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STORIA DELLA TECNOLOGIA, DELLA TECNOLOGIA, DEGLI OGGETTI INTORNO A NOI
Aereo Voyager. Storia dell'invenzione e della produzione
Elenco / La storia della tecnologia, della tecnologia, degli oggetti che ci circondano Il Voyager Modello 76 è stato il primo aereo a compiere il giro del mondo senza scalo e senza rifornimento di carburante. Capo progettista: Burt Rutan. L'aereo era pilotato da Dick Rutan, il fratello maggiore del designer, e Jeana Yeager. L'aereo decollò dalla pista di 4600 metri della base aeronautica Edwards a Mojave il 14 dicembre 1986 e atterrò sano e salvo lì il 23 dicembre, 9 giorni, 3 minuti e 44 secondi dopo. Durante il volo l'aereo ha percorso 42 km (la distanza contata dalla FAI è stata di 432 km) ad un'altitudine media di 40 km. Questo record ha finalmente battuto quello precedente stabilito da un equipaggio di B-212 dell'aeronautica americana che ha volato per 3,4 miglia (52 km) nel 12. Questo aereo è stato progettato per un lungo viaggio. Pertanto, gli fu dato il nome di "Voyager" - "viaggiatore". Il volo record dei piloti americani sulla Voyager non può che suscitare ammirazione. L'aereo è stato pilotato dal pilota collaudatore Dick Rutan e dal pilota sportivo 34enne Gina Yeager. Per nove giorni e quattro minuti sono stati in aria, atterrando alla base dell'aeronautica di Edwards negli Stati Uniti il 23 dicembre 1986, da dove hanno iniziato il loro volo. La Voyager ha percorso una distanza di 40 chilometri in nove giorni. Gli esperti hanno affermato che potrebbe volare per altri 500 chilometri.
L'uomo ha sempre cercato di conquistare nuove frontiere. Il primo record mondiale di distanza di volo è stato stabilito all'inizio del XX secolo dal brasiliano Alberto Santos-Dumont, che ha volato su un aereo di sua progettazione ... 220 metri. L'ANT-25, sviluppato dal progettista di aerei sovietico Andrei Nikolaevich Tupolev, può essere considerato un peculiare predecessore di Voyager. Su di esso furono fissati record Chkalovsky, fantastici per quei tempi, che diedero un potente impulso allo sviluppo della scienza sovietica. Il mondo intero applaudì i piloti sovietici, che nel 1937 fecero un volo senza scalo dall'URSS attraverso il Polo Nord verso l'America. Il viaggio di Voyager attirò anche l'attenzione del Pentagono. Il suo portavoce ha ricordato che il precedente record mondiale di volo in linea retta era stato stabilito nel 1962 su un bombardiere B-52 della US Air Force. Quindi la "fortezza volante" americana è decollata a Tokyo ed è atterrata alla base dell'aeronautica americana in Spagna, volando per oltre ventimila chilometri. I rappresentanti più importanti di velivoli sperimentali realizzati con materiali compositi erano due velivoli progettati da Bert Rutan: l'aereo esecutivo Boeing Beechcraft Starship-1 e l'aereo da record a lungo raggio Rutan Voyager. Il primo di questi velivoli, prodotto nel 1983, è stato progettato con l'ausilio di un computer, mentre la fibra di carbonio con indicatori tecnici maggiorati è stata utilizzata come materiale di costruzione principale. Secondo lo schema, il velivolo Beechcraft Starship-1 era un velivolo "anatra" bimotore e la coda verticale distanziata si trovava alle estremità dell'ala, svolgendo contemporaneamente le funzioni di rondelle di estremità. Nel 1981, Rutan iniziò a lavorare sull'aereo Voyager, destinato a volare in tutto il mondo senza scalo. Il modesto soggiorno della casa di Bert Rutan a Mojave, in California, divenne il quartier generale per la preparazione del volo e servì a questo scopo per cinque anni interi. Suo fratello Dick e Gina Yeager, un'ex disegnatrice, hanno lavorato con lui. E nell'hangar n. 77 dell'aeroporto locale per tutto questo tempo non c'era fine ai volontari. Molti residenti locali hanno espresso il desiderio di aiutare nella costruzione dell'aereo. I fratelli erano particolarmente orgogliosi del fatto di aver messo in pratica la loro idea a proprie spese, senza ricevere un solo centesimo dal governo. Ma sarebbe un errore sospettarli di completo disinteresse. Con la creazione della Voyager Aircraft Incorporated, i Rutan stabilirono un programma per riavere i loro soldi e persino trarre profitto dai voli di spettacolo e dalla pubblicità. Ad esempio, la Mobile Oil Corporation ha fornito un nuovo olio sintetico per i motori della Voyager, in cambio dell'acquisizione del diritto di utilizzare l'immagine dell'aeromobile sulle brochure dei suoi prodotti. Il primo volo di prova, effettuato nel giugno 1984 da Dick, durò 30 minuti. Il tempo di volo massimo stimato dell'aereo senza atterraggio era di 14 giorni, la lunghezza era di 45060 chilometri. Ma il record assoluto di distanza - un volo senza atterraggio e senza rifornimento - è avvenuto due anni dopo. L'autonomia di volo dipende principalmente dal rapporto tra il peso del carburante e il peso al decollo dell'aeromobile. La massa del velivolo Voyager vuoto era di soli 840 chilogrammi con una massa di carburante di 4052 chilogrammi. Il peso al decollo era di 5137 chilogrammi. Il 72 percento del peso al decollo della Voyager era carburante! In confronto, gli aerei passeggeri a lungo raggio di oggi hanno un peso relativo del carburante di circa il 40 percento, mentre l'ANT-25, una meraviglia degli anni '1930, ne aveva il 52 percento. Non a caso dalla stampa americana fu soprannominato il "bombola del gas volante". L'aumento della fornitura di carburante è un problema particolarmente difficile per i piccoli aerei. Dopotutto, non hanno un volume interno sufficiente per ospitare una scorta di carburante così grande. Sulla Voyager, i volumi per il carburante sono stati aumentati attraverso l'uso di uno schema di layout a due raggi. Oltre ai contenitori tradizionali, principalmente nell'ala, nonché nella fusoliera e nella coda orizzontale, sono stati utilizzati contenitori aggiuntivi di queste due travi. Un altro compito importante è stato quello di ridurre il peso dell'aereo vuoto. La riduzione del peso della struttura è stata facilitata dall'utilizzo di materiali compositi di ultima generazione con le più alte caratteristiche. Quindi, la principale fibra di carbonio utilizzata è da cinque a dieci volte più resistente dell'acciaio e molto più leggera delle leghe di alluminio convenzionali. La disposizione a due travi applicata ha anche contribuito a ridurre il peso della struttura, poiché queste travi, come si suol dire, "scaricavano" l'ala (riducendo il momento flettente lungo l'ala dalle forze aerodinamiche dovute al carico dell'ala con un momento nel direzione opposta, verso il basso, dalle forze di peso delle travi con contenuto). Il peso della centrale elettrica, delle attrezzature, delle attrezzature è diminuito. Tutto ciò ha contribuito a ridurre la spinta richiesta o la potenza del motore, e quindi il loro peso e il consumo di carburante. Un altro modo per aumentare l'autonomia di volo è migliorare l'aerodinamica dell'aeromobile. Questo permette di scegliere un motore meno potente e allo stesso tempo più leggero con un minor consumo di carburante. Poiché il Voyager è un aereo a bassa velocità, una parte significativa della resistenza aerodinamica è la cosiddetta resistenza indotta, che è causata dalla formazione di vortici sulle punte delle ali e diminuisce con l'aumentare dell'apertura alare. Per combatterlo, sull'aereo è stata installata un'ala estremamente lunga con un rapporto di aspetto di 33,8 (il rapporto tra la campata e la corda media - larghezza), mentre nei moderni aerei passeggeri, le proporzioni dell'ala, di regola, non superare 10. Sull'ala si trovava la gondola con l'abitacolo e due motori a pistoni. Il motore anteriore raffreddato ad aria da 130 cavalli con elica di traino è stato utilizzato per il decollo, mentre il motore posteriore raffreddato a liquido da 110 cavalli è stato utilizzato per il volo principale. I motori sono stati prodotti da Teledine Continental per aerei da ricognizione senza pilota del Pentagono. "... La più grande scoperta del designer B. Rutan", scrive V.A. Kiselev sulla rivista "Technology and Science", è lo sviluppo e l'applicazione del concetto di due motori su Voyager. potenza minima. Ma nel processo di volo a distanza, il peso dell'aeromobile diminuisce a causa dell'esaurimento del carburante. Anche Voyager ha una diminuzione record - di 5 volte! Pertanto, è desiderabile ridurre la potenza della centrale elettrica di queste 5 volte. Per ridurre la potenza a causa di un tale significativo strozzare e ridurre il numero di giri del motore non è redditizio, aumenta il consumo specifico di carburante, è desiderabile volare a giri vicini a quelli calcolati, in una situazione del genere, è stato molto vantaggioso utilizzare due motori funzionanti nel periodo iniziale del volo e solo uno - nel resto del periodo, quando il consumo di carburante ha ridotto il peso degli aeromobili". Di conseguenza, il consumo di carburante della Voyager era in media di soli 91 grammi per chilometro. Questo è più o meno lo stesso del consumo delle normali autovetture del tipo Zhiguli. Ma l'aereo è molte volte più pesante e, inoltre, non guidava, ma volava a una velocità media di 185 chilometri orari. Due motori, questo non è solo risparmio di carburante, ma anche maggiore sicurezza. Consentono inoltre di aumentare la potenza in caso di emergenza se è necessario superare un fronte temporalesco o cime montuose. Apparentemente, è stato il concetto di due motori l'ultimo collegamento che alla fine ha permesso di raggiungere il successo. "È impossibile posizionare due motori sull'ala", continua Kiselev, "dopotutto, solo uno funziona per una parte significativa del volo e creerà una spinta asimmetrica. Ciò significa che entrambe le viti devono essere posizionate lungo l'asse di simmetria del velivolo.Utilizzare due viti coassiali, ognuna delle quali ruota con il proprio motore, male: ci vuole un albero lungo e pesante dal motore posteriore all'elica; un'elica ferma ridurrà l'efficienza dell'altra. Poi, forse, allargare le eliche e i motori alle estremità della fusoliera?Questa soluzione non funzionerà, perché durante l'atterraggio e il decollo l'elica posteriore o toccherà terra o, per evitarlo, sarebbe necessario un carrello di atterraggio lungo e pesante, il che è chiaramente non redditizio.Poi spostiamo in avanti l'elica posteriore, accorciando la fusoliera, ma non spostando in avanti l'unità di coda orizzontale (GO), senza accorciarne la spalla.Ciò può essere ottenuto fissando il GO su due travi supplementari della fusoliera.Il layout risultante soddisfa già il concetto considerato di due motori. Ma prestiamo attenzione alla forma ottimaleala di Voyager. È molto lungo e stretto (con un piccolo accordo). Su una corda così piccola, è difficile garantire la rigidità del fissaggio della fusoliera e delle due travi; le deformazioni relative del GO e dell'ala saranno significative, il che peggiorerà la stabilità e la controllabilità del velivolo. Inoltre, c'è un GO nel flusso delle eliche, che, sebbene possa migliorare la manovrabilità, ridurrà la spinta dell'elica. L'ultima circostanza per un velivolo a lunghissimo raggio ha un valore negativo più significativo. In questa situazione B. Rutan trova una soluzione originale: per scambiare l'ala e il GO, cioè dal solito schema aerodinamico con una coda, passare allo schema "duck", in cui il GO è davanti all'ala . Ora il GO anteriore collega le travi e la fusoliera stessa, ovvero è un supporto aggiuntivo per le travi della fusoliera. Tale schema fornisce una maggiore rigidità e una minore deformazione angolare del GO rispetto all'ala. Ora nulla rallenta il flusso dall'elica del motore principale posteriore. Pertanto, la soluzione trovata da B. Rutan è la più redditizia, ottimale". Quando un aereo è stato lanciato per la prima volta dall'hangar n. 77 presso l'aeroporto di Mojave, gli esperti e i giornalisti riuniti sono rimasti colpiti dalla sua strana somiglianza con un gigantesco uccello fossile: uno pterodattilo. Il 14 dicembre 1986, la Voyager, dopo aver percorso la pista a una velocità di 70 miglia orarie (in seguito, la velocità di volo della Voyager variava da 90 a 150 miglia orarie), non poté decollare per un po' di tempo. L'ala, completamente carica di carburante, nonostante l'aumento della sua rigidità flessionale, ha dato una deflessione molto ampia. Al termine del decollo dell'aereo, quando sono iniziate forti oscillazioni di flessione elastica dell'ala, si sono verificati diversi impatti delle estremità oscillanti delle console sulla superficie della pista. Gli scudi terminali delle ali si sono staccati: quello sinistro a terra e quello destro in aria. Tuttavia, a causa di queste "piccole cose" si è deciso di non interrompere il volo. V. Biryukov ha parlato in dettaglio del volo Voyager sulla rivista Nature and Man: "...Dick ha trascorso i primi due giorni del volo al timone del Voyager quasi invariabilmente. il volo sull'Oceano Pacifico non ha presentato particolari difficoltà, poi oltre, sulla Malesia, sull'Oceano Indiano e, soprattutto, sul territorio dell'Africa, i viaggiatori hanno incontrato zone di forte agitazione atmosferica ... ... L'equipaggio è stato costretto a cambiare rotta bruscamente (a volte fino a 90 gradi) e scendere o salire frettolosamente, fuggendo da insidiosi flussi turbolenti. Il terzo giorno del viaggio nell'area dell'arcipelago filippino, è arrivato un raro momento in cui, su insistenza del medico di spedizione, rimasto all'aeroporto di Mojave, è stato attivato il pilota automatico. Dick e Gina hanno avuto la possibilità di riposarsi. L'abitacolo è così piccolo - 70x210x140 centimetri che Dick sonnecchiava con la testa all'indietro sul sedile del pilota, e Gina era sdraiata, alla sua destra, circondata da numerosi strumenti e oggetti necessari per il volo. Cosa non c'era nell'abitacolo: interruttori del serbatoio del carburante (a bordo ce n'erano solo 16), una pompa del carburante manuale di emergenza, rifornimento automatico e forzato dei motori con olio, un walkie-talkie, strumenti di navigazione, due taniche di acqua potabile (40 litri ), contenitori con provviste. E un'altra difficoltà che accompagnò i viaggiatori per tutti i nove giorni di volo fu il rumore assordante dei motori. I controllori di volo a terra a Mojave hanno mantenuto il contatto radio con la Voyager tramite satelliti o hanno utilizzato i servizi dei relè di aerei di linea che si trovavano nelle immediate vicinanze dei viaggiatori. Hanno riferito che Dick e Gina non hanno risposto immediatamente alle richieste radiofoniche. Spesso i piloti impiegavano almeno cinque minuti per raccogliere i loro pensieri. Mentre la Voyager sorvolava l'Oceano Atlantico centrale, dirigendosi verso la costa dell'America Latina, una luce rossa si illuminò improvvisamente sul quadro strumenti della cabina di pilotaggio. Il motore posteriore è molto caldo, la pressione dell'olio è scesa. E presto il motore, starnutendo più volte, si fermò. I controllori di terra hanno inviato a bordo: "Attenzione! Preparati per un atterraggio di emergenza" - e hanno iniziato a capire quale degli aeroporti brasiliani può farcela, Gina e Dick, a cui è stato concesso un po' di riposo dal vento in poppa sulla parte occidentale dell'Atlantico, furono travolti da notizie spiacevoli. Ma pochi minuti dopo l'equipaggio informò con gioia il suolo che il volo sarebbe proseguito. Stanchi di combattere gli elementi, i piloti si sono dimenticati di aggiungere olio al motore in tempo. L'errore è stato corretto, il motore è stato in grado di avviarsi. Nella fase finale del percorso, quando la Voyager, dopo essersi letteralmente intrufolata tra i cicloni lungo la costa occidentale degli Stati Uniti e del Messico per quasi un giorno e mezzo, avvicinandosi alla base dell'aeronautica militare di Edwards, il rifornimento di carburante si è interrotto improvvisamente. E nello stesso sfortunato motore posteriore. Gina salì fino alla cintola nell'ala destra, spense la pompa automatica e iniziò ad alimentare il carburante con l'aiuto di una manuale. Ma le disavventure non sono finite qui: l'antipasto è fallito. Dick accese il pilota automatico e salì sull'ala sinistra, dove si trovavano i fusibili dell'impianto elettrico. Solo allora il motorino di avviamento ha iniziato a funzionare e poi, dopo un po' di confusione, ha iniziato a funzionare anche il motorino. Poi la pompa automatica del carburante si è accesa e Gina è riuscita a tornare al suo posto nell'abitacolo. Alla fine, Dick e Gina hanno superato l'ardua prova di nove giorni di rumore continuo, aspra agitazione e l'inconveniente di una piccola cabina di pilotaggio e hanno completato questo volo storico all'Edwards AFB con lode. Autore: Musskiy SA
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