テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
ボイジャー飛行機。 発明と生産の歴史 ディレクトリ / テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト ボイジャー モデル 76 は、給油なしで世界中をノンストップで飛行した最初の航空機です。 チーフデザイナー - バート・ルータン。 この飛行機は、設計者の兄であるディック・ルータンとジーナ・イェーガーによって操縦されました。 飛行機は4600年14月1986日にモハーベのエドワーズ空軍基地の23メートルの滑走路を離陸し、9日と3分44秒後のXNUMX月XNUMX日に無事着陸した。 飛行中、航空機は平均高度 42 km で 432 km (FAI は距離を 40 km と認定) を飛行しました。 この記録は、212 年に米空軍 B-3,4 乗組員が 52 マイル (12 km) を走行して打ち立てた記録をついに破りました。 この航空機は長い旅のために設計されました。 したがって、彼は「ボイジャー」-「旅行者」という名前が付けられました。 ボイジャーでのアメリカ人パイロットによる記録的な飛行は、賞賛を呼び起こすしかない。 航空機はテストパイロットのディック・ルータンと34歳のスポーツパイロットのジーナ・イェーガーによって飛行されました。 彼らは23日1986分間空中にいて、XNUMX年XNUMX月XNUMX日に米国のエドワーズ空軍基地に着陸し、そこから飛行を開始しました。 ボイジャーは40日間で500キロメートルの距離をカバーしました。 専門家は、彼がさらにXNUMXキロメートル飛ぶことができると主張しました。
人は常に新しいフロンティアを征服しようとしました。 世界初の飛行距離記録は、220 世紀の初めにブラジル人のアルベルト サントス デュモンが独自に設計した航空機で飛行したことで打ち立てられました... 25 メートル。 ソ連の航空機設計者アンドレイ・ニコラエヴィッチ・ツポレフによって開発された ANT-1937 は、ボイジャーの独特な前身と見なすことができます。 当時としては素晴らしいチカロフスキーの記録が立てられ、ソビエトの科学の発展に強力な弾みを与えた。 全世界は、XNUMX年にソ連から北極を通ってアメリカへのノンストップ飛行を行ったソビエトのパイロットに拍手を送りました。 ボイジャーの航海は、ペンタゴンの注目も集めました。 彼のスポークスマンは、以前の世界の直線飛行記録は、1962 年に米国空軍の B-52 爆撃機で設定されたことを思い出しました。 その後、アメリカの「空飛ぶ要塞」は東京を離陸し、スペインの米空軍基地に着陸し、XNUMX万キロ以上飛行しました。 複合材料で作られた実験用航空機の最も顕著な代表は、デザイナーのバート・ルータンによって設計された 1 つの航空機でした: ボーイングのエグゼクティブ航空機 Beechcraft Starship-1983 と、記録破りの長距離航空機ルータン ボイジャーです。 XNUMX年に製造されたこれらの航空機の最初のものは、コンピューターの助けを借りて設計されましたが、技術指標が増加した炭素繊維が主な建設材料として使用されました。 スキームによると、ビーチクラフトスターシップ-1航空機は双発の「アヒル」航空機であり、間隔を空けた垂直尾翼が翼の端に配置され、同時にエンドワッシャーの機能を実行していました。 1981 年、ルータンは無着陸で世界中を飛び回ることを目的としたボイジャー航空機の開発に着手しました。 カリフォルニア州モハーベにあるバート・ルータンの家の質素な居間は、飛行準備の本部となり、丸 77 年間この目的を果たしました。 彼の弟のディックと元製図工のジーナ・イェーガーは彼と一緒に働いた。 そして、地元の飛行場の格納庫No. XNUMXでは、ボランティアに終わりはありませんでした。 多くの地元住民が航空機の建設を手伝いたいという希望を表明しました。 兄弟たちは、政府から XNUMX セントも受け取ることなく、自費でアイデアを実行に移したことを特に誇りに思っていました。 しかし、彼らが完全に無関心であると疑うのは間違いです。 Voyager Aircraft Incorporated の設立により、Rutans はお金を取り戻し、ショー フライトや広告から利益を得るプログラムを開始しました。 たとえば、モービル オイル コーポレーションは、ボイジャーのエンジンに新しい合成油を提供する代わりに、製品パンフレットで航空機の画像を使用する権利を取得しました。 1984 年 30 月にディックによって行われた最初のテスト飛行は 14 分間続きました。 着陸しない航空機の最大推定飛行時間は45060日で、長さはXNUMXキロメートルでした。 しかし、絶対距離記録 - 着陸も給油もなしの飛行 - はXNUMX年後に達成されました。 飛行距離は、主に航空機の離陸重量に対する燃料重量の比率に依存します。 空のボイジャー航空機の質量はわずか 840 キログラムで、燃料の質量は 4052 キログラムでした。 離陸重量は5137kgでした。 ボイジャーの離陸重量の 72% は燃料でした! 比較すると、現代の長距離旅客機の相対燃料重量は約 40% ですが、25 年代の驚異である ANT-1930 の燃料重量比は 52% でした。 アメリカのマスコミで「空飛ぶガスタンク」と呼ばれたのには理由があります。 燃料供給を増やすことは、小型航空機にとって特に難しい問題です。 結局のところ、それらには、そのような大量の燃料供給に対応するのに十分な内部容積がありません。 ボイジャーでは、XNUMX ビーム レイアウト方式を使用して燃料の量を増やしました。 主に翼、胴体、水平尾翼の従来のコンテナに加えて、これらXNUMXつのビームの追加のコンテナが使用されました。 もう XNUMX つの重要な課題は、空の航空機の重量を減らすことでした。 最高の特性を持つ最新の複合材料を使用することで、構造の軽量化が促進されました。 そのため、主に使用されている炭素繊維は、鋼の XNUMX ~ XNUMX 倍の強度があり、従来のアルミニウム合金よりもはるかに軽量です。 適用されたXNUMXビームレイアウトは、構造の重量を減らすのにも役立ちました.反対方向、下向き、内容物を含むビームの重量力から)。 発電所、機器、機器の重量が減少しました。 これらすべてが、必要な推力またはエンジン出力の削減に貢献し、その結果、重量と燃料消費量が削減されました。 飛行範囲を広げるもう 33,8 つの方法は、航空機の空気力学を改善することです。 これにより、出力が低く、同時に燃料消費量が少ない軽量のエンジンを選択できます。 ボイジャーは低速の航空機であるため、空力抵抗の大部分はいわゆる誘導抗力であり、これは翼端での渦形成によって引き起こされ、翼幅の増加とともに減少します。 それに対抗するために、アスペクト比10(平均コードに対するスパンの比率 - 幅)の非常に長い翼が航空機に取り付けられましたが、現代の旅客機では翼のアスペクト比は原則として超えませんXNUMX. コックピットと130つのピストンエンジンを備えたゴンドラが翼にありました。 牽引プロペラを備えた 110 馬力の空冷前部エンジンは離陸に使用され、XNUMX 馬力の液冷後部エンジンは主飛行に使用されました。 エンジンはペンタゴンの無人偵察機用に Teledine Continental によって製造されました。 「... デザイナー B. Rutan の最大の発見は、V.A. Kiselev が雑誌 "Technology and Science" に書いている、「Voyager の 5 つのエンジンの概念の開発と適用です。燃料, エンジンの最小出力を使用する必要があります. しかし、遠くまで飛行する過程で、燃料の枯渇により航空機の重量が減少します. ボイジャーも記録的な減少を遂げています - 5倍! したがって、することが望ましいです.発電所の出力をこれらの XNUMX 倍に減らします. このような大幅なスロットルとエンジン回転数の低下により出力を下げることは不利益です; 燃料消費率が増加します. 計算されたものに近い回転数で飛行することが望ましいです.このような状況では、飛行の初期段階で XNUMX つの動作中のエンジンを使用し、燃料消費量が飛行機の重量を減らす残りの期間では XNUMX つのみを使用することは非常に有益でした。」 その結果、ボイジャーの燃料消費量は平均して 91 キロメートルあたりわずか 185 グラムでした。 これは、ジグリタイプの普通乗用車の消費量とほぼ同じです。 しかし、飛行機は数倍重く、さらに運転はしませんでしたが、時速XNUMXキロメートルの平均速度で飛行しました。 XNUMXつのエンジン、これは燃費だけでなく、安全性も向上します。 また、雷雨の前線や山頂を克服する必要がある場合、緊急時に電力を増やすこともできます。 どうやら、最終的に成功を収めることができたのは、最後のリンクであったXNUMXつのエンジンのコンセプトでした。 「翼に XNUMX つのエンジンを配置することは不可能です」と Kiselev 氏は続けます、「結局のところ、XNUMX つのみが飛行の大部分で機能し、非対称の推力が発生します。つまり、両方のスクリューを対称軸に沿って配置する必要があります。航空機の. XNUMX つの同軸ネジを使用します, それぞれが独自のエンジンで回転します, 悪い: 後部エンジンからプロペラまでの長くて重いシャフトが必要です. 一方のプロペラが停止すると、もう一方の効率が低下します. その後, 多分,胴体の端に沿ってプロペラとエンジンを広げますか?この解決策はうまくいきません.着陸と離陸中に後部プロペラが地面に接触するか、これを避けるために長くて重い着陸装置が必要になるためです.次に、後部プロペラを前方に動かして胴体を短くしますが、肩を短くせずに水平尾翼 (GO) を前方に移動させません. これは、GO を XNUMX つの追加の胴体ビームに固定することで実現できます. 結果のレイアウトはすでに満足しています考慮されたXNUMXつのエンジンのコンセプト。しかし、最適な形状に注意しましょうボイジャーの翼。 それは非常に長くて狭いです(小さな弦があります)。 このような小さなコードでは、胴体とXNUMXつのビームの固定の剛性を確保することは困難です。 GO と翼の相対的な変形が大きくなり、航空機の安定性と操縦性が悪化します。 さらに、プロペラからの流れには GO があり、ハンドリングは向上しますが、プロペラの推力が低下します。 超長距離航空機の最後の状況は、より重大な負の値を持っています。 この状況で、B.ルータンは独自の解決策を見つけました。つまり、翼とGOを交換する、つまり、尾のある通常の空力スキームから、GOが翼の前にある「アヒル」スキームに進みます。 . 現在、フロントGOはビームと胴体自体を接続しています。つまり、胴体ビームの追加サポートです。 このようなスキームは、翼に対するGOの剛性を高め、角度変形を少なくします。 メインリアエンジンのプロペラからの流れを遅くするものは何もありません。 したがって、B.ルータンが見つけたソリューションは、最も収益性が高く、最適です。」 航空機が最初にモハベ飛行場で格納庫77号機から展開されたとき、集まった専門家とジャーナリストは、巨大な化石鳥であるテロダクティルとの奇妙な類似性に感銘を受けました。 14 年 1986 月 70 日、ボイジャーは滑走路を時速 90 マイル (その後、ボイジャーの飛行速度は時速 150 マイルから XNUMX マイルの範囲) まで上昇したが、しばらく離陸できなかった。 燃料を完全に積んだ翼は、曲げ剛性が増加したにもかかわらず、非常に大きなたわみを与えました。 航空機の離陸の終わりに、翼の強い弾性曲げ振動が始まると、コンソールの振動端が滑走路の表面にいくつかの衝撃を与えました。 翼端のシールドが剥がれ落ちました。左が地上、右が空中です。 しかし、これらの「ささいなこと」のために、飛行を中断しないことが決定されました。 V. ビリュコフは、ジャーナル Nature and Man でボイジャーの飛行について詳細に語っています:「...ディックは飛行の最初の XNUMX 日間を、ほぼ例外なくボイジャーの舵取りで過ごしました。太平洋上空での飛行は、特別な困難をもたらすことはありませんでした。 、さらに、マレーシア、インド洋、そして最も重要なことにアフリカの領土で、旅行者は強い大気不安のゾーンに遭遇しました... ...乗組員は急にコースを変更することを余儀なくされ(時には最大90度)、陰湿な乱流から逃げて急いで上下しました。 フィリピン列島の旅の70日目、モハベの飛行場に残っていた遠征医の主張で、オートパイロットがオンになったというまれな瞬間がありました。 ディックとジーナは休む機会を得ました。 コックピットは非常に小さく、210x140x16 cm で、ディックはパイロットの座席に頭を戻して居眠りをしていました。ジーナは彼の右側に横たわり、飛行に必要な多数の計器やアイテムに囲まれていました。 コックピットになかったもの: 燃料タンク スイッチ (40 個しか搭載されていませんでした)、非常用手動燃料ポンプ、エンジンへの自動および強制的なオイル給油、トランシーバー、航法計器、飲料水 XNUMX 缶 (XNUMX リットル) )、規定のあるコンテナ。 そして、XNUMX日間の飛行中に旅行者に付随するもうXNUMXつの問題は、エンジンの耳をつんざくような騒音でした。 モハベの地上にいるフライト管制官は、衛星を介してボイジャーとの無線通信を維持したり、たまたま旅行者の近くにいた旅客機の中継サービスを利用したりしていました。 彼らは、ディックとジーナがラジオのリクエストにすぐに応答しなかったと報告しました. パイロットが考えをまとめるのに、少なくとも XNUMX 分はかかることがよくありました。 ボイジャーが中部大西洋上空を飛行し、ラテンアメリカの海岸に向かっていたとき、コックピットの計器盤に突然赤いライトが点灯しました。 後部エンジンは非常に熱く、油圧が低下しています。 そしてすぐにエンジンが数回くしゃみをして失速しました。 地上管制官が搭乗しました:「注意!緊急着陸の準備をしてください」-そして、大西洋の西側の追い風によって少し休むことを許されたブラジルの飛行場、ジーナとディックのどちらが着陸できるかを理解し始めました。不快なニュースに圧倒されました。 しかし、数分後、乗組員は喜んで飛行を継続することを地上に知らせました。 要素との戦いにうんざりしていたパイロットは、エンジンにオイルを追加するのを時間内に忘れていました。 エラーは修正され、エンジンは始動できました。 ルートの最終段階で、ボイジャーが文字通り米国西海岸とメキシコの西海岸に沿ってサイクロンの間をほぼXNUMX日半潜入し、エドワーズ空軍基地に接近した後、燃料供給が突然停止しました。 そして、同じ不運なリアエンジンで。 ジーナは右翼に腰まで登り、自動ポンプをオフにし、手動ポンプの助けを借りて燃料を供給し始めました。 しかし、不幸はそこで終わりませんでした-スターターは失敗しました。 ディックはオートパイロットをオンにして、電気システムのヒューズが配置されている左翼に登りました。 その後、スターターが作動し始め、少し騒ぎ立てた後、モーターも作動し始めました。 その後、自動燃料ポンプがオンになり、ジーナはコックピットの座席に戻ることができました。 最終的に、ディックとジーナは、絶え間ない騒音、耳障りな振動、小さなコックピットの不便さという困難な XNUMX 日間の試練を乗り越え、エドワーズ AFB で栄誉あるこの歴史的な飛行を完了しました。 著者:Musskiy S.A. 面白い記事をお勧めします セクション テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト: ▪ すき ▪ ダイナマイト ▪ 付箋紙 他の記事も見る セクション テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト. 読み書き 有用な この記事へのコメント. 科学技術の最新ニュース、新しい電子機器: タッチエミュレーション用人工皮革
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