Jednym z absolutnie najciekawszych samolotów, jaki powstał, był NASA AD-1, o istnieniu którego dziś mało kto zdaje sobie sprawę. Co czyniło go wyjątkowym? Nietypowe skrzydła, a właściwie skrzydło. NASA AD-1 był jedynym samolotem wyposażonym w skrzydło typu „oblique wing”, zwane w języku polskim skrzydłem nożycowym. Skrzydło to mogło obracać się w trakcie lotu.
Pomysł z czasów II wojny światowej
Koncepcja skrzydeł nożycowych może wydawać się szalona, ale ma ona naprawdę sporo sensu. Badania analityczne i próby przeprowadzone w tunelu aerodynamicznym pokazały, że skrzydło nożycowe pozwalałoby samolotom na uzyskiwanie zmniejszonego zużycia paliwa, a w rezultacie większego zasięgu. To dlatego, że złożenie skrzydła po starcie prowadziłoby do zmniejszenia się oporu powietrza przy wyższych prędkościach, a rozłożenie skrzydła w zakresie niższych prędkości poprawiałoby efektywność i doskonałość aerodynamiczną oraz umożliwiałoby lądowanie i start z mniejszą prędkością. Co zatem poszło nie tak? Dlaczego dzisiaj nikt nie lata samolotami ze skrzydłami nożycowymi? Odpowiedzi na te pytania skrywa historia samolotu AD-1 NASA oraz samych skrzydeł nożycowych.
Koncepcja skrzydła nożycowego po raz pierwszy pojawiła się w 1942 roku, w niezrealizowanych projektach Blohm & Voss P.202 i Messerschmitt P.1009-01, w opracowaniu których uczestniczył niemiecki konstruktor Richard Vogt. Vogt po II wojnie światowej został przesiedlony do USA w ramach operacji Paperclip.
Ze względu na ograniczenia technologiczne musiało minąć sporo czasu, zanim zaczęto pracę nad pierwszą maszyną, która miała być tej koncepcji realizacją. Tą maszyną okazał się właśnie prototypowy samolot NASA AD-1 (Ames Dryden-1), którego nazwa wzięła się od nazw ośrodków badawczych, które nad nim pracowały. Zanim jednak AD-1 powstał, badania nad koncepcją zapoczątkował w NASA inżynier lotnictwa Robert T. Jones, co miało miejsce w latach 70. XX wieku.
AD-1 – budowa i charakterystyka
Ostatecznie AD-1 został zbudowany w 1979 roku. Wtedy to dostarczono go do Centrum Badania Lotu im. Hugh L. Drydena (znanego dzisiaj pod nazwą Centrum Badania Lotu imienia Neila A. Armstronga). Za ogólnym projektem samolotu stała firma Boeing, za szczegółowym projektem i analizami obciążeń Rutan Aircraft Factory, a za budową maszyny Ames Industrial Company. Ta kosztowała w sumie 240 tysięcy dolarów. Warto wspomnieć, że autor koncepcji skrzydła nożycowego – Richard Vogt – brał udział w pracach rozwojowych przy konstruowaniu maszyny.
AD-1 był napędzany dwoma silnikami odrzutowymi Microturbo TRS18-046, które generowały łącznie 200 kgf mocy. Silniki umiejscowiono w tylnej części kadłuba, w gondolach silnikowych. Choć samolot był zdolny do osiągania prędkości 400 kilometrów na godzinę, ze względów bezpieczeństwa jego prędkość maksymalną ograniczono do 270 kilometrów na godzinę. Pełny bak paliwa pozwalał mu na odbywanie maksymalnie 75-minutowych lotów.
AD-1. Widok od dołu. | Źródło: NASA
Eksperymentalny samolot NASA charakteryzował się prostym kokpitem, który przekazywał pilotowi informacje tylko o wysokości, prędkości lotu, przyspieszeniu, kątach natarcia, kątach odchylenia skrzydeł, parametrach pracy silnika i pozycji trymu steru. Przyrządy nie pokazywały położenia samolotu. Pilot sterował sterami i lotkami za pomocą cięgieł.
Kokpit samolotu AD-1. | Źródło: NASA
AD-1 ważył łącznie tylko 973 kilogramy. To za sprawą konstrukcji wykonanej z plastiku wzmocnionego włóknem szklanym. Samolot był z kolei długi na 11,8 metra i wysoki na 2,06 metra, a jego rozkład skrzydeł wynosił 9,8 metra. Nożycowe skrzydło AD-1 było obracane z pomocą elektrycznie zasilanych zębatek umieszonych wewnątrz kadłuba, tuż przed silnikami.
Testy eksperymentalnego samolotu
AD-1 znalazł się Centrum Badania Lotu im. Hugh L. Drydena w lutym 1979 roku, natomiast NASA przystąpiła do jego testów dopiero w grudniu. Testy te były bardzo, bardzo skrupulatne i metodyczne. Podczas pierwszego lotu samolot wystartował ze skrzydłem ustawionym prostopadle względem kadłuba, a kąt obrotu zmieniono w trakcie lotu po osiągnięciu odpowiedniej wysokości i prędkości. Podczas następnych lotów, realizowanych na przestrzeni 18 miesięcy, za każdym razem skrzydło obracano tylko o 1 stopień dalej . Dopiero w połowie 1980 roku osiągnięto maksymalny kąt obrotu skrzydła eksperymentalnego samolotu – 60 stopni.
Loty testowe AD-1 realizowano aż do sierpnia 1982 roku. Do tego czasu samolot odbył ich w sumie 79 razy. W ich trakcie za sterami maszyny siadało 17 różnych pilotów, jednak zarówno w przypadku pierwszego, jak i ostatniego lotu honor sterowania AD-1 przypadł Thomasowi C. McMurty’emu.
Niestety, AD-1 był pierwszym i jedynym wybudowanym egzemplarzem samolotu wyposażonego w skrzydło nożycowe. Podczas testów okazało się bowiem, że AD-1 miał nieprzyjemną charakterystykę latania. Trudno pilotowało się nim przy ekstremalnie skośnych kątach załamania skrzydeł. Właściwości pilotażowe można by poprawić, usztywniając skrzydło oraz implementując ulepszony (a więc droższy) system sterowania. Niestety, NASA uznała, że wprowadzenie tych usprawnień byłoby zbyt kosztowne, a więc nie zdecydowała się na budowę kolejnych prototypów.
Projekt odrzucony na bok
Po zakończeniu programu testowego AD-1 został wycofany z użytku, a dziś można podziwiać go w Muzeum Lotnictwa im. Stanleya Hillera w San Carlos, w stanie Kalifornia. Mimo że skrzydła nożycowe mogłyby dobrze sprawdzić się w przypadku dużych samolotów odbywających loty transoceaniczne lub transkontynentalne, do dzisiaj prawie nikt nie wracał do ich idei.
NASA AD-1 w Muzeum Lotnictwa im. Stanleya Hillera w San Carlos, w stanie Kalifornia. | Źródło: Wikimedia Commons/Daderot
Prawie, bo swego czasu DARPA (ang. Defense Advanced Research Projects Agency), czyli amerykańska agencja rządowa zajmująca się rozwojem technologii wojskowej, przyznała na przykład firmie Northrop Grumman warty 10,3 miliona dolarów kontrakt na redukcję ryzyka i wstępny projekt bezzałogowego samolotu o nazwie Switchblade. Samolot ten miał być wyposażony właśnie w skrzydło nożycowe. Ostatecznie jednak projekt anulowano, ze względu na problemy z systemami sterowania.
Kto wie, być może kiedyś NASA, inna agencja rządowa lub pozarządowa czy też firma, stwierdzi, że warto ponownie przyjrzeć się koncepcji skrzydła nożycowego. Czas pokaże, czy jeszcze ujrzymy samolot wyposażony w takie skrzydło w przestworzach.
Źródło: opracowanie własne, fot. tyt. NASA