedza skaņas ātrumu, lai gan tā atkal sadalījās.

1944. gada rudenī Roberta T. Džonsa, Langlijas laboratorijas apdāvinātais aerodinamikas speciālists, bija patstāvīgi postulējis asu leņķa deltas un slaucītā spārna koncepciju kā līdzekli transoniskās un virsskaņas vilcināšanās aizkavēšanai un samazināšanai, balstoties uz savu darbu uz agrākiem lidaparātiem. Maikla Gluharefa un Rodžera Griswolda raķešu dizaina koncepcijas un emigrantu NACA aerodinamikas Maksa Munka teorijas. Tāpat kā Munka idejas, arī Džonsa darbs izraisīja lielas diskusijas, līdz 1945. gada vēlā pavasarī amerikāņu pētnieki, izsijādami Trešā Reiha aeronavigācijas laboratoriju drupas, atklāja milzīgos ieguldījumus, ko vācu inženieri veica lidmašīnās un triecienlidmašīnās un raķetēs.

Douglas D-558-2 tika palaists no Boeing P2B-1S (Navy B-29) bumbas lodes testa lidojumu laikā, kas pārsniedza Mach 2. (NASA)
Douglas D-558-2 tika palaists no Boeing P2B-1S (Navy B-29) bumbas lodes testa lidojumu laikā, kas pārsniedza Mach 2. (NASA)

Slaucītais spārns nekavējoties nonāca ātrgaitas lidojuma dizaina prioritāšu augšgalā. ASV Ziemeļamerika pārveidoja XP-86 kā ātrgaitas lidmašīnu; Boeing darīja to pašu ar jaunu dizainu, kas parādījās kā XB-47; un Duglass pēc flotes pieprasījuma sadalīja D-558 programmu divās fāzēs: ar tiešo spārnu turboreaktīvo dzinēju D-558-1 Skystreak un ātrgaitas reaktīvo un raķešu dzinēju D-558-2 Skyrocket. (1953. gada novembrī NACA pētījumu pilots Skots Krosfīlds lidotu ar lidmašīnu D-558-2 aiz Mach 2, kas ir pirmais pilotētais dubultmašīna lidojums aviācijas vēsturē). Ārzemēs padomju tehniskās izlūkošanas personāls 1946. gada beigās nogādāja DFS-346 projektēšanas komandu un viņu ģimenes kopā ar visiem pieejamajiem tehniskajiem datiem uz Krieviju, pabeidzot dizainu un pēc tam ar to izmēģinot lidojumus, lai arī ar vienaldzīgiem rezultātiem. Lielbritānija uzsāka vērienīgu programmu, lai izmantotu vācu aerodinamiskās un raķešu tehnoloģijas, papildinot Miles M.52 dizainu, futūristisku un ļoti rafinētu virsskaņas konfigurāciju, kas sākās 1943. gadā. 1946. gada vasarā sers Bens Lockspeizers, toreizējais zinātniskās darbības ģenerāldirektors Gaisa izpēte Piegādes ministrijā atcēla šo ievērojamo lidmašīnu - darbību, kuru sers Rojs Fedens, viens no lielākajiem Lielbritānijas inženieriem, pēc desmit gadiem nolādēja kā tādu, kas Lielbritānijai aeronavigācijas progresā izmaksāja vismaz desmit gadus.

Lai gan biežāk tas saistīts ar otrās paaudzes virsskaņas lidmašīnām, piemēram, General Dynamics F-111, Grumman F-14, Mikoyan-Gurevich MiG-23 un Boeing B-1, mainīgā slaucīšanas spārna aizsākumi bija nacistu pētījumi. 1945. gadā Bella Roberts Vuds noveda tehniskās izlūkošanas komandu uz Oberammergau, Messerschmitt progresīvo projektu biroja vietu, kur viņš atrada atceltā Luftwaffe iznīcinātāja P-1101 prototipu, kuru dizainers Woldemar Voigt bija cerējis izmantot pētījumos, uzstādot dažādu sweepback spārnus. . Foigts un Vuds kopā iecerēja kaut ko ļoti atšķirīgu: uzstādot šarnīru uz kustīgas sliedes fizelāžas iekšpusē, lai lidojuma laikā varētu mainīties spārnu slaucīšana. Tā rezultātā radās Bell X-5, pasaulē pirmais mainīgā slaucīšanas lidaparāts, kas ļoti atgādināja P-1101.

Bels uzbūvēja divus X-5, pārbaudot mainīgā slaucīšanas principu līdz 1.05 Mach, lai gan viens tika zaudēts apburto vērpšanas īpašību dēļ, nogalinot testa pilotu majoru Reju Popsonu. Gaisa spēki īsi apsvēra X-5 bruņotas versijas eksportēšanu kā NATO iznīcinātāju, taču to nedarīja. Tikmēr Jūras spēki novērtēja Grumman dizainu XF10F-1 Jaguar, kuram bija kopumā līdzīga spārna plāna forma, kaut arī Jaguar sniegums bija tik viduvējs - pat bīstams -, ka tas neattaisnoja flotes ieviešanu. Mainīgā slaucīšanas koncepcija paliks tikai pievilcīga ideja līdz brīdim, kad parādīsies piekarināmā šarnīra koncepcija, kas padarīja to daudz praktiskāku, ļaujot izstrādāt 1960. gadu laikmeta F-111 un MiG-23.

Ne visas vācu sakņu idejas ir izdevušās. Dizaineri Lielbritānijā un Amerikā ātri atdarināja Aleksandra Lippiha bezjēdzīgo raķešu dzinēju Me-163 Komet, veidojot līdzīgus (lai arī ar reaktīvo dzinēju darbināmus) dizainus, de Havilland D.H.108 Swallow un Northrop X-4 Bantam. Tomēr ekspluatācijā Me-163 bija izrādījies bīstami nestabils, jo svārstības spārna spiediena centrā izraisīja sliktu slāpētu garenisko slīpumu, radot lielas strukturālas slodzes. (Piloti to salīdzināja ar braukšanu pa veļas dēļa ceļu.) Bezdelīga 1946. gada 27. septembrī nogalināja pieredzējušo izmēģinājuma pilotu Džefriju de Havilandu (firmas dibinātāja dēls). Lidojot zemu virs Temzas ietekas 0,875 Mach, lidmašīna pēkšņi izkāpa no kontroli un izjuka. Mācoties no šīs traģēdijas, Northrop X-4 testa komanda lidoja augstāk, kur sods par tik atšķirīgu piķi nebija tik draudīgs.

Tāpat pēc Lippisch ierosinātā DM-1 delta planiera pēckara testi pierādīja, ka tā spārnu un astes daļas bija pārāk biezas, radot lielu pretestību un nepieņemamas stabilitātes un vadības problēmas. Tā vietā, kad Convair dizaineri uzsāka savu delta dizainu, viņi sāka ar strauji slaucītu plānu spārnu, pēc tam pakāpeniski aizpildīja tā aizmuguri, līdz nonāca klasiskā 60 grādu delta plāna formā. Tādējādi, pretēji izplatītajam uzskatam, Lippisch kara laika delta pētījumi neietekmēja XF-92A, F-102 vai jebkuru citu vēlāk izveidoto Convair dizainu.

Stiletto Douglas X-3 blakus (pulksteņrādītāja kustības virzienā no kreisās) atrodas Bell X-1A, D-558-1, XF-92, X-5, D-558-2 un Northrop X-4 Bantam. (NASA)
Stiletto Douglas X-3 blakus (pulksteņrādītāja kustības virzienā no kreisās) atrodas Bell X-1A, D-558-1, XF-92, X-5, D-558-2 un Northrop X-4 Bantam. (NASA)

Slaucītā un delta spārna parādīšanās un atzīšana, ka efektīvam virsskaņas lidojumam ir vajadzīgi spārni ar daudz augstāku smalkuma pakāpi un daudz zemāku malu attiecību, izraisīja lidmašīnu konstrukcijas pārveidošanu. Mainot spārnu dizainu - apvienojot ļoti plānas aerodinamiskās daļas ar zemu proporciju planformām (piemēram, Douglas X-3 un Lockheed F-104 īsa laiduma taisniem spārniem), slaucītiem spārniem (piem., Ziemeļamerikas F-100 un Vought F8U), deltām (Convair's F-102, F-106 un B-58) vai maināmiem slaucīšanas spārniem (X-5) - bija izšķiroša nozīme, lai sasniegtu praktisku virsskaņas lidojumu. Ar šādām izmaiņām radās paaugstinātas prasības stingrībai un stingrībai, lai novērstu spārna locīšanos un iespējamu strukturālu sadalīšanos.

Arī fizelāžas garuma un spārnu garuma attiecība krasi mainījās. Attiecības maiņa notika pakāpeniski, palielinoties lidmašīnu lidojuma ātrumam. Kopš Wright laikiem līdz starpkaru laikiem spārnu platums parasti bija pārsniedzis fizelāžas garumu; Otrā pasaules kara beigās ar pirmajām strūklām fizelāžas garums un spārnu platums bija aptuveni vienādi. Bet virsskaņas laikmetā fizelāžas garums arvien vairāk pārsniedza spārnu garumu. Tā rezultātā radās iespaidīgi racionalizētas formas, kuras pirms stabilitātes palielināšanas un elektroniskās lidojuma vadības laikmeta bija nomocījušas bīstamas nestabilitātes.

Viena problēma bija pacelšanās: Kad lidojošā lidmašīna tuvojās letiņam, apstāšanās sākums sākās galos (samazinot ripas vadības efektivitāti) un virzījās uz iekšu, lidmašīnas spiediena centram virzoties uz priekšu. Tas varētu novest pie tā, ka lidmašīna pēkšņi paceļas uz augšu, iespējams, pilnībā apstājas - potenciāls slepkava nelielā augstumā. Pitch-up ierobežoja gan Ziemeļamerikas F-86 Saber (Amerikas pirmais lidmašīnu iznīcinātājs), gan MiG-15, kura galvenais pretinieks (no kuriem daudzi pacēlās cīņas pagrieziena laikā, ievadot neatgūstamus griezienus) kaujas sniegumu. Astes novietošana bija ārkārtīgi svarīga, un tādi lidaparāti kā T-tail McDonnell F-101 un F-104 bija īpaši uzņēmīgi pret misiju ierobežojošu pacelšanos. Tā rezultātā T aste, kaut arī moderna virsskaņas laikmeta sākumā, ātri piekāpās zemajai astei, par ko liecina F-100, F8U-1, Republic F-105, Grumman F11F-1 un Northrop T-38 / F-5 - visi ar horizontālajiem stabilizatoriem, kas novietoti fizelāžas apakšā. Lidmašīnās, kuras nevarēja izmantot šāda izvietojuma priekšrocības, piemēram, McDonnell F-4H-1 Phantom II, kā risinājums tika izmantots izteikts anhedrāls (negatīvs divdabals).

Tikpat svarīga bija visa kustīgā aste, kas palielināja faktisko lifta laukumu un novirzi, pagriežot visu horizontālo astes virsmu kā vienu vienību. Parādīts ar XS-1 (kam trūka patiesas, visu kustīgas astes, bet tam bija pārvietojams horizontāls stabilizators, kā arī parasts lifts), koncepcija tika izmantota F-100 un turpmākajos virsskaņas gaisa spēku un Navy-Marine lidmašīnās.

Vēl viena potenciāli bīstama problēma bija inerciāla sakabe, ko dēvē arī par sakabes savienojumu. Šī parādība, ko izraisīja lidmašīnas strauja velmēšana, kuras masas lielākā daļa bija sadalīta visā fizelāžas garumā, nevis spārna garumā, nomocīja vairākus jaunus modeļus, tostarp D-558-2, kas bija garā fizelāža. uzlabotā Bell X-1 saime, Bell X-2, X-3 (visnotaļ iesauka Stiletto), X-5 un praktiski visi agrīnie virsskaņas reaktīvie iznīcinātāji. Visi tie, ja tos ātri ripo transoniskā un virsskaņas ātrumā, mēdz apvienoties kombinētās ripošanas, piķa un žāvāšanas kustībās, lidmašīnai nekontrolējot. Pie liela ātruma un liela q (augsts dinamiskais spiediens) rezultāti var būt katastrofāli.

Convair paša pētījums tika veikts par XF-92A delta spārnu dizainu. (ASV gaisa spēki)
Convair paša pētījums tika veikts par XF-92A delta spārnu dizainu. (ASV gaisa spēki)

1953. gada decembrī inerces sakabināšanas rezultātā Bell X-1A bija 2,4 Machā nekontrolējams, kā rezultātā kritās un griezās lejup. Lai atgūtu lidmašīnu un pēc tam slīdētu atpakaļ uz piezemēšanos Edvardsa gaisa spēku bāzē, bija nepieciešamas visas Čaka Jeagera leģendārās pilota prasmes. 1954. gadā Ziemeļamerikas izmēģinājuma pilotam Džordžam Velčam paveicās mazāk; inerciāla sakabināšana virsskaņas ritošā niršanas laikā eksperimentālā F-100A Super Saber noveda pie tā nāvējošā sadalīšanās. Divus gadus vēlāk inerciālā savienošana veicināja gaisa spēku kapteiņa Milburn Mel Mel apta nāvi pēc tam, kad viņš bija sasniedzis 3.2. Machu un atgriezās pie Edvardsa X-2 Nr. 1. Apt, kurš bija pieredzējis inerces sakabes pētījumos, iespējams, tika maldināts, atpaliekot instrumentu rādījumiem, domājot, ka X-2 lido lēnāk, nekā tas patiesībā bija.

Inerciālas sakabes risinājums bija palielināt vertikālo virsmu izmēru un stabilitātes palielināšanu lidojuma vadības sistēmām. Ražošanas F-100 automašīnām bija lielākas vertikālās astes un nedaudz lielāki spārni. Izmaiņas bija redzamas arī tādos lidaparātos kā F-105, F8U-1 (kam bija arī ventrālie statņi) un Ziemeļamerikas A3J-1 Vigilante. Atsevišķas astes 60. un 70. gados piekāpās dubļu astēm, sākot ar MiG-25 Foxbat un F-14A Tomcat. (Ziemeļamerikas pirmā A3J-1 koncepcija paredzēja dvīņu spuras, kas Foxbat konfigurāciju būtu paredzējušas jau desmit gadus).

Šķidrais dinamists Ričards T. Vitkobs
Plūstošā dinamista Ričarda T. Vitkomba 'Area Rule' pārveidoja ne tikai aerodinamisko domāšanu, bet gan Grumman F9F-9 Tiger, gan Convair's F-102 sniegumu. (NASA)

Pirms Amerikas Savienotās Valstis varēja izmantot parasto virsskaņas lidojumu, palika vēl viena būtiska dizaina izmaiņa - un tāpat kā zemas proporcijas spārni, palielināts fizelāžas garums, lielākas vertikālās spuras un zemu novietoti horizontālie stabilizatori, tas bija viegli redzams ikdienas acīm. Tas valdīja apgabalā, kā tas izpaudās klasiskajā koksa pudeles fizelāžas formā. Kad Grummana F9F-9 tīģeris un Convaira pārtvērējs F-102 virzījās uz lidojuma testēšanu, pētnieki atzīmēja, ka viņu paredzamā pretestība, pamatojoties uz vēja tuneļa testiem, bija augstāka nekā vajadzētu. Bija vajadzīgs jauns NACA šķidruma dinamists Ričards T. Vitkoms, lai saprastu atbildi. Pēc viņa domām, lidmašīnu varētu iedomāties kā vienmērīgi paplašinošu un kontraktējošu simetrisku apgriezienu ķermeni, kas ir pēc iespējas izstiepts, lai samazinātu pēkšņas pretestību izraisošās nepārtrauktības. Vietās, kur bija jāizveido izvirzījumi - piemēram, spārni, - fizelāžu varēja efektīvi saspiest, lai apmānītu gaisu, domājot, ka ķermenis ir racionalizētāks nekā patiesībā. Whitcomb jēdziens saglabāja Grummana un Convair dizainu, no kuriem katrs sākotnējā lidojuma testa konfigurācijā bija izrādījies nožēlojami nepilnīgs. Abas kompānijas pagarināja attiecīgās lidmašīnas un piemēroja teritorijas noteikumus savam projektam. Grummana dizains kļuva par F11F-1, kas vislabāk pazīstams kā slavenā Zilo eņģeļu demonstrācijas lidaparāts, un F-102 kļuva par USAF Gaisa aizsardzības pavēlniecības pamatu aukstā kara vidus gados.

Līdz brīdim, kad Sputnik pīkstieni šokēja amerikāņus no viņu pašapmierinātības, tēvoča Sema aeronautikas pārveidošana no zemskaņas uz virsskaņas bija būtībā pabeigta. Roku rokā ar progresu dizaina teorijā bija gūti kritiski sasniegumi gaisa elpošanas lidojuma piedziņā, bez kuras virsskaņas lidojums būtu palicis nenotverams sapnis, kuru sasniedza tikai eksperimentālās raķešu lidmašīnas. Liela diametra centrbēdzes plūsmas turbodzinējs, kas dominēja agrīnā zemskaņas reaktīvo ēru laikmetā, ļāva palielināt aksiālās plūsmas, mainīga kompresora, vairāku spolu reaktīvo dzinēju veiktspēju. Sakarā ar mazāku diametru un augstāku vilces un svara attiecību, tie bija vairāk piemēroti 1950. gadu virsskaņas lidmašīnām. Pēc sadedzināšanas Curtiss-Wright J65, General Electric J79 un J85, kā arī Pratt & Whitney J57, J58 un J75 padarīja iespējamus lidaparātus, piemēram, Century sērijas iznīcinātājus un citus aukstā kara posmus. Turklāt šie lidaparāti izbaudīja strauji attīstošās avionikas revolūcijas jaunās priekšrocības, izmantojot spēkus reizinošas tehnoloģijas, piemēram, modernu elektronisko ugunsgrēka kontroli un gaiss-gaiss raķetes. Ja pēc šī brīža liela daļa šķiet elementāri, pēc 1950. gadu beigām tā joprojām bija iespaidīga.

Sākoties 1958. gadam, amerikāņu aviācija bija stingri nostiprināta virsskaņas laikmetā. Gan solījums, gan vilšanās slēpās nākotnē: solījums par lielāku lidojuma efektivitāti un iespējām, ko ļāva radīt ļoti liels vilces svars pēc turboventilatoru sadedzināšanas un elektroniskās lidojuma vadības (raksturotas ar F-15 un F-16), un vilšanās par pārmērīgām gaidām, kas ir acīmredzama centienos veidot komerciālu amerikāņu virsskaņas transportu. Tomēr kopumā tas bija bijis iespaidīgs brauciens, kas faktiski no 1938. līdz 1958. gadam reāli divkāršoja lidojuma ātrumu ik pēc 10 gadiem no 0,5 Mach līdz 2 Mach. Praktiska virsskaņas lidojuma sasniegšana bija prasījusi ieskatu, centību, uzticību, zināšanas un daudz drosmes. Par laimi, tās visas bija Amerikas pārskaņas pionieru īpašības, kuras bija bagātīgi.

Bijušais ASV gaisa spēku vēsturnieks Ričards P. Hallions ir daudzu aviācijas rakstu un grāmatu autors, tostarpPārskaņas lidojums: Skaņas barjeras pārvarēšana un tālāk, kas tiek ieteikts tālākai lasīšanai. Hallions arī iesaka:Ātrāk, tālāk, augstāk: līdera aviācijas tehnoloģija kopš 1945. gada, Filips Džerets; unX plaknes: X-1 līdz X-45, autors Džejs Millers.

Šis raksts sākotnēji tika parādīts 2011. gada jūlija numurāAviācijas vēsturežurnāls. Abonējiet šeit.

Populārākas Posts

Starpība starp Hornets un Yellow Jackets

Hornets vs dzeltenās jakas Hornets un dzeltenās jakas pieder Vespidae kukaiņu ģimenei. Abi kukaiņi ir pazīstami kā sociālās lapsenes. Kaut arī šie

Atšķirība starp Nintendo DSi un DS Lite

Nintendo DSi vs DS Lite DSi ir pārnēsājama spēļu konsole, kas pārņēma DS Lite. Vairāk nekā divu gadu laikā starp DS daudz kas ir mainījies

USS Scorpion pēdējais noslēpums

1968. gadā Atlantijā pazuda viena no ASV flotes kodolzemūdenēm. Tagad, pēc 50 gadiem, beidzot var pateikt visu tās pazušanas stāstu

Atšķirība starp Ace inhibitoriem un beta blokatoriem

Ace inhibitori pret beta blokatoriem Viens no visbiežāk sastopamajiem iemesliem ir augsts asinsspiediens, ko parasti sauc par hipertensiju. Lai gan tas patiesībā nav a

Starpība starp DevOps un SysOps

Programmatūras izstrādē un projektu vadībā nav precīzās zinātnes. Programmatūras izstrādes process ne vienmēr notiek vienmērīgi. Tur ir

Bejonsē un Jay-Z attiecības: pilnīga laika skala

Bejonsē un Jay-Z attiecības: pilnīgs laika grafiks. No filmas “Traki mīlestībā” līdz “Viss ir mīlestība” un viss starp tiem.