Avião Voyager. História da invenção e produção

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O Voyager Model 76 é a primeira aeronave a voar sem parar ao redor do mundo sem reabastecer. Designer-chefe - Burt Rutan. A aeronave foi pilotada por Dick Rutan, irmão mais velho do designer, e Jeana Yeager. O avião decolou da pista de 4600 metros na Edwards Air Force Base em Mojave em 14 de dezembro de 1986 e pousou com segurança em 23 de dezembro, 9 dias, 3 minutos e 44 segundos depois.

Durante o voo, a aeronave percorreu 42 km (a FAI creditou uma distância de 432 km) a uma altitude média de 40 km. Este recorde finalmente quebrou o anterior estabelecido por uma tripulação B-212 da Força Aérea dos EUA que cobriu 3,4 milhas (52 km) em 12.

Esta aeronave foi projetada para uma longa viagem. Portanto, ele recebeu o nome de "Voyager" - "viajante".

O voo recorde de pilotos americanos na Voyager não pode deixar de despertar admiração. A aeronave foi pilotada pelo piloto de testes Dick Rutan e pela piloto esportiva Gina Yeager, de 34 anos. Por nove dias e quatro minutos eles ficaram no ar, pousando na Base Aérea de Edwards, nos Estados Unidos, em 23 de dezembro de 1986, de onde iniciaram o voo.

A Voyager percorreu uma distância de 40 quilômetros em nove dias. Especialistas afirmaram que ele poderia voar mais 500 quilômetros.

Aeronaves Voyager
O avião Voyager

O homem em todos os tempos procurou conquistar novas fronteiras. O primeiro recorde mundial de distância de voo foi estabelecido no início do século 220 pelo brasileiro Alberto Santos-Dumont, que voou em uma aeronave de sua autoria... 25 metros. O ANT-1937, desenvolvido pelo projetista de aeronaves soviético Andrei Nikolaevich Tupolev, pode ser considerado um antecessor peculiar da Voyager. Os registros de Chkalovsky, fantásticos para a época, foram gravados nele, o que deu um poderoso impulso ao desenvolvimento da ciência soviética. O mundo inteiro aplaudiu os pilotos soviéticos, que em XNUMX fizeram um voo sem escalas da URSS pelo Pólo Norte até a América.

A viagem da Voyager também chamou a atenção do Pentágono. Seu porta-voz lembrou que o recorde mundial anterior de voo em linha reta havia sido estabelecido em 1962 em um bombardeiro B-52 da Força Aérea dos EUA. Em seguida, a "fortaleza voadora" americana decolou em Tóquio e pousou na base da Força Aérea dos EUA na Espanha, voando mais de vinte mil quilômetros.

Os representantes mais proeminentes de aeronaves experimentais feitas de materiais compósitos foram duas aeronaves projetadas por Bert Rutan: a aeronave executiva da Boeing Beechcraft Starship-1 e a aeronave recorde de longo alcance Rutan Voyager. A primeira dessas aeronaves, produzida em 1983, foi projetada com a ajuda de um computador, enquanto a fibra de carbono com indicadores técnicos aumentados foi usada como principal material de construção.

De acordo com o esquema, a aeronave Beechcraft Starship-1 era uma aeronave bimotor "pato", e a cauda vertical espaçada estava localizada nas extremidades da asa, desempenhando simultaneamente as funções de arruelas finais.

Em 1981, Rutan começou a trabalhar na aeronave Voyager, que deveria voar ao redor do mundo sem escalas. A modesta sala de estar da casa de Bert Rutan em Mojave, Califórnia, tornou-se a sede da preparação do voo e serviu a esse propósito por cinco anos inteiros. Seu irmão Dick e Gina Yeager, ex-desenhista, trabalharam com ele. E no hangar nº 77 do aeródromo local durante todo esse tempo não havia fim para os voluntários. Muitos moradores locais expressaram o desejo de ajudar na construção da aeronave.

Os irmãos ficaram especialmente orgulhosos pelo fato de colocarem sua ideia em prática às suas próprias custas, sem receber um único centavo do governo. Mas seria um erro suspeitar deles de completo desinteresse. Com a criação da Voyager Aircraft Incorporated, os Rutans estabeleceram um programa para recuperar seu dinheiro e até lucrar com voos de shows e publicidade. Por exemplo, a Mobile Oil Corporation forneceu um novo óleo sintético para os motores da Voyager, em troca da aquisição do direito de usar a imagem da aeronave em seus folhetos de produtos.

O primeiro voo de teste, feito em junho de 1984 por Dick, durou 30 minutos. O tempo máximo de voo estimado da aeronave sem pouso foi de 14 dias, o comprimento foi de 45060 quilômetros. Mas o recorde absoluto de distância - um voo sem pouso e sem reabastecimento - aconteceu dois anos depois.

O alcance do voo depende principalmente da relação entre o peso do combustível e o peso de decolagem da aeronave. A massa da aeronave Voyager vazia era de apenas 840 kg com uma massa de combustível de 4052 kg. O peso de decolagem foi de 5137 kg. 72% do peso de decolagem da Voyager era combustível! Em comparação, as aeronaves de passageiros de longo alcance de hoje têm um peso relativo de combustível de cerca de 40%, enquanto o ANT-25, uma maravilha da década de 1930, tinha 52%. Não sem razão na imprensa americana foi apelidado de "tanque de gás voador".

Aumentar o suprimento de combustível é um problema particularmente difícil para aeronaves pequenas. Afinal, eles não têm volume interno suficiente para acomodar um suprimento tão grande de combustível. Na Voyager, os volumes de combustível foram aumentados através do uso de um esquema de layout de dois feixes. Além dos contêineres tradicionais, principalmente na asa, bem como na fuselagem e na cauda horizontal, foram utilizados contêineres adicionais dessas duas vigas.

Outra tarefa importante foi reduzir o peso da aeronave vazia. A redução do peso da estrutura foi facilitada pelo uso dos mais recentes materiais compósitos com as mais altas características. Assim, a principal fibra de carbono utilizada é de cinco a dez vezes mais forte que o aço e muito mais leve que as ligas de alumínio convencionais. O layout de duas vigas aplicado também ajudou a reduzir o peso da estrutura, uma vez que essas vigas, como se costuma dizer, "descarregaram" a asa (reduziram o momento fletor ao longo da asa das forças aerodinâmicas devido ao carregamento da asa com um momento na asa). direção oposta, para baixo, das forças de peso das vigas com conteúdo). O peso da usina, equipamentos, equipamentos diminuiu. Tudo isso contribuiu para a redução do empuxo ou potência do motor necessário e, portanto, do seu peso e consumo de combustível.

Outra forma de aumentar o alcance de voo é melhorar a aerodinâmica da aeronave. Isso permite que você escolha um motor menos potente e ao mesmo tempo mais leve com menor consumo de combustível. Como a Voyager é uma aeronave de baixa velocidade, uma proporção significativa do arrasto aerodinâmico é o chamado arrasto induzido, que é causado pela formação de vórtices nas pontas das asas e diminui com o aumento da envergadura. Para combatê-lo, uma asa extremamente longa com uma proporção de 33,8 foi instalada na aeronave (a proporção do vão para a corda média - largura), enquanto nas aeronaves modernas de passageiros, a proporção da asa, como regra, não exceder 10.

A gôndola com o cockpit e dois motores a pistão estavam localizados na asa. O motor dianteiro refrigerado a ar de 130 cavalos com uma hélice de tração foi usado para a decolagem, enquanto o motor traseiro refrigerado a líquido de 110 cavalos foi usado para o voo principal. Os motores foram fabricados pela Teledine Continental para aeronaves de reconhecimento não tripuladas do Pentágono.

"... A maior descoberta do designer B. Rutan", escreve V.A. Kiselev na revista "Technology and Science", é o desenvolvimento e aplicação do conceito de dois motores na Voyager. potência mínima. Mas no processo de voar a uma distância, o peso da aeronave diminui devido ao esgotamento do combustível. A Voyager também tem uma redução recorde - em 5 vezes! Portanto, é desejável reduzir a potência da usina em 5 vezes. Para reduzir a potência devido a um estrangular e reduzir o número de rotações do motor não é lucrativo; o consumo específico de combustível aumenta; é desejável voar em rotações próximas às calculadas. Em tal situação, foi muito benéfico usar dois motores em funcionamento no período inicial do voo e apenas um - no resto do período, quando o consumo de combustível reduziu o peso do avião."

Como resultado, o consumo médio de combustível da Voyager foi de apenas 91 gramas por quilômetro. Isso é aproximadamente o mesmo que o consumo de carros de passeio comuns do tipo Zhiguli. Mas o avião é várias vezes mais pesado e, além disso, não dirigiu, mas voou a uma velocidade média de 185 quilômetros por hora. Dois motores, isso não é apenas economia de combustível, mas também maior segurança. Eles também permitem que você aumente a potência em caso de emergência, se você precisar superar uma frente de tempestade ou picos de montanhas. Aparentemente, foi o conceito de dois motores que foi o último elo que eventualmente tornou possível alcançar o sucesso.

“É impossível colocar dois motores na asa”, continua Kiselev, “afinal, apenas um funciona para uma parte significativa do voo e criará empuxo assimétrico. Isso significa que ambos os parafusos devem estar localizados ao longo do eixo de simetria da aeronave. Use dois parafusos coaxiais, cada um girando com seu próprio motor, ruim: você precisa de um eixo longo e pesado do motor traseiro para a hélice; uma hélice parada reduzirá a eficiência da outra. Então, talvez, espalhar as hélices e motores nas extremidades da fuselagem? Esta solução não funcionará, pois durante o pouso e decolagem, a hélice traseira ou tocará o solo, ou para evitar isso, seria necessário um trem de pouso longo e pesado, o que é claramente não lucrativo. Então, vamos mover a hélice traseira para frente, encurtando a fuselagem, mas não avançando a unidade de cauda horizontal (GO), sem encurtar seu ombro. Isso pode ser alcançado fixando o GO em duas vigas de fuselagem adicionais. O layout resultante já satisfaz o conceito considerado de dois motores. Mas vamos prestar atenção à forma idealala da Voyager. É muito longo e estreito (com uma pequena corda). Em uma corda tão pequena, é difícil garantir a rigidez da fixação da fuselagem e duas vigas; as deformações relativas do GO e da asa serão significativas, o que piorará a estabilidade e controlabilidade da aeronave. Além disso, há um GO no fluxo das hélices, que, embora possa melhorar o manuseio, reduzirá o empuxo das hélices. A última circunstância para uma aeronave de alcance ultralongo tem um valor negativo mais significativo. Nesta situação, B. Rutan encontra uma solução original: trocar a asa e o GO, ou seja, do esquema aerodinâmico usual com cauda, vá para o esquema "pato", no qual o GO está na frente da asa . Agora o GO frontal conecta as vigas e a própria fuselagem, ou seja, é um suporte adicional para as vigas da fuselagem. Tal esquema proporciona maior rigidez e menor deformação angular do GO em relação à asa. Agora nada diminui o fluxo da hélice do motor traseiro principal. Portanto, a solução encontrada por B. Rutan é a mais lucrativa, ótima."

Quando uma aeronave foi lançada pela primeira vez do Hangar nº 77 no aeródromo de Mojave, os especialistas e jornalistas reunidos ficaram impressionados com sua estranha semelhança com um pássaro fóssil gigante - um pterodáctilo.

Em 14 de dezembro de 1986, a Voyager, tendo subido a pista a uma velocidade de 70 milhas por hora (mais tarde, a velocidade de voo da Voyager variou de 90 a 150 milhas por hora), não pôde decolar por algum tempo. A asa, totalmente carregada de combustível, apesar do aumento de sua rigidez à flexão, deu uma deflexão muito grande. Ao final da decolagem da aeronave, quando começaram fortes oscilações elásticas de flexão da asa, ocorreram diversos impactos das extremidades oscilantes dos consoles na superfície da pista. Os escudos das asas se soltaram: o esquerdo no chão e o direito no ar. No entanto, por causa dessas "pequenas coisas" foi decidido não interromper o voo.

V. Biryukov falou em detalhes sobre o voo da Voyager na revista Nature and Man: “...Dick passou os dois primeiros dias do voo no leme da Voyager quase invariavelmente. dificuldades, além disso, sobre a Malásia, sobre o Oceano Índico e, mais importante, sobre o território da África, os viajantes encontraram zonas de forte agitação atmosférica ...

... A tripulação foi forçada a mudar de curso abruptamente (às vezes até 90 graus), e apressadamente descer ou subir, fugindo de fluxos turbulentos insidiosos.

No terceiro dia de viagem na zona do arquipélago filipino, houve um raro momento em que, por insistência do médico da expedição, que permaneceu no aeródromo de Mojave, o piloto automático foi ligado. Dick e Gina tiveram a chance de descansar. A cabine é tão pequena - 70x210x140 centímetros que Dick cochilava com a cabeça para trás no assento do piloto, e Gina estava deitada, à direita dele, cercada por inúmeros instrumentos e itens necessários para o voo. O que não havia no cockpit: interruptores do tanque de combustível (havia apenas 16 a bordo), uma bomba manual de combustível de emergência, reabastecimento automático e forçado dos motores com óleo, um walkie-talkie, instrumentos de navegação, duas latas de água potável (40 litros ), contentores com provisões. E mais uma dificuldade que acompanhou os viajantes durante todos os nove dias do voo foi o barulho ensurdecedor dos motores. Os controladores de voo no solo em Mojave mantinham contato de rádio com a Voyager via satélites ou usavam os serviços de retransmissões de aviões que estavam próximos aos viajantes. Eles relataram que Dick e Gina não responderam imediatamente aos pedidos de rádio. Muitas vezes, levava pelo menos cinco minutos para os pilotos reunirem seus pensamentos.

Enquanto a Voyager sobrevoava o Oceano Atlântico central, em direção à costa da América Latina, uma luz vermelha de repente se acendeu no painel de instrumentos da cabine. O motor traseiro está muito quente, a pressão do óleo caiu. E logo o motor, espirrando várias vezes, parou. Os controladores de terra mandaram a bordo: "Atenção! Preparem-se para um pouso de emergência" - e começaram a descobrir quais dos aeródromos brasileiros podem fazê-lo, Gina e Dick, que foram autorizados a descansar um pouco pelo vento de cauda sobre a parte ocidental do Atlântico, foram dominados por notícias desagradáveis. Mas alguns minutos depois, a tripulação informou alegremente ao solo que o voo continuaria. Cansados de lutar contra os elementos, os pilotos esqueceram de adicionar óleo ao motor a tempo. O erro foi corrigido, o motor conseguiu dar partida.

Na etapa final da rota, quando a Voyager, depois de literalmente se esgueirar entre os ciclones ao longo da costa oeste dos Estados Unidos e do México por quase um dia e meio, e se aproximar da Base Aérea de Edwards, o suprimento de combustível parou de repente. E no mesmo motor traseiro malfadado. Gina subiu até a cintura na asa direita, desligou a bomba automática e começou a alimentar o combustível com a ajuda de uma manual. Mas as desventuras não pararam por aí - o motor de arranque falhou. Dick ligou o piloto automático e subiu até a asa esquerda, onde estavam localizados os fusíveis do sistema elétrico. Só então o motor de partida começou a funcionar e, depois de um pouco de barulho, o motor também começou a funcionar. Em seguida, a bomba de combustível automática ligou e Gina conseguiu retornar ao seu assento na cabine.

No final, Dick e Gina passaram pela árdua provação de nove dias de ruído contínuo, forte agitação e a inconveniência de um pequeno cockpit e completaram este voo histórico na Edwards AFB com honras.

Autor: Musskiy S.A.

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Como você sabe, as estruturas das células vegetais, como os cloroplastos, convertem a energia da luz solar em energia química (fotossíntese). Normalmente, o núcleo da célula transmite informações aos cloroplastos para manter a produção de energia estável. No entanto, em um ambiente estressante, pelo contrário, os plastídios verdes enviam um sinal de alarme de volta ao núcleo da célula usando sinalização retrógrada (criando um loop de feedback entre o cloroplasto e o núcleo). Este SOS desencadeia uma resposta que ajuda a regular a expressão gênica no cloroplasto e no núcleo para otimizar a produção de energia.

Anteriormente, o laboratório de Joanne Chory - que liderou o estudo atual - no Salk Institute identificou um grupo de genes, incluindo GUN1, que afetam a expressão de outros genes em uma célula quando uma planta está estressada. GUN1 se acumula sob condições estressantes, mas a função molecular exata desse gene até agora tem sido difícil de decifrar.

“As plantas muitas vezes passam por situações estressantes devido a mudanças ambientais, então deve haver um canal de comunicação entre o cloroplasto e o núcleo que ajude a planta a entender quando conservar energia quando ferida”, diz Xiaobo Zhao, um dos autores do artigo. "GUN1 desempenha um grande papel nisso."

Para entender como GUN1 regula as interações cloroplasto-núcleo, os cientistas observaram plantas com GUN1 funcional e não funcional sob tratamentos farmacológicos que poderiam danificar os cloroplastos. Em plantas sem GUN1, a expressão gênica mudou, assim como a edição de RNA nos cloroplastos. Como resultado, os cientistas descobriram que GUN1 interage com a proteína MORF2 (um componente essencial do complexo de edição de RNA vegetal) para influenciar a eficiência da edição de RNA durante a "comunicação" entre o cloroplasto e o núcleo em cloroplastos danificados.

Durante o experimento, os biólogos notaram que a alta atividade da MORF2 leva a alterações de edição, bem como defeitos nos cloroplastos e no desenvolvimento das folhas, mesmo em condições normais de crescimento. Durante períodos de estresse e lesão, a superprodução de MORF2 também levou à interrupção da comunicação entre o cloroplasto e o núcleo.

No futuro, os pesquisadores planejam estudar o mecanismo de como as alterações de edição de RNA nos cloroplastos ativam sinais que podem ser transmitidos ao núcleo e como essas modificações alteram a capacidade da planta de responder ao estresse.

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