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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
보이저 비행기. 발명과 생산의 역사
보이저 모델 76은 급유 없이 전 세계를 논스톱으로 비행한 최초의 항공기입니다. 수석 디자이너 - Bert Rutan. 항공기는 디자이너의 형인 Dick Rutan과 Jeana Yeager가 조종했습니다. 비행기는 4600년 14월 1986일 모하비 에드워즈 공군기지의 23m 활주로에서 이륙해 9일 3분 44초 뒤인 XNUMX월 XNUMX일 무사히 착륙했다. 비행 중 항공기는 평균 고도 42km에서 432km(FAI는 40km의 거리를 인정함)를 비행했습니다. 이 기록은 마침내 212년에 미 공군 B-3,4 승무원이 52마일(12km)을 주행한 이전 기록을 깨뜨렸습니다. 이 항공기는 장거리 여행을 위해 설계되었습니다. 따라서 그는 "보이저"- "여행자"라는 이름을 받았습니다. 보이저호에 실린 미국인 조종사들의 기록적인 비행은 감탄을 자아낼 수 밖에 없습니다. 이 항공기는 테스트 조종사인 딕 루탄(Dick Rutan)과 34세의 스포츠 조종사 지나 예거(Gina Yeager)가 조종했다. 23일 1986분 동안 그들은 공중에 있었고 XNUMX년 XNUMX월 XNUMX일 미국 에드워드 공군 기지에 착륙하여 비행을 시작했습니다. 보이저는 40일 동안 500km를 비행했습니다. 전문가들은 그가 XNUMXkm를 더 날 수 있다고 주장했다.
인간은 항상 새로운 국경을 정복하려고 노력했습니다. 세계 최초의 비행 거리 기록은 220세기 초 브라질의 Alberto Santos-Dumont에 의해 설정되었습니다. 그는 25미터의 자신이 디자인한 항공기로 비행했습니다. 소련 항공기 설계자인 Andrei Nikolaevich Tupolev가 개발한 ANT-1937는 보이저의 독특한 전신으로 간주될 수 있습니다. 당시로서는 환상적이었던 Chkalovsky 기록이 그 위에 세워져 소비에트 과학의 발전에 강력한 원동력이 되었습니다. 전 세계는 XNUMX년 소련에서 북극을 통해 미국으로 논스톱 비행을 한 소련 조종사들에게 박수를 보냈습니다. 보이저의 항해는 펜타곤의 이목도 끌었다. 그의 대변인은 이전 세계 직선 비행 기록이 미 공군 B-1962 폭격기로 52년에 세워졌다고 회상했다. 그런 다음 미국의 "비행 요새"가 도쿄에서 이륙하여 스페인의 미 공군 기지에 착륙하여 XNUMXkm 이상을 비행했습니다. 복합 재료로 만든 실험용 항공기의 가장 유명한 대표자는 Bert Rutan이 설계한 두 대의 항공기였습니다. 보잉의 임원 항공기 Beechcraft Starship-1과 기록적인 장거리 항공기 Rutan Voyager입니다. 1983년에 생산된 이 항공기 중 첫 번째 항공기는 컴퓨터의 도움으로 설계되었으며 기술 지표가 향상된 탄소 섬유가 주요 건축 자재로 사용되었습니다. 이 계획에 따르면 Beechcraft Starship-1 항공기는 쌍발 "덕" 항공기였으며 이격된 수직 꼬리가 날개 끝에 위치하여 동시에 끝 와셔의 기능을 수행했습니다. 1981년에 Rutan은 전 세계를 논스톱으로 비행할 예정인 Voyager 항공기에 대한 작업을 시작했습니다. 캘리포니아 모하비에 있는 Bert Rutan의 집에 있는 소박한 거실은 비행 준비를 위한 본부가 되었고 77년 동안 이 용도로 사용되었습니다. 그의 형제 딕과 전직 제도공인 지나 예거(Gina Yeager)가 그와 함께 일했습니다. 그리고 지금까지 지역 비행장의 XNUMX 번 격납고에는 자원 봉사자가 끝이 없었습니다. 많은 지역 주민들이 항공기 제작에 도움을 주고 싶다는 뜻을 밝혔습니다. 형제들은 정부로부터 단 한 푼도 받지 않고 자신의 비용으로 아이디어를 실행한다는 사실에 특히 자부심을 느꼈습니다. 그러나 그들이 완전히 무관심하다고 의심하는 것은 실수일 것입니다. Voyager Aircraft Incorporated의 설립과 함께 Rutans는 공연 비행과 광고를 통해 돈을 돌려받고 이익을 얻기 위한 프로그램을 시작했습니다. 예를 들어, Mobile Oil Corporation은 제품 브로셔에 항공기 이미지를 사용할 수 있는 권리를 획득하는 대가로 Voyager 엔진에 사용할 새로운 합성유를 제공했습니다. 1984년 30월 Dick이 만든 첫 번째 시험 비행은 14분 동안 지속되었습니다. 착륙하지 않은 항공기의 최대 예상 비행 시간은 45060일이었고 길이는 XNUMXkm였습니다. 그러나 절대 거리 기록(착륙 및 급유 없이 비행)은 XNUMX년 후에 이루어졌습니다. 비행 범위는 주로 항공기 이륙 중량에 대한 연료 중량의 비율에 따라 달라집니다. 빈 보이저 항공기의 질량은 840킬로그램에 불과했고 연료 질량은 4052킬로그램이었습니다. 이륙 중량은 5137kg이었습니다. 보이저 이륙 중량의 72%는 연료였습니다! 이에 비해 오늘날의 장거리 여객기는 상대 연료 중량이 약 40%인 반면 25년대의 경이로운 ANT-1930는 52%였습니다. 미국 언론에서 이유 없이 "비행 가스 탱크"라고 불렸습니다. 연료 공급을 늘리는 것은 소형 항공기에게 특히 어려운 문제입니다. 결국, 그들은 그러한 많은 연료 공급을 수용하기에 충분한 내부 부피를 가지고 있지 않습니다. Voyager에서는 XNUMX빔 레이아웃 방식을 사용하여 연료량이 증가했습니다. 주로 날개와 동체 및 수평 꼬리의 기존 컨테이너 외에도이 두 빔의 추가 컨테이너가 사용되었습니다. 또 다른 중요한 작업은 빈 항공기의 무게를 줄이는 것이었습니다. 가장 높은 특성을 가진 최신 복합 재료를 사용하여 구조의 무게를 줄이는 것이 용이했습니다. 따라서 사용되는 주요 탄소 섬유는 강철보다 XNUMX~XNUMX배 강하고 기존 알루미늄 합금보다 훨씬 가볍습니다. 적용된 XNUMX개 빔 레이아웃은 구조의 무게를 줄이는 데도 도움이 되었습니다. 이 빔은 날개가 "언로드"되기 때문입니다. 내용물이 있는 빔의 무게 힘에서 반대 방향, 아래로). 발전소, 장비, 장비의 무게가 감소했습니다. 이 모든 것이 요구되는 추력 또는 엔진 출력을 감소시켜 무게와 연료 소비를 줄이는 데 기여했습니다. 비행 범위를 늘리는 또 다른 방법은 항공기의 공기역학을 개선하는 것입니다. 이를 통해 덜 강력하고 동시에 연료 소비가 적은 더 가벼운 엔진을 선택할 수 있습니다. 보이저(Voyager)는 저속 항공기이기 때문에 공기역학적 항력의 상당 부분이 소위 유도 항력으로, 이는 날개 끝에서 와류 형성에 의해 발생하며 날개 폭이 증가함에 따라 감소합니다. 이를 방지하기 위해 종횡비가 33,8인 매우 긴 날개(평균 현 너비에 대한 스팬의 비율)가 항공기에 설치되었지만 현대 여객기에서는 일반적으로 날개 종횡비가 다음을 초과하지 않습니다. 10. 조종석과 130개의 피스톤 엔진이 있는 곤돌라가 날개에 위치했습니다. 이륙에는 견인식 프로펠러가 장착된 110마력의 전면 공랭식 엔진이 사용되었으며 주 비행에는 XNUMX마력의 수냉식 후면 엔진이 사용되었습니다. 엔진은 Teledine Continental에서 Pentagon 무인 정찰기를 위해 제조했습니다. "... 디자이너 B. Rutan의 가장 큰 발견은 "기술 및 과학"저널에 V.A. Kiselev가 씁니다. "Voyager에서 두 개의 엔진 개념을 개발하고 적용한 것입니다. 연료를 사용하기 위해서는 최소한의 엔진출력이 필요하지만, 멀리 날아가는 과정에서 연료 고갈로 인해 항공기의 무게가 줄어들게 됩니다. 발전소 동력을 이 5배로 줄인다.이렇게 큰 스로틀링으로 인해 동력을 줄이고 엔진 회전수를 줄이는 것은 수익성이 없고 특정 연료 소비가 증가하며 계산된 회전수에 가까운 회전으로 비행하는 것이 바람직합니다. 상황에서 비행 초기에는 5개의 작동 엔진을 사용하고 나머지 기간에는 연료 소비가 비행기 무게를 줄인 XNUMX개의 작동 엔진만 사용하는 것이 매우 유익했습니다." 그 결과 보이저의 연료 소비량은 킬로미터당 평균 91g에 불과했습니다. 이것은 Zhiguli 유형의 일반 승용차 소비량과 거의 같습니다. 그러나 비행기는 몇 배 더 무겁고 운전하지 않았지만 평균 시속 185km로 날았습니다. XNUMX개의 엔진은 연비뿐만 아니라 안전성도 향상시켰습니다. 또한 뇌우 전선이나 산봉우리를 극복해야 하는 경우 비상 시 전력을 증가시킬 수 있습니다. 결국 두 개의 엔진이라는 개념이 결국 성공을 가능하게 한 마지막 연결 고리였던 것 같습니다. Kiselev는 "날개에 두 개의 엔진을 배치하는 것은 불가능합니다. 결국 한 개의 엔진만 비행의 상당 부분에서 작동하고 비대칭 추력을 생성할 것입니다. 즉, 두 개의 나사가 대칭 축을 따라 위치해야 함을 의미합니다. 각각 자체 엔진으로 회전하는 XNUMX개의 동축 나사를 사용하면 좋지 않습니다. 뒤쪽 엔진에서 프로펠러까지 길고 무거운 샤프트가 필요합니다. 동체의 끝을 따라 프로펠러와 엔진을 펼치는가?이 솔루션은 작동하지 않습니다. 착륙 및 이륙 중에 후방 프로펠러가 지면에 닿거나 이를 피하기 위해 길고 무거운 착륙 장치가 필요하기 때문입니다. 수익성이 없습니다.그런 다음 후방 프로펠러를 앞으로 움직여서 동체를 줄이지 만 어깨를 줄이지 않고 수평 테일 유닛 (GO)을 앞으로 이동시키지 마십시오.이것은 GO를 두 개의 추가 동체 빔에 고정하여 달성 할 수 있습니다. 결과 레이아웃은 이미 만족 두 개의 엔진을 고려한 개념입니다. 하지만 최적의 모양에 주목합시다.보이저의 날개. 매우 길고 좁습니다(작은 코드 포함). 이러한 작은 현에서는 동체와 두 개의 빔 고정의 강성을 보장하기가 어렵습니다. GO와 날개의 상대적인 변형은 상당할 것이며, 이는 항공기의 안정성과 조종성을 악화시킬 것입니다. 또한 프로펠러의 흐름에 GO가 있어 핸들링을 개선할 수 있지만 프로펠러 추력을 줄일 수 있습니다. 초장거리 항공기에 대한 마지막 상황은 더 중요한 음수 값을 갖습니다. 이 상황에서 B. Rutan은 원래의 솔루션을 찾습니다. 날개와 GO를 바꾸려면, 즉 꼬리가 있는 일반적인 공기 역학적 구성표에서 GO가 날개 앞에 있는 "오리" 구성표로 이동합니다. . 이제 전면 GO는 빔과 동체 자체를 연결합니다. 즉, 동체 빔에 대한 추가 지원입니다. 이러한 방식은 날개에 대한 GO의 더 큰 강성과 더 적은 각도 변형을 제공합니다. 이제 주 후방 엔진의 프로펠러에서 나오는 흐름을 늦추는 것은 없습니다. 따라서 B. Rutan이 찾은 솔루션이 가장 수익성이 높고 최적입니다." 모하비 비행장에서 77번 격납고에서 항공기가 처음 출시되었을 때, 모인 전문가와 기자들은 거대한 화석 새인 익룡과 이상하게 닮았다는 사실에 충격을 받았습니다. 14년 1986월 70일 보이저는 활주로를 시속 90마일(나중에 보이저의 비행 속도는 시속 150~XNUMX마일)의 속도로 달려오다가 한동안 이륙하지 못했습니다. 연료가 가득 찬 날개는 굴곡 강성이 증가했음에도 불구하고 매우 큰 편향을 보였습니다. 항공기 이륙이 끝날 때 날개의 강한 탄성 굽힘 진동이 시작될 때 콘솔의 진동 끝이 활주로 표면에 여러 번 충돌했습니다. 날개 끝 방패가 떨어졌습니다. 왼쪽은 지상에, 오른쪽은 공중에 있습니다. 그러나 이러한 "작은 일" 때문에 비행을 중단하지 않기로 결정했습니다. V. Biryukov는 Nature and Man 저널에서 보이저 비행에 대해 자세히 설명했습니다. , 그런 다음 말레이시아, 인도양, 가장 중요한 것은 아프리카 영토에서 여행자는 대기 불안이 심한 지역을 만났습니다 ... ... 승무원은 급작스럽게(때로는 90도까지) 항로를 변경해야 했고, 교활한 난류를 피해 급하게 아래로 또는 위로 올라갔다. 필리핀 군도 지역으로 여행을 떠난 지 70일 만에 모하비 비행장에 남아있던 원정대 의사의 권유로 오토파일럿이 켜진 드문 순간이 찾아왔다. 딕과 지나는 쉴 기회를 얻었다. 조종석은 210x140x16cm로 너무 작아서 딕은 머리를 조종석에 기대고 졸고 있었고 지나는 그의 오른쪽에 누워 비행에 필요한 수많은 도구와 물품에 둘러싸여 있었습니다. 조종석에 없는 것: 연료 탱크 스위치(탑재된 40개만 있음), 비상 수동 연료 펌프, 엔진에 오일을 자동 및 강제 급유, 워키토키, 항법 장치, 식수 XNUMX캔(XNUMX리터) ), 규정이 있는 용기. 그리고 비행 XNUMX일 내내 여행자들을 동반한 또 하나의 어려움은 귀청이 나는 엔진 소음이었습니다. 모하비 지상의 비행 관제사는 위성을 통해 보이저와 무선 교신을 유지하거나 우연히 여행자와 가까운 곳에 있는 여객기 중계 서비스를 이용했다. 그들은 Dick과 Gina가 라디오 요청에 즉시 응답하지 않았다고 보고했습니다. 조종사가 생각을 모으는 데 최소 XNUMX분이 소요되는 경우가 많았습니다. 보이저가 중남미 해안을 향해 중부 대서양을 비행하고 있을 때 조종석 계기판에 갑자기 빨간 불이 켜졌습니다. 후방 엔진이 매우 뜨겁고 오일 압력이 떨어졌습니다. 그리고 곧 엔진이 여러 번 재채기를 하며 멈췄습니다. 지상 관제사는 "주의! 비상 착륙을 준비하라"고 보냈고, 브라질의 어느 비행장에 도착할 수 있는지 파악하기 시작했습니다. 불쾌한 소식에 당황했다. 그러나 몇 분 후 승무원은 비행이 계속될 것이라고 기쁘게 지상에 알렸습니다. 악천후와 싸우는 데 지쳐서 조종사는 제때 엔진에 오일을 추가하는 것을 잊었습니다. 오류가 수정되어 엔진을 시작할 수 있었습니다. 경로의 마지막 단계에서 보이저호가 거의 하루 반 동안 미국 서해안과 멕시코의 사이클론 사이를 문자 그대로 몰래 빠져나가 에드워즈 공군기지에 접근한 후 연료 공급이 갑자기 중단됐다. 그리고 같은 불운한 후방 엔진에서. Gina는 오른쪽 날개로 허리까지 올라가 자동 펌프를 끄고 수동 펌프를 사용하여 연료를 공급하기 시작했습니다. 그러나 불행은 거기서 끝나지 않았습니다. 스타터는 실패했습니다. 딕은 자동 조종 장치를 켜고 전기 시스템용 퓨즈가 있는 왼쪽 날개로 올라갔다. 그제서야 시동기가 작동하기 시작했고 약간의 소란 후에 모터도 작동하기 시작했습니다. 그런 다음 자동 연료 펌프가 켜지고 Gina는 조종석으로 돌아갈 수 있었습니다. 결국, Dick과 Gina는 계속되는 소음, 심한 진동, 작은 조종석의 불편함이라는 힘든 XNUMX일 간의 시련을 이겨내고 Edwards AFB에서 영광스러운 이 역사적인 비행을 완료했습니다. 저자: Musskiy S.A.
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