Введение

Крыло Рогалло — гибкий тип крыла. В 1948 году Фрэнсис Рогалло, инженер NASA, и его жена Гертруда Рогалло изобрели самонадувающееся гибкое крыло, которое они назвали Parawing, также известное как "Крыло Рогалло" и гибкое крыло. NASA рассматривало гибкое крыло Рогалло как альтернативную систему возврата для космических капсул "Меркурий" и "Джемини", а также для возможного использования при посадке других космических аппаратов, но в 1964 году от этой идеи отказались в пользу традиционных парашютов для программы "Джемини".

История

Рогалло интересовался гибким крылом с 1945 года. Он и его жена строили и запускали воздушных змеев как хобби. Им не удалось получить официальную поддержку для этого крыла, в том числе от Национального консультативного комитета по аэронавтике (NACA), где работал Рогалло, поэтому они проводили эксперименты в свободное время. К концу 1948 года у них было два рабочих образца с использованием гибкого крыла — воздушный змей, который они назвали "Flexi Kite", и планирующий парашют, который они позже стали называть "парапланом". Рогалло и его жена получили патент на гибкое крыло квадратной формы в марте 1951 года. Продажа воздушного змея Flexi как игрушки помогла финансировать их исследования и популяризировать конструкцию.

Исследования НАСА

В конце 1950-х и начале 1960-х годов американские производители аэрокосмической техники разрабатывали конструкции парашютов для возврата космических капсул. NASA на короткое время рассматривало использование крыла Рогалло вместо традиционного круглого парашюта для капсулы проекта "Меркурий" в период временных проблем с разработкой. Впоследствии крыло Рогалло было первоначально выбрано для капсулы проекта "Джемини", но проблемы в процессе разработки в конечном итоге привели к его замене парашютом.

Строительство

В настоящее время термин "крыло Рогальо" используется как синоним конструкции, состоящей из двух частичных конических поверхностей, обращенных конусами вперед. У медленных крыльев Рогальо широкие и пологие конусы. Быстрые дозвуковые и сверхзвуковые крылья Рогальо имеют длинные и узкие конусы. Крыло Рогальо – это простое и недорогое летательное крыло с выдающимися характеристиками. Само по себе крыло не является воздушным змеем и не может быть классифицировано как планер или самолет с двигателем, пока не будет закреплено или установлено в конфигурации, обеспечивающей планирование или привод. Иными словами, тип воздушного судна определяется способом его крепления и управления. Крыло Рогальо чаще всего встречается в игрушечных воздушных змеях, но также используется для создания парашютов для космических аппаратов, спортивных парашютов, сверхлегких самолетов, таких как трициклы и дельтапланы. Рогальо запатентовал не одно свое изобретение; дальнейшая разработка его конструкции включала цилиндрические формы, множество лопастей, различные элементы усиления, различные углы наклона носовой части и т.д. Разработка и применение крыла Рогальо Чарльзом Ричардсом в проекте NASA Paresev привели к созданию конструкции, которая стала четким образцом для стандартного крыла дельтаплана Рогальо, завоевавшего мир этого вида спорта в начале 1970-х годов. Кроме того, крыло спроектировано так, чтобы изгибаться и деформироваться под воздействием ветра, обеспечивая благоприятную динамику, аналогичную пружинной подвеске. Гибкость позволяет крылу быть менее чувствительным к турбулентности и обеспечивает более плавный полет по сравнению с самолетом с жесткими крыльями аналогичного размера. Не усиленная задняя кромка крыла позволяет ему скручиваться, обеспечивая аэродинамическую стабильность без необходимости использования хвостового оперения.

Крылатый планер Рогалло

В 1961–1962 годах авиационный инженер Барри Палмер совершил несколько пилотируемых полетов на различных версиях каркасного планера Rogallo, продолжая дух свободного полета и спорта. Другим участником в развитии планера Rogallo был Джеймс Хобсон, чья работа "Rogallo Hang Glider" была опубликована в 1962 году в журнале Sport Aviation, издаваемом Experimental Aircraft Association, а также продемонстрирована на национальном телевидении США в шоу Лоуренса Велка. Позже, в Австралии, Джон Диккенсон в середине 1963 года приступил к созданию управляемого воздушного змея/планера для катания на водных лыжах, признавшись, что он адаптировал конструкцию из самолета Ryan Aeronautical с гибким крылом. Публикации о планерных самолетах Paresev, прошедших испытания и полеты, а также интерес со стороны различных космических подрядчиков вызвали интерес к крылу Rogallo среди нескольких энтузиастов: Томаса Х. Перселла-младшего, Барри Хилла Палмера, Джеймса Хобсона, Майка Бернса, Джона Диккенсона, Ричарда Миллера, Билла Мойеса, Билла Беннетта, Дэйва Килборна, Дика Айпера и сотен других; в 1960-х годах наблюдалось возрождение планерного спорта. Джон Уорт был одним из лидеров среди четырех конструкторов и дизайнеров планерных самолетов с использованием общедоступных разработок. Подвеска в одной точке была древним искусством, полностью продемонстрированным, по крайней мере, в Бреслау в 1908 году, а также треугольная система управления, которая позже появилась в планерных самолетах и мотопланерах Джона Уорта, разработанных NASA. Томас Перселл и Майк Бернс использовали треугольную систему управления. Позже Диккенсон поступил аналогичным образом, создав фюзеляж, который поместился на к тому времени стандартном крыле Rogallo, усиленном четырьмя балками. Модель Диккенсона использовала одну точку подвески и А-образную раму: он начал с каркасного профиля крыла Rogallo с U-образной рамой (позже – А-образной системой управления); она состояла из киля, передних кромок, поперечной балки и фиксированной системы управления. Для управления планером также использовался перенос веса. Гибкое крыло, названное "Ski Wing", впервые было продемонстрировано публике на фестивале Grafton Jacaranda в сентябре 1963 года Родом Фуллером, которого буксировали за моторной лодкой. Австралийская ассоциация самолетов-планеров утверждает, что первый пилотируемый полет на планерном самолете в Австралии состоялся в 1972 году. В Торрансе, Калифорния, Билл Мойес получил помощь от Джо Фауста при взлете с ноги на пляжном склоне в 1971 или 1972 году. Мойес впоследствии основал компанию, производящую планерные самолеты Rogallo с трапециевидной системой управления, которую он видел в конструкциях Диккенсона и австралийских пилотируемых плоских воздушных змеев. Билл Мойес и Билл Беннетт экспортировали новые усовершенствования своих планерных самолетов по всему миру. Планер Rogallo был включен в Зал славы космических технологий Space Foundation в 1995 году. Планерные самолеты использовались с различными системами управления переносом веса с тех пор, как это делал Отто Лилиенталь. Наиболее распространенным способом изменения центра тяжести был полет в подвешенном состоянии за подмышки с помощью двух параллельных перекладин. Готтлоб Эспенлауб (1922), Джордж Спратт (1929) и Барри Палмер (1962) использовали маятниковые сиденья для пилота. Взаимодействие с рамой обеспечивало различные способы управления планером Rogallo. Сегодня большинство крыльев Rogallo также управляются путем изменения угла атаки и крена посредством переноса центра тяжести. Это достигается путем подвешивания полезной нагрузки к одной или нескольким точкам под крылом, а затем перемещения маятниковой массы полезной нагрузки (пилота и других вещей) влево или вправо, вперед или назад. NASA изучала несколько методов управления крыльями Rogallo с 1958 по 1960-е годы, которые были воплощены в различных версиях Parawing. На планерных самолетах Rogallo Джон Диккенсон использовал систему управления переносом веса, состоящую из установленной треугольной системы управления под крылом. Пилот сидел на сиденье и иногда также был пристегнут вокруг туловища. Пилот был подвешен за треугольную систему управления, которая использовалась в качестве опоры для рук, чтобы толкать и тянуть, тем самым смещая вес пилота относительно массы и положения крыла над ним.

Парашютные навесы Rogallo

После того, как НАСА прекратило исследования Paresev в 1965 году, концепция планирующих парашютов стала применяться в военных целях и для других задач, связанных с Землей. Эти разработки привели к появлению версий надувных гибких крыльев Rogallo в спортивном парашютизме. Компания Irvin рекламировала модели Hawk и Eagle в 1967 году, но они были доступны лишь в течение короткого времени, после чего в 1968 году была представлена Irvin Delta II Parawing. Это был наиболее массово производимый и усовершенствованный из ранних парашютных крыльев Rogallo. Изготовление осуществлялось на трех заводах Irvin – в США, Канаде и Великобритании. Delta II оснащалась цветными стропами для облегчения процесса упаковки, а также уникальным ремнем OSI (Opening Shock Inhibitor), который снижал скорость и ударную нагрузку при раскрытии. Объем упакованного купола был немного больше, чем у передового на тот момент Para Commander. Как один из первых типов планирующего купола, он вызвал значительный интерес у парашютистов. Однако он приобрел репутацию ненадежного, поскольку часто возникали сбои при раскрытии, возможно, из-за нетрадиционных методов упаковки для столь новой конструкции. Тем не менее, при успешном раскрытии планирование и характеристики Delta II значительно превосходили Para Commander. Delta II выпускалась до 1975 года и подготовила почву для других парашютных крыльев Rogallo Wing, таких как Handbury Para Dactyl. Она производилась в одно- и двухкилевых версиях в качестве основного парашюта в середине и конце 1970-х годов, а также в качестве резервного парашюта под названием Safety Dactyl. Этот купол американского производства был оснащен слайдером для снижения скорости и силы раскрытия, как это принято на современных парашютах рамного типа. Советский купол Rogallo Wing, известный как PZ 81, был доступен вплоть до 1995 года. В конце 1970-х годов крылья Rogallo Wing были вытеснены парашютами рамного типа, которые отличались повышенной надежностью и производительностью, а также меньшим объемом в упакованном состоянии, по сравнению со всеми другими планирующими и непланирующими парашютами.

Обезьяны Рогалло

Крылья Рогалло управляют углом атаки с помощью уздечки, которая задает угол атаки крыла. Уздечка, обычно выполненная из стропы, представляет собой петлю, идущую от передней кромки до конца центральной стойки А-образной рамы. Пользователь завязывает узлы (обычно булинь) на уздечке для установки угла атаки. В серийно выпускаемых крыльях Рогалло используется уздечка в виде треугольника из пластиковой пленки, один край которой термосваривается к центральной стойке. Управляемые крылья Рогалло обычно имеют пару уздечек, фиксирующих угол атаки, и используют две стропы, по одной с каждой стороны крыла, для изменения крена. Рогалло также разработал в 1960-х годах серию конструкций из мягкой фольги, которые были модифицированы для тяговых воздушных змеев. Это конструкции с двойным килем, коническими крыльями и многоточечной уздечкой, которую можно использовать с двух- или четырехстрочным управлением. Они обладают отличной тягой, но имеют меньший диапазон углов ветра, чем более современные тяговые конструкции. Обычно используются варианты №5 и №9.

Ранние патенты Рогалло

Несмотря на то, что подобные конструкции появлялись и ранее, а ключевые нововведения, такие как треугольная управляющая рама и система крепления для обеспечения надлежащего контроля смещения веса, были разработаны другими, Рогалло является обладателем нескольких патентов. Рогалло, Гертруда и др., "Гибкий воздушный змей", патент США № 2 546 078, поданный 23 ноября 1948 года. Рогалло, Гертруда и др., "Гибкий воздушный змей", патент США № 2 751 172, поданный 17 ноября 1952 года.