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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Avión viajero. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Voyager Model 76 es el primer avión en volar sin escalas alrededor del mundo sin repostar. Diseñador Jefe - Burt Rutan. El avión fue pilotado por Dick Rutan, el hermano mayor del diseñador, y Jeana Yeager. El avión despegó de la pista de 4600 metros en la Base de la Fuerza Aérea Edwards en Mojave el 14 de diciembre de 1986 y aterrizó de manera segura en ella el 23 de diciembre, 9 días, 3 minutos y 44 segundos después. Durante el vuelo, la aeronave recorrió 42 km (FAI acreditó una distancia de 432 km) a una altitud media de 40 km. Este récord finalmente rompió el anterior establecido por una tripulación de B-212 de la Fuerza Aérea de EE. UU. que cubrió 3,4 millas (52 km) en 12. Este avión fue diseñado para un viaje largo. Por lo tanto, se le dio el nombre de "Voyager" - "viajero". El vuelo récord de los pilotos estadounidenses en la Voyager no puede sino despertar admiración. El avión fue pilotado por el piloto de pruebas Dick Rutan y la piloto deportiva de 34 años Gina Yeager. Durante nueve días y cuatro minutos estuvieron en el aire, aterrizando en la Base de la Fuerza Aérea Edwards en Estados Unidos el 23 de diciembre de 1986, desde donde iniciaron su vuelo. La Voyager recorrió una distancia de 40 kilómetros en nueve días. Los expertos afirmaron que podía volar otros 500 kilómetros.
El hombre en todo momento buscó conquistar nuevas fronteras. El primer récord mundial de distancia de vuelo lo estableció a principios del siglo XX el brasileño Alberto Santos-Dumont, quien voló en un avión de su propio diseño... 220 metros. El ANT-25, desarrollado por el diseñador de aviones soviético Andrei Nikolaevich Tupolev, puede considerarse un peculiar antecesor de la Voyager. En él se establecieron registros de Chkalovsky, fantásticos para aquellos tiempos, lo que dio un poderoso impulso al desarrollo de la ciencia soviética. El mundo entero aplaudió a los pilotos soviéticos, que en 1937 realizaron un vuelo sin escalas desde la URSS a través del Polo Norte hasta América. El viaje de la Voyager también atrajo la atención del Pentágono. Su portavoz recordó que el récord mundial anterior de vuelo en línea recta se había establecido en 1962 en un bombardero B-52 de la Fuerza Aérea de EE. UU. Luego, la "fortaleza voladora" estadounidense despegó en Tokio y aterrizó en la base de la Fuerza Aérea de los EE. UU. en España, volando más de veinte mil kilómetros. Los representantes más destacados de los aviones experimentales fabricados con materiales compuestos fueron dos aviones diseñados por el diseñador Bert Rutan: el avión ejecutivo de Boeing Beechcraft Starship-1 y el avión de largo alcance Rutan Voyager, que batió récords. El primero de estos aviones, producido en 1983, fue diseñado con la ayuda de una computadora, mientras que la fibra de carbono con indicadores técnicos mejorados se utilizó como material de construcción principal. De acuerdo con el esquema, el avión Beechcraft Starship-1 era un avión "pato" bimotor, y la cola vertical espaciada estaba ubicada en los extremos del ala, realizando simultáneamente las funciones de las arandelas finales. En 1981, Rutan comenzó a trabajar en el avión Voyager, que estaba destinado a volar alrededor del mundo sin escalas. La modesta sala de estar de la casa de Bert Rutan en Mojave, California, se convirtió en el cuartel general para la preparación del vuelo y cumplió este propósito durante cinco años completos. Su hermano Dick y Gina Yeager, ex dibujante, trabajaron con él. Y en el hangar No. 77 en el aeródromo local todo este tiempo no hubo fin para los voluntarios. Muchos residentes locales expresaron su deseo de ayudar en la construcción del avión. Los hermanos estaban especialmente orgullosos del hecho de que pusieron en práctica su idea a sus expensas, sin recibir un solo centavo del gobierno. Pero sería un error sospechar de su completo desinterés. Con la creación de Voyager Aircraft Incorporated, los Rutan establecieron un programa para recuperar su dinero e incluso beneficiarse de vuelos de espectáculos y publicidad. Por ejemplo, Mobile Oil Corporation suministró un nuevo aceite sintético para los motores de la Voyager, a cambio de adquirir el derecho a utilizar la imagen de la aeronave en los folletos de sus productos. El primer vuelo de prueba, realizado en junio de 1984 por Dick, duró 30 minutos. El tiempo máximo estimado de vuelo de la aeronave sin aterrizar fue de 14 días, la longitud fue de 45060 kilómetros. Pero el récord de distancia absoluta -un vuelo sin aterrizar y sin repostar- se produjo dos años después. El rango de vuelo depende principalmente de la relación entre el peso del combustible y el peso de despegue de la aeronave. La masa del avión Voyager vacío era de solo 840 kilogramos con una masa de combustible de 4052 kilogramos. El peso de despegue fue de 5137 kilogramos. ¡El 72 por ciento del peso de despegue de la Voyager fue combustible! En comparación, los aviones modernos de pasajeros de largo alcance tienen un peso relativo de combustible de alrededor del 40 por ciento, mientras que el ANT-25, una maravilla de la década de 1930, tenía una relación de peso de combustible del 52 por ciento. No en vano, en la prensa estadounidense se le apodó el "tanque de gasolina volador". Aumentar el suministro de combustible es un problema particularmente difícil para los aviones pequeños. Después de todo, no tienen suficiente volumen interno para acomodar un suministro de combustible tan grande. En Voyager, los volúmenes de combustible aumentaron mediante el uso de un esquema de diseño de dos haces. Además de los contenedores tradicionales, principalmente en el ala, así como en el fuselaje y la cola horizontal, se utilizaron contenedores adicionales de estas dos vigas. Otra tarea importante fue reducir el peso del avión vacío. La reducción del peso de la estructura se vio facilitada por el uso de materiales compuestos de última generación con las más altas características. Por lo tanto, la principal fibra de carbono utilizada es de cinco a diez veces más resistente que el acero y mucho más liviana que las aleaciones de aluminio convencionales. El diseño de dos vigas aplicado también ayudó a reducir el peso de la estructura, ya que estas vigas, como dicen, "descargaron" el ala (redujeron el momento de flexión a lo largo del ala debido a las fuerzas aerodinámicas debido a la carga del ala con un momento en el dirección opuesta, hacia abajo, de las fuerzas de peso de las vigas con contenido). El peso de la planta de energía, equipos, equipos ha disminuido. Todo ello contribuía a una reducción del empuje o potencia del motor requerido, y por tanto de su peso y consumo de combustible. Otra forma de aumentar la autonomía de vuelo es mejorar la aerodinámica de la aeronave. Esto le permite elegir un motor menos potente y al mismo tiempo más ligero con un menor consumo de combustible. Dado que la Voyager es un avión de baja velocidad, una proporción significativa de la resistencia aerodinámica es la llamada resistencia inducida, que es causada por la formación de vórtices en las puntas de las alas y disminuye al aumentar la envergadura del ala. Para combatirlo, se instaló en el avión un ala extremadamente larga con una relación de aspecto de 33,8 (la relación entre la envergadura y el ancho de cuerda promedio), mientras que en los aviones de pasajeros modernos, la relación de aspecto del ala, por regla general, no excede 10 La góndola con la cabina y dos motores de pistón se ubicaron en el ala. El motor delantero refrigerado por aire de 130 caballos de fuerza con una hélice de tracción se utilizó para el despegue, mientras que el motor trasero refrigerado por líquido de 110 caballos de fuerza se utilizó para el vuelo principal. Los motores fueron fabricados por Teledine Continental para aviones de reconocimiento no tripulados del Pentágono. "... El mayor hallazgo del diseñador B. Rutan", escribe V.A. Kiselev en la revista "Technology and Science", "es el desarrollo y la aplicación del concepto de dos motores en la Voyager. Ya se ha señalado que para ahorrar combustible, necesita usar una potencia mínima del motor. Pero en el proceso de volar a una distancia, el peso de la aeronave disminuye debido al agotamiento del combustible. Voyager también tiene una disminución récord: ¡en 5 veces! Por lo tanto, es deseable reducir la potencia de la planta de energía en estas 5 veces. Reducir la potencia debido a un estrangulamiento tan significativo y reducir el número de revoluciones del motor no es rentable; el consumo específico de combustible aumenta; es deseable volar a revoluciones cercanas a las calculadas. En tal situación , fue muy beneficioso usar dos motores en funcionamiento en el período inicial del vuelo y solo uno, en el resto del período, cuando el consumo de combustible redujo el peso de la aeronave". Como resultado, el consumo de combustible de la Voyager promedió solo 91 gramos por kilómetro. Esto es casi lo mismo que el consumo de los automóviles de pasajeros ordinarios del tipo Zhiguli. Pero el avión es varias veces más pesado y, además, no conducía, sino que volaba a una velocidad media de 185 kilómetros por hora. Dos motores, esto no es solo economía de combustible, sino también mayor seguridad. También le permiten aumentar la potencia en caso de emergencia si necesita superar un frente de tormenta o los picos de las montañas. Aparentemente, fue el concepto de dos motores el último eslabón que eventualmente hizo posible lograr el éxito. "Es imposible colocar dos motores en el ala", continúa Kiselev, "después de todo, solo uno funciona durante una parte importante del vuelo y creará un empuje asimétrico. Esto significa que ambos tornillos deben ubicarse a lo largo del eje de simetría. de la aeronave. Use dos tornillos coaxiales, cada uno de los cuales gira con su propio motor, malo: necesita un eje largo y pesado desde el motor trasero hasta la hélice; una hélice parada reducirá la eficiencia de la otra. Entonces, tal vez, extender las hélices y los motores a lo largo de los extremos del fuselaje? Esta solución no funcionará, porque durante el aterrizaje y el despegue, la hélice trasera tocará el suelo, o para evitarlo, se necesitaría un tren de aterrizaje largo y pesado, lo cual es claramente no rentable. Luego, muevamos la hélice trasera hacia adelante, acortando el fuselaje, pero sin mover hacia adelante la unidad de cola horizontal (GO), sin acortar su hombro. Esto se puede lograr fijando el GO en dos vigas de fuselaje adicionales. El diseño resultante ya satisface el concepto considerado de dos motores. Pero prestemos atención a la forma óptimaala de la Voyager. Es muy largo y estrecho (con una pequeña cuerda). En una cuerda tan pequeña, es difícil garantizar la rigidez de la fijación del fuselaje y dos vigas; las deformaciones relativas del GO y el ala serán significativas, lo que empeorará la estabilidad y controlabilidad de la aeronave. Además, hay un GO en el flujo de las hélices que, aunque puede mejorar el manejo, reducirá el empuje de la hélice. La última circunstancia para un avión de ultra largo alcance tiene un valor negativo más significativo. En esta situación, B. Rutan encuentra una solución original: intercambiar el ala y el GO, es decir, del esquema aerodinámico habitual con cola, pasar al esquema "pato", en el que el GO está delante del ala . Ahora el GO frontal conecta las vigas y el fuselaje mismo, es decir, es un soporte adicional para las vigas del fuselaje. Tal esquema proporciona una mayor rigidez y una menor deformación angular del GO en relación con el ala. Ahora nada frena el flujo de la hélice del motor trasero principal. Por tanto, la solución encontrada por B. Rutan es la más rentable, la óptima.” Cuando un avión salió por primera vez del Hangar No. 77 en el aeródromo de Mojave, los expertos y periodistas reunidos quedaron impresionados por su extraño parecido con un pájaro fósil gigante: un pterodáctilo. El 14 de diciembre de 1986, la Voyager, habiendo recorrido la pista a una velocidad de 70 millas por hora (más tarde, la velocidad de vuelo de la Voyager osciló entre 90 y 150 millas por hora), no pudo despegar durante algún tiempo. El ala, completamente cargada de combustible, a pesar del aumento en su rigidez a la flexión, dio una deflexión muy grande. Al final del despegue de la aeronave, cuando comenzaron fuertes oscilaciones elásticas de flexión del ala, se produjeron varios impactos de los extremos oscilantes de las consolas sobre la superficie de la pista. Los escudos de los extremos de las alas se desprendieron: el izquierdo en el suelo y el derecho en el aire. Sin embargo, por estas "pequeñas cosas" se decidió no interrumpir el vuelo. V. Biryukov habló en detalle sobre el vuelo de la Voyager en la revista Nature and Man: "...Dick pasó los dos primeros días del vuelo al timón de la Voyager casi invariablemente. El vuelo sobre el Océano Pacífico no presentó ninguna dificultad particular. , luego, más allá, sobre Malasia, sobre el Océano Índico y, lo que es más importante, sobre el territorio de África, los viajeros encontraron zonas de fuerte agitación atmosférica... ... La tripulación se vio obligada a cambiar de rumbo abruptamente (a veces hasta 90 grados), y descender o ascender apresuradamente, huyendo de insidiosos flujos turbulentos. Al tercer día de travesía en el archipiélago filipino, llegó un raro momento en que, ante la insistencia del médico de la expedición, que permanecía en el aeródromo de Mojave, se encendió el piloto automático. Dick y Gina tuvieron la oportunidad de descansar. La cabina es tan pequeña -70x210x140 centímetros- que Dick dormitaba con la cabeza hacia atrás en el asiento del piloto, y Gina estaba tumbada, a su derecha, rodeada de numerosos instrumentos y elementos necesarios para el vuelo. Lo que no había en la cabina: interruptores del tanque de combustible (solo había 16 a bordo), una bomba de combustible manual de emergencia, reabastecimiento automático y forzado de motores con aceite, un walkie-talkie, instrumentos de navegación, dos bidones de agua potable (40 litros ), contenedores con provisiones. Y una dificultad más que acompañó a los viajeros durante los nueve días de vuelo fue el ruido ensordecedor de los motores. Los controladores de vuelo en tierra en Mojave mantuvieron contacto por radio con la Voyager a través de satélites o utilizaron los servicios de relevos de aviones que estaban muy cerca de los viajeros. Informaron que Dick y Gina no respondieron de inmediato a las solicitudes de radio. A menudo, los pilotos tardaban al menos cinco minutos en ordenar sus ideas. Mientras la Voyager volaba sobre el Océano Atlántico central, en dirección a la costa de América Latina, una luz roja se encendió repentinamente en el panel de instrumentos de la cabina. El motor trasero está muy caliente, la presión del aceite ha bajado. Y pronto el motor, estornudando varias veces, se detuvo. Los controladores de tierra enviaron a bordo: "¡Atención! Prepárense para un aterrizaje de emergencia" - y comenzaron a averiguar cuál de los aeródromos brasileños puede lograrlo, Gina y Dick, a quienes se les permitió descansar un poco por el viento de cola sobre la parte occidental del Atlántico, abrumados por noticias desagradables. Pero unos minutos después, la tripulación anunció alegremente a tierra que el vuelo continuaría. Cansados de luchar contra los elementos, los pilotos se olvidaron de agregar aceite al motor a tiempo. El error fue corregido, el motor pudo arrancar. En la etapa final de la ruta, cuando la Voyager, después de escabullirse literalmente entre ciclones a lo largo de la costa oeste de los Estados Unidos y México durante casi un día y medio, y acercarse a la Base de la Fuerza Aérea Edwards, el suministro de combustible se detuvo repentinamente. Y en el mismo malogrado motor trasero. Gina subió hasta la cintura en el ala derecha, apagó la bomba automática y comenzó a suministrar combustible con una manual. Pero las desventuras no terminaron ahí: el motor de arranque falló. Dick encendió el piloto automático y subió al ala izquierda, donde estaban ubicados los fusibles del sistema eléctrico. Solo entonces comenzó a funcionar el motor de arranque y luego, después de un poco de alboroto, el motor también comenzó a funcionar. Luego, la bomba automática de combustible se encendió y Gina pudo regresar a su asiento en la cabina. Al final, Dick y Gina superaron la ardua prueba de nueve días de ruido continuo, agitación intensa y la inconveniencia de una cabina pequeña y completaron este vuelo histórico con honores en Edwards AFB. Autor: Musskiy S.A.
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