Сша конвертоплан – Американский Конвертоплан Bell V-22 Osprey, Обзор с Фото и Видео

Американский Конвертоплан Bell V-22 Osprey, Обзор с Фото и Видео

30.04.2019

С момента первого полета братьев Райт конструкторами разных стран было создано огромное количество летательных аппаратов, некоторые из которых были, мягко говоря, диковинными. Большинство таких проектов так и осталось на бумаге или не вышло за пределы испытательных стендов. Поэтому вдвойне интересней говорить о необычных летательных аппаратах, которые не только были приняты в эксплуатацию, но и активно используются для выполнения различных задач.

Американский конвертоплан (гибрид самолета и вертолета) Bell V-22 Osprey совершил свой первый полет в 1989 году. Разработкой «Оспрея» занимались компании Bell Helicopter и Boeing Rotorcraft Systems. На реализацию программы ушло около 30 лет и десятки миллиардов долларов. На сегодняшний день V-22 Osprey – это единственный в мире серийный конвертоплан.

«Оспри» можно смело назвать самым скандальным проектом американских вооруженных сил. Несколько раз он был под угрозой закрытия, разные министры обороны США отдавали приказы об окончательном прекращении финансирования программы V-22. Однако каждый раз эти решения пересматривались. Мало какой летательный аппарат вызывал столько дискуссий, как Osprey.

Катастрофы, которые произошли во время эксплуатации конвертоплана V-22 Osprey, унесли жизни нескольких десятков человек.

В настоящее время эта машина стоит на вооружении Корпуса морской пехоты США и американских сил специальных операций. Конвертоплан «Оспрей» — это действительно уникальная машина, которая не имеет аналогов в мире. Стоимость одного летательного аппарата составляет 110-120 млн долларов (другие источники называют сумму 66 млн дол.), всего американская промышленность выпустила более 200 «Оспреев». За время серийного производства было разработано несколько вариантов и модификаций конвертоплана.

V-22 Osprey — это настоящее чудо инженерной мысли, но одновременно этот летательный аппарат является самой популярной мишенью для насмешек в США. Однако, несмотря на откровенные издевательства, военное командование и большинство экспертов признают, что «Оспреи» произвели настоящую революцию и вывел мобильность американских войск на новый уровень.

Прежде чем перейти к обзору этого летательного аппарата, следует несколько слов сказать об истории его создания.

История создания

24 апреля 1980 года американские спецслужбы и военные предприняли попытку освобождения заложников, захваченных после Исламской революции в Иране. Операция закончилась полной катастрофой: погибли американские военнослужащие, было потеряно несколько самолетов и вертолетов, заложников так и не освободили, силовая операция привела к международному скандалу.

План операции был довольно прост: спецназ должен был высадиться на одной из заброшенных авиабаз около Тегерана, войти в город, освободить заложников и вернуться домой воздушным путем.

Одной из главных причин провала операции «Орлиный коготь» стало отсутствие у армии США воздушных транспортных средств, которые бы могли летать на значительные расстояния, перевозить серьезный груз и обходиться без стандартных взлетно-посадочных полос. Чтобы доставить бойцов и необходимое снаряжение, были использованы транспортные самолеты С-130 Hercules, захват аэродрома для которых и привел к провалу всей миссии.

Вертолеты не могли быть задействованы в этой операции из-за недостаточной грузоподъемности и дальности полета. Нужен был новый тип летательного аппарата, который бы соединил в себе достоинства самолета и вертолета: значительный радиус действия и возможность обходиться без аэродромов.

После некоторых колебаний в 1981 году в США началась новая программа JVX, целью которой было создание конвертоплана, способного летать на значительные дистанции и совершать вертикальный взлет и посадку. Проект контролировала комиссия, состоящая из представителей вооруженных сил, ВВС, ВМФ и морской пехоты США. В тендере участвовали не только гиганты американской авиапромышленности (Bell, Boeing, Lockheed), но и зарубежные компании: Aerospatiale и Westland.

Для участия в конкурсе Bell объединился с Boeing. Компания Bell занималась роторами, мотогондолами, крыльями и доводила двигатели. Специалисты Boeing работали над созданием фюзеляжа, кабины пилотов, отвечали за авионику и системы управления.

Прототип конвертоплана был готов в мае 1988 года, первый полет состоялся в марте 1989 года. Испытания новой машины проходили сложно, в 1991-1992 году аварию потерпели два прототипа. Возникли проблемы и другого порядка: из проекта вышли сухопутные силы, количество заказанных машин было уменьшено. В американском Конгрессе шли дебаты о полном прекращении проекта.

Однако, несмотря на все сложности, реализация проекта «Оспри» была продолжена. Летные испытания продолжались до 1999 года, после чего началась сборка предсерийных образцов. В 2000 году произошло сразу две аварии, в которых погибло 19 морских пехотинцев. После этого все полеты «Оспреев» были прекращены на полтора года. Их возобновили только в 2002 году.

За этот период разработчиками был проделан огромный объем работы по модернизации машины и устранению обнаруженных дефектов. А их хватало. Машина была настолько революционной, что конструкторам приходилось сталкиваться с проблемами, о которых они даже не подозревали. Одной из основных стал так называемый эффект «вихревого кольца».

Этот феномен был известен и ранее, у вертолетов. Он наблюдался у машин, которые заходили на посадку с небольшой поступательной скоростью, но со значительной вертикальной. При этом лопасти несущего винта попадали в вихревой поток, ранее созданный несущим винтом. Подъемная сила резко падала, что нередко заканчивалось падением машины.

Для «Оспрея», который не может совершать посадку «по-самолетному», эта проблема была особенно острой. Кроме того, у конвертоплана подъемная сила может резко уменьшиться только для одного из двигателей, тогда он просто опрокинется.

После катастроф программа создания конвертоплана была тщательно проанализирована. Американцы пришли к выводу, что создать новый летательный аппарат вместо «Оспрея» будет еще дороже, поэтому решили бросить все силы на доработку этой машины. Были проведены дополнительные исследования эффекта «вихревого кольца», к ним были привлечены специалисты НАСА. В конструкцию конвертоплана были внесены более сотни изменений, главным образом они касались мотогондол. Также было серьезно доработано программное обеспечение.

Эксплуатационные испытания продолжались практически до 2005 года, только тогда Пентагон признал конвертоплан безопасным для использования.

В 2008 году был заключен контракт на поставку 167 «Оспреев», его сумма составила 10,4 млрд долларов. В общей сложности до 2014 года было выпущено 200 конвертопланов, большая часть из которых находится на вооружении КМП США.

Официальные представители американского военного ведомства не раз заявляли о возможности поставок «Оспреев» государствам-союзникам: Канаде, Южной Корее, Японии, Израилю и ОАЭ.

Аварии и катастрофы не прекратили преследовать конвертоплан, даже после его существенной доработки и принятия в эксплуатацию. В период с 2010 по 2019 год произошло семь серьезных инцидентов, в результате которых погибло восемь человек, еще несколько десятков были ранены. Несчастные случаи происходили как на территории США, так и за ее пределами.

Модификации

В настоящее время существует несколько модификаций конвертоплана V-22 Osprey:

• CV-22B. Это модификация, разработанная для сил специальных операций США (US SOCOM). Она имеет увеличенную дальность полета (за счет дополнительных баков) и оснащена некоторым другим специальным оборудованием.
• MV-22B. Модификация конвертоплана, разработанная для Корпуса морской пехоты США. Именно морпехи на протяжении всего существования программы были главными ее лоббистами. Данный вариант «Оспрея» может принимать на борт до 32 десантников, способен взлетать и садиться на корабельную палубу.
• CMV-22B. Модификация, разработанная для обеспечения перевозок. Имеет дополнительные топливные баки.
• EV-22. Конвертоплан, предназначенный для радиообнаружения и наведения. Разрабатывался для ВМФ Великобритании.
• HV-22. Поисково-спасательный конвертоплан, который создавался по заказу ВМФ США.
• SV-22. Модификация, предназначенная для борьбы против подводных лодок.

Описание конструкции

V-22 Osprey является первым в мире конвертопланом, который запущен в серийное производство. Этот летательный аппарат имеет два двигателя, которые могут менять вектор тяги, с горизонтального на вертикальный. Согласно классификации американской авиационной классификации, «Оспрей» — это самолет вертикального взлета и посадки.

Конвертопланы могут взлетать и садиться вертикально (как вертолеты), но при этом они способны к длительному горизонтальному полету на высокой скорости (как самолеты).

Osprey выполнен по нормальной аэродинамической схеме, это высокоплан с двумя газотурбинными двигателями (ГТД) и двухкилевым хвостовым оперением. В конструкции планера активно использованы композитные материалы (около 40%), что позволило разработчикам значительно уменьшить массу летательного аппарата (почти на тонну) и снизить его стоимость. Также из композитных материалов изготовлены и лопасти винтов «Оспрея».

Все модификации конвертоплана имеют одинаковый планер, они различаются только объемом топливных баков, составом радиоэлектронного оборудования и вооружением.

Фюзеляж конвертоплана – полумонококового типа, с прямоугольным сечением. Боковые обтекатели фюзеляжа служат для уборки основных стоек шасси, размещения дополнительных топливных баков и некоторых систем оборудования конвертоплана. В передней части фюзеляжа находится кабина пилотов, в которой установлены бронированные катапультные кресла. Каждое из них способно защитить человека от попадания 12,7-мм пули. Экипаж «Оспрея» состоит из трех или четырех человек.

Большую часть фюзеляжа конвертоплана занимает грузопассажирский отсек, с правой стороны машины находится двухсекционная дверь, оснащенная трапом.

Крыло конвертоплана кессонного типа с двумя лонжеронами, оно имеет небольшой угол обратной стреловидности и практически полностью выполнено из композитных материалов. Механизация крыла конвертоплана состоит из четырех элевонов.

Крыло расположено на круговой опоре, что позволяет поворачивать его и размещать вдоль фюзеляжа для уменьшения габаритов ЛА.

Силовая установка конвертоплана состоит из двух двигателей Rolls-Royce AE 1107C, расположенных в поворотных гондолах на концах крыла. Двигатели соединяются друг с другом через крыло, что позволяет в случае отказа одного из них совершить управляемое снижение.

Каждый двигатель имеет модульную конструкцию, он оснащен цифровой системой управления FADEC, что значительно увеличивает надежность его работы. Кроме того, силовая установка «Оспрея» имеет систему охлаждения выхлопных газов, а самые горячие части двигателей экранированы. Это снижает заметность летательного аппарата в ИК-диапазоне.

В каждой мотогондоле находятся два редуктора: один передает мощность двигателя на винт, а второй приводит в действие вал синхронизации, проходящий через центроплан «Оспрея». Винты имеют по три трапециевидных лопасти, в их шарнирах использованы эластомерные подшипники. Поворот гондол производится с помощью гидравлического привода.

Переход из вертикального в горизонтальный полет занимает примерно 12 секунд. Во время вертикального полета управление происходит за счет изменения шага винтов и тяги двигателя. После достижения аппаратом скорости 180-200 км/ч подъемная сила уже обеспечивается аэродинамическими поверхностями, и мотогондолы переводятся в горизонтальное положение.

«Оспрей» имеет двухкилевое вертикальное оперение, практически полностью выполненное из композитных материалов. Его площадь составляет 12,45 кв. метров.

Шасси конвертоплана трехопорное, убирающееся. Носовая стойка убирается назад в специальный отсек фюзеляжа, боковые стойки во время полета размещаются в спонсонах корпуса.

Топливная система летательного аппарата состоит из нескольких групп топливных баков, которые размещаются в консолях крыла и спонсонах фюзеляжа. В грузовой кабине могут быть размещены дополнительные баки. Следует отметить, что емкость баков «спецназовской» модификации «Оспрея» гораздо больше, чем у варианта ЛА, разработанного для морской пехоты. Все топливные емкости протектированы, что обеспечивает защиту от утечки топлива при попадании 12,7-мм боеприпасов или падении с высоты 20 метров. Также у «Оспрея» есть система накачки топливных баков инертным газом.

У «Оспрея» довольно сложно устроенная система подачи топлива: двигатели потребляют его из расходных баков, в которые оно нагнетается из основных баков (причем в строгой последовательности). Все процессы подачи топлива автоматизированы. Конвертоплан может заправляться топливом и в полете: заправочный узел находится в носовой части фюзеляжа.

В состав бортового радиоэлектронного оборудования «Оспрея» входит инерциально-навигационная система, радиокомпас, высотомер, радиосистема обеспечения посадки летательного аппарата. В кабине пилотов установлены четыре многофункциональных дисплея и экран, на который выводится общая информация: карты, видео, различные изображения.

Управление летательным аппаратом производится с помощью ЭДСУ и гидравлических систем.

Во время проектирования и дальнейших работ по усовершенствованию «Оспрея» большое внимание уделено обеспечению безопасности экипажа и пассажиров в случае аварий или боевых повреждений конвертоплана. Все важные системы машины разнесены и по возможности дублированы. Пассажиры и члены экипажа имеют бронированные кресла. Лопасти винтов выполнены из особо прочных композитных материалов.

Редукторы и двигатели максимально удалены от пилотов и десантников. Шасси конвертоплана полностью поглощает импульс удара при столкновении с землей на скорости 30 км/ч, усилена конструкция кабины пилотов. В случае приводнения фюзеляж сохраняет плавучесть на протяжении 10 минут, чего вполне достаточно для эвакуации летчиков и пассажиров.

militaryarms.ru

Конвертоплан CV-22 Osprey ВВС США » Военное обозрение

Конвертопланы — это летательные аппараты, способные осуществлять вертикальные взлёт и посадку (как это делают вертолёты) и длительный высокоскоростной горизонтальный полет, характерный для обычных самолётов. Так как летательные аппараты этого типа не являются в полной мере ни вертолётами, ни самолётами, это сказывается и на их облике. В результате конфигурация таких летательных аппаратов может принимать самый неожиданный вид. Кроме того, так как летательные аппа раты этого типа характеризуются двумя резко различающимися режимами полёта, при их проектировании приходится постоян но идти на компромиссные решения.
КОНСТРУКЦИЯ.

СВВП выполнен по схеме высокоплан с прямым крылом, двухкилевым оперением, двумя ГТД и двумя поворотными винтами в гондолах на концах крыла.

Фюзеляж полумонококового типа с прямоугольным сечением. Длина фюзеляжа 17.47м. Конструкция полностью изготовлена из КМ (масса фюзеляжа 1500кг). Боковые обтекатели используются для уборки основных опор шасси и размещения дополнительных топливных баков и оборудования систем кондиционирования. В передней части фюзеляжа расположена трехместная кабина экипажа, в которой установлены бронированные катапультные кресла, способные выдерживать попадания пуль калибром 12.7мм и перегрузку 50g в продольном направлении и 14.5g — в вертикальном. С правой стороны фюзеляжа в передней части находится входная двухсекционная дверь; верхняя секция открывается вверх и внутрь кабины, а нижняя открывается вниз наружу и имеет встроенный трап. В кабине размерами 7.37 х 1.53 х 1.3м, объемом 24.3м3 сможет разместиться на сиденьях вдоль бортов 24 десантника с вооружением или 12 раненых на носилках с сопровождающими санитарами.

Крыло высокорасположенное, с небольшим углом обратной стреловидности кессонного типа с двумя лонжеронами и постоянной хордой, равной 2.54м. Почти полностью изготовлено из графитоэпоксидных КМ. Верхняя и нижняя панели обшивки монолитной конструкции. Трехсекционные носки консолей крыла изготовлены из алюминиевого сплава с сотовым заполнителем «номекс». Крыло установлено на круговой опоре диаметром 2.3м, выполненной из нержавеющей стали и обеспечивающей поворот крыла вдоль фюзеляжа при размещении СВВП на палубе авианесущего корабля.

Поворотные винты с тремя трапециевидными лопастями. Корневая хорда лопасти 0.87м, концевая — 0.56м. Крутка лопасти 45°. Лопасти изготовлены из угле- и стеклопластиков. В конструкции шарниров лопастей используются эластомерные подшипники. Винты имеют системы торможения и складывания лопастей. Винты связаны между собой синхронизирующим валом, проложенным внутри крыла. Поворот гондол осуществляется с помощью гидропривода с винтовым механизмом.

Оперение двухкилевое полностью выполнено из графитоэпоксидного материала. Стабилизатор (размах 5.61м, площадь 8.22м2) установлен над хвостовым обтекателем фюзеляжа. Общая площадь двух вертикальных килей 12.45м2.

Шасси трехопорное, убирающееся, со спаренными колесами. Носовая опора убирается назад в отсек под передней частью фюзеляжа. Основные опоры убираются в боковые обтекатели. Конструкция шасси рассчитана на посадку с вертикальной скоростью 4.5м/с. Колеса основных опор имеют дисковые углеродные тормоза. Колея шасси 4.62м.

Силовая установка состоит из двух ГТД Allison T406-AD-400, установленных в поворотных гондолах на концах крыла вместе с винтами. Турбовальный ГТД имеет 14-ступенчатый осевой компрессор, кольцевую камеру сгорания, двухступенчатую турбину газогенератора и двухступенчатую силовую турбину. Расход воздуха 16.1кг/с, степень повышения давления 14, удельный расход топлива на режиме максимальной продолжительной мощности 0.19кг/л.с.-ч. Двигатель имеет редуктор и систему управления FADEC. Длина двигателя (без редуктора) 1.96м, ширина — 0.67м, высота — 0.86м. Масса сухого двигателя 440кг.

Топливная система имеет 13 баков-отсеков емкостью 8645л. В каждом боковом обтекателе фюзеляжа в передней части имеется по одному баку-отсеку; в правом обтекателе в задней части имеется дополнительный бак. В кессонах консолей крыла находятся 10 баков-отсеков: пара внешних баков служит в качестве расходных. На носке правой консоли крыла расположен штуцер заправки топливом под давлением; на верхней поверхности каждой консоли имеется по одной горловине системы заправки самотеком. Сбоку в нижней части носовой секции фюзеляжа предусмотрен узел крепления штанги заправки топливом в полете. Для перегоночных полетов в грузовой кабине возможна установка двух дополнительных топливных баков с общей массой топлива 7235кг.

Система управления. Для управления на вертолетных режимах используются системы управления общим и циклическим шагом поворотных винтов. В крейсерском полете для поперечного управления используются два внешних элевона, для продольного управления служит односекционный руль высоты площадью 4.82м2, а для путевого — рули направления на вертикальных килях. Привод поверхностей управления осуществляется с помощью гидроусилителей и электродистанционной системы управления с тройным резервированием.

Механизация крыла состоит из четырех секций элевонов, внешняя пара которых используется для поперечного управления. Площадь элевонов 4.12м2. Привод элевонов осуществляется с помощью ЭДСУ и гидроусилителей.

Бортовое оборудование включает две независимые и одну запасную гидравлическую систему с рабочим давлением 350кг/см2. В состав электросистемы входят два генератора переменного тока (40кВа), два генератора постоянного тока (50/60кВа), выпрямители, преобразователи, аккумуляторная батарея емкостью 15 А*ч. Носки крыла и вертикальных килей имеют систему противообледенения с надувными протекторами. Лобовое остекление, передние кромки воздухозаборников двигателей, лопасти и коки винтов имеют электрообогрев.

Радиоэлектронное оборудование состоит из навигационной системы TACAN, систем VOR/ILS, радиосвязного оборудования УКВ и КВ-диапазонов, системы опознавания и др. Информация от TACAN, VOR/ILS, радиовысотомера, гировертикали выводится на четыре цветных дисплея. В кабине имеется пятый дисплей — для отображения карты местности. Используется РЛС AN/ARO-174 для обеспечения полетов в режиме следования рельефу местности, на самолете установлены две ЭВМ AN/AYK-14 для обработки боевого задания, для экипажа предусмотрено использование систем, обеспечивающих пилотирование в ночных условиях, и нашлемных очков ночного видения; для предупреждения об атаке ракетами класса «воздух—воздух» имеется система AN/AAR-47.

Вооружение зависит от варианта СВВП. Предусмотрены места для крепления в кабине пулеметов калибром 7.62 и 12.7мм, а под носовой частью фюзеляжа — турели с пушками. Имеются также узлы для подвески противолодочных торпед, противокорабельных управляемых ракет и ракет класса «воздух—воздух».

Технические данные СВВП V-22 «Osprey»

Силовая установка: 2 x ГТД Allison T406-AD-400 мощностью по 4585 кВт, диаметр поворотных винтов: 14.02 м, длина со сложенными крылом и винтами: 19.09 м, высота на земле с гондолами в вертикальном положении: 6.35 м, высота со сложенными крылом и винтами: 5.61 м, максимальная ширина с вращающимися винтами: 25.78 м, размах крыла (без учета гондол): 14.02 м, взлетный вес: 27440 кг, вес пустого снаряженного: 13995кг, запас топлива: 6215 кг, крейсерская скорость на вертолетном режиме: 185 км/ч, крейсерская скорость на самолетном режиме: 555 км/ч, статический потолок без учета влияния земли: 915 м, дальность полета при вертикальном взлете со взлетным весом 21150кг и полезной нагрузкой 5445 кг: 2225 км, при взлете с коротким разбегом со взлетным весом 24950кг и полезной нагрузкой 9070 кг: 3340 км, полезная нагрузка: 9070 кг.

topwar.ru

Экспериментальный конвертоплан Doak VZ-4 (США) » Военное обозрение

Изучая тематику летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, специалисты ведущих стран предлагали самые разные способы решения основных задач, связанных с изменением вектора тяги. В пятидесятых годах прошлого века был предложен, проработан и доведен до проверки на практике вариант конвертоплана с размещением несущих винтов в поворотных кольцевых каналах. Первой машиной такой архитектуры, вышедшей на испытания, стал конвертоплан Doak VZ-4.

Компания Doak Aircraft была основана в 1940 году бывшим вице-президентом фирмы Douglas Aircraft Эдмундом Р. Доаком. Во время Второй мировой войны компания на правах субподрядчика участвовала в строительстве разнообразной авиационной техники. Она производила силовые наборы и целые фюзеляжи, двери, люки, орудийные установки и т.д. Кроме того, специалисты компании «Доак» параллельно вели исследования, целью которых было создание новых схем летательных аппаратов. Одна из исследовательских программ затрагивала летательные аппараты вертикального взлета. На теоретическом уровне проверялись некоторые оригинальные предложения, касавшиеся архитектуры летательных аппаратов.

Опытный Doak VZ-4 на испытаниях. Фото Diseno-art.com

В начале пятидесятых годов были завершены теоретические работы по новой схеме вертикально взлетающей машины. Для получения требуемых характеристик предлагалось использовать несущие винты, заключенные в кольцевые каналы. Управлять вектором тяги при этом предлагалось путем поворота каналов с винтами вокруг горизонтальной оси. Такой вариант конвертоплана вскоре получил собственное название Tiltduct. Оригинальная схема летательного аппарата была предложена военному ведомству. Специалисты армии заинтересовались таким предложением, в результате чего появился контракт на дальнейшие работы.

В силу некоторых причин подписание контракта затянулось на несколько лет. Договор, в соответствии с которым компания Doak Aircraft должна была завершить разработку проекта и построить опытный конвертоплан, был заключен только 10 апреля 1956 года. Следует отметить, что компания-разработчик не теряла времени и занималась проектированием. Благодаря этому после подписания контракта с Пентагоном требовалось только завершить уже начатые работы, что положительным образом сказывалось на сроках реализации проекта в целом.

Машина на аэродроме. Фото журнал LIFE / Getty Images

Проект перспективного конвертоплана-тилтдакта получил рабочее обозначение Model 16. После подписания контракта с военным ведомством машине присвоили официальное название VZ-4. Как показывает официальное обозначение, новый образец от Doak Aircraft должен был стать частью обширной программы по изучению проблематики вертикального взлета, подразумевающей строительство и испытания большого количества техники с различной архитектурой.

Проект Model 16 / VZ-4 носил экспериментальный характер, что соответствующим образом сказалось на подходах к его разработке. Было предложено создать с нуля ряд крупных и важных агрегатов, тогда как другие элементы конструкции могли заимствоваться у существующей техники. Интересно, что новые агрегаты конвертоплана, такие как фюзеляж, планировалось собирать с применением как «традиционных», так и некоторых новых материалов. Предлагалось использование турбовального двигателя, связанного с двумя воздушными винтами при помощи соответствующей трансмиссии. Также в проекте требовалось предусмотреть специальные средства управления, способные осуществлять контроль за полетом на всех режимах.

Правый кольцевой канал и воздушный винт, вид сзади. Фото журнал LIFE / Getty Images

Конструкторами Doak Aircraft был создан фюзеляж сравнительно простой конструкции. Его основой был силовой набор, собранный из труб различного диаметра. Носовая часть фюзеляжа, включая обтекатель и кабину пилотов, имела обшивку из стеклоткани, что было связано со сложной формой их внешней поверхности. Хвостовая балка с упрощенными внешними обводами покрывалась алюминиевыми листами. Носовой отсек фюзеляжа, расположенный непосредственно под обтекателем, отдавался под некоторую бортовую аппаратуру. За ним находилась двухместная пилотская кабина тандемной компоновки. Центральный отсек фюзеляжа вмещал единственный двигатель. Внутри хвостовой балки расположили трубу, выдающую реактивные газы двигателя на рулевую систему.

Летательный аппарат получил прямое крыло малого удлинения цельнометаллической конструкции. Оно крепилось непосредственно за кабиной, рядом с главным редуктором силовой установки. На задней кромке крыла находились закрылки и элероны большой площади. Крыло получило два поворотных кольцевых канала, необходимых для установки воздушных винтов.

Хвостовое рулевое устройство. Фото журнал LIFE / Getty Images

Каждый канал представлял собой трубчатое устройство со стенками сложного профиля. Эти агрегаты предлагалось изготавливать из стеклопластика и монтировать на центральной гондоле редуктора при помощи нескольких стоек. В передней части канала имелось 14 регулируемых лопаток, предназначенных для управления тягой. За этими лопатками помещались лопасти винта, позади которых устанавливались девять лопаток статора. Внешний диаметр канала составлял 1,52 м, внутренний – 1,21 м. Каналы могли вращаться вокруг горизонтальной оси, для чего использовался электрический привод. С целью упрощения разработки в качестве исполнительного механизма использовался доработанный серийный электропривод закрылков от самолета Lockheed T-33 Shooting Star. Канал мог качаться в пределах сектора шириной 92°: от горизонтального положения до незначительного завала назад.

Конвертоплан Doak VZ-4 получил простое хвостовое оперение, традиционное для самолетов традиционной конструкции. На хвостовой балке фюзеляжа поместили трапециевидный киль со стреловидной передней кромкой. У его основания крепился стабилизатор, отличавшийся увеличенным углом поперечного V. Вертикальная и горизонтальная плоскости оперения оснащались рулями направления и высоты соответственно.

Вертикальный взлет. Фото журнал LIFE / Getty Images

Экспериментальный летательный аппарат должен был оснащаться сравнительно сложной силовой установкой, основой которой стал турбовальный двигатель Avco Lycoming YT53 мощностью 840 л.с. Двигатель поместили в центральной части фюзеляжа, позади кабины пилотов. Подача воздуха к мотору обеспечивалась полукруглым воздухозаборником, находящимся за фонарем. С соплом двигателя сопрягалась труба требуемой длины, проходившая через всю хвостовую балку. На ней предусматривалась установка специального устройства с несколькими газовыми рулями. Такие системы управления отличались весьма простой конструкцией. На срезе-сопле трубы располагалась рама, на которой размещались подвижные вертикальная и горизонтальная пластины-рули. Управление потоком осуществлялось путем отклонения рулей в нужных направлениях.

Рядом с двигателем располагался главный редуктор, при помощи которого крутящий момент передавался на валы крыла. С их помощью двигатель соединялся с редукторами внутри кольцевых каналов, непосредственно взаимодействующими с воздушными винтами. Несущие винты имели по восемь прямоугольных лопастей. Средства изменения шага винта не предусматривались. Управлять тягой винтов предлагалось при помощи 14 отклоняемых лопаток, помещенных перед винтом.

Взлет с укороченным пробегом: кольцевые каналы наклонены вперед. Фото журнал LIFE / Getty Images

Конвертоплан оснащался неубираемым шасси, заимствованным у легкого самолета Cessna 182. В носовой части фюзеляжа предлагалось крепить стойку с колесом меньшего диаметра. Основные стойки помещались на фюзеляже ниже крыла и оснащались более крупными колесами.

В носовой части фюзеляжа находилась двухместная кабина пилотов. Летчики располагались друг за другом под общим фонарем, имеющим отдельные люки. Некоторые элементы внутреннего оснащения кабины заимствовались у серийной техники. В частности, были применены кресла пилотов, ранее использовавшиеся на истребителе North American P-51 Mustang.

Кабина летчиков получила органы управления, свойственные самолетам. Управлять машиной на всех режимах предлагалось при помощи центральной ручки управления, рукоятки контроля двигателя и педалей. Кроме того, присутствовал рычаг управления наклоном кольцевых каналов. Конструкторами компании «Доак» была разработана оригинальная система управления, позволявшая контролировать работу всех исполнительных механизмов на любых режимах полета. При вертикальном взлете пилот мог управлять положением лопаток на входе кольцевого канала, изменяя тягу винтов. Дифференцированное изменение тяги использовалось при управлении по крену. Контроль по тангажу и рысканью осуществляться при помощи хвостовых газовых рулей.

Конвертоплан в полете. Фото журнал LIFE / Getty Images

При повороте каналов и переходе к горизонтальному полету в работу включались рули хвостового оперения. После перевода каналов в горизонтальное положение передние лопатки устанавливались параллельно потоку, а газовые рули блокировались. Управление в горизонтальном полете выполнялось при помощи аэродинамических рулей и изменения параметров тянущих винтов.

Интересной особенностью примененной системы управления было отсутствие каких-либо автоматических средств стабилизации. Одной из целей проекта Model 16 / VZ-4 было создание конвертоплана-тилтдакта, не нуждающегося в подобных средствах. Э.Р. Доак желал получить летательный аппарат, показывающий высокие характеристики без особых технических новшеств. Решение такой задачи, однако, было связано с необходимостью проведения нескольких важных исследований.

Испытания продолжаются. Фото журнал LIFE / Getty Images

Экспериментальный характер проекта позволил максимально сократить размеры и массу будущего демонстратора технологий. Конвертоплан Doak VZ-4 должен был иметь длину 9,75 м и размах крыла (с учетом кольцевых каналов) – 7,77 м. Крыло имело площадь 8,92 кв.м. Высота машины – 3,05 м. Пустой летательный аппарат весил 1043 кг, максимальная взлетная масса задавалась на уровне 1451 кг. По расчетам, впоследствии подтвержденным практикой, машина могла развивать скорость до 370 км/ч, подниматься на высоту 1830 м и пролетать до 370 км.

Разработка нового проекта закончилась в последних месяцах 1957 года, после чего стартовала сборка опытного образца. В феврале следующего года прототип конвертоплана VZ-4 вывели на аэродром Torrance Municipal Airport. В течение нескольких первых недель специалистами компании-разработчика проводились наземные испытания. В течение 32 часов машину тестировали на специальном стенде, после чего допустили к подлетам на привязи. Изучение работы техники на режиме висения при использовании страховочных тросов заняло еще 18 часов. Только после этого было принято решение о начале полноценных проверок со свободным полетом.

Очередной тестовый полет. Фото US Navy

25 февраля 1958 года опытный Model 16 / VZ-4 впервые отправился в свободный полет. Изначально прототип проверялся в вертикальных полетах. Позже были осуществлены первые попытки перехода между режимами. По мере проведения наземных и летных испытаний вскрывались определенные недостатки конструкции, часть которых была ликвидирована в ходе доводки проекта. К середине года компания-разработчик посчитала заводские испытания завершенными и передала машину заказчику.

В октябре 1958 года единственный опытный образец Doak VZ-4 доставили на авиабазу Эдвардс, где его должны были изучить специалисты и пилоты военно-воздушных сил. Этот этап испытаний продолжался чуть менее года. Силами исследователей от ВВС было выполнено несколько полетов на разных режимах общей продолжительностью 50 часов. В сентябре 1959-го прототип был передан Армии США, тоже проявлявшей интерес к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки. На этом этапе проект получил обновленное обозначение VZ-4DA.

Конвертоплан после получения нового обозначения VZ-4DA. Фото US Army

В 1960 году произошли события, оказавшие самое заметное влияние на дальнейшие работы по конвертоплану-тилтдакту. Из-за негативных процессов, развивавшихся в американской авиационной промышленности, компания Doak Aircraft была вынуждена пойти на сокращение рабочих мест: пришлось уволить почти 90% сотрудников. После этого фирма не могла продолжать сопровождение проекта. Конструкторская документация и несколько патентов по проекту Model 16 / VZ-4 были выкуплены компанией Douglas Aircraft. Кроме того, она приняла на работу четырех конструкторов «Доак», игравших важную роль в проекте. Вскоре после этого, не имея возможности продолжать работу, компания Э.Р. Доака закрылась.

В ходе испытаний было установлено, что предложенный летательный аппарат имеет как преимущества, так и недостатки. Основные преимущества были связаны с возможностью вертикального взлета с последующим переходом к горизонтальному полету со сравнительно высокой скоростью. В будущем, по мере развития основных идей проекта, это позволяло дать вооруженным силам современную технику с рядом важных особенностей.

Diak VZ-4 участвует в выставке авиационной техники. Фото Rritter78 / Picssr.com

На практике выяснилось, что машина не может подтвердить расчетные параметры укороченного взлета: ей требовался более длинный разбег, чем считалось ранее. В первую очередь, это было связано с недостаточной подъемной силой небольшого крыла. Серьезной проблемой посчитали подъем носа при переводе кольцевых каналов из вертикального положения в горизонтальное. Компенсация кабрирования не представляла сложности, однако все же требовала внимания летчика и в определенной мере затрудняла пилотирование.

Компания Douglas Aircraft, приняв оригинальный проект, предприняла попытку его улучшения. Изучив имеющиеся проблемы, специалисты этой организации предложили ряд доработок конструкции. В частности, некоторые недостатки можно было исправить путем применения более мощного двигателя. Кроме того, предлагались иные, менее крупные изменения тех или иных элементов конструкции.

Прототип на стоянке после завершения испытаний. Фото Airliners.net

В 1961 году новый разработчик выступил с инициативой о доработке существующего проекта VZ-4DA. Специалисты Армии изучили это предложение, но не одобрили его. Они посчитали необходимым продолжение испытаний конвертоплана в существующем виде. Даже при наличии известных недостатков этот образец позволял собирать требуемую информацию и проводить различные исследования.

Испытания опытной машины в интересах армейской авиации продолжались до 1963 года, после чего были остановлены. К этому времени Пентагон успел изучить некоторое количество перспективных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, и определился со своими нуждами. Лучше всех в ходе испытаний и практической эксплуатации показали себя вертолеты. Машины альтернативных схем, имея некоторые преимущества перед вертолетами, отличались длинными списками недостатков. В итоге все работы по дальнейшему развитию подобной техники были остановлены.

Более не нужный Армии США опытный образец VZ-4DA передали аэрокосмическому агентству NASA. Уникальная машина уже потеряла все шансы получить развитие и поступить на службу, однако все еще представляла большой интерес для ученых. Новый этап испытаний, проводившийся исключительно в научных целях, продолжался несколько лет. Последние полеты опытной машины состоялись только в начале семидесятых годов. К этому времени конвертоплан успел выработать свой ресурс, что и привело к прекращению исследований.

Опытный конвертоплан в музее U.S. Army Transportation Museum. Фото Wikimedia Commons

После завершения исследовательской программы NASA единственный построенный конвертоплан-тилтдакт Doak Model 16 / VZ-4 был передан музею U.S. Army Transportation Museum (база Форт-Юстис). Уникальная машина выставлена в одном из павильонов музея, посвященных военно-транспортной авиации.

Проект Model 16 / VZ-4 компании Doak Aircraft был первой попыткой американской авиационной промышленности построить летательный аппарат вертикального взлета с поворотными кольцевыми каналами винтов. Результатом этого проекта стало строительство опытного образца, использовавшегося в многочисленных испытаниях и позволившего собрать массу важнейшей информации. В существующем виде прототип, фактически являвшийся демонстратором технологий, не мог найти практического применения. Тем не менее, с его помощью удалось установить жизнеспособность новых идей, впоследствии использованных в новых проектах.

По материалам сайтов:
http://aviastar.org/
https://vertipedia.vtol.org/
http://airwar.ru/
http://diseno-art.com/

topwar.ru

Экспериментальный конвертоплан Bell XV-15 (США) » Военное обозрение

В течение пятидесятых и шестидесятых годов прошлого века ряд американских авиастроительных компаний работал над созданием новых летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, сочетающих в себе все лучшие черты самолетов и вертолетов. Были предложены и опробованы на практике несколько вариантов архитектуры подобной техники, однако со временем работы фактически остановились. Новые вертолеты, проигрывая конвертопланам в одних характеристиках, имели значительные преимущества в других, из-за чего развитие аппаратов альтернативных схем фактически прекратилось. «Новой надеждой» конвертопланов стал проект Bell XV-15.

C начала пятидесятых годов компания Bell Aircraft занималась разработкой конвертопланов различных схем. Первая ее машина этого класса использовала качающиеся в вертикальной плоскости несущие винты, при помощи трансмиссии соединенные с единственным двигателем. Позже были созданы летательные аппараты с поворотными турбореактивными двигателями и поворотными винтами в кольцевых каналах. В рамках этих проектов компания «Белл» проверила новые конструкторские решения, имевшие определенные шансы дойти до практической эксплуатации. Тем не менее, в связи с более выраженными успехами в области вертолетостроения от создания конвертопланов со временем решили отказаться. Желание сэкономить, упростить производство и эксплуатацию, а также обезопасить летчиков и пассажиров перевесило преимущества во взлетно-посадочных характеристиках.

Второй прототип конвертоплана XV-15. Фото NASA

В 1973 году компания Bell получила новый шанс создать летательный аппарат вертикального взлета нетрадиционной схемы. Агентство NASA совместно с лабораторией армии США US Army Air Mobility Research Laboratory запустили новую исследовательскую программу, целью которой была проверка одной из конструкций конвертоплана. Предыдущие исследования показывали, что наиболее удачной с точки зрения конструкции является схема, подразумевающая установку на крыле гондол с собственными винтомоторными группами. Такой конвертоплан типа Tiltrotor («Поворотный винт») мог показывать наиболее высокие характеристики.

Двумя десятилетиями ранее инженеры Bell Aircraft разработали летательный аппарат XV-3, использовавший качающиеся установки винтов. Инициаторы новой программы посчитали, что наработки по этому проекту могут найти применение при создании нового экспериментального образца авиационной техники. Благодаря этому в 1973 году компания «Белл» получила новый контракт. В соответствии с условиями этого документа, инженеры компании должны были разработать новый проект экспериментального летательного аппарата. Кроме того, на фирму возлагались обязанности по изготовлению опытных конвертопланов. Для упрощения и ускорения работ к процессу строительства предлагалось привлечь некоторых субподрядчиков.

Наземные испытания опытного образца, октябрь 1980 г. Фото NASA

Новый проект получил официальное обозначение Bell XV-15. Компания-разработчик присвоила ему рабочее название Model 301. Официальное обозначение указывало на принадлежность проекта к линейке экспериментальных разработок в области авиации, тогда как рабочее продолжало «традиции» наименования, заложенные в предыдущих аналогичных проектах компании.

NASA и армейская исследовательская лаборатория поставили перед проектом конкретные цели, сформированные с учетом возможного практического применения техники. Требовалось разработать сравнительно крупную машину, габариты которой позволяли бы уместить пассажирскую или грузовую кабину. Строить конвертоплан следовало по схеме «тилтротора» с поворотными гондолами двигателей. Также заказчиком оговаривались некоторые другие особенности техники, прямо связанные с предполагаемыми способами применения.

Компоновка машины. Рисунок NASA

С учетом требований NASA и US Army Air Mobility Research Laboratory был сформирован окончательный облик экспериментальной машины. Предлагалось строить цельнометаллический летательный аппарат с высокорасположенным крылом небольшой обратной стреловидности. На концах крыла следовало монтировать сравнительно крупные гондолы, вмещающие двигатели требуемой мощности. Каждый двигатель комплектовался собственным воздушным винтом, пригодным для использования в качестве несущего или тянущего.

Для нового конвертоплана был разработан оригинальный фюзеляж, имеющий все необходимые элементы. Предлагалось использование полумонококовой конструкции с силовыми элементами и обшивкой, дополняющими друг друга. Фюзеляж получил носовой обтекатель малых размеров. Позади обтекателя поперечник фюзеляжа увеличивался до требуемых размеров. Центральный отсек имел сечение, близкое к прямоугольному с выпуклыми бортами. Позади крыла и основных стоек шасси высота и ширина фюзеляжа уменьшались, образуя выраженную хвостовую балку. Компоновка фюзеляжа была традиционной для подобной техники. Носовая часть отдавалась под приборный отсек и пилотскую кабину; позади пилотов находился объем для полезной нагрузки, а хвостовая балка вмещала некоторые вспомогательные системы.

Вертикальный взлет, 1978 г. Фото NASA

Экспериментальная машина получила крыло среднего удлинения с небольшим отрицательным углом стреловидности передней и задней кромки. Крыло строилось с использованием профиля NACA 64A015. Внутри цельнометаллической конструкции крыла предусматривалось место для размещения нескольких топливных баков, а также каналы для проводки систем управления, валов синхронизации и т.д. Задняя кромка крыла была полностью занята механизацией. Вблизи фюзеляжа имелись закрылки, отклоняющиеся на 75°, на внешней половине консоли – флапероны, качающиеся на 47°. Законцовка крыла выполнялась в виде устройства с креплениями для качающейся мотогондолы. Там же находились механические приводы поворота гондолы. С их помощью можно было перемещать гондолы из вертикального положения в горизонтальное за 12 с.

В горизонтальном полете часть подъемной силы должна была создаваться стабилизатором прямоугольной в плане формы. На его задней кромке находились рули высоты. С целью получения максимально возможных характеристик было решено использовать два киля, установленные на законцовках стабилизатора. Верхняя часть киля, выступающая над горизонтальным оперением, оснащалась рулем направления.

Испытательный полет второго прототипа, октябрь 1980 г. Фото NASA

Для ускорения разработки проекта было предложено использовать готовое трехточечное шасси, заимствованное у экспериментального конвертоплана Canadair CL-84. В носовой части фюзеляжа, непосредственно перед пилотской кабиной, находилась ниша для уборки передней стойки с двумя колесами малого диаметра. На бортах фюзеляжа предусматривались крупные обтекатели, внутрь которых убирались основные стойки с двумя большими колесами на каждой.

На законцовках крыла предлагалось шарнирно крепить гондолы винтомоторных групп. Цельнометаллическая гондола была разработана с учетом размещения двигателя, редуктора и некоторых других устройств. Она имела обтекаемые внешние обводы, образованные двумя сопряженными агрегатами близкой к эллипсоиду формы. Верхний элемент гондолы имел носовое отверстие, через которое выводился вал воздушного винта с втулкой и коком. В нем же располагалась часть устройств редуктора. Двигатель помещался в нижней части гондолы; перед ним имелся крупный воздухозаборник, в хвосте – отверстие для сопла.

Горизонтальный полет «по-вертолетному». Фото Wikimedia Commons

Конвертоплан получил два турбовинтовых двигателя Avco Lycoming LTC1K-4K взлетной мощностью по 1550 л.с. каждый. На чрезвычайном режиме двигатели выдавали мощность до 1800 л.с. Такой двигатель представлял собой развитие серийного T53-L-13B, отличавшееся конструкцией редуктора. Последний позволял значительно снижать скорость вращения валов, получая приемлемые для воздушных винтов обороты. При использовании винтов в качестве несущих максимальная скорость вращения достигала 565 оборотов в минуту. В тянущем режиме они могли делать не более 458 оборотов в минуту. Кроме того, оба редуктора имели крепления для монтажа вала синхронизации. Два отдельных вала проходили от законцовки крыла до центроплана, где соединялись дополнительной механической передачей. Наличие синхронизации позволяло двум винтам вращаться даже при выключении одного из двигателей.

Топливная система имела в своем составе несколько баков, размещенных внутри крыла. В имеющиеся объемы удалось вписать баки общей емкостью более 910 л. Предусматривалась возможность централизованной заправки всех баков при помощи единой горловины на левой консоли.

Опытный XV-15 в Ле-Бурже, 11 июня 1981 г. Фото Wikimedia Commons

На втулке редуктора гондолы располагался трехлопастной воздушный винт диаметром 7,62 м. Использовались прямоугольные лопасти, изготовленные из легких сплавов. Винты оснащались полноценной втулкой с автоматом перекоса. Размеры винтов и крыла были таковы, что при работающих двигателях осуществлялся обдув большей части плоскости. Это должно было обеспечивать дополнительный прирост подъемной силы и повышать эффективность работы механизации.

Управлять машиной должны были два летчика, находящиеся в носовой кабине. Кресла пилотов располагались бок о бок, перед ними имелись крупная приборная доска и несколько дополнительных панелей. Кабина получила развитое остекление с изогнутыми лобовыми, бортовыми и верхними стеклами. Рабочие места летчиков оснащались органами управления вертолетного типа. На всех режимах полета предлагалось использовать рычаг циклического шага, ручку «шаг-газ» и педали. Кроме того, предусматривались средства управления положением гондол.

Позади кабины пилотов имелся объем, достаточный для размещения некоторого груза или нескольких пассажиров. Попадать в грузопассажирский отсек фюзеляжа предлагалось через дверь в правом борту. Ей же должны были пользоваться и летчики. В бортах фюзеляжа имелось несколько иллюминаторов. Для экстренного покидания кабины предусматривался сброс остекления. Его можно было осуществить как из кабины, так и с применением внешнего переключателя.

Еще одна выставка, июнь 1982 г. Фото Wikimedia Commons

Проектом Bell XV-15 предусматривалось использование «традиционных» для конвертопланов систем управления. Летательный аппарат имел «самолетные» и «вертолетные» средства управления, что позволяло осуществлять полный контроль на всех режимах. При вертикальном взлете и полете следовало использовать автоматы перекоса, управляющие положением лопастей. Контроль по крену выполнялся при помощи дифференцированного изменения тяги двух винтов. Управление по тангажу и рысканью выполнялось при помощи ручки циклического шага. При разгоне и переходе в горизонтальный полет к управлению «присоединялись» аэродинамические рули крыла и хвостового оперения. При полном переходе на горизонтальный полет шаг контроль за шагом винта использовался только в качестве средства изменения тяги.

Экспериментальный конвертоплан имел длину 12,83 м. Ширина машины с учетом винтов – 17,42 м. Высота машины на стоянке – 3,86 м. Масса пустой машины составляла 4,57 т, максимальная взлетная масса – 6 т. Предполагалось, что летательный аппарат сможет развивать скорость до 560 км/ч и подниматься на высоты более 8800 м. Дальность полета определялась на уровне 825 км.

Конвертоплан на палубе универсального десантного корабля USS Tripoli, 1 августа 1983 г. Фото US Navy

Разработка нового проекта Model 301 / XV-15 была завершена в начале весны 1974 года. В апреле компания Rockwell International, привлеченная к работам в качестве субподрядчика, получила контракт на сборку фюзеляжей и хвостового оперения двух опытных тилтротор-конвертопланов. Вскоре специалисты этой организации приступили к изготовлению требуемых изделий. В октябре следующего года компоненты для строительства первого опытного летательного аппарата были доставлены на завод компании Bell Aircraft.

В октябре 1976 года первую опытную машину вывели из сборочного цеха и отправили на наземные испытания. Первые проверки должны были проводиться без подъема в воздух. Позже прототип допустили к полетам на привязи. При помощи специальных стендов осуществлялась проверка техники на переходных режимах. Так, 3 марта 1977 года опытный XV-15 впервые «взлетел» вертикально и успешно осуществил полный переход к горизонтальному полету. Также наземные испытания включали в себя проверку опытного образца в аэродинамической трубе.

XV-15 в сопровождении UH-1 подлетает к кораблю, 1 августа 1983 г. Фото US Navy

3 мая того же года экспериментальный образец впервые поднялся в воздух без страховки. Теперь все проверки, аналогичные уже выполненным, осуществлялись в свободном полете. При этом до определенного времени испытатели не спешили выполнять полный перевод от одного режима полета к другому. Такой полет впервые выполнил только второй летный прототип.

Второй опытный образец Bell XV-15 подняли в воздух в середине апреля 1979 года. По своей конструкции он соответствовал первому, хотя и имел некоторые отличия. В частности, его грузовая кабина не получила набор иллюминаторов. Машина подтвердила все расчетные характеристики, что позволило перейти к новым проверкам. 24 июля второй опытный конвертоплан успешно выполнил вертикальный взлет с последующим разворотом гондол и переходом к горизонтальному полету. После этого стартовала обширная программа испытаний техники в горизонтальном полете. Определялись летные характеристики на разных скоростях и высотах. В частности, удалось получить максимальную скорость в 485 км/ч. Кроме того, была подтверждена возможность перехода между режимами в широких диапазонах высот и скоростей. С осени 1981 года второй прототип эксплуатировался специалистами NASA и армейской авиации.

Опытный летательный аппарат пролетает рядом с кораблем, 1 августа 1983 г. Фото US Navy

Перспективный конвертоплан рассматривался в качестве, как минимум, основы для новой машины, пригодной для эксплуатации в войсках. Летом 1982 года стартовали испытания на одной из баз вооруженных сил, в ходе которых планировалось установить боевые и эксплуатационные характеристики. Также в ходе этих испытаний опытному XV-15 пришлось садиться и взлетать с палубы универсального десантного корабля USS Tripoli (LPH-10). Машина хорошо показала себя на режимах вертикального и укороченного взлета/посадки.

После завершения армейских испытаний технику вернули на завод-изготовитель для проведения ремонта и необходимых доработок. К этому времени общий налет двух прототипов достиг 289 часов. После ремонта конвертопланы вышли на новые испытания, в ходе которых планировалось изучить транспортные возможности техники. Среди прочего, отрабатывался полет с огибанием рельефа местности. Управление машиной на таких режимах было не сложнее, чем в случае с самолетами или вертолетами.

В ходе испытаний с участием береговой охраны, 10 мая 1999 г. Фото Wikimedia Commons

Разнообразные испытания двух машин продолжались до конца восьмидесятых годов. В ходе этих проверок в кабине опытных конвертопланов находились пилоты фирмы-разработчика, военно-воздушных сил, армейской авиации, NASA и т.д. По мере испытаний осуществлялись некоторые доработки. К примеру, в 1987 году летательные аппараты получили новые лопасти из композитных материалов. Также модернизировались агрегаты силовой установки и трансмиссии, средства управления и т.д.

Основные программы испытаний двух конвертопланов были завершены к началу девяностых годов. После этого техника вернулась на завод Bell Aircraft, где время от времени применялась в различных целях. К примеру, машинам доводилось участвовать в демонстрационных мероприятиях. Один из подобных полетов завершился аварией. 20 августа 1992 года во время очередного показательного полета первый прототип был разбит. При подъеме на заданную высоту произошло разрушение деталей системы управления общим шагом одного из винтов. Из-за резкого изменения тяги винтов машина перевернулась и упала на землю. Летательный аппарат получил серьезные повреждения, но двое пилотов отделались только легкими травмами. Машину не стали восстанавливать, однако относительно целую кабину использовали при строительстве тренажера.

XV-15 в окраске береговой охраны США, 8 сентября 1999 г. Фото US Coast Guard

Вскоре американская промышленность начала разработку перспективного военно-транспортного конвертоплана, впоследствии принятого на вооружение под названием V-22 Osprey. На стадии предварительных исследований и формирования технического облика техники требовалось провести ряд важных проверок и испытаний. Летающей лабораторией для проведения таких испытаний стал оставшийся прототип конвертоплана-тилтротора Bell XV-15. До 2003 года летательный аппарат выполнял различные полетные задания и помогал ученым собирать необходимую информацию. Подобные испытания позволили разработать новый проект и довести перспективный образец авиационной техники до серийного производства.

Почти за четверть века эксплуатации второй XV-15 успел выработать ресурс, и более не мог участвовать в каких-либо испытаниях. Кроме того, появление полноценных прототипов машины XV-22 позволяло отказаться от дальнейшей эксплуатации старой техники. Более не нужная машина была передана Национальному музею авиации и космонавтики Смитсоновского музея (г. Вашингтон). Уникальный летательный аппарат до сих пор остается в открытой экспозиции и доступен для осмотра.

Первый прототип XV-15 в Национальном музее авиации и космонавтики. Фото Wikimedia Commons

В шестидесятых годах прошлого века вертолеты новых моделей смогли хорошо показать себя, в результате чего стали важной частью парка авиационной техникой, а также лишили реального будущего альтернативные летательные аппараты вертикального взлета. В начале семидесятых Армия США совместно с NASA решила разработать новый вариант конвертоплана, пригодный для решения некоторых прикладных задач. Появившаяся машина Bell XV-15 решила поставленные задачи, однако не смогла претендовать на попадание в войска. Тем не менее, полученный при ее создании и испытаниях опыт позволил разработать новый аналогичный проект. Серийное производство и активная эксплуатация машин V-22 Osprey позволяют говорить, что экспериментальный проект выполнил все возложенные на него задачи.

По материалам сайтов:
https://vertipedia.vtol.org/
http://airwar.ru/
https://airandspace.si.edu/
http://aviastar.org/
http://dogswar.ru/

topwar.ru

Экспериментальный конвертоплан Curtiss-Wright X-100 (США) » Военное обозрение

В начале пятидесятых годов корпорация Curtiss-Wright, не получив желаемые заказы военного ведомства, была вынуждена закрыть свое авиационное подразделение. Тем не менее, научно-исследовательский отдел компании продолжил работу и занялся изучением новых путей развития авиации. Вскоре исследовательские работы привели к появлению новых оригинальных идей, которые решили проверять на практике при помощи опытных летательных аппаратов. Первым представителем своей серии стал экспериментальный аппарат X-100.

В середине пятидесятых годов группа исследователей во главе с Генри Борстом, проводя эксперименты в области аэродинамики, обнаружила интереснейший эффект. Явление, получившее название Radial force principle («Принцип радиальной силы»), наблюдалось на переходных режимах аппаратов вертикального взлета и посадки с поворотными несущими винтами (Tilt-prop или конвертоплан). При переходе винта из горизонтальной плоскости в вертикальную наблюдался некоторый рост подъемной силы, направленной вверх. Было установлено, что наиболее ярко такой эффект проявляется при использовании воздушного винта с лопастями малой длины и большой ширины. При этом увеличение подъемной силы достигалось ценой роста сопротивления воздуха.

Curtiss-Wright X-100 в полете. Фото Airandspace.si.edu

Летательный аппарат, использующий «радиальную силу», должен был иметь некоторые преимущества перед другой техникой вертикального взлета. Так, прирост подъемной силы позволял уменьшить площадь несущих плоскостей, используемых при горизонтальном полете. Это, в свою очередь, давало выигрыш в массе и лобовом сопротивлении конструкции. Еще одним плюсом было уменьшение шума, прямо связанное с использованием винтов меньшего диаметра.

Теоретические исследования и проверки моделей в аэродинамических трубах продолжались в течение некоторого времени. Эти работы позволили собрать всю необходимую информацию и приступить к созданию полноценной экспериментальной машины, предназначенной для проведения натурных испытаний. Наработки по теме «радиальной силы» были представлены руководству корпорации Curtiss-Wright. Изучив собранные данные, руководители посчитали, что применение недавно открытых принципов может дать компании определенное преимущество перед конкурентами. 20 ноября 1957 года было принято принципиальное решение о возвращении корпорации в авиационную отрасль и разработке техники, использующей новые нетрадиционные идеи.

В начале февраля следующего года группа конструкторов приступила к проектированию будущего экспериментального летательного аппарата. Уже 20 февраля в одном из цехов предприятия стартовало строительство опытного образца. Столь быстрому началу строительства поспособствовал выбранный метод разработки. Проектирование и строительство осуществлялись параллельно, чему способствовал экспериментальный характер проекта. Прототип являлся сугубо демонстратором технологии и предназначался только для проверки новых идей, что в определенной мере снижало требования к нему.

Конвертоплан до монтажа обшивки. Фото Nhungdoicanh.blogspot.fr

Экспериментальный проект получил рабочее обозначение X-100. Следует отметить, что, несмотря на использование литеры «X», проект компании Curtiss-Wright не имел никакого отношения к т.н. X-серии – линейке экспериментальных летательных аппаратов, создававшихся по заказу военного ведомства. Проект X-100, в отличие от разработок той линейки, разрабатывался в инициативном порядке и без какого-либо согласования с Пентагоном.

Опытный аппарат X-100 предназначался только для проведения испытаний и изучения «радиальной силы», что позволило значительно упростить его конструкцию. На борту машины должны были присутствовать только самые важные агрегаты. Установка дополнительного оборудования, в том числе прикладных систем, не предусматривалась. Из-за этого готовый прототип не отличался сложностью конструкции, а также имел малые размеры и небольшой взлетный вес. При этом в его конструкции использовались некоторые материалы, еще не успевшие получить большого распространения.

Основным элементом опытного конвертоплана, соединяющим все агрегаты, был достаточно крупный фюзеляж обтекаемой формы. Его предлагалось строить на основе каркаса из алюминиевых труб и профилей. Меньшая часть фюзеляжа получила металлическую обшивку, тогда как прочие участки в центре и хвосте покрыли полотном. На большей части своей длины фюзеляж имел сечение, близкое к прямоугольному и имеющее скругленные углы. Компоновка была достаточно простой. В носовой части фюзеляжа поместили двухместную кабину с крупным фонарем, позади кабины находился главный редуктор, за которым разместили двигатель. Над редуктором на верхней поверхности фюзеляжа помещался выступающий воздухозаборник с прямоугольным входным отверстием.

Носовая часть фюзеляжа и кабина пилотов. Фото Nhungdoicanh.blogspot.fr

Использование «радиальной силы» позволяло уменьшить площадь несущих плоскостей. В связи с этим летательный аппарат получил высокорасположенное прямое крыло небольшой ширины, на котором помещались крупные гондолы с редукторами воздушных винтов. Для большей жесткости конструкции под крылом находилась растяжка, соединяющая законцовку и нижнюю часть фюзеляжа. В хвосте фюзеляжа размещался стреловидный киль с рулем направления. На его вершине разместили прямоугольный стабилизатор с рулями высоты. Рули хвостового оперения предлагалось использовать при горизонтальном полете с достаточной скоростью.

В хвостовой части фюзеляжа, позади крыла, помещался турбовальный двигатель Lycoming YT53-L-1 мощностью 825 л.с. Вал двигателя соединялся с главным редуктором, необходимым для распределения крутящего момента между двумя воздушными винтами. Внутри крыла проходили два вала, каждый из которых приводил в движение собственный редуктор. Последний непосредственно связывался с воздушным винтом.

В рамках проекта X-100 были разработаны воздушные винты с лопастями оригинальной формы. Ширина лопасти была максимальной в корневой части и постепенно уменьшалась, образуя трапециевидную структуру. Основой лопасти был лонжерон, поверх которого монтировался пористый наполнитель. Внешняя поверхность лопасти образовывалась стекловолоконной выклейкой. Подобная конструкция лопасти была новой для своего времени, поэтому ее проверку тоже можно считать одной из целей экспериментального проекта. Лопасти помещались на втулке с автоматом перекоса. Последняя устанавливалась во вращающейся гондоле, помещенной на крыле. При помощи соответствующих механизмов диск винта мог располагаться горизонтально, вертикально или в промежуточном положении.

X-100 и его экипаж. Фото Nhungdoicanh.blogspot.fr

Позади двигателя расположили удлиненную выхлопную трубу, необходимую для отвода горячих газов из фюзеляжа, а также для управления на некоторых режимах. На хвостовом срезе трубы поместили специальную систему дефлекторов, способных изменять направление истечения газов. Эта аппаратура должна была использоваться для управления по основным каналам во время вертикального полета или при горизонтальном движении до набора скорости, при которой можно было применять традиционные рули.

Экипаж конвертоплана состоял из двух человек. Они располагались бок о бок в носовой двухместной кабине и контролировали работу всех агрегатов. Летательный аппарат получил крупный фонарь с большой площадью остекления, обеспечивавшей хороший обзор вперед и в стороны. Центральные элементы фонаря откидывались вверх к центру, образуя люки для доступа в кабину.

Первым вариантом проекта X-100 предусматривалось использование трехточечного шасси. Основные стойки были выполнены из трех труб и оснащались колесами большего диаметра. Их разместили непосредственно под крылом. В хвосте фюзеляжа располагалась стойка с колесом меньшего размера.

Улучшенный вариант машины, видны дополнительные стойки шасси под кабиной. Фото Nhungdoicanh.blogspot.fr

Общая длина летательного аппарата достигала 8,65 м, размах крыла – 7,26 м. Высота на стоянке – 3,28 м. Диаметр винтов – 3,05 м. Максимальный взлетный вес ограничивался 1691 кг. По расчетам, максимальная скорость горизонтального полета должна была превышать 380 км/ч.

В проекте X-100 была предложена комбинированная система управления, позволявшая сохранять контроль на всех режимах полета. При вертикальном взлете или посадке пилот мог дифференцированно менять шаг винтов, осуществляя управление по крену. Управление по тангажу и рысканью предлагалось выполнять при помощи реактивных газов двигателя, отклоняемых хвостовыми рулями. При работе двигателя на номинальном режиме хвостовой блок газовых рулей мог развивать вертикальную тягу до 64 кг и горизонтальную до 18 кг.

Переход к горизонтальному полету предлагалось осуществлять при помощи постепенного поворота гондол вокруг горизонтальной оси. Использованные механизмы выполняли поворот в несколько шагов, каждый раз перемещая винты на 10°. Развив достаточную скорость, аппарат мог использовать «самолетное» управление по тангажу и рысканью. Контроль крена на всех режимах осуществлялся при помощи изменения характеристик несущих винтов: дифференцированное изменение шага приводило к изменению подъемной силы и повороту в сторону винта с меньшей тягой.

Конвертоплан в вертикальном полете. Фото Airwar.ru

В октябре 1958 года компания Curtiss-Wright завершила строительство опытной машины и передала ее на испытания в аэродинамической трубе NASA. Подобные проверки показали, что авторы проекта заметно ошиблись в своих расчетах. Так, реальная тяга воздушных винтов оказывалась на 10% ниже расчетной. Тем не менее, «радиальная сила» полностью компенсировала эти потери и все же позволяла получить требуемые характеристики. После испытаний в аэродинамической трубе опытную машину отправили на доработку и достройку.

22 декабря 1958 года состоялась выкатка полностью готового к испытаниям экспериментального конвертоплана. 14 января 1959-го впервые запустили двигатель, после чего начались предварительные наземные проверки. Первый подлет прототипа на привязи произошел 20 апреля. В течение нескольких следующих месяцев аппарат под управлением летчика-испытателя Билла Ферлиха совершал пробные подъемы в воздух с использованием страховочных тросов. После проверки всех основных характеристик был выполнен тестовый подлет с изменением положения несущих винтов.

12 сентября стартовал новый этап испытаний, в ходе которых опытный X-100 самостоятельно и без страховки поднимался в воздух. В то же время, во избежание подъема на чрезмерную высоту прототип получил дополнительные грузы. Первые испытательные полеты без привязи осуществлялись в «вертолетном» режиме на небольших высотах. В течение нескольких дней аппарат неоднократно поднимался в воздух, выполнял различные маневры и работал на разных режимах. Максимальная продолжительность полета составила 20 минут.

Испытательный полет. Фото Nhungdoicanh.blogspot.fr

Результаты испытаний, в целом, давали повод для оптимизма. Идея Radial force principle хорошо показала себя и подтвердила возможность повышения основных характеристик на переходных режимах. При дальнейшем развитии существующих идей можно было создать полноценные конвертопланы, пригодные к реальной практической эксплуатации. Тем не менее, для начала их разработки следовало решить некоторые вопросы. Как и любая другая перспективная техника, опытный X-100 не был лишен недостатков.

Одна из главных проблем, выявленных во время испытаний, была связана с некоторыми переходными режимами. На малых высотах, непосредственно перед касанием, поток от несущих винтов отражался от земли и создавал многочисленные завихрения, приводившие к заметному ухудшению управляемости. Уменьшение мощности двигателя, необходимое для посадки, не позволяло получить требуемую тягу газовых рулей, из-за чего управление аппаратом дополнительно усложнялось. При неаккуратном управлении на этом этапе машина могла удариться носом о землю. Для исключения таких инцидентов в определенный момент под кабиной прототипа X-100 установили две дополнительные стойки шасси с небольшими колесами.

Еще одна серьезная проблема была связана с живучестью летательного аппарата в случае аварий. При внезапной остановке двигателя экипаж мог только покинуть машину: примененные воздушные винты малого диаметра не могли создавать требуемую подъемную силу на режиме авторотации, а крыло имело недостаточные характеристики для планирования.

X-100 в полете, заметен хвостовой блок газовых рулей. Фото Nhungdoicanh.blogspot.fr

Летчики-испытатели корпорации Curtiss-Wright проверяли экспериментальную машину X-100 до июля 1960 года. За полтора года разнообразных испытаний был собран солидный объем данных, показывавший перспективы оригинальных идей. В августе того же года опытный образец доставили на авиабазу Лэнгли, где ее испытали летчики NASA. Интересно, что основной целью этих проверок было изучение возможности эксплуатации техники на различных площадках. Взлеты и посадки осуществлялись с грязи, травы, песка и т.д. Во избежание неприятных инцидентов подобные полеты выполнялись в основном «по-вертолетному» и на привязи.

5 октября 1961 года произошла авария, фактически поставившая точку в интересном проекте. Во время очередного испытательного полета отказала система управления, из-за чего опытный конвертоплан завалился на левый борт и упал на землю. Падение с небольшой высоты привело к заметному повреждению левого пилона с редуктором, тогда как остальные агрегаты, в целом, не пострадали. Опытный X-100 подлежал ремонту и вскоре был восстановлен. Тем не менее, он больше ни разу не поднимался в воздух.

К моменту первой серьезной аварии единственный экспериментальный летательный аппарат успел пройти наземные испытания общей продолжительностью 220 часов и налетать 14 часов. За это время специалистам удалось собрать солидный объем информации о работе техники на разных режимах. Испытания полностью подтвердили перспективы «радиальной силы», что позволяло начать разработку новых проектов подобной техники. Проектирование нового летательного аппарата, пригодного к практической эксплуатации, началось еще во время испытаний X-100 и должно было завершиться в самое ближайшее время. В таких обстоятельствах возобновление испытаний экспериментальной машины посчитали нецелесообразным. Новый проект летательного аппарата, использующего поворотные винты, получил обозначение X-200. Впоследствии его переименовали в X-19.

Единственный X-100 в Национальном музее авиации и космонавтики. Фото ChrisK48 / Flickr.com

После прохождения ремонта единственный опытный аппарат X-100 оставался на авиабазе NASA, однако позже было принято решение избавиться от него. Более не нужный экспериментальный образец передали Национальному музею авиации и космонавтики Смитсоновского института (г. Вашингтон). Там машина находится до сих пор, собственным примером демонстрируя оригинальные попытки американской авиационной промышленности освоить новые конструкции летательных аппаратов.

В основе проекта X-100 лежало желание компании Curtiss-Wright проверить на практике новые оригинальные идеи, связанные с улучшением летных данных авиационной техники. Являясь чистым демонстратором технологий, опытный летательный аппарат в течение нескольких лет использовался в ходе разнообразных испытаний. Естественно, при такой роли он не мог рассчитывать на какое-либо развитие. Тем не менее, испытания оказались успешными и позволили изучить новые идеи и технологии, с использованием которых вскоре был создан проект X-200 / X-19.

По материалам сайтов:
https://airandspace.si.edu/
https://crgis.ndc.nasa.gov/
https://vertipedia.vtol.org/
http://diseno-art.com/
http://nhungdoicanh.blogspot.fr/

topwar.ru

Многоцелевой конвертоплан Ling-Temco-Vought XC-142 (США) » Военное обозрение

С середины пятидесятых годов американская авиационная отрасль активно занималась различными вариантами летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, в т.ч. системами с поворотным крылом. В рамках нескольких последовательно разработанных проектов были проверены как сама возможность строительства конвертоплана типа tiltwing, так и ее перспективы в контексте крупных летательных аппаратов. Получив положительные результаты, можно было начинать разработку полноценной транспортной машины, пригодной для практической эксплуатации. Этот летательный аппарат остался в истории под названием Ling-Temco-Vought XC-142.

Изучив опыт разработки и испытаний конвертопланов Vertol VZ-2 и Hiller X-18, военное ведомство решило, что концепция «тилтвинг» представляет интерес в контексте дальнейшего развития военно-транспортной авиации и может быть реализована в новом проекте. Получившаяся машина могла бы найти применение в войсках и стать удобным средством для переброски войск, не имеющим особых ограничений по параметрам посадочных площадок. В начале 1961 года военные изучили возможности промышленности и определили свои пожелания. В результате этого появился список требований, предъявляемых к новому проекту.

Конвертоплан XC-142 в горизонтальном полете. Фото Airwar.ru

После нескольких изменений и доработок военное ведомство сформировало окончательное техническое задание. Требовалось создать летательный аппарат с поворотным крылом, способный брать на борт до 4,5 т груза и доставлять его на расстояние до 400 км. Максимальная скорость горизонтального полета должна была находиться в пределах 560-740 км/ч, крейсерская – от 460 до 560 км/ч. В соответствии с пожеланиями Корпуса морской пехоты, оговаривалась возможность снижения взлетной массы до 16 т при сохранении радиуса действия не менее 190 км.

Техническое задание было разослано нескольким авиастроительным компаниям. Вскоре Пентагон получил несколько предложений. Изучив полученные документы, военные выбрали наиболее удачный проект. Дальнейшую работу по созданию военно-транспортного конвертоплана должны были проводить компании Vought, Ryan и Hiller. Первая из них имела большой опыт в деле создания и строительства самолетов, а две другие были признанными производителями вертолетной техники. Предполагалось, что совместная работа этих организаций позволит объединить в новом проекте весь имеющийся опыт.

Контракт на разработку нового проекта был подписан в начале 1962 года. В соответствии с этим документом, в 1964 году компании-подрядчики должны были построить и вывести на испытания первый опытный образец новой техники. В дальнейшем требовалось построить еще четыре прототипа.

Схема машины. Рисунок Airwar.ru

Перспективный проект получил рабочее обозначение XC-142. Впоследствии, после принятия техники на вооружение, такое названием могло лишиться литеры «X», обозначающей раннюю стадию проекта. Интересно, что обозначение XC-142 оказалось последним в «старой» номенклатуре. Вскоре после этого была введена новая система обозначений, подразумевавшая отсчет моделей техники от единицы.

Изначально полное название проекта выглядело как Vought-Ryan-Hiller XC-142, однако вскоре было изменено. Компания Vought вошла в состав конгломерата Ling-Temco-Vought, вследствие чего конвертоплан изменил название. С определенного времени он именовался как Ling-Temco-Vought XC-142 или сокращенно LTV XC-142. Именно под этим названием интересный образец авиационной техники получил широкую известность.

Во время проектирования произошло еще одно специфическое изменение. Военно-морские силы США, увидев расчетные характеристики техники, решили отказаться от дальнейшей поддержки проекта. При вертикальном взлете и посадке несущие винты летательного аппарата должны были создавать чрезмерно мощный нисходящий воздушный поток. Флотское командование посчитало, что конвертоплан при таких характеристиках будет поднимать с земли различный мусор и даже сбивать людей с ног. Из-за этого такую технику можно будет использовать только на подготовленных площадках, что фактически исключало ее применение в реальных боевых операциях. Дальнейшее развитие проекта XC-142 продолжалось при поддержке военно-воздушных сил и Корпуса морской пехоты.

В ходе разработки проекта компании-подрядчики разделили между собой все основные работы. Большая часть агрегатов планера, системы управления, грузовая кабина и некоторые другие элементы конструкции разрабатывались инженерами Vought. Компания Ryan должна была разработать хвостовую часть фюзеляжа с рулевым винтом, оперение, крыло и силовую установку. Задачей компании Hiller было создание трансмиссии и механизации крыла. Такое распределение обязанностей позволяло наиболее удачным образом использовать имеющийся опыт в разных сферах.

Во время испытаний в NASA. Nationalmuseum.af.mil

В соответствии с требованиями Пентагона, перспективный конвертоплан должен был стать полноценной военно-транспортной машиной и перевозить различные грузы. Такое требование самым прямым образом сказалось на архитектуре машины. В целом, LTV XC-142 должна была представлять собой некое подобие обычного военно-транспортного самолета. В то же время, в конструкции предусматривались характерные черты, связанные с необходимостью использования поворотного крыла, специальной силовой установки, особой трансмиссии и т.д. Как следствие, в конфигурации для горизонтального полета конвертоплан-тилтвинг внешне был похож на существующие машины традиционной конструкции.

Требование о перевозке грузов массой до 4,5 т привело к появлению фюзеляжа соответствующей формы, имеющего крупную грузовую кабину. Было предложено использовать цельнометаллический фюзеляж с поперечным сечением, близким к прямоугольному. Носовой отсек отдавался под размещение пилотской кабины и необходимых радиоэлектронных устройств. Прочие объемы преимущественно занимались кабиной. При этом над кабиной предусматривались объемы для размещения топливных баков. Механизмы управления наклоном крыла так же поместили над кабиной.

Внешние обводы фюзеляжа определялись в соответствии с ролью машины. Так, хвостовая часть получила наклонное днище с опускаемой грузовой рампой. Над этим отсеком крепилось хвостовое оперение традиционной конструкции. Непосредственно на фюзеляже располагался киль со стреловидной передней кромкой, на нем – стабилизатор. Оперение оснащалось рулями высоты и направления традиционной конструкции.

Полет с частично поднятым крылом. Фото US Navy

Летательный аппарат получил трехточечное шасси, установленное на фюзеляже. Под кабиной пилотов и приборным отсеком находилась ниша для уборки передней стойки с двумя колесами малого диаметра. Две основные стойки с парой более крупных колес на каждой убирались в эллиптические обтекатели на бортах фюзеляжа.

В рамках проекта XC-142 компанией Ryan было разработано новое крыло требуемой конструкции. Использовалась цельнометаллическая конструкция, выполненная в виде единой плоскости и несущая все необходимые агрегаты. Такое крыло имело вырез в задней части, необходимый для установки на фюзеляж. Там же находились крепления для шарнирного монтажа. На каждом полукрыле предусматривалась установка двух гондол для двигателей. По всей длине задней кромки размещалась механизация, имевшая в своем составе закрылки и элероны. Закрылки имели автоматическую систему управления, изменявшую ее положение в зависимости от режима полета и угла наклона крыла.

Крыло подвижно закреплялось на верхней части фюзеляжа. Управление наклоном осуществлялось при помощи гидравлического двигателя, связанного с двумя винтовыми домкратами. По команде пилота такие приводы могли выводить крыло с двигателями в требуемое положение. Допускалось перемещение крыла от горизонтального положения до угла атаки 98°. Небольшой наклон двигателей назад мог найти применение в некоторых ситуациях.

Полет «по-вертолетному», 28 ноября 1966 г. Фото US Navy

В каждой из четырех гондол крыла помещался турбовинтовой двигатель General Electric T64-GE-1 мощностью 2850 л.с. Каждая винтомоторная группа имела четырехлопастной воздушный винт изменяемого шага компании Hamilton-Standard. Винт оснащался стеклопластиковыми лопастями типа 2EF и имел диаметр 4,7 м. Конструкция крыла была такова, что ометаемые диски винтов частично перекрывались, однако находились в разных плоскостях: это исключало перехлест лопастей. В ходе доводки и совершенствования проекта конвертоплан получил винты с лопастями модели 2FF, но общая архитектура винтомоторных групп осталась прежней.

Учитывая проблемы предыдущих проектов, специалисты Vought, Ryan и Hiller разработали новую трансмиссию, способную исключить некоторые проблемы. При помощи набора редукторов и валов все четыре двигателя соединялись в общую систему. Кроме того, крутящий момент от этой системы отводился в фюзеляж и подавался на продольный вал. Последний доходил до специальной опоры в хвосте, на которой помещался трехлопастной рулевой винт малого диаметра. Согласно расчетам, такая трансмиссия позволяла продолжать вертикальный полет даже при отключении нескольких двигателей.

Управлять машиной должен был экипаж из трех человек. Два пилота помещались в носовой кабине и имели хороший обзор передней полусферы, обеспеченный развитым остеклением. Позади пилотов находился третий член экипажа, отвечавший за работу с грузами. Органы управления пилотской кабины основывались на самолетных системах, причем все имеющиеся приборы могли использоваться на любых режимах полета. Перераспределение команд на исполнительные механизмы выполнялось автоматикой и без участия человека. Управление в горизонтальном полете должно было осуществляться отклонением рулей или элеронов. При вертикальном взлете или на переходных режимах использовалось изменение шага несущих и хвостового рулевого винта.

Размеры фюзеляжа позволили получить достаточно крупную и вместительную грузовую кабину. Полезная нагрузка могла помещаться в негерметичном отсеке длиной 9,1, шириной 2,3 и высотой 2,1 м. Вдоль бортов устанавливались складные сиденья для десанта в количестве 32 штук. Имелось несколько иллюминаторов в бортах. Следует отметить, что исходные требования по грузоподъемности выполнить не удалось. Конвертоплан LTV XC-142 мог брать на борт 32 солдат с оружием или 3350 кг груза. Загрузка кабины могла осуществляться через две бортовые двери, находившиеся в передней ее части, или при помощи опускаемой хвостовой аппарели.

Вертикальный взлет, 17 января 1966 г. Фото NASA

«Тилтвинг» новой модели имел длину 17,7 м и размах крыла 20,6 м. Площадь крыла – 49,67 кв.м. Высота машины – 7,95 м. Масса пустого конвертоплана составляла 10,27 т, максимальная взлетная – 20220 кг. Максимальная скорость достигала 695 км/ч, крейсерская – около 460 км/ч. Потолок – 7620 м. Практический радиус действия не превышал 760 км. При использовании собственных баков на 370 л топлива и двух подвесных емкостей перегоночная дальность могла быть доведена до 6100 км.

В середине 1964 года, как того требовал заказ военного ведомства, компании-подрядчики построили первый опытный образец новейшего военно-транспортного конвертоплана. Испытания стартовали с наземных проверок, после чего было получено разрешение на проведение полноценного полета. 29 сентября того же года первый XC-142 впервые поднялся в воздух. Машина неплохо показала себя и подтвердила основные характеристики. Более того, были продемонстрированы весьма интересные возможности.

Применение четырех турбовинтовых двигателей мощностью по 2850 л.с. каждый давало летательному аппарату высокую энерговооруженность. Разбег и взлет занимали минимально возможную дистанцию, в том числе и при использовании не всех двигателей. Так, при максимальной полезной нагрузке, трех работающих двигателях и поднятом на определенный угол крыле XC-142, пройдя дистанцию длиной 122 м, взлетал и поднимался на высоту 15 м. На уровне моря демонстрировалась скороподъемность до 34,5 м/с. Даже в условиях высокой температуры воздуха этот параметр удавалось довести до 17-18 м/с.

Ровно через три месяца после первого полета «по-самолетному» опытный конвертоплан впервые взлетел вертикально. Такие проверки не заняли много времени. Уже 11 января 1965 года был выполнен первый полет с переходом между режимами. В течение нескольких следующих месяцев летчики-испытатели проводили полноценные проверки техники, а компании-изготовители строили и передавали на испытания новые образцы. В общей сложности в 1964-65 годах было построено пять прототипов. Все они использовались в испытаниях, решая те или иные задачи.

Опытный XC-142 на палубе корабля USS Bennington. Фото US Navy

С определенного времени испытания опытных XC-142 проводились при участии представителей военного ведомства. На этом этапе техника не просто показывала свои технические характеристики, но демонстрировала потенциал в тех или иных ситуациях. Военные устраивали проверки с доставкой десанта, эвакуацией условно раненых, сбросом людей и грузов с малых высот и т.д. В целом, в ходе таких испытаний конвертоплан неплохо показал себя, подтвердив способность одновременного использования лучших черт самолетов и вертолетов.

Однако в ходе испытаний не обошлось без проблем, поскольку конструкция имела определенные недостатки. Сравнительно сложная система трансмиссии, объединяющая четыре винтомоторные группы и передающая мощность на хвостовой рулевой винт, создавала чрезмерные вибрации и шум. Это приводило к высокой нагрузке на пилотов, а также могло негативно сказаться на ресурсе планера. Поворотное крыло оказалось недостаточно жестким, и в некоторых ситуациях могло изгибаться. Примененные винты Hamilton-Standard 2EF не позволяли получить расчетную тягу, что негативно влияло на все летные характеристики. Лопасти типа 2FF показали более высокие характеристики, однако не помогли полностью решить эту проблему.

Переход от вертикального полета к горизонтальному был связан с определенными проблемами. Выяснилось, что при наклоне крыла от 35° до 80° относительно горизонтали нарушается устойчивость и управляемость. На малых высотах, характерных для перехода с одного режима на другой, такие особенности поведения машины могли быть связаны с рисками.

Во время испытаний на УДК USS Ogden (LPD-5), 28 ноября 1966 г. Фото US Navy

Наличие ряда серьезных проблем не могло не привести к различным авариям. Регулярно случались различные мелкие поломки, но несколько раз те или иные факторы привели к серьезным авариям. 19 октября 1965 года у опытного образца №2 во время полета загорелся один из двигателей. Пламя значительно повредило воздушный винт и конструкцию крыла. Требовался серьезный ремонт. 4 января 1966-го прототип №3 во время полета «по-вертолетному» совершил жесткую посадку с повреждением фюзеляжа. Две эти машины решили не восстанавливать в исходном виде. Наоборот, из них собрали один летный экземпляр. На целый фюзеляж второго прототипа поставили целое крыло от третьего. В таком виде машина №2 продолжила испытания.

27 января 1966 года на четвертом опытном LTV XC-142 во время полета разрушился редуктор. Обломки с высокой скоростью разлетелись в разные стороны, повредив гондолу, крыло, фюзеляж и некоторые другие агрегаты. Впоследствии машину восстановили и вновь привлекли к испытаниям. В декабре того же года случилась небольшая авария с пятым прототипом. Из-за ошибки пилота не были включены гидравлические приводы носового колеса. Не имея возможности повернуть, самолет столкнулся с наземным сооружением. Повреждения получили фюзеляж, крыло и винтомоторные группы.

В 1966 году вооруженные силы провели эксплуатационные испытания, по результатам которых могло быть принято решение о серийном производстве новой техники. Прототип №5 под управлением летчиков военно-воздушных и военно-морских сил выполнял взлеты и посадки как на сухопутные аэродромы, так и на авианосец. За несколько дней было выполнено 44 укороченных взлета и посадки на палубу авианосца USS Bennington (CV-20) и других кораблей с полетной палубой. Кроме того, по шесть раз аппарат взлетал и садился на палубу вертикально. В ходе таких испытаний крыло и его механизация устанавливались на различных углах. Неоднократно менялись скорость и направление ветра, а также иные условия, но все испытания завершились успешно. Проверялись возможности техники в рамках спасательных операций. Находясь на высоте не более 40 м, конвертоплан успешно справился с подъемом на борт условного утопающего.

Взлет с палубы, 28 ноября 1966 г. Фото US Navy

В мае 1967 года первый прототип конвертоплана выполнял свой 148-й испытательный полет. Задание подразумевало подъем на высоту 2440 м с последующим спуском на 915 м. В ходе этих испытаний отрабатывалось применение летательного аппарата в поисково-спасательной операции. Находясь на меньшей высоте, опытный XC-142 внезапно перевернулся через нос. Экипаж ничего не смог сделать, из-за чего машина упала на лес. Разбитый прототип был уничтожен пожаром.

К середине 1967 года пять прототипов под управлением 39 пилотов успели налетать в общей сложности 420 часов. «Тилтвинг» LTV XC-142 показал достаточно высокие характеристики, а также подтвердил возможность решения разнообразных задач. Теперь последнее слово оставалось за заказчиком, который мог принять машину на вооружение и заказать серийное производство.

Тем не менее, этого не произошло. Изучив результаты всех проведенных испытаний, специалисты Пентагона пришли к выводу об отсутствии необходимости в принятии такой техники на вооружение. В существующем виде XC-142 не был лишен технических или иных недостатков, но при этом отличался сложностью и дороговизной. Кроме того, ему с трудом могли бы найти место в структуре военно-транспортной авиации, уже перестроенной под применение самолетов и вертолетов. Машина, имеющая качества обоих классов техники, с трудом вписывалась в существующую систему.

По итогам изучения оригинальной техники было принято решение о дальнейшем развитии военно-транспортной авиации. Задачи, связанные с необходимостью взлета или посадки на небольших площадках, предлагалось решать исключительно при помощи вертолетов: тем более, к этому времени уже появились машины, способные сравниться по грузоподъемности с конвертопланом XC-142. Свойственная вертолетам сравнительно малая скорость полета не рассматривалась в качестве серьезного недостатка. Такие подходы к формированию парка авиационной техники позволяли перевозить людей и грузы, но при этом не были связаны с излишними затратами.

XC-142 в музее. Фото Wikimedia Commons

К моменту принятия решения об отказе от дальнейшего развития проекта в наличии оставалось четыре прототипа XC-142. Вскоре эта техника была передана NASA для проведения новых исследований. Разнообразные тесты и проверки проводились на авиабазе Лэнгли до начала семидесятых годов. Завершение испытаний и выработка ресурса определили дальнейшую судьбу техники. Три конвертоплана отправили на разборку. Только опытный образец №2 избежал этой участи и был передан музею авиабазы Райт-Паттерсон, где и хранится по сей день.

Проект Vought-Ryan-Hiller / Ling-Temco-Vought XC-142 стал первой и последней попыткой авиационной промышленности США довести летательный аппарат типа tiltwing до практической эксплуатации. Используя уже известные идеи и некоторые новые решения, три компании совместными усилиями смогли создать весьма интересный образец, способный решать разнообразные транспортные и иные задачи. Тем не менее, параллельно с работами по проекту XC-142 шло развитие вертолетов. В этой области был достигнут куда более заметный прогресс, из-за чего заказчик в итоге отказался от необычного летательного аппарата. Новые попытки довести до практической эксплуатации конвертоплан-тилтвинг военно-транспортного назначения не предпринимались.

По материалам сайтов:
http://aviastar.org/
http://airwar.ru/
http://aviadejavu.ru/
http://globalsecurity.org/
http://nationalmuseum.af.mil/

topwar.ru

В США разрабатывают конвертоплан 3-го поколения » Военное обозрение

В настоящее время США являются единственной страной в мире, на вооружении армии которой находятся конвертопланы. На вооружении ВМС США и Корпуса морской пехоты находится конвертоплан Bell V-22 Osprey. В ближайшем будущем у него может появиться альтернатива. Речи идет о конвертоплане, который получил обозначение Bell V-280 Valor («Доблесть»). Проект данного летательного аппарата был представлен широкой общественности 10 апреля 2013 года. С новым проектом V-280 компания собирается принять участие в тендере, объявленном армией США, на создание среднего многоцелевого конвертоплана или вертолета, который в 2030-х годах должен будет заменить парк устаревших вертолетов UH-60 Black Hawk. Летающий прототип перспективного летательного аппарата ориентировочно должен будет подняться в небо в 2017 году.

Стоит отметить, что для замены UH-60 Blackhawk, а также боевых Boeing AH-64 Apache, которые находятся на вооружении армии США, V-280 Valor является не единственным рассматриваемым вариантом. Его возможными конкурентами уже сейчас называют вертолет с соосными винтами AVX Aircraft, совместную разработку Boeing и Sikorsky, построенную на базе экспериментального Х-2 и некий летательный аппарат под аббревиатурой EADS, подробности о котором пока что практически неизвестны. Однако в случае удачи компании Bell, V-280 Valor сможет заменить около 4 тысяч ударных вертолетов AH-64 Apache и многоцелевых UH-60 Blackhawk. Конвертоплан обладает следующими преимуществами над этими машинами: высокая скорость, увеличенная дальность полета, эффективность машины по заверениям производителя в 2 раза выше вертолетов и их гибридов.

Американские военные пока что не предъявляли формальных требований к перспективным конвертопланам и вертолетам. При этом они все же объявили о том, что новые летательные аппараты по своей дальности полета, скорости, грузоподъемности, топливной эффективности и способности к зависанию в воздухе должны превзойти все существующие винтокрылые летательные аппараты. Предполагается, что новая машина сможет зависать на высоте не менее 3000 метров, а также совершать полеты с крейсерской скоростью на высоте не менее 9100 метров. При этом разработка подобных машин потребует создания универсальных двигателей, приспособленных для выполнения разнообразных задач, а также системы обеспечения пилотов кислородом.

Сообщается, что новый конвертоплан относится к 3-му поколению, но по каким конкретно признакам Bell Helicopter произвела деление конвертопланов на поколения, не уточняется. Сейчас единственным серийно выпускаемым аппаратом данного типа является конвертоплан V-22 Osprey, скорее всего, данный летательный аппарат относят ко 2-му поколению. В таком случае велика вероятность того, что первым поколением в компании Bell Helicopter признают конвертопланы XV-3 и XV-15, которые были созданы еще в 1950-1970-х годах. В то же время компания занимается созданием такого рода машин не только для военных. Американцы совместно с итальянской компанией AgustaWestland разрабатывают конвертоплан AW609, предназначенный для нужд гражданского рынка.

В отличие от конвертоплана V-22 Osprey, винты которого наклонялись вместе с двигателями, на новой американской разработке двигатели будут фиксированы в горизонтальном положении, а переход от самолетного режима к вертолетному будет производиться при помощи наклона одних лишь винтов. Конвертоплан V-280 получит крыло прямой стреловидности (на V-22 используется крыло обратной стреловидности). Крыло будет изготавливаться как цельная деталь с применением технологии Large Cell Carbon Core, что позволяет уменьшить вес всей конструкции и сократить производственные затраты. Помимо этого данная технология позволяет достаточно быстро выявлять дефекты, которые возникают во время эксплуатации аппарата.

Фюзеляж Bell V-280 будет изготавливаться из композитных материалов. Также в конструкции данного летательного аппарата предусмотрена электродистанционная система управления (fly-buy-wire) с тройным дублированием каналов и V-образное массивное хвостовое оперение. Использование такого оперения позволит несколько уменьшить эффективную площадь рассеяния Valor, а также стабилизировать полет в самолетном режиме.

Ключевым элементом проекта является снижение затрат и упрощение конструкции в сравнении с производимым серийно V-22. Крыло конвертоплана V-280 будет производиться в виде одной большой композитной панели. Также базовая модель V-280 не получит достаточно сложный механизм складывания крыла, который используется на морской версии V-22.

Применение на конвертоплане V-280 роторов с мотогондолами, фиксированными в горизонтальном положении, позволяет устранить всякую опасность во время выхода десантников из машины через боковые двери. Также это облегчает ведение огня и увеличивает угол обстрела из пулеметов, которые могут быть установлены в дверных проемах, во время подхода к цели или посадки на местности в случае обнаружения противника. Помимо этого такая конструкция снижает технический риск, а также устраняет необходимость сертифицировать двигатели аппарата под разными углами наклона. В компании Bell Helicopter уверены в том, что скос воздушного потока будет расположен на промежуточном уровне между обычными вертолетами и V-22 Osprey.

Согласно опубликованным данным, конвертоплан V-280 Valor сможет развивать крейсерскую скорость в 518,6 км/ч, а его боевой радиус будет находиться в диапазоне 926-1481 км, перегоночная дальность составит 3,9 тыс. км. Для бортовой посадки и высадки экипажа, а также ведения огня планируется использовать 2-е боковых двери шириной 1,8 м. Также V-280 Valor получит убирающееся шасси. Если говорить о расшифровке названия машины, то буква «V» указывает нам на возможность вертикального взлета и посадки, а 280 – это крейсерская скорость аппарата в узлах. Экипаж конвертоплана будет состоять из 4-х человек.

Сравнение боевых радиусов UH-60 (зеленый) и V-280 (синий)

Сообщается, что компания Bell Helicopter готова представить военным 2-е базовые модели своего нового конвертоплана: ударную и транспортную. Транспортная версия V-280 Valor предназначается для транспортировки до 11 человек десанта или каких-либо грузов (максимальная грузоподъемность машины не уточняется). Радиус полетной зоны транспортного конвертоплана составит 463 км. Ударная версия конвертоплана V-280 Valor позиционируется как возможная замена вертолетам AH-64 Apache. В ударной версии летательный аппарат получит комплекс высокоточного оружия в специальных подвесных контейнерах, а в носовой части аппарата на специальной турели будет размещена скорострельная пушка.

Сегодня компания Bell Helicopter в сотрудничестве с компанией Boeing занимается производством конвертопланов V-22 Osprey. Данная машина может развивать скорость до 556 км/ч, а крейсерская скорость равняется 446 км/ч. Боевой радиус данной машины равен 722 километрам. Конвертоплан V-22 Osprey в состоянии перевезти до 32 военнослужащих или полезные грузы массой до 9 тонн. В качестве вооружения на нем могут устанавливаться пулеметы калибра 7,62 и 12,7-мм, а также шестиствольный 7,62-мм пулемет в специальном подвесном контейнере.

Стоит отметить, что новый конвертоплан не обеспечил себе счастливого будущего. До 2030 года остается еще целых 17 лет, за которые многое может существенно измениться. Первоначально американские военные рассчитывали получить прототипы перспективной винтокрылой машины с новой силовой установкой еще в 2010 году. Но из-за начала глобального финансово-экономического кризиса и последовавшего за этим снижения расходов на некоторые перспективные оборонные программы, сроки их окончания были сдвинуты на позднее время. Но и сейчас, занимаясь оптимизацией бюджета страны, правительство США с марта 2013 года обязало военных ежегодно сокращать свои траты (в 2013 году на 46 млрд. долларов). А это вновь может привести к переносу сроков по ряду перспективных проектов, а при неблагоприятном исходе даже отмене программ.

Источники информации:
— http://www.lenta.ru/news/2013/04/11/tiltrotor
— http://www.popmech.ru/article/12951-v-280-valor
— http://pro-samolet.ru/blog-pro-samolet/776-bell-v-280-valor-konvertoplan-third-generation

— http://dokwar.ru/publ/voenny_vestnik/armii_mira/ssha_pristupili_k_sozdaniju_konvertoplana_tretego_pokolenija/3-1-0-740

topwar.ru