هواپیمای آزمایشی ناسا M2-F1 (ایالات متحده آمریکا)
دهه پنجاه قرن گذشته باقی ماند داستان به عنوان دوره توسعه سریع فناوری موشک برای اهداف مختلف. کشورهای پیشرو مطالعات مختلفی را انجام دادند که هدف آنها ایجاد سیستم های جدید از طبقات مختلف بود که در درجه اول برای استفاده توسط ارتش ها در نظر گرفته شده بود. علاوه بر این، کار فعالی در جهت فضا انجام شد. در آینده ای بسیار نزدیک، آخرین فضاپیماها قرار بود به مدار بروند. برای انجام تمام برنامههای موجود و حل مشکلات فوری، محققان اغلب مجبور بودند از محصولات آزمایشی ویژه از جمله آزمایشگاههای پرواز هواپیما استفاده کنند.
در پایان دهه XNUMX، دانشمندان آمریکایی طراحی بهینه یک وسیله نقلیه فرود را تعیین کردند که قادر بود از لایه های متراکم جو بدون آسیب عبور کند. بدنه دستگاه قرار بود به شکل مخروطی با سر صاف باشد. به زودی این کشف در زمینه موشک های بالستیک کاربرد پیدا کرد. همچنین، متخصصان NACA به رهبری Alfred J. Eggers Jr. دریافتند که دستگاهی به شکل نیمه مخروطی با بالای برش نیز باید ویژگی های قابل قبولی را نشان دهد. علاوه بر این، در سرعتهای بالا، چنین بدنهای باید نیروی بالابری به اندازه کافی بزرگ ایجاد میکرد که به طور چشمگیری عملکرد پرواز را بهبود میبخشید و اجازه انجام مانورهای خاصی را میداد.
مفهوم مشابهی که مستلزم ایجاد نیروی بالابر فقط به دلیل بدنه / بدنه است، بدن بالابر ("بدن بالابر" یا "بدن حمل") نامیده شد. در ادبیات روسی زبان از اصطلاح معادل "بدنه یاتاقان" یا "بدنه بلبرینگ" استفاده می شود.
در پایان دهه، مرکز ایمز اصول تازه کشف شده را با دقت مطالعه کرد و طرح اولیه یک فضاپیمای سرنشین دار با شکل نیمه مخروطی را ارائه کرد. پروژه با نام کاری M2 ایجاد یک وسیله نقلیه نزول سرنشین دار با بدنه ای به شکل نیمه مخروطی با دو صفحه دم عمودی را پیشنهاد کرد. طبق محاسبات، پس از خروج از مدار، چنین وسیله ای می تواند به طور مستقل در اتمسفر حدود 5400 کیلومتر پرواز کند و همچنین تا 1400-1450 کیلومتر از مسیر اصلی به سمت کناره حرکت کند. تکنیکی با ویژگی های مشابه می تواند در زمینه برنامه فضایی مورد توجه باشد.
در سال 1961، رهبری ناسا و نیروی هوایی ایالات متحده با پروژه پیشنهادی M2 آشنا شدند و آن را رد کردند. توسعه پیشنهادی برای استفاده در برنامه ماه یا به عنوان وسیله نقلیه نجات برای بازگشت از مدار زمین توصیه نشد. کارگردانی اصلی در واقع تمام چشم اندازهای خود را از دست داد و کار در خطر توقف بود.
با این وجود، علاقه مندان از ناسا و سازمان های مرتبط به تحقیقات خود ادامه دادند. به زودی، دانشمندان مبتکر مدلی از دستگاه M2 ساختند و آزمایش کردند. در ابتدا، این محصول به بهترین شکل در هوا رفتار نمی کرد، اما پیشرفت های کوچک باعث شد تا داده های پرواز خوبی به دست آید. نتایج جدید به روسای مراکز ایمز و درایدن نشان داده شد. این بار افراد مسئول به پیشنهاد اولیه علاقه مند شدند. مرکز درایدن بودجه لازم را فراهم کرد و به مسائل سازمانی کمک کرد، در حالی که مرکز ایمز آزمایش آیرودینامیک را به عنوان بخشی از یک پروژه جدید به عهده گرفت.
نتایج مثبت بهدستآمده در جریان ضربههای قبلی مدلهای مقیاس و آزمایشهای پروازی ماکت باعث شد تا پروژه به سطح جدیدی برسد. اکنون پیشنهاد شد که مفهوم جدید را با کمک یک نمایشگر فناوری سرنشین دار در اندازه کامل آزمایش کنیم. این توسعه چندین سازمان از ناسا یک نام نسبتاً ساده دریافت کرد - M2-F1. این نام مخفف Manned-2، Flight-1 - «وسیله نقلیه سرنشین دار شماره 2، مدل پروازی شماره 1» بود. همچنین، برای شکل مشخص، هواپیما به Flying Bathtub ("Flying Bathtub") لقب گرفت.
دو تا از مهمترین مراکز ناسا و همچنین گروهی از دانشمندان مشتاق در پروژه جدید شرکت کردند. با این حال، با وجود این، متخصصان مجبور بودند هزینه ها را با تمام ابزارهای موجود کاهش دهند. واقعیت این است که رهبران مرکز تحقیقات درایدن توانستند تنها 30 هزار دلار برای پروژه جدید اختصاص دهند (حدود 240 هزار دلار با قیمت های مدرن). در نتیجه، هواپیمای آزمایشی جدید باید با سادگی طراحی و هزینه کم آن متمایز می شد. به طور کلی، چنین مشکلی با موفقیت حل شد و نویسندگان پروژه M2-F1 با مشکلات موجود کنار آمدند.
برای پایین نگه داشتن هزینهها تا حد امکان، ساخت یک نمایشگر فناوری طراحی ترکیبی پیشنهاد شد. علاوه بر این، لازم بود بدون نیروگاه خود انجام شود. با این حال، به دلیل خطرات احتمالی، می توان یک صندلی جهشی در کابین خلبان نصب کرد. برخی از اجزای مورد نیاز قرار بود از تجهیزات سریالی که در اختیار متخصصان ناسا قرار دارد، قرض گرفته شود. بر اساس چنین اصولی، توسعه یک هواپیمای جدید مطابق با یکی از گزینه های پیشنهادی قبلی برای طرح آیرودینامیک ضروری بود.
در پاییز سال 1962، مونتاژ آزمایشی آینده M2-F1 آغاز شد. کار مشابهی در چارچوب همکاری بین ناسا و شرکت بریگلب گلایدر که در ساخت گلایدرها مشغول بود، انجام شد. مونتاژ نهایی دستگاه تمام شده در یکی از آشیانه های مرکز درایدن انجام شد. به ویژه، در آنجا بود که نمونه اولیه تمام واحدهای قرض گرفته شده از تجهیزات دیگر را دریافت کرد.
گلایدر با تجربه طراحی ترکیبی بر اساس قطعات فلزی و چوبی داشت. مجموعه قدرت فلزی یک پلت فرم با پایه برای نصب واحدهای کابین و شاسی بود. در بالای چنین محصولی، یک قاب چوبی نصب شده بود که با ورق های منحنی روکش تخته سه لا پوشیده شده بود. هواپیماهای یک منطقه کوچک نیز طراحی ترکیبی داشتند. بدنه حامل دارای لعاب در طرفین و یک سایبان برجسته است.
مطابق با مفهوم بدنه حامل و نتایج مطالعات قبلی، شکل نمایشگر فناوری آینده تعیین شد. بدنه جدید شکل مشخصی دریافت کرد. تمام سطح بالایی آن صاف بود، اگرچه جایی برای برخی عناصر بیرون زده داشت. در لبه ها، سطح صاف به سمت پایین خم شد و به آرامی با پایین خمیده جفت شد. مخروط بینی به شکل دستگاهی با شکل گرد و نزدیک به نیمکره ساخته شده است.
بلافاصله در پشت فیرینگ قسمتی نیمه مخروطی از پایین قرار داشت که حدود دو سوم طول کل بدنه هواپیما را اشغال می کرد. به سمت دم، سطح مقطع تشکیل شده توسط پایین گرد و سطح صاف فوقانی به تدریج افزایش یافت. در پشت کابین خلبان، در سطح عناصر جلویی دم، قسمت پایین منحنی شده و بالا می رود. انتهای دم بدنه به شکل یک قسمت عمودی ساخته شده است که به آرامی با دو طرف و پایین جفت می شود.
بر روی سطح مستقیم بدنه، قرار بود چند واحد بیرون زده نصب شود. درست بالای فیرینگ، پیشنهاد شد میله L شکل گیرنده فشار هوا نصب شود. برای به دست آوردن قابلیت های مورد نیاز، باید بسیار طولانی ساخته می شد. قسمت مرکزی بدنه شامل یک کابین خلبان بود. بالای آن یک فانوس با فیرینگ بود. حفاظ کابین خلبان که از بالای بدنه بیرون زده بود، به شکل یک بیضی بود و به همین دلیل تأثیر کمتری بر جریان هوا داشت.
در سطح قسمت عقبی فیرینگ قسمت های ریشه دم قرار داشت. Flying Bathtub یک جفت کیل ذوزنقه ای دریافت کرد که با جاروب زیاد لبه جلویی و کشیدگی کم مشخص می شد. قسمت عقب کیل ها برای انحراف ساخته شده بود و به عنوان یک سکان خدمت می کرد. در قسمت بالایی کیل ها، پیشنهاد شد که تثبیت کننده های جاروب کوچک نصب شوند. اولین نسخه این پروژه شامل نصب یک کیل سوم بود که بین دو مورد دیگر قرار داشت. بین کیل های جانبی در دم بدنه یک جفت ایلوون از یک منطقه بزرگ قرار داده شده بود. این هواپیماها از هواپیمای تولیدی سسنا 150 قرض گرفته شده اند.
یک گلایدر باتجربه قرار بود یک ارابه فرود سه نقطه ای با پشتیبانی جلو را دریافت کند که همچنین از هواپیمای سسنا گرفته شده بود. پایه جلو با یک چرخ با قطر کوچک در زیر دماغه بدنه نصب شده بود و در یک زاویه قرار داشت و چرخ را به جلو می برد. قفسه های اصلی در سطح وسیع ترین بخش بدنه قرار داشتند. هر سه قفسه به طور سفت و سخت روی یک مجموعه برق فلزی ثابت شده بودند. مکانیسم های تمیز کردن استفاده نشده است.
کنترل هواپیما به تنها خلبان در کابین خلبان سپرده شد. در محل کار خلبان یک داشبورد با چندین دستگاه پیکان، یک چوب کنترل و یک جفت پدال با طرح سنتی وجود داشت. یک سایبان شفاف بزرگ کابین خلبان دید خوبی از نیمکره بالایی ایجاد میکرد، اما شکل مشخص بدنه باعث میشد که دنبال کردن اجسام جلو و پایین غیرممکن باشد که میتواند منجر به مشکلاتی در هنگام برخاستن و فرود شود. برای بهبود دید، فیرینگ دماغه بدنه شفاف ساخته شد. در سمت چپ، در کنار کابین خلبان، یک پنجره مستطیلی بزرگ با لعاب در نظر گرفته شده بود.
طول کل هواپیمای آزمایشی M2-F1 ناسا 6,1 متر، حداکثر عرض (در امتداد تثبیت کننده) 6,32 متر، ارتفاع 2,9 متر بود، سطح باربری بدنه دارای مساحت 12,9 متر مربع بود. وزن بدنه هواپیما فقط 1000 پوند - 454 کیلوگرم بود. در پیکربندی پرواز عادی، وزن دستگاه 536 کیلوگرم بود. حداکثر وزن برخاست - 567 کیلوگرم.
در ابتدای سال 1963 ماشین آزمایشی تکمیل و برای آزمایش تحویل داده شد. آزمایش نمونه اولیه با انفجار در یک تونل باد آغاز شد. در فوریه همان سال، متخصصان مرکز ایمز به دقت بدنه هواپیمای ارسالی را مطالعه کردند و اجازه انجام آزمایشات کامل آن را دادند. ماشین را میتوان به فرودگاه برد و به هوا برد. محل آزمایش پرواز، پایگاه نیروی هوایی ادواردز بود.
با این حال، برخی از مشکلات در این مرحله به وجود آمد. ناسا یدک کش مناسبی نداشت که بتواند گلایدر را تا سرعت مورد نیاز شتاب دهد. خوشبختانه، یکی از شرکت کنندگان در پروژه توانسته بود برای خرید یک خودروی پونتیاک بونویل با موتور اجباری مذاکره کند. طی چند هفته بعد، یک M2-F1 با تجربه بارها به فرودگاه رفت و در حالی که به یک ماشین بسته بود، در امتداد باند فرودگاه اجرا کرد.
در طی این آزمایشات، متخصصان موفق به دریافت تمام نتایج مطلوب نشدند. آهسته دویدن با سرعت بیش از 190-195 کیلومتر در ساعت به ما اجازه نمی دهد که به طور کامل توانایی های واقعی هواپیما را تعیین کنیم. با این حال ، نیروی بلند کردن بدنه حامل در چنین سرعت هایی قبلاً بسیار زیاد بود ، اگرچه سکان های دم هنوز نمی توانستند کارایی لازم را نشان دهند. یک مشکل قابل توجه رد شدن از وسیله نقلیه یدک کش بود. با این حال، مشکلات اصلی به زودی با طراحی مجدد سیستم های کنترل و سکان از بین رفت. علاوه بر این، پس از آزمایش زمینی، نمایشگر فناوری، کیل مرکزی خود را از دست داد.
از زمان معینی، گلایدر یدککشی M2-F1 شروع به بلند شدن به هوا کرد، اما وجود کابل بکسل ارتفاع احتمالی نزدیک را محدود کرد. در 5 آوریل 1963، خلبان آزمایشی میلتون تامپسون برای اولین بار ماشین را به هوا برد، اما عملکرد ضعیفی داشت. نوسانات مختلفی مشاهده شد که تهدید به کودتا و سقوط کرد. با این وجود، امکان اساسی برخاستن در عمل تایید شده است. به زودی دستگاه بیشتر اصلاح شد که رفتار آن را در هنگام برخاستن و فرود بهبود بخشید.
آزمایشات با استفاده از یک وسیله نقلیه یدک کش برای چندین ماه ادامه یافت. در این مدت بیش از 400 اجرا تکمیل شد. همه این آزمایش ها نتایج مطلوب را به همراه داشت، اما برای تحقیقات بیشتر، M2-F1 باید به هوا بلند می شد. پس از یک بحث کوتاه، مدیریت مرکز درایدن با انجام آزمایشات پروازی کامل موافقت کرد. پیشنهاد شد یک گلایدر با تجربه با کمک یک هواپیمای بکسل C-47 بررسی شود. او مجبور شد ماشین آزمایشی را تا ارتفاع چند کیلومتری بالا ببرد و پس از آن خلبان آزمایشی مجبور شد از جفت جدا شده و پروازی با هواپیما انجام دهد.
قبل از راه اندازی چنین آزمایش هایی، نمونه اولیه نهایی شد. برای ایمنی خلبان، یک صندلی پرتابی وبر در کابین خلبان نصب شد. پایههای موتور سوخت جامد با رانش 114 کیلوگرم در بدنه عقب قرار داده شد. دومی برای شتاب اضافی خودرو در صورت کاهش سرعت در هنگام سر خوردن در نظر گرفته شده بود.
اولین پرواز با استفاده از هواپیمای یدک کش در 16 آگوست 1963 انجام شد. خلبان M. Thompson در کابین M2-F1 بود. C-47 وسیله نقلیه آزمایشی را به ارتفاع از پیش تعیین شده رسانده و آن را به سرعت مورد نیاز رسانده و پس از آن جداسازی صورت گرفت و آزمایشگر اقدام به انجام وظیفه پروازی کرد. M.Thompson در ارتفاع مطمئن کنترل و مانورپذیری خودرو را بررسی کرد و پس از آن فرود آمد و به سمت زمین رفت. اولین پرواز رایگان بدون هیچ مشکلی انجام شد و تنها 2 دقیقه به طول انجامید.
جالب اینجاست که مدیریت ارشد ناسا تنها پس از تکمیل بررسی های زمینی و انجام چندین پرواز با هواپیما از پروژه M2-F1 مطلع شد. علاوه بر این، این پیام ها در گزارش های ساختارهای آژانس دریافت نشد. در سال 1963، ناسا درخواستی از یکی از نمایندگان کنگره دریافت کرد که به یک پروژه غیرعادی علاقه مند بود. او در مورد خود پروژه از مطبوعات تخصصی مطلع شد. تنها پس از این درخواست بود که رهبران بخش هوافضا متوجه شدند که زیردستان آنها به طور فعال یک پروژه آزمایشی را اجرا می کنند.
چنین نقض نظم و انضباط تقریباً منجر به نتیجه گیری های سازمانی در مورد رهبری مرکز تحقیقات درایدن شد ، اما با آشنایی با نتایج و برآوردهای کار ، دفتر مرکزی ناسا خشم خود را به رحمت تغییر داد. با حداقل هزینه، علاقه مندان موفق به انجام تحقیقات مهم بسیاری شدند و چنین دستاوردهایی را نمی توان نادیده گرفت. به زودی الزاماتی برای اصلاح پروژه وجود داشت و تمام کارهای زیر قبلاً تحت کنترل مدیریت ارشد انجام شده بود.
در آینده، برنامه ریزی پروازها با کمک یک وسیله نقلیه یدک کش ادامه یافت. رفتار دستگاه در ارتفاعات مختلف، سرعت، مانور و غیره بررسی شد. به طور کلی، نمونه اولیه عملکرد خوبی داشت. در سرعت های بالا، خودرو به خوبی از سکان ها اطاعت می کرد و نیروی بالابر بدنه نگهدارنده برای به دست آوردن مشخصات مورد نظر کافی بود. در عین حال بدون مشکل نبود. بنابراین، با داشتن یک منطقه بزرگ از برآمدگی جانبی، "حمام پرنده" به تندبادهای جانبی باد حساس بود. همچنین در برخی موارد، رسیدن به زوایای حمله کوچک منجر به نوسانات خود به خودی در رول یا انحراف می شد.
آزمایشات پروازی نمونه اولیه M2-F1 به مدت سه سال ادامه یافت. آخرین پرواز هفتاد و هفتم در 77 اوت 16 - در سالگرد اولین پرواز به هوا انجام شد. برای تمام مدت دویدن و پرواز، ده خلبان در آزمایشات شرکت کردند. چندین آزمایش کننده توانستند تنها در یک آزمون شرکت کنند، در حالی که دیگران موفق به ثبت رکوردهای اصلی شدند. به عنوان مثال، میلت تامپسون در مجموع 1966 پرواز انجام داد، در حالی که بروس پترسون 45 بار پرواز کرد.
پس از تکمیل آزمایش، تنها نمونه اولیه M2-F1 به انبار فرستاده شد. در آینده دفع و حفظ نشد. اکنون در موزه پایگاه نیروی هوایی ادواردز به نمایش گذاشته شده است.
در طول آزمایشات، تنها گلایدر نمایشگر فناوری ساخته شده حدود 400 دویدن با سرعت بالا، از جمله رویکردهای ارتفاع پایین، و همچنین 77 پرواز رایگان کامل انجام داد. در جریان این کارها، حجم زیادی از اطلاعات مختلف در مورد ویژگی های طراحی، داده های پرواز و غیره جمع آوری شد. انجام موفقیت آمیز تمام آزمایشات لازم امکان تعیین راه های توسعه بیشتر مفهوم اصلی بدنه لیفتینگ را فراهم کرد. کار جدید در این راستا منجر به ظهور تعدادی دیگر از پروژه های فناوری تجربی شد. بازرسی از بدنه اصلی / بدنه در چند سال آینده ادامه یافت.
پروژه هواپیمای آزمایشی M2-F1 ناسا به ابتکار خود و حتی بدون اطلاع مدیریت ارشد سازمان هوافضا ایجاد شد. با وجود این، متخصصان موفق شدند طرح جدیدی از این هواپیما را طراحی کنند و سپس آن را به آزمایش های عملی برسانند. همه چیز در این پروژه به آرامی پیش نرفت، اما در نهایت فقط نتایج مثبت حاصل شد. پروژه موجود اکنون می تواند بسته شود و کار بر روی هواپیماهای پیشرفته تر با بدنه مونوکوک آغاز شود.
به نقل از وب سایت ها:
https://nasa.gov/
http://airwar.ru/
https://space.com/
http://afftcmuseum.org/
- ریابوف کریل
- ناسا/nasa.gov
اطلاعات