Понедельник, 25.01.2021, 22:18
Приветствую Вас Гость | RSS
Восемнадцатая олимпиада посвящена 100-летию наследия Н.Е.Жуковского
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Работы 1-го тура » Готовые работы

Какова история и в чём перспективы развития самолётов схемы «летающее крыло»?

Дарья Владимировна Сёмина,16 лет, г. Лиски, Воронежская область, Российская Федерация

Какова история и в чём перспективы развития
самолётов схемы «летающее крыло»?

«Мало полюбить небо, надо чтобы небо полюбило тебя.
А оно любит смелых, знающих, трудолюбивых».

Владимир Михайлович Мясищев

План историко-исследовательской работы

Введение
Цель работы

  1. История возникновения самолётов схемы «летающее крыло».
  2. Дальнейшие разработки самолётов схемы «летающее крыло».
  3. Самолёты схемы «летающее крыло» в разных странах.
  4. Постройка таких самолётов в будущем.
  5. Преимущества и недостатки самолётов схемы «летающее крыло».
  6. Проектирование и изготовление радиоуправляемой авиамодели схемы  «летающее крыло».

Заключение
Используемые источники информации.

Введение

Стремление к созданию летательных аппаратов, в которых были бы сведены к минимуму лишние компоненты, не участвующие в обеспечении подъёмной силы, вызвало появление схемы «летающее крыло».

Влияние выбора аэродинамической схемы на проектные параметры летательного аппарата

Цель работы

Целью моей работы является исследование истории создания самолётов схемы «летающее крыло» и их предназначения, а также перспектив создания такого аппарата на сегодняшние дни и в будущем.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

  • Изучить историю возникновения самолёта схемы «летающее крыло»;
  • Изучить дальнейшие разработки самолётов схемы «летающее крыло»;
  • Понять есть ли необходимость в постройке таких самолётов;
  • Изучить перспективы использования самолётов схемы «летающее крыло»;
  • Изучить преимущества и недостатки самолётов схемы «летающее крыло».

История возникновения самолётов схемы «летающее крыло»

«Летающее крыло» — разновидность аэродинамической схемы планёра самолёта типа «бесхвостка» с редуцированным фюзеляжем, роль которого играет крыло, несущее все агрегаты, экипаж и полезную нагрузку.

Ещё на заре авиации, в 1876 году, французы Альфонс Пено и Поль Гошо получили патент на летательный аппарат, имевший все характерные признаки «летающего крыла»: отсутствовало хвостовое оперение, центр масс был смещён вперед (на 20% хорды крыла), профиль крыла имел S-образную форму, обеспечивающую нормальную устойчивость и балансировку. Однако из-за финансовых затруднений проект осуществлен не был. Первый самолёт «Эол» с паровым двигателем построил в 1890 году другой французский изобретатель К. Адер.

В Киеве 14-летний Борис Иванович Черановский наблюдал полёты одного из первых русских лётчиков С.И. Уточкина. Скорее всего эти впечатления в юности зародили в нём интерес к авиации. После окончания Киевского художественного училища Борис Иванович переехал в Москву и там в 1920 г. создал эскиз самолёта-«летающее крыло», который назвал латинским словом «Виталия». Это можно перевести как «обитаемое пространство».

Крыло, из которого, собственно, и состоял самолёт, имело форму параболы, основание которой было примерно равно высоте. Выбор крыла параболической формы с малым удлинением был продиктован стремлением увеличить хорду и этим обеспечить такую высоту центральной части крыла, чтобы там уместились экипаж и пассажиры. Для продольной балансировки задняя часть крыла была отогнута вверх.

Свою идею Борис Иванович Черановский оформил в виде патента (Советский патент 1924 года по МПК B64C39/10). В описании патента говорится: «Предлагаемый самолет снабжен одноколесным шасси и, с целью уменьшения общего веса и лобового сопротивления, имеет несущую поверхность, образованную лишь из одного врыла толстого профиля, то есть самолёт является «бесхвостым, летающим крылом».

Предмет патента: «Самолёт с применением одноколесного шасси, характеризующийся тем, что с целью уменьшения общего веса и лобового сопротивления, поддерживающая поверхность самолёта образована из одного лишь крыла толстого профиля (фиг. 1, 7), переднему краю 1 которого (фиг. 4, 5 и 7) придано приблизительно параболическое очертание, в то время как задний край сделан прямолинейным, вдоль какового края крыла укреплены элероны 2, а близ концов крыла на поверхности его установлены два руля направления 3, при чем-для уменьшения лобового сопротивления- шасси с частью колеса заключены в обтекатель 6 (фиг. 8)».

Особенности самолётов Черановского: недостаток строительной высоты центроплана зачастую компенсируется редуцированным фюзеляжем.

Дальнейшие разработки самолётов схемы «летающее крыло»

В СССР под руководством авиаконструктора Никитина с 1930 по 1940 годы велись разработки торпедоносца-планёра специального назначения типа «летающее крыло» в двух вариантах: пилотируемый тренировочно-пристрелочный и беспилотный с полной автоматикой. Проект беспилотной летающей торпеды конструкторским бюро представлен к началу 1940 года. По приказу наркома ВМФ Кузнецова все работы были остановлены.

В Германии идеей «летающего крыла» увлеклись братья Раймар и Вальтер Хортены. В 1933 году, когда Вальтеру было двадцать, а Раймару всего восемнадцать, у себя дома, в Бонне, они самостоятельно спроектировали и построили первый планёр Н I «Напgwing». В том же году они испытали его в воздухе. Размах крыла составлял 12,4 метров, вес - 120 килограммов. Планёр полностью состоял из дерева. Лишь обтяжка производилась тканью.

«Летающее крыло» имело стреловидность по передней кромке. В полёте самолёт управлялся элеронами, центральными балансировочными закрылками и рулевыми тормозами на законцовках крыла. Шасси у планёра отсутствовало, поэтому посадка производилась на неубирающуюся центральную лыжу. Результаты пробного полёта оказались весьма удовлетворительными, и братьев Хортен пригласили принять участие в соревнованиях в Вассеркуппе летом 1934 года. Несмотря на то, что на соревнованиях Н I «Напgwing» получил приз за оригинальность, ни военные, ни гражданские власти Рейха к планеру не проявили интереса. Вследствие чего Раймар Хортен конструкцию сжёг.

В США в 1930-х годах также были свои энтузиасты самолёта типа «летающее крыло». Это был Джон Кнудсен Нортроп - основатель компании Northrop Grumman. Джон Нортроп, используя средства, полученные от оборонных контрактов, смог воплотить в жизнь свои разработки. Он являлся яростным поклонником модели «летающее крыло».

В сентябре 1941 года конструктор предложил ВВС США проект тяжелого бомбардировщика, построенного на базе модели «летающее крыло». Вскоре Northrop Aircraft подписала контракт на постройку таких самолетов — двух бомбардировщиков ХВ-35 и восьми YB-35. Позже выяснилось, что разработка бомбардировщика ХВ-35 потребовала намного больше времени, чем предполагалось изначально. ХВ-35 так и не удалось внести свою лепту в победу над антигитлеровской коалицией — впервые самолёт поднялся в воздух 25 июня 1946 года. Специалисты Northrop Aircraft так и не смогли создать эффективную систему управления «летающими крыльями».

По ходу испытаний выявились многие недостатки машины, прежде всего связанные с теми двигателями и парными пропеллерами.

Тогда ВВС США приняли на вооружение гигантский В-36 Миротворец компании Консолидейтед, который все эти годы был основным соперником самолета Нортропа.

Джек Нортроп в 1947-1948 гг. был на столько уверен в превосходстве и перспективе своего творения, что начал серийное производство своих самолетов до получения заказа от ВВС. Более того, он развернул активную кампанию среди авиаперевозчиков, предлагая им невиданные машины с невиданным комфортом, дальностью и экономичностью.

В 1950-х г. производство самолётов Нортропа прекратилось.

Нортроп просил разрешения у военных, если им эти самолёты больше не нужны, перепрофилировать их, но ему отказали.

1 декабря 1953 года из Вашингтона поступил приказ: «Все изготовленные самолёты уничтожить». Смитсониевский музей попросил один экземпляр для экспозиции «Неслыханное в истории», но военные наотрез отказали. Самолёты были уничтожены. Джек Нортроп ушел из своей фирмы и вообще ушёл из авиации. Навсегда.

Через 30 лет после последнего полёта YRB-49A, в феврале 1981 года Джек Нортроп скончался, так больше никогда не увидев своих любимых "летающих крыльев" в полёте.

Только незадолго до смерти в феврале 1981 года Нортроп увидел чертежи будущего бомбардировщика В-2. Очевидцы передают, что конструктор уронил слезу и прошептал: «Теперь я знаю, зачем Господь даровал мне последнюю четверть века жизни».

И всего через полгода после смерти Джека Нортропа, ВВС США принимают проект малозаметного стратегического бомбардировщика, которому присваивают имя В-2 Спирит.

Самолёты схемы «летающее крыло» в разных странах

США

В 1970-х годах аэродинамическая схема «летающее крыло» получила серьёзное развития в рамках стелс-технологии.

Стелс-технология — комплекс способов снижения заметности боевых машин в радиолокационном, инфракрасном и других областях спектра обнаружения посредством специально разработанных геометрических форм и использования радиопоглощающих материалов и покрытий, что заметно уменьшает радиус обнаружения и тем самым повышает выживаемость боевой машины.

В конце 1970-х годов в США авиаконструкторам была поставлена необычная и очень амбициозная задача — сделать полноценный боевой самолет, максимально скрытный в инфракрасном, визуальном, акустическом и (что самое главное) радиолокационном диапазоне. Тактический штурмовик предполагалось использовать для нанесения бомбовых ударов по наиболее важным и защищенным целям противника, оставаясь при этом невидимым для его радаров.

Головным разработчиком стала компания Lockheed.

Новый штурмовик получил индекс F-117А и скорей напоминал утюг. При взгляде на него у пилотов возникали обоснованные сомнения в том, что «это» вообще сможет летать.

Для снижения радиолокационной заметности самолёту придали сложные рубленые формы, рассеивающие радиолучи в различных направлениях и обеспечивающие до 90% снижения эффективной площади рассеивания.

При низкой скорости и высоте полета из-за характерной конструкции фюзеляжа и активных систем курсовой устойчивости F-117А Nighthawk вдобавок имел очень серьезные ограничения по манёвренности и допустимым перегрузкам. В реальной боевой обстановке — никаких фигур высшего пилотажа. Только максимально скрытный ночной горизонтальный полёт. За свой странный внешний вид и низкие летные характеристики «Ночной ястреб» получил у лётчиков прозвище «Хромой гоблин».

На бумаге ТТХ и вооружение F-117A смотрелись весьма ужасно по сравнению с другими самолётами того времени. Но главным его оружием всё же были не лётно-технические возможности и пара бомб, а малая заметность. Она-то и сделала медленного, неповоротливого и неказистого «Хромого гоблина» очень грозным оружием, звездой конфликтов конца ХХ века.

Несмотря на то, что первый серийный самолёт поднялся в воздух в 1982 году, благодаря повышенным мерам секретности сам факт наличия подобной машины в США долгое время оставался тайной. Первый раз F-117А официально был представлен только в конце 1988 года, а на публике появился вообще в 1990 году на авиасалоне в Ле-Бурже. Как раз примерно с окончанием серийного производства. Всего ВВС США получили 59 серийных самолётов.

АРГЕНТИНА

В 1950 - 60-х годах братья Вальтер и Реймар Хортены были убеждены, что наиболее аэродинамически совершенная форма для самолёта - форма "летающее крыло".  После Второй мировой войны братья работали в Аргентине, где был разработан истребитель I.Ae. 37 Ala Delta.

В некоторых источниках IA.37 ошибочно носит обозначение Pulqui III. Самолёт разрабатывался как сверхзвуковой перехватчик с дельтовидным крылом.

Работы над проектом начались в 1953 г. Первоначально был построен лишь планёр самолёта. Первый полёт планёра состоялся 19 октября 1954 г. Планёр самолёта буксировали два Junkers Ju-52/3M. Полет выявил недостатки самолёта и они устранялись до 1958 г.

К этому времени было принято решение установить на самолёт турбореактивный двигатель Rolls-Royce Derwent 5 тягой 1832 кгс. Топливо размещалось в двух 850-литровых баках внутри фюзеляжа. Первый полёт самолёта состоялся в начале 1961 г., как и рассчитывал доктор Хортен. Однако самолёт не смог  выйти на расчётные характеристики и показал максимальную скорость - 902 км/ч. Для решения этой проблемы планировалось оснастить IA.37 турбореактивными двигателями Rolls-Royce Avon (рассматривались варианты с Avon RA.3 тягой 2948 кгс и Avon RA.7 тягой 3401 кгс).

Однако авария самолёта привела к прекращению дальнейших работ над самолётом.

РОССИЯ

БПЛА Сухой С-70 "Охотник" выполнен по схеме "летающее крыло" без хвостового оперения. В конструкции летательного аппарата широко применяются спецматериалы и покрытия, благодаря которым значительно снижено ЭПР.

О перспективном боевом беспилотном самолете с малой радиолокационной заметностью С-70 «Охотник» известно совсем немного. О перспективном боевом беспилотном самолете с малой радиолокационной заметностью С-70 «Охотник» известно совсем немного. Пожалуй, главной особенностью «Охотника» стало его назначение. Обычно БПЛА такого рода проектируются для самостоятельного выполнения задач, тогда как С-70 является малозаметными “глазами” истребителя Су-57.

Тактико-технические характеристики С-70 "Охотник" держатся военным ведомством в тайне, при этом в российских СМИ можно найти информацию о том, что максимальная дальность полёта — 3,5 тыс. км, максимальная скорость — 920 км/ч, высота полета — до 10,5 км. Без дозаправки БПЛА может находиться в воздухе более суток.

Самая загадочная и малоизвестная часть "Охотника" — состав вооружения. Предполагается, что "летающее крыло" будет нести управляемые ракеты, управляемые и неуправляемые бомбы. Часть размещена в бомбовом отсеке летательного аппарата. Есть информация, что С-70 оснастят модульными управляемыми авиабомбами, разрабатываемыми в корпорации "Тактическое ракетное вооружение". В частности, мощными и высокоточными планирующими бомбами 9-А-7759 "Гром". Их массогабаритные макеты уже сбрасывались с тяжёлого "летающего крыла" С-70 "Охотник".

Хотя в ходе испытаний "Охотником" удаленно управлял пилот, он представляет собой полностью роботизированный БПЛА, который может автономно выполнять операции. Благодаря бортовой системе искусственного интеллекта С-70 способен динамически реагировать на меняющиеся обстоятельства, производить заранее заданную функцию. Здесь, правда, могут возникать проблемы, связанные с приёмами боевых действий и тактикой управления БПЛА на дальних расстояниях в перенасыщенном воздушном пространстве, где присутствуют пилотируемые аппараты и другие силы. Но над их решением, скорее всего, ещё размышляют конструкторы.

Если С-70 "Охотник" будет работать в связке с Су-57, то сможет выполнять разведывательные и отвлекающие функции, вести радиоэлектронную борьбу. В этом случае дрон-гигант способен проникать в воздушное пространство противника, мешать работе радаров и передаче сигналов, открывая таким образом "окно" для ракет и пилотируемых истребителей. 

Постройка самолётов схемы «летающее крыло» в будущем

В связи с растущей популярностью стелс-технологий наблюдается всплеск интереса к схеме «летающее крыло». Схема "летающее крыло" привлекает возможностью получить очень высокое аэродинамическое качество крейсерского полёта, а также кардинально уменьшить шум на местности путём экранирования двигателей элементами планёра.

Нидерланды. Голландская авиакомпания KLM начала финансирование нового проекта — разработка самолёта «Flying-V», радикально новой конструкции летательного аппарата, которая помещает пассажирские места в крылья самолёта – по задумке это может уменьшить количество топлива, необходимого для полётов, на весьма существенные 20%. Ожидается, что Flying-V сможет брать на борт до 314 пассажиров и до 160 кубометров грузов. Пассажиры разместятся в передней кромке его «летающего крыла», а грузы и топливо — в задней. Размах крыльев составит 65 метров, длина — 55 метров, высота — 17 метров. На первом этапе на самолете планируется устанавливать два керосиновых турбовентиляторных двигателя, хотя в будущем они могут быть заменены на более современные, эффективные и «чистые» приводы. По словам инженеров, необычная форма фюзеляжа разработана для более удобной и комфортной обстановки для пассажиров.

 

Сотрудники Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского продолжают работать над реализацией проекта по созданию перспективного магистрального самолёта в схеме «летающее крыло».

«В новой конфигурации явно выделен фюзеляж, что позволяет увеличить пассажировместимость и благоприятно влияет на аэродинамическую интерференцию c двигателями на верхней поверхности центроплана», — рассказал начальник отдела отделения аэродинамики самолетов и ракет ФГУП «ЦАГИ» Иван Чернышев.

Модель имеет длину более метра и размах крыла — 1,8 метра. Конструкция изделия монолитная, представляет собой массивный центроплан с пристыкованными к нему консолями крыла и V-образным двухкилевым хвостовым оперением.

Преимущества и недостатки самолётов схемы «летающее крыло»

По моему мнению преимущества и недостатки самолётов схемы «летающее крыло» следующие:

К недостаткам самолётов схемы «летающее крыло» относятся:

  • плоскости управления самолётом в "летающем крыле" менее эффективны по сравнению с традиционной аэродинамической схемой, поэтому для "летающего крыла" характерно высокое рысканье во время полёта;
  • низкое относительное удлинение крыла заставляет конструктора выбирать толстый профиль для размещения необходимой нагрузки;
  • неспособность достичь максимального коэффициента подъемной силы — эффективные закрылки в хвостовой части крыла при отклонении создают пикирующий момент, который нечем сбалансировать;
  • "летающее крыло" не обладает гибкостью в смысле его загрузки, особенно при малой плотности полезной нагрузки. Ограничения по размещению полезной нагрузки необходимы как в продольном, так и поперечном направлениях, что нежелательно при эксплуатации транспортного самолёта.

К преимуществам самолётов схемы «летающее крыло» относятся:

  • чистая схема "летающее крыло" не имеет фюзеляжа и горизонтального оперения, на ней могут быть получены малые коэффициенты сопротивления при нулевой подъемной силе;
  • схема "летающее крыло" позволяет резко снизить радиолокационную заметность самолёта из-за уменьшения эффективной площади рассеяния;
  • масса пустого самолёта схемы "летающее крыло" меньше главным образом в результате более благоприятного распределения массы внутри крыла, что уменьшает изгибающий момент в корневой части.

Проектирование и изготовление радиоуправляемой авиамодели схемы  «летающее крыло»

Современный авиамоделизм — важное вспомогательное средство для конструирования самолётов. Без снятия аэродинамических, прочностных и других характеристик путём продувок модели-копии будущего самолёта в аэродинамической трубе немыслима постройка опытного образца самолёта.

Модель схемы «летающее крыло»  достаточно просто изготовить – этой модели хватает для того чтобы обучиться основам полета и простым фигурам пилотажа.

Что понадобится.

Инструмент:

  • канцелярский нож
  • линейка
  • шариковая ручка
  • наждачная бумага на бруске
  • канцелярские булавки

Материалы:

  • Потолочная плитка (или подложка под ламинированный пол)
  • Пеноплэкс
  • Клей для потолочной плитки Титан (или аналоги)
  • Скотч армированный или стеклотканевая лента
  • Фанера для моторамы.

Вот такая модель получилась у меня.

Заключение

На основании проведенного мной исследования, можно сделать следующие выводы:

  • Возникновение идеи об использовании схемы «летающее крыло», относится к временам XIX века;
  • Впервые в 1876-х году французы Альфонс Пено и Поль Гошо получили патент на летательный аппарат, имевший все характерные признаки «летающего крыла»;
  • Дальнейшими разработками самолётов схемы  «летающее крыло» занимались многие изобретатели из разных стран;
  • Аэродинамическая схема «летающее крыло» получила серьёзное развития в рамках стелс-технологии;
  • В настоящее время сотрудники Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского продолжают работать над реализацией проекта по созданию перспективного магистрального самолёта в схеме «летающее крыло»;
  • БПЛА схемы «летающее крыло» в связке с истребителями нового поколения смогут выполнять разведывательные и отвлекающие функции, вести радиоэлектронную борьбу.

Аэродинамические формы современных летательных аппаратов становятся всё ближе к схеме «летающее крыло», и это означает, что она действительно обладает высокой эффективностью, особенно если мы говорим о военной авиации.

Используемые источники информации

  1. «Летающее крыло». Википедия от 15.08.2020
  2.  Дмитрий Соболев. «Летающее крыло»: Экспериментальные самолёты России. 1912 1941 гг 2015, страница 11
  3. Станислав Зигуненко. РАВНОБЕДРЕННЫЙ, ТРЕУГОЛЬНЫЙ И... ЛЕТАЕТ: Техника - молодёжи. 1993-11, страница 21
  4. Horten Ho 229, "Летающее Крыло": Военное обозрение от 8.06.2013
  5. Дмитрий Татаринов, Ночной ястреб или хромой гоблин? История самолета-невидимки F-117, Onliner.by, 09.12.2017
  6. FMA I.Ae. 37 Ala Delta. Википедия от 9.12.2019
  7. Взлёт 2019-09-10. Евгений Ерохин, Андрей Фомин. "Охотник" выходит из засады
  8. Самолёт Flying-V разместит пассажиров в крыльях. ЯндексДзен от 05.06.2019
  9. ЦАГИ продолжает работу над «Летающим крылом». Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского от 17.03.2020
  10. Самодельное летающее крыло из потолочной плитки | DIY Rc Wing [Видеозапись] /RCPUP, 2020 
Категория: Готовые работы | Добавил: Service (23.11.2020) | Автор: Сёмина Дарья Владимировна
Просмотров: 353 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...

Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК
ЗАВЕРШЁН!
ТЕСТИРОВАНИЕ ЗАВЕРШЕНО!
ПРИЁМ РАБОТ
ЗАВЕРШЁН!

Календарь
Их многие читают
Каширина Марина Сергеевна (463)
Шишкин Кирилл Ярославович (382)
Сёмина Дарья Владимировна (352)
Вдовенков Иван Николаевич (290)
Водолазов Николай Александрович (256)
Ульбашев Мухаммат Масхутович (207)
Рахматуллин Эльдар Рафаэлович (183)
Приб Сергей Вадимович (163)
Расторгуев Даниил Игоревич (151)
Пухов Андрей Валерьевич (147)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2021