..sau de ce nu si pentru ARCA?..
Fiind primul meu articol, am hotarat sa abordez o idee proprie prezentata prima data pe site-ul deviantART in luna august 2011 si mai tarziu ca un reply pe acest site, este vorba de o configuratie de zbor numita de mine « Pajura », folosind cateva schite ale unui fictiv posibil aparat de zbor supersonic militar, numele ales fiind IAR-121, « one to one », facand referire la pozitia aripilor, adica « una la/pe una ».
Desi fusesm rugat mai de mult de GeorgeGMT sa scriu un astfel de articol, am ezitat pentru ca asteptam o « confirmare » a viabilitatii unui astfel de concept. Si iata ca ea a venit, din Japonia, via Massachusetts Institute of Technology, ideea fiind de fapt de origine…germana.
Prezentat in 3 variante (Alpha si Beta fiind bimotoare iar Gamma este mono), acest concept din start incearca sa raspunda unora dintre cele mai stringente probleme actuale ale aparatelor de zbor supersonice militare, fie ele de vanatoare sau cargo: frictiunea (drag) si coeficientul « stealth ». Dupa cum se observa in respectiva imagine (creata cu Windows Paint pentru ca nu sunt chiar un specialist in software de tip CAD, scopul fiind doar de arata caracteristicile, ele fiind cu titlu de prezentare si nu neaparat la o anumita scara cat mai aproape de realitate), « Pajura configuration » este de fapt un…biplan supersonic « invizibil » cu 4 aripi suprapuse in perechi, unite la varfuri, varianta Alpha fiind favorita mea deoarece mai contine un element cu totul nou : inversarea cu 180 grade a directiei motoarelor (care au in comun un singur canal de evacuare a gazelor sub presiune) pentru a putea ascunde duzele de admisie ale aerului rece intre aripi (acesta este un element « stealth » tinand cont si de faptul ca lamele turbinelor sunt complet ascunse fara a necesita grilaje de disipare a undelor radar sau complexe forme ale canalelor de admisie) si totodata de a reduce distanta parcursa de aer la turbine, castigandu-se astfel si spatiu in interiorul aparatului ce poate fi folosit in schimb pentru armament, avionica sau combustibil.
Un avantaj major il constituie « disparitia » ampenajelor din « coada » aparatului, cunoscute pentru faptul ca au creat destule probleme designerilor avioanelor de lupta de generatia 5 cu privire la capacitatile « stealth ». Desi suprafetele mobile de pe cele 4 aripi sunt arhisuficiente pentru a asigura controlul pe cele 3 axe, este posibil si chiar recomandabil crearea unor mici suprafete de control verticale, situate paralel intre aripi. Motivele sunt mai multe : in primul rand adauga integritate structurala aripilor (deja fiind prezent avantajul unirii la varfuri), o mai buna manifestare a « efectului Coanda » precum si mascarea/inglobarea/combinarea mecanismelor de servodirectie ale suprafetelor de control din aripi (din nou, element « stealth »).
La aceste 3 variante am adaugat si mici bonusuri. In special e vorba de conceptul « jagged leading edge » (muchie de atac zimtata), inspirat din natura (e vorba de pene zimtate de mici dimensiuni aflate la bufnite care, prin « ruperea/disiparea » undelor de soc de pe muchiile aripilor permit acestor pasari sa atace fara a face zgomot). Bineinteles, unghiurile acestor zimturi demonstreaza clar ca am incercat combinarea caracteristicilor de atac atat ale aripilor delta cat si trapezoidale fara a mai fi nevoie de mecanisme complexe pentru «swing wing » precum la F-14 Tomcat, F-111 Aardvark sau B-1B Lancer. Singura problema necunoscuta a acestor aceste muchii de atac zimtate propuse este legata de felul cum se pot disipa nu numai undele de soc dar si cele radar, stiindu-se deja ca exista avioane de vanatoare ce folosesc suprafete zimtate insa peste cele « normale » pentru a proteja zone mai expuse din punct de vedere a reflexiei radar, cum ede exemplu cazul Dassault Rafale care prezinta astfel de « fierastraie » chiar si in interior duzelor de admisie a aerului in motor pe langa cele deja pozitionate pe aripi sau pe corpul aparatului.
Un alt bonus este prezenta posibila a celor 3 palete de tractiune vectoriala deja studiate in conceptul Rockwell-MBB X-31. Iar ca un al treilea bonus, am indus ideea de noi tipuri de canarduri mai mici, aflate in paralel si ascunse, deoarece se observa in schita ca prin pozitia celor 4 aripi aflate mai spre spate la variantele Alpha si Beta (repet, sunt doar cu titlu de prezentare, aceasta pozitie putand fi modificata ca in cazul versiunii Gamma), e nevoie de candarduri sau LERX (preferabil similare cu cele ale SR-71 Blackbird din motive de « invizibilitate »).
Si acum, istoria…mai veche dar mai ales recenta a biplanului cu aripi unite la varf.
Primul care a studiat posibilitatea unui biplan cu aripi unite la varf a fost celebrul inginer german de aeronautica Adolf Busemann, nimeni altul decat cel ce a propus prin anii ’30 aripa in sageata « swept wing » si care a lucrat si la dezvoltarea conceptului supersonic numit « area rule ».
De fapt, printre metodele de reducere a frictiunii in regim supersonic, biplanul lui Busemann e destul de cunoscut pentru ca unda de frictiune este micsorata prin interferenta undelor de soc si de expansiune ce se genereaza intre aripile biplanului. Este cunoscut ca unda de frictiune a fost minimalizata la pozitia undei de soc generata intre spatiul muchiei de atac pana la muchia aflata la jumatatea aripii.
Pentru confirmarea acestui fenomen, s-au studiat doua cazuri : Cazul 1 este exact biplanul lui Busemann iar in Cazul 2 s-a pastrat aripa inferioara insa cea superioara a fost modificata incat sa fie considerata aprope plata. In Cazul 1 s-a confirmat ca unda de soc aproape a disparut complet la interferenta dintre cele doua aripi.
Recent, in luna martie, o echipa formata din Qiqu Wang si Rui Hu de la MIT precum si Antony Jameson de la Stanford University au anuntat un studiu ce a cuprins nu mai putin de 700 (da, sapte sute) variante de aripi biplane, pe baza proiectului de transport supersonic numit Misora (“cer” in limba japoneza, acronim pentru « MItigated SOnic-boom Research Airplane ») al laboratorului Obayashi apartinand de Universitatea Tohoku. Acest concept japonez a demonstrat nu numai ca teoria lui Busmann privind scaderea coeficientului de frictiune este corecta, dar mai ales, in functie de configuratie, disparitia aproape totala a sonic-boom-ului prin anularea reciproca a undelor de soc, precum si reducerea cu 85% a efectelor respectivelor unde resimtite la sol! Cu alte cuvinte, urmasului lui Concorde se intrezareste la orizont iar aplicatiile militare sunt evidente.
Se poate observa clar ca pozitia pasagerilor (precum si ampenajele verticale), mai ales in cazul avioanelor militare de tip cargo, nu este obligatorie deasupra ci efectiv intre aripi, nefiind nevoie de o modificare substantiala a tipurilor de cargo deja existente in dotarile diferitelor armate. Asa ca sa nu fim surprinsi daca in viitor vom vedea un concept C-130 Hercules sau C-27J Spartan avand patru aripi si lipsa totala a ampenajelor din spate! Putem adauga faptul ca frictiunea in cazul conceptului Misora este conform spuselor cercetatorilor japonezi chiar de doua ori mai mica decat la Concorde.
Privind dosarul pdf cu studiul profesionist facut de japonezi http://www3.u-toyama.ac.jp/cfdlbmd/Biplane_Jpass.pdf, considerand ca acest concept de biplan cel mai probabil va fi de viitor si se va afirma ca o alternativa supersonica la subsonicul « blended wing body », cred ca INCAS trebuie sa ia in considerare posibilitatea studierii unor concepte militare si civile, atat pentru avioane de vanatoare cat si cargo bazate pe acesta. Am convingerea ca mizand pe capacitatile INCAS de a aprofunda acest subiect, Romania poate deveni un actor important in acest domeniu aeronautic, avantajele stiintifice, economice si militare fiind evidente.
Surse :
http://web.mit.edu/newsoffice/2012/supersonic-biplane-0319.html
http://www.ifs.tohoku.ac.jp/edge/publications/ifs-biplane.pdf
http://www.ad.mech.tohoku.ac.jp/yamazaki/MOVIE/busemann.html
http://www.ifs.tohoku.ac.jp/edge/Yamashita-web/research.html
http://www.evz.ro/detalii/stiri/pasarea-phoenix-supersonica-973222.html
RomaniaTricolor