Flygområdet har producerat några intressanta mönster under loppet av sin hundraåriga historia. Förutom monoplan, jetflygplan, raketdrivna plan, och höghöjdsinterceptorer och spionfarkoster, finns det också en mängd olika flygplan som gör bort sådant som svansar, sektioner och flygkroppar. Dessa är vad som kallas Flying Wings, en typ av fastvingade flygplan som består av en enda vinge.
Även om detta koncept har undersökts nästan lika länge som flygmaskiner har funnits, är det bara under de senaste decennierna som dess verkliga potential har förverkligats. Och när det kommer till flyg- och rymdindustrins framtid är det ett koncept som förväntas se mycket mer i vägen för forskning och utveckling.
Beskrivning:
Per definition är en flygande vinge ett flygplan som inte har någon bestämd flygkropp, där det mesta av besättningen, nyttolasten och utrustningen är inrymda i huvudvingstrukturen. Från toppen ser en flygande vinge ut som en chevron, med vingarna som utgör dess yttre kanter och den främre mitten fungerar som cockpit eller pilotsäte. De finns i många varianter, allt från jetjager/bombplan till handglidare och segelflygplan.
En ren flygande vinge är teoretiskt sett den mest aerodynamiskt effektiva (lägsta luftmotståndet) designkonfigurationen för ett flygplan med fast vingar. Den erbjuder också hög strukturell effektivitet för ett givet vingdjup, vilket leder till låg vikt och hög bränsleeffektivitet.
En Junkers G 38, i tjänst hos Lufthansa. Kredit: SDASM Archives
Utvecklingshistoria:
Svanslösa farkoster har funnits sedan bröderna Wrights tid. Men det var inte förrän efter första världskriget, tack vare omfattande krigstidsutveckling med monoplan, som en farkost utan verklig flygkropp blev genomförbar. En tidig entusiast var Hugo Junkers som 1910 patenterade idén om en flygtransport med endast vingarna.
Tyvärr innebar restriktioner som infördes av Versaillesfördraget på tysk luftfart att hans vision inte förverkligades förrän 1931 med Junker's G38. Denna design, även om den var revolutionerande, krävde fortfarande en kort flygkropp och en stjärtsektion för att vara aerodynamiskt möjlig.
En restaurerad Horten Ho 229 vid Steven F. Udvar-Hazy Center. Medverkande: Cynrik de Decker
Flygande vingdesigner experimenterades mycket med under 30- och 40-talen, särskilt i USA och Tyskland. I Frankrike, Storbritannien och USA producerades många mönster, även om de flesta var segelflygplan. Det fanns dock undantag, som Northrop N1M, en prototyp av flygplan med alla vingar och den mycket mer imponerande Horten Ho 229, den första jetdrivna flygande vingen som fungerade som jaktplan/bombplan för det tyska flygvapnet under andra världskriget.
Detta flygplan var en del av en lång serie experimentflygplan tillverkade av Nazityskland, och var också det första farkosten som inkorporerade teknologi som gjorde det svårare att upptäcka på radar – aka. Stealth-teknik. Huruvida detta var avsiktligt eller en oavsiktlig konsekvens av dess utformning förblir dock föremål för spekulationer.
Efter andra världskriget inspirerade detta plan flera generationer av experimentflygplan. De mest anmärkningsvärda av dessa är YB-49 långdistansbombplan, A-12 Avenger II, B-2 Stealth Bomber (annan känd som Spirit) och en mängd deltavingade flygplan, som Kanadas egen Avro -105, även känd som Avro-pilen.
Senaste utvecklingen:
Nyare exempel på flygplan som innehåller designen med flygande vingar inkluderar X-47B, ett demonstrationsbemannat stridsflygfordon (UCAV) som för närvarande utvecklas av Northrop Grumman. X-47B är designad för bärarbaserade operationer och är ett resultat av samarbete mellan Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) och den amerikanska flottans program för Unmanned Combat Air System Demonstration (UCAS-D).
X-47B flög första gången 2011, och från och med 2015 utförde dess två aktiva demonstranter framgångsrikt en serie landningar på landningsbanan och bärare.Så småningom hoppas Northrop Grumman kunna utveckla prototypen X-47B till ett slagfältsfärdigt flygplan som är känt Unmanned Carrier-Launched Airborne Surveillance and Strike (UCLASS)-systemet, som förväntas tas i bruk under 2020-talet.
En annan version av konceptet kommer i form av den dubbelriktade flygande vingen. Denna typ av design består av en vinge med lång spann, låg hastighet och en vinge med kort spännvidd, hög hastighet sammanfogade i ett enda flygplan i form av ett ojämnt kors. Den föreslagna farkosten skulle lyfta och landa med låghastighetsvingen tvärs över luftflödet och sedan rotera ett kvarts varv så att höghastighetsvingen är vänd mot luftflödet för överljudsfärd.
Designen påstås ha låg vågmotstånd, hög subsonisk effektivitet och liten eller ingen ljudboom. Låghastighetsvingarna har sannolikt en tjock, rundad bäryta som kan innehålla nyttolasten och ett brett spännvidd för hög effektivitet, medan höghastighetsvingen skulle ha en tunn, skarpkantad bäryta och en kortare spännvidd för lågt motstånd vid överljudshastighet .
2012, NASA meddelat att det var på väg att finansiera utvecklingen av ett sådant koncept, känt som Supersonic Bi-Directional Flying Wing (SBiDir-FW). Detta kom i form av att Chief Technologists kontor gav ett anslag på 100 000 dollar till en forskargrupp vid University of Miami (ledd av professor Gecheng Zha) som redan arbetade på ett sådant plan.
Sedan bröderna Wright först tog i luften i ett plan av canvas och trä för över ett sekel sedan, har flygingenjörer funderat länge och hårt på hur vi kan förbättra flygvetenskapen. Då och då finns det de som kommer att försöka 'uppfinna hjulet på nytt', kasta ut det gamla paradigmet och producera något verkligt revolutionerande.
Vi har skrivit många artiklar om Flying Wing for Universe Today. Här är en artikel om testning av prototypen av blandade vingflygplan , och här är några jetbilder.
Om du vill ha mer information om NASA:s flygplansprogram, kolla in NASA:s Dryden-fotosamling , och här är en länk till olika NASA forskningsflygplan.
Vi har också spelat in många relaterade avsnitt av Astronomy Cast. Lyssna nu, Avsnitt 100: Rockets .
Källor: