Национальный консультативный комитет по аэронавтике ( NACA ) был федеральным агентством США, основанным 3 марта 1915 года для проведения, продвижения и институционализации авиационных исследований. [1] 1 октября 1958 года агентство было распущено, а его активы и персонал были переданы недавно созданному Национальному управлению по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). NACA — это аббревиатура, то есть произносимая как отдельные буквы, а не как целое слово [2] (как это было с NASA в первые годы после его создания). [3]
Среди других достижений, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы NACA привели к созданию воздуховода NACA , типа воздухозаборника, используемого в современных автомобильных устройствах, капота NACA и нескольких серий аэродинамических профилей NACA , [4] которые до сих пор используются в авиастроении.
Во время Второй мировой войны NACA называли «Силой, стоящей за нашим превосходством в воздухе» из-за ее ключевой роли в производстве рабочих нагнетателей для высотных бомбардировщиков и в производстве ламинарных профилей крыла для североамериканского P-51 Mustang . [5] NACA также помогала в разработке правила площадей , которое используется на всех современных сверхзвуковых самолетах , и провела ключевые исследования сжимаемости, которые позволили Bell X-1 преодолеть звуковой барьер.
NACA была создана 13 марта 1915 года федеральным правительством посредством принятия законодательства в качестве чрезвычайной меры во время Первой мировой войны для содействия координации промышленности, академических кругов и правительства по военным проектам. Она была создана по образцу аналогичных национальных агентств, существующих в Европе: французского L'Etablissement Central de l'Aérostation Militaire в Медоне (ныне Office National d'Etudes et de Recherches Aerospatiales ), немецкой аэродинамической лаборатории Геттингенского университета и российского аэродинамического института в Кучино (замененного в 1918 году Центральным аэрогидродинамическим институтом (ЦАГИ) , который существует до сих пор). Самым влиятельным агентством, на котором была основана NACA, был Британский консультативный комитет по аэронавтике .
В декабре 1912 года президент Уильям Говард Тафт назначил Комиссию Национальной аэродинамической лаборатории под председательством Роберта С. Вудворда , президента Института Карнеги в Вашингтоне . Законопроект был представлен в обе палаты Конгресса в начале января 1913 года для одобрения комиссии, но когда дело дошло до голосования, законопроект был отклонен.
Чарльз Д. Уолкотт , секретарь Смитсоновского института с 1907 по 1927 год, взялся за дело, и в январе 1915 года сенатор Бенджамин Р. Тиллман и представитель Эрнест У. Робертс представили идентичные резолюции, рекомендующие создание консультативного комитета, как это было описано Уолкоттом. Целью комитета было «контролировать и направлять научное изучение проблем полета с целью их практического решения, а также определять проблемы, которые следует экспериментально исследовать, и обсуждать их решение и их применение к практическим вопросам». Помощник министра ВМС Франклин Д. Рузвельт писал, что он «искренне [одобряет] принцип», на котором основывалось законодательство. Уолкотт предложил тактику добавления резолюции в законопроект об ассигнованиях на флот. [6]
По данным одного источника, «законодательное уполномочивающее законодательство NACA прошло почти незамеченным в качестве дополнения к законопроекту об ассигнованиях на военно-морской флот 3 марта 1915 года». [7] Комитету из 12 человек, все из которых не получали зарплату, был выделен бюджет в размере 5000 долларов в год.
Президент Вудро Вильсон подписал закон в тот же день, тем самым официально создав Консультативный комитет по аэронавтике, как он был назван в законодательстве, в последний день работы 63-го Конгресса .
Акт Конгресса о создании NACA, одобренный 3 марта 1915 года, гласит: «...Обязанностью консультативного комитета по аэронавтике является надзор и руководство научными исследованиями проблем полета с целью их практического решения...» [8]
29 января 1920 года президент Вильсон назначил пионера-летчика и авиационного инженера Орвилла Райта в совет директоров NACA. К началу 1920-х годов агентство приняло новую и более амбициозную миссию: содействовать развитию военной и гражданской авиации посредством прикладных исследований, выходящих за рамки текущих потребностей. Исследователи NACA реализовывали эту миссию с помощью впечатляющей коллекции внутренних аэродинамических труб, стендов для испытаний двигателей и летных испытательных установок агентства. Коммерческим и военным клиентам также разрешалось использовать объекты NACA на контрактной основе.
В 1922 году в NACA работало 100 человек. К 1938 году их было 426. Помимо официальных заданий, персонал поощрялся к проведению несанкционированных «бутлеговых» исследований, при условии, что они не были слишком экзотическими. Результатом стала длинная череда фундаментальных прорывов, включая « теорию тонкого аэродинамического профиля » (1920-е годы), « капот двигателя NACA » (1930-е годы), серию « аэродинамического профиля NACA » (1940-е годы) и « правило площади » для сверхзвуковых самолетов (1950-е годы). С другой стороны, отказ NACA в 1941 году увеличить скорость воздуха в своих аэродинамических трубах отбросил Lockheed на год назад в их стремлении решить проблему сжимаемости, возникшую при высокоскоростных пикированиях, совершаемых Lockheed P-38 Lightning . [9]
Полноразмерная аэродинамическая труба Лэнгли размером 30 на 60 футов (9,1 м × 18,3 м) работала на скорости не более 100 миль в час (87 узлов; 160 км/ч), а тогда еще недавние трубы размером 7 на 10 футов (2,1 м × 3,0 м) в Моффете могли достигать только 250 миль в час (220 узлов; 400 км/ч). Это были скорости, которые инженеры Lockheed посчитали бесполезными для своих целей. Генерал Генри Х. Арнольд занялся этим вопросом и отклонил возражения NACA против более высоких скоростей воздуха. NACA построила несколько новых высокоскоростных аэродинамических труб, и в конце 1942 года в 16-футовой (4,9 м) аэродинамической трубе Моффета была достигнута скорость 0,75 Маха (570 миль в час (495 узлов; 917 км/ч)). [10] [11]
Первая аэродинамическая труба NACA была официально открыта в Мемориальной аэронавигационной лаборатории Лэнгли 11 июня 1920 года. [12] Это была первая из многих ныне известных аэродинамических труб NACA и NASA. Хотя эта конкретная аэродинамическая труба не была уникальной или передовой, она позволила инженерам и ученым NACA разрабатывать и тестировать новые и передовые концепции в аэродинамике и улучшать будущие конструкции аэродинамических труб.
В годы, непосредственно предшествовавшие Второй мировой войне, NACA участвовала в разработке нескольких конструкций, которые сыграли ключевые роли в военных действиях. Когда инженеры крупного производителя двигателей столкнулись с проблемами при производстве нагнетателей , которые позволили бы Boeing B-17 Flying Fortress поддерживать мощность на большой высоте, группа инженеров NACA решила проблемы и создала стандарты и методы испытаний, используемые для производства эффективных нагнетателей в будущем. Это позволило использовать B-17 в качестве ключевого самолета в военных действиях. Конструкции и информация, полученные в ходе исследований NACA по B-17, использовались почти во всех крупных силовых установках США во время Второй мировой войны. Почти каждый самолет использовал ту или иную форму принудительной индукции , которая основывалась на информации, разработанной NACA. Из-за этого самолеты, произведенные в США, имели значительное преимущество в мощности на высоте более 15 000 футов, которое никогда полностью не компенсировалось силами Оси. [ необходима цитата ]
После начала войны британское правительство направило запрос в North American Aviation на новый истребитель. Предложенные истребители P-40 Tomahawk считались слишком устаревшими, чтобы быть возможным фронтовым истребителем по европейским стандартам, и поэтому North American начала разработку нового самолета. Британское правительство выбрало для истребителя аэродинамический профиль, разработанный NACA, что позволило ему демонстрировать значительно лучшие характеристики, чем предыдущие модели. Этот самолет стал известен как P-51 Mustang . [5]
После ранних экспериментов Opel RAK с ракетным двигателем, приведших к первому публичному полету ракетоплана Opel RAK.1 в 1929 году и возможным военным программам Heinkel и Messerschmitt нацистской Германии в 1930-х и 1940-х годах, США вступили в гонку за сверхзвуковые самолеты и космические полеты в 1940-х годах. Хотя Bell X-1 был заказан ВВС и управлялся летчиком-испытателем ВВС Чаком Йегером , когда он превысил скорость 1 Маха, NACA официально отвечала за испытания и разработку самолета. [13] NACA проводила эксперименты и сбор данных, а основная часть исследований, использованных для разработки самолета, была проведена инженером NACA Джоном Стэком , главой отдела сжимаемости NACA. [5] Сжимаемость становится серьезной проблемой, когда самолет приближается к скорости 1 Маха, и исследования по решению этой проблемы в значительной степени опирались на информацию, собранную во время предыдущих испытаний в аэродинамической трубе NACA, которые помогли Lockheed при создании P-38 Lightning.
Программа X-1 была впервые задумана в 1944 году, когда бывший инженер NACA, работавший в Bell Aircraft, обратился к армии за финансированием сверхзвукового испытательного самолета. Ни армия, ни Bell не имели никакого опыта в этой области, поэтому большая часть исследований проводилась в Отделе исследований сжимаемости NACA, который к тому времени, когда Bell начал концептуальные разработки, уже работал более года. Отдел исследований сжимаемости также имел годы дополнительных исследований и данных, поскольку его главный инженер ранее возглавлял отдел высокоскоростных аэродинамических труб, который к тому времени сам имел почти десятилетние данные высокоскоростных испытаний. В связи с важностью участия NACA, Стэк был лично награжден Collier Trophy вместе с владельцем Bell Aircraft и летчиком-испытателем Чаком Йегером. [14] [15]
В 1951 году инженер NACA Ричард Уиткомб определил правило площадей , которое объясняло трансзвуковой поток над самолетом. Впервые эта теория была использована в проекте Convair F-102 и F11F Tiger . F-102 должен был стать сверхзвуковым перехватчиком, но он не смог превзойти скорость звука, несмотря на все усилия инженеров Convair. Производство F-102 фактически уже началось, когда это было обнаружено, поэтому инженеры NACA были отправлены, чтобы быстро решить имеющуюся проблему. Производственную линию пришлось модифицировать, чтобы позволить модификацию уже находящихся в производстве F-102, чтобы позволить им использовать правило площадей. (Самолеты, измененные таким образом, были известны как самолеты «с правкой площадей».) Изменения в конструкции позволили самолету превзойти 1 Маха, но лишь с небольшим запасом, поскольку остальная часть конструкции Convair не была оптимизирована для этого. Поскольку F-11F был первым самолетом, в котором это было реализовано на начальном этапе проектирования, он смог преодолеть звуковой барьер без необходимости использования форсажной камеры. [16]
Поскольку правило площади изначально было засекречено, Уиткомбу потребовалось несколько лет, чтобы получить признание за его достижения. В 1955 году он был награжден Collier Trophy за свою работу над Tiger и F-102. [17]
Наиболее важной разработкой, основанной на правиле площадей, стал B-58 Hustler , который в то время уже находился в разработке. Он был перепроектирован с учетом правила площадей, что позволило значительно улучшить характеристики. [18] Это был первый сверхзвуковой бомбардировщик США, способный развивать скорость 2 Маха, в то время как советские истребители только-только достигли этой скорости несколькими месяцами ранее. [19] Концепция правила площадей в настоящее время используется при проектировании всех околозвуковых и сверхзвуковых самолетов.
Опыт NACA послужил моделью для исследований во время Второй мировой войны , послевоенных правительственных лабораторий и преемника NACA — Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA).
NACA также принимала участие в разработке первого самолета, совершившего полет на «край космоса» — X-15 компании North American . Аэродинамические профили NACA до сих пор используются в современных самолетах.
21 ноября 1957 года Хью Драйден , директор NACA, создал Специальный комитет по космическим технологиям. [20] Комитет, также называемый Комитетом Стевера по имени его председателя Гайфорда Стевера , был специальным руководящим комитетом, который был сформирован с мандатом на координацию различных ветвей федерального правительства, частных компаний, а также университетов в Соединенных Штатах с целями NACA, а также на использование их опыта для разработки космической программы. [21]
Вернер фон Браун , технический директор Агентства по баллистическим ракетам армии США, подготовил ракету «Юпитер С» для запуска спутника в 1956 году, но запуск был отложен [22] , а Советы запустили «Спутник-1» в октябре 1957 года.
14 января 1958 года Драйден опубликовал «Национальную исследовательскую программу по космическим технологиям», в которой говорилось: [20]
Для нашей страны крайне важно и необходимо, как с точки зрения престижа нашей страны, так и с точки зрения военной необходимости, чтобы этот вызов ( спутник ) был встречен энергичной программой исследований и разработок для освоения космоса. ...
Соответственно, предлагается, чтобы научные исследования были ответственностью национального гражданского агентства, работающего в тесном сотрудничестве с прикладными научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими группами, необходимыми для разработки систем вооружения военными. Модель, которой необходимо следовать, уже разработана NACA и военными службами. ...
NACA способна, за счет быстрого расширения и наращивания своих усилий, обеспечить лидерство в области космических технологий.
5 марта 1958 года Джеймс Киллиан , возглавлявший Консультативный комитет по науке при президенте , написал меморандум президенту Дуайту Д. Эйзенхауэру . Под названием «Организация гражданских космических программ» он призывал президента санкционировать создание НАСА. Он писал, что гражданская космическая программа должна быть основана на «укрепленном и переименованном» NACA, указывая, что NACA является «действующим федеральным исследовательским агентством» с 7500 сотрудниками и объектами стоимостью 300 миллионов долларов, которое может расширить свою исследовательскую программу «с минимальной задержкой». [20]
На заседании 26 мая 1958 года члены комитета, начиная по часовой стрелке слева на приведенной выше фотографии: [21]
