[Descifrando el misterio del monstruo del mar Caspio]El misterio del mar Caspio
En los años 1970, un satélite americano fotografió un objeto volando a gran velocidad en el Mar Caspio. Este objeto parecía un avión pero no un avión, un barco pero no un barco. Los militares lo llamaron temerosamente el "monstruo del mar Caspio". ¿Qué es exactamente este monstruo? Su postura de vuelo cerca del mar ha despertado gran interés en el ejército estadounidense.
En 1989, tras el colapso de la Unión Soviética, la información secreta sobre el "Monstruo del Mar Caspio" se fue revelando poco a poco. Resultó que se trataba de un gran prototipo de prueba de avión de efecto suelo construido por la Unión Soviética en 1966 con una masa de despegue de 540 toneladas. Cuando un avión vuela cerca del suelo, las alas generarán una mayor sustentación que cuando vuela a gran altura. Este fenómeno es el llamado "efecto suelo". El "Monstruo del Mar Caspio" es en realidad una gran plataforma voladora que despega del agua y aterriza en el agua, y puede volar cerca del agua a gran velocidad.
Entre 1993 y 1995, el Congreso de los Estados Unidos destinó 5 millones de dólares para instruir a la Agencia de Proyectos de Investigación de Visión del Departamento de Defensa para que estudiara el concepto de aviones de efecto suelo e informara al Departamento de Defensa sobre los requisitos militares para aviones de efecto suelo. Con este fin, la Agencia de Proyectos de Investigación Vision envió expertos a Rusia para realizar estudios exhaustivos, inspeccionar objetos físicos, observar vuelos, analizar el rendimiento y los parámetros del avión soviético de efecto suelo y explorar la viabilidad de optimizarlo y promoverlo a gran escala. -escala. ¿Por qué los aviones de efecto tierra despertaron tanto interés en la Unión Soviética y los Estados Unidos?
¿Pueden los barcos salir del agua?
En la mentalidad de la gente, los barcos son medios de transporte que navegan. en las herramientas acuáticas, la relación entre el barco y el agua es como la relación entre el pez y el agua. ¿Cómo puede un barco navegar sin agua?
Desde que los aerodinámicos descubrieron el principio del "efecto suelo", las ideas tradicionales han cambiado. subvertido.
El principio del "efecto suelo" ya era conocido por los aerodinámicos en la década de 1920. En 1929, la empresa alemana Dornier construyó un hidroavión. Cuando el avión cruzó el Atlántico entre 1930 y 1931, se descubrió que volar cerca del agua podía aumentar la carga útil y que el alcance era más eficiente en combustible que volar en el aire. . Este descubrimiento ha permitido comprobar en la práctica el principio del efecto suelo. En 1935, el ingeniero finlandés Kallio construyó el primer prototipo de prueba de avión de efecto suelo del mundo basado en este principio: un trineo volador que vuela en la nieve, dando el primer paso en la práctica de un avión de efecto suelo. Más tarde, debido a la estructura y el motor. Muchos problemas como la mecánica de vuelo y la mecánica de vuelo no han sido bien resueltos, lo que limita su desarrollo.
Sin embargo, la gente nunca ha dejado de estudiar el principio del efecto suelo. En la década de 1960, Alexeyev, el diseñador jefe de la Oficina Central de Diseño de Hidroalas de la Unión Soviética, aceptó la tarea de investigar barcos de alta velocidad solicitados por la Armada. Para aumentar la velocidad de los barcos, la gente ha desarrollado hidroalas, aerodeslizadores y otras formas diversas de barcos. Pero cuando la velocidad del barco supera los 100 kilómetros por hora, es muy difícil aumentar la velocidad del barco debido al efecto de cavitación en la hidrodinámica. En ese momento, Alexeyev pensó en utilizar el efecto suelo. Si el barco pudiera volar fuera del agua, reduciría en gran medida la resistencia del barco que navega en el agua, porque la densidad del aire es mucho menor que la del agua, solo. una octava centésima parte de agua. Volar en el aire y aprovechar al máximo el efecto suelo puede aumentar considerablemente la velocidad del barco.
Después de que Alexeyev construyera el primer avión de prueba autopropulsado CM-1 de efecto suelo en 1961, construyó sucesivamente una serie de prototipos de prueba grandes y pequeños, desde CM-2 hasta CM-6. Incluyendo CM-2 a CM-5 que van desde 3,2 toneladas a 7,3 toneladas, y CM-6 que pesa 26,5 toneladas, se utilizan para mejorar el rendimiento de vuelo y prepararse para el desarrollo de aviones grandes.
En 1963, la Oficina Central de Diseño de Hidroalas comenzó a desarrollar un gran prototipo de prueba de avión de efecto suelo, llamado "barco prototipo". Tiene una masa de despegue de 540 toneladas y puede transportar 900 soldados completamente armados. En la parte delantera del fuselaje están instalados ocho motores de despegue con un empuje de 13.000 kilogramos. Además, en el centro de la cola vertical están instalados dos motores de propulsión idénticos para el vuelo de crucero. La velocidad de vuelo alcanza entre 430 kilómetros/hora y 500 kilómetros/hora. Desde su construcción a finales de 1966 hasta su accidente accidental en 1980, el avión realizó pruebas de vuelo en el Mar Caspio durante más de diez años y se convirtió en el prototipo para el desarrollo de los aviones rusos de efecto suelo.
En los años 1970, los satélites americanos fotografiaron este objeto volando cerca del agua a gran velocidad en el Mar Caspio. No parecía un avión ni un barco, no sé qué era, porque las dos letras "kilómetro" sucedían. Es la palabra rusa para "Monstruo del Mar Caspio". El prefijo de la palabra, por eso los países occidentales lo llaman "Monstruo del Mar Caspio". En realidad, es una gran plataforma voladora que despega del agua y aterriza en el agua, y puede volar cerca del agua a gran velocidad.
Los accidentes ocurrían con frecuencia y el desarrollo era difícil
Después de eso, muchos países del mundo comenzaron a desarrollar aviones de efecto suelo. Además de la Unión Soviética, también estaba Estados Unidos. , Alemania, etc. Entre ellos, la Unión Soviética fue la mejor. El nivel de investigación y desarrollo está muy por delante del mundo.
La Unión Soviética se centró en aplicaciones militares y se centró en requisitos tácticos como ataques sorpresa y transporte rápido. Desarrolló con éxito el "Kitty Hawk" de 125 toneladas y el "Female Harrier" de 380 toneladas. Aviones de efecto. El "Kitty Hawk" puede transportar soldados completamente armados que pesan 20 toneladas y suministros militares, incluidos tanques ligeros, a una velocidad de 360 a 400 kilómetros por hora; el "Female Harrier" puede transportar 450 kilómetros por hora a una velocidad de 450 kilómetros; por hora / hora ~ 500 kilómetros / hora de velocidad de vuelo, puede transportar 3 pares de misiles antibuque supersónicos montados dos veces. La Unión Soviética también desarrolló con éxito el pequeño "Volga II", con capacidad para 8 personas, y el avión de entrenamiento "Petrel".
Sin embargo, debido a dificultades técnicas, el desarrollo de aviones de efecto suelo no fue muy fácil.
El "Kitty Hawk" estaba hecho originalmente de una aleación de aluminio común, que es relativamente frágil. Una vez que atracó en un arrecife, fue golpeado por las olas después de despegar nuevamente y el fuselaje trasero se rompió. En ese momento estaba también el jefe de diseño, Alek Sheyev, que condujo con decisión el avión averiado hasta la orilla. A causa de este accidente, Alexeyev fue degradado.
Estados Unidos inició trabajos de investigación y prueba sobre los principios de los aviones de efecto suelo a finales de los años 1960. También se centran en el uso militar, siendo el objetivo clave el transporte transoceánico de larga distancia y el transporte rápido de personal, equipos y suministros armados. Alrededor de 1964, en el proceso de desarrollo de un gran avión de efecto suelo, Estados Unidos encontró dos fallas importantes durante los vuelos de prueba debido a problemas técnicos clave no resueltos, como la estabilidad del vuelo y la resistencia de las olas en el despegue, y decidió detener el trabajo de desarrollo. A mediados de la década de 1990, Estados Unidos volvió a proponer la idea de desarrollar aviones de efecto suelo a gran escala. Hace unos años, la empresa estadounidense Boeing reveló su plan de desarrollo del avión de efecto suelo supergrande "Pelican". ". La carga útil del "Pelican" es de 1.270 toneladas. Como aplicación militar, puede transportar 17 tanques a la vez. Sin embargo, debido a que el trabajo de desarrollo se ha interrumpido, la tecnología de los aviones de efecto suelo de los Estados Unidos se ha quedado muy atrás. en la feroz competencia.
Rompiendo tecnologías clave
Existe una gran cantidad de problemas técnicos en el desarrollo de aviones de efecto suelo, muchos de los cuales están estrechamente relacionados con la aerodinámica.
En primer lugar, el problema de cómo aprovechar al máximo la configuración aerodinámica del efecto suelo con una alta relación de sustentación y resistencia.
Dado que la altura del área de efecto suelo es proporcional a la longitud de la cuerda del ala, la altura afectada por el efecto suelo es sólo una longitud de la cuerda. Por lo tanto, los aviones con efecto suelo generalmente utilizan alas con una relación de aspecto pequeña, que limita su relación elevación-arrastre. Para obtener una mayor relación efectiva de sustentación y resistencia, se deben estudiar varias formas de diseño nuevas, como alas compuestas, diseños no planos y otras medidas efectivas para aumentar la sustentación y reducir la resistencia.
En segundo lugar, los principios y métodos de combinación y aumento de poder.
Para superar el pico de resistencia durante el rodaje en el agua durante el despegue, un avión con efecto suelo requiere una gran reserva de potencia, pero cuando vuela en la zona de efecto suelo, debido a la gran sustentación; -relación de resistencia, requiere más potencia. Mucho más pequeños, los motores utilizados para el despegue se convierten en una carga de peso inútil durante el vuelo. La contradicción en este aspecto trae grandes dificultades al diseño del sistema eléctrico.
Para resolver este problema, la gente pensó en guiar la estela del motor o la hélice debajo del ala, lo que puede lograr un gran efecto de aumento de sustentación, reducir la demanda de potencia durante el despegue y aliviar la contradicción en coincidencia de potencia. Estos cambios están estrechamente relacionados con los parámetros de diseño de la estela del motor, las alas, las placas terminales, los flaps, etc., así como con el complejo estado de flujo del aire en la cavidad de elevación de la plataforma debajo del ala.
En tercer lugar, la capacidad de despegar y aterrizar y resistir las olas.
La capacidad de resistir las olas durante el despegue y el aterrizaje es un obstáculo importante que afecta al uso de aviones de efecto suelo en el mar.
Los aviones de efecto suelo a gran escala existentes, como el ruso "Kitty Hawk", tienen una altura de despegue y resistencia a las olas de aproximadamente 1,5 metros; el "Female Harrier" de 380 toneladas es de sólo 2,5 metros. En principio, cuanto más grande sea el avión de efecto suelo, mayor será su capacidad para resistir las olas. Sin embargo, a cierta escala, el uso de esquís acuáticos deslizantes, cojines de aire eléctricos, dispositivos cortantes de olas y la optimización del diseño lineal de la parte inferior del fuselaje son formas posibles de mejorar la resistencia a las olas.
En cuarto lugar, la estabilidad y el control de vuelo de vuelos cercanos a la Tierra y de navegación marítima.
Esta es la cuestión técnica clave más importante en el desarrollo de aviones de efecto suelo. Cuando se vuela en el área de efecto suelo, la fuerza aerodinámica y el par que actúan sobre el avión cambian con la altitud. Además del "ángulo de enfoque de ataque" de los aviones convencionales, los aviones de efecto suelo también tienen un "enfoque de altitud de vuelo" relacionado con la altitud de vuelo. . Su relación de coordinación con respecto al centro de gravedad afecta directamente la estabilidad longitudinal de la aeronave; si no se hace correctamente, provocará varios modos de movimiento inestables. En casos graves, también puede provocar consecuencias catastróficas de inestabilidad y daños por agua. En términos de control de vuelo, debido a la altitud de vuelo extremadamente baja, los requisitos de precisión del pequeño altímetro y el tiempo de respuesta del sistema de control son muy altos, lo que dificulta el control. Por lo tanto, es necesario realizar una investigación en profundidad sobre los principios de selección y los indicadores cuantitativos del margen de estabilidad, así como sobre métodos de control eficientes y confiables para garantizar la absoluta seguridad del vuelo dentro y fuera del área de efecto suelo.
En resumen, la investigación sobre la aerodinámica del efecto suelo ha realizado importantes contribuciones para resolver los problemas técnicos clave mencionados anteriormente. (Parte 1)