2013. május 22., szerda

Repülő Palacsinta

A napokban palacsintát sütöttem és eszembe jutott a repülő verzió.

 

A fura kinézetű Vought V-173, becenevén Repülő Palacsinta, egy koncepciót igazoló amerikai repülőgép a második világháború idejéből. Charles H. Zimmerman tervezte a gépet, aki benyújtott szabadalmában a következőt írta: "a találmány tárgya egy repülőgép, mely képes nagy sebességű normál repülésre, függőleges felszállásra és leereszkedésre; és lebegésre, jelentős vízszintes mozgás nélkül."


A V-173 egy forradalmian új repülő volt. Kísérleti vadászgépként épült meg, ellentétben hagyományos társaival egybeszárnyú koncepcióként - avagy repülő szárnyként, de egyesek inkább emelőtestként emlegetik (lifting body): a lapos, korong alakú test generálta a fennmaradáshoz szükséges felhajtóerőt. A gép váza fából készült, melyet szövettel vontak be; két nagy fa légcsavart helyeztek el elöl, a szárnyvégeken.

Egy helyreállított Repülő Palacsinta, jelenleg a Frontiers of Flight Múzeumban, Dallasban
   ---  via Smithsonian National Air and Space Museum Blog
   --- via Warbird Information Exchange


Palacsinta forma - Palacsinta aerodinamika

A Repülő Palacsinta Zimmerman nagyon lassú repülést lehetővé tevő, rendkívül alacsony szárnykarcsúsággal foglalkozó elméletére épült. Jól hangzik, de mire jó ez?
Az alacsony szárnykarcsúság (erről bővebben a szövegdobozban) jó manőverezhetőséget, nehezebb átesést jelent, de van egy probléma a rövid és zömök szárnyakkal: több indukált ellenállást generálnak, mint a hosszú és keskeny szárnyak. Indukált ellenállás? Olvass tovább...
A szárnykarcsúság - egyszerűsítve, egy téglalap alakú szárnyra nézve -  a szárny hosszának és szélességének hányadosa. Általában alacsony karcsúsági tényezőjű szárnyak rövidek és szélesek, míg a magas karcsúsági tényezővel rendelkezők hosszúak és keskenyek. A szárny formája azért fontos, mert ez meghatározza a repülőgép tulajdonságait. Általában az alacsony szárnykarcsúsággal rendelkező gépek kevésbé stabilak, így jobban manőverezhetők, míg a magas karcsúsági tényező nagyobb stabilitást biztosít, ezek a szárnyak előnyösebbek nagyobb hatótávolságú repülés esetén. Gondoljunk csak a különbségre egy modern vadászgép (alacsony karcsúsági tényező), és egy utasszállító között (magasabb karcsúsági tényező).

Ahogyan a repülőgép szeli a levegőt, ellenállást generál. Ennek az ellenállásnak több komponense van, az indukált ellenállás a szárny miatt jön létre. A gép a felhajtóerőnek köszönhetően repül, melynek kialakulása a szárny alsó és felső része közti nyomáskülönbségnek köszönhető: kisebb a nyomás a szárny felső részén, mint az alsón. A szárnyvégeknél is megvan ez a nyomáskülönbség, de már nincs ott a szárny, ami a levegőáramlás útjában állna. A nyomáskülönbség ki akar egyenlítődni, így kialakul egy áramlás a szárnyvég körül, a magasabb nyomású alsó rész felől az alacsonyabb nyomású felső rész felé. Ez spirális áramlás az ún. szárnyvég-örvény. Egy pár, ellentétes irányban forgó örvény képződik a szárnyvégeknél, és lényegében, ezek szárnyvég-örvények idézik elő, azaz indukálják az ellenállást. És most vissza a Repülő Palacsintához. Ez a gép egy csupaszárny, így elég nagy a szárnyvég, ennek köszönhetően pedig az örvények és indukált ellenállás.

A nyomás magasabb a szárny alján, mint a tetején. A levegő a magasabbról az alacsonyabb nyomású terület felé áramlik [balra fent], így a szárnyvégeknél örvények keletkeznek [balra lent].  A szárnyvég-örvények mozgás közben spirál alakú légörvényt hagynak maguk után [jobbra].



Tehát, a Repülő Palacsinta könnyen manőverezhető, de nagy ellenállást indukál. Zimmermannak innovatív megoldása volt erre a problémára, szabadalmának egyik pontja "az ellenállás csökkentése a szárnyvég-örvények semlegesítésevel”. A propellerek elöl, a szárnyvégeknél, az örvényekkel ellentétes irányban forognak, így csökkentve azok hatását. Ez a megoldás segített a felhajtóerő megtartásában a lehető leglassabb sebesség mellett.

Palacsinta tesztrepülések

A V-173 több mint 190-szer repült egy 132 órás teszt program keretében 1942-ben és 1943-ban. Ezalatt sokakat meglepett szokatlan formájával. Többször is hajtott végre kényszerleszállást, de a legemlékezetesebb egy tengerparti alkalom. A pilóta épp landoláshoz készült, amikor észrevett két fürdőzőt a gép útjában. Az ütközést elkerülte, de a gép fejreállt. Csodával határos módon senki sem sérült meg, és a repülőben sem keletkezett jelentős kár.

   --- via Warbird Information Exchange



Zimmerman elméletei nagyjából helyesnek bizonyultak. Sikerült a rövid távon lassú felszállás és leszállás, és viszonylag nagy utazósebesség elérése, ráadásul szinte lehetetlen volt átesni a géppel.

A Palacsinta projekt vége

Mivel a repülőgép képes volt szűk helyen felszállni és leszállni, szinte egyhelyben lebegni, mindezt amúgy viszonylag nagy sebességű vadászgépként, felkeltette az amerikai haditengerészet érdeklődését - ideális gép egy repülőgép-hordozóra.
Ez a Repülő Palacsinta egy fejlettebb változatához vezetett: a Vought XF5U-hoz. Ez nagyon hasonló volt a V-173 -hoz, csak fémből készült. Sajnos ez a gép soha nem repült. Néhány technikai kérdés még megoldására várt, közben a haditengerészettől nem jött több pénz fejlesztésre, így a programot törölték 1947-ben. Időközben szárnyalásnak indultak a sugárhajtású gépek, és a propelleres Repülő Palacsintáról megfeledkeztek.

   --- via Warbird Information Exchange
   --- via Warbird Information Exchange
   --- via Warbird Information Exchange
   --- via Warbird Information Exchange

A palacsintáim - repülésre készen és a földre kényszerítve:

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...