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.
The Delta II had colored suspension lines to help guide the packing process, and also had a unique "Opening Shock Inhibitor" OSI strap that helped retard the high opening speeds and shocks. The packing volume of the canopy was slightly bigger than the then state of the art Para Commander. As one of the first types of gliding canopy, it received a considerable level of interest from jumpers. However, it developed a reputation for being unreliable, as it seemed prone to malfunctions on opening, possibly due to the unorthodox packing techniques for such a new design of canopy. However, when deployed successfully, the glide and performance was markedly better than a Para Commander type canopy. The Delta II was available until 1975 and paved the way for other Rogallo Wing skydiving canopies, such as the Handbury Para Dactyl. This was made in both single keel and dual keel versions as a main parachute in the mid to late 1970s, and also as a reserve parachute version known as a Safety Dactyl. This was a US made canopy and featured a sail slider to reduce opening speeds and opening forces as is normal on a modern ram air canopy. A Russian Rogallo Wing canopy known as a PZ 81 was available as late as 1995. The Rogallo wing canopy was superseded in the late 1970s by the ram air canopies which had improved their reliability and performance, and reduced their packed volume, compared to all other gliding and non gliding parachutes.
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.
Rogallo, Gertrude et al., "Flexible Kite", US patent 2,751,172, Filed November 17, 1952