Tiltotor experimental Bell XV-3

2024 Autor: Matthew Elmers | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 22:31

Bell XV-3 este un tiltrotor experimental american. A făcut primul zbor pe 23 august 1955. Prima tranziție de la zbor vertical la orizontal a avut loc la 18 decembrie 1958. În total, peste 250 de zboruri de testare au fost finalizate până în 1966, ceea ce a dovedit posibilitatea fundamentală de a crea un tiltrotor cu șuruburi rotative. Testele acestei aeronave au fost recunoscute ca fiind de succes, astfel încât s-a decis crearea pe baza sa a unui aparat deja cu motoare rotative, ceea ce a dus la crearea tiltrotorului Bell XV-15.

Bell XV-3 experimental avea un fuzelaj mare conceput pentru 4 pasageri, aripi fixe cu o anvergură de 9,54 metri și un motor Pratt & Whitney R-985, care a dezvoltat o putere maximă de 450 CP. Elica rotorului, care se afla pe consola fiecărei aripi, a fost transferată în poziția necesară cu ajutorul motoarelor electrice: în sus - pentru zbor vertical, înainte - pentru zbor orizontal.

Pentru a obține o aeronavă care ar putea combina caracteristicile unui avion și a unui elicopter, s-au făcut multe încercări de a crea o varietate de mașini cu aripi rotative, inclusiv elice rotative, care în vest erau numite tiltrotor, iar în țara noastră - un elicopter-avion. Aceste aeronave au fost echipate cu elice rotative de diametru mare cu pale articulate și o sarcină mică pe zona măturată, ca în elicoptere, care au furnizat astfel de mașini capacitatea de a efectua decolare verticală cu o putere relativ mică a motorului instalat pe ele..

Elicele cu tiltrotor erau conduse direct de la motoare, care puteau fi instalate în nacele, rotindu-se cu elicele, sau de la motor / motoare, care erau amplasate în fuzelajul mașinii sau în nacele separate, în timp ce numai elicele se roteau când trecerea la un alt model de zbor. În timpul zborului orizontal, tiltrotorul a fost controlat ca un avion - cu ajutorul comenzilor obișnuite ale aeronavelor, iar la trecerea la zbor vertical - ca un elicopter, cu ajutorul controlului pasului general și ciclic al elicelor. S-a presupus că, în cazul unei defecțiuni a centralei electrice, tiltrotorii vor putea ateriza ca un avion cu planificare și înclinare parțială a elicelor sau, ca un elicopter, în modul autorotație.

Tiltrotor Bell XV-3

De mulți ani, compania Bell a desfășurat o cantitate mare de cercetare și muncă experimentală în domeniul creației de tiltrotori, lucrarea în această direcție a fost condusă de designerii Arthur Young și Bertrand Kelly, ulterior li s-a alăturat Robert Lichten. La competiția din 1950 a Armatei Americane pentru cel mai bun design de aeronavă pentru serviciile de recunoaștere și salvare de pe front, Bell a prezentat un design cu tiltor cu elice rotor inclinate. În total, comisia a luat în considerare 17 proiecte diferite, dintre care au fost selectate doar 3 proiecte de aeronave cu aripi rotative, inclusiv proiectul proiectanților companiei „Bell”. În urma competiției desfășurate în 1951, Forțele Aeriene ale SUA au semnat un contract cu această companie pentru construcția a două convertizoare experimentale pentru testele de zbor ulterioare ale vehiculelor.

Construcția primului tiltrotor Bell, care a primit inițial denumirea Bell XH-33 și ulterior Bell XV-3, a fost amânată, lucrările au fost finalizate abia la începutul anului 1955, iar pe 10 februarie a aceluiași an primul oficial a avut loc demonstrația noutății. La 11 august 1955, au avut loc primele zboruri verticale de decolare și zbor, apoi trecerea la zbor orizontal, când înclinarea elicelor a atins 15 grade (pilotul de test Floyd Carlson). În testele ulterioare ale tiltrotorului, care au avut loc pe 25 octombrie 1956 în aer la o altitudine de 60 de metri cu elicele înclinate cu 20 de grade, dispozitivul a pierdut controlul din cauza instabilității mecanice și a căzut, în timp ce Bell XV-3 a fost distrus, iar pilotul de testare Dick Stensbury ca urmare a căderii, a fost grav rănit.

Datorită dezastrului, testele suplimentare de zbor ale tiltrotorului au continuat abia în 1958 pe a doua instanță a Bell XV-3. La început, avea elice cu două palete, dar în curând au fost înlocuite cu trei palete. Pentru prima dată, o tranziție completă de la zbor vertical la zbor orizontal cu aterizare verticală ulterioară a fost efectuată pe 18 decembrie 1958, în acest zbor, tiltrotorul a fost controlat de pilotul de testare Bill Quinlen. În zborurile ulterioare, dispozitivul a reușit să atingă o viteză de 212 km / h la o altitudine de 1220 metri. În 1962, această unitate a fost transferată pentru testare ulterioară la NASA Langley Research Center. În acest centru, Bell XV-3 a zburat cu succes în moduri verticale și a efectuat tranziții incomplete în modul avion cu un pas al elicei de 30-40 de grade.

De asemenea, tiltrotorul a fost testat pe un stand special, unde a fost efectuată o tranziție completă la modul de zbor „avion”. La trecerea de la un mod de zbor cu elicopterul la unul de aeronave, elicele au fost înclinate la 90 de grade folosind un angrenaj melcat de la motoarele electrice. Procesul de tranziție durează de obicei doar 15-20 de secunde. În același timp, tiltrotorul Bell XV-3 a reușit să continue să zboare în orice poziție intermediară a elicelor în timpul tranziției. În total, acest tiltrotor a efectuat peste 250 de zboruri de test și 110 tranziții complete între modurile de zbor, zburând aproximativ 450 de ore în acest timp. În timpul acestor zboruri, a fost atinsă o viteză maximă de 290 km / h, precum și o altitudine de 3660 metri. Testele cu tiltrație au continuat în 1965, dar deja într-un tunel de vânt. Aceste teste au fost oprite din cauza detașării nacelei cu elicea și a pagubelor primite de Bell XV-3.

Forțele aeriene și armata SUA aveau speranțe foarte mari pentru dezvoltarea acestui tip de aeronavă, considerând că convertoarele sunt cele mai potrivite pentru operațiuni de recunoaștere, comunicații și salvare. Bell a creat o serie de proiecte atât pentru modelele militare, cât și pentru cele civile ale unor astfel de avioane cu aripi rotative. Pe mai multe dintre ele, a fost planificată instalarea a două motoare cu turbină cu gaz situate în gondole sub aripă, în timp ce viteza maximă trebuia să fie de aproximativ 400 km / h.

Dispozitivul de înclinare Bell XV-3 avea același aspect ca și aeronavele convenționale. Cel mai simplu și mai potrivit a fost aspectul, în care elicele erau situate la capetele aripilor: când erau rotite, tiltrotorul a devenit similar cu un elicopter transversal cu două rotori. În timpul decolării verticale, fluxul din elice a fost inhibat, suflând peste aripă, care a fost motivul pierderii elicelor în tracțiune, iar viteza maximă a tiltrotorului a fost relativ mică datorită puterii reduse raportul dintre aeronavele experimentale.

În exterior, tiltrotorul experimental Bell XV-3 este un monoplan cu un motor și două elice rotative cu trei pale, precum și un șasiu de derapaj cu un design foarte simplu, șasiul șinei avea 2, 8 metri. În același timp, fuselajul avionului se distinge prin forme aerodinamice bune. În prova sa era o cabină de pilotaj cu o zonă mare de geamuri. În această cabină se aflau un pilot, un copilot sau un observator, precum și doi pasageri, în locul lor era posibilă plasarea unei persoane rănite pe o targă cu un ordonator. Aripa tiltrotorului era dreaptă și avea o suprafață relativ mică, deoarece a fost calculată pentru a crea ridicare numai la viteza de zbor de croazieră. La capetele aripii erau mici gondole cu șuruburi rotative. Învelișul vârfului aripii ar putea fi îndepărtat de către reprezentanții serviciilor tehnice pentru a avea acces la componentele transmisiei. Aripa avea, de asemenea, clapete și eleroane retractabile. Unitatea de coadă era aceeași cu cea a aeronavelor convenționale - cu o cârmă, cu o coadă verticală mare, pe chilă era un stabilizator cu o deschidere de 4 metri cu lifturi.

Datorită designului său, tiltrotorul Bell XV-3 avea o serie de caracteristici operaționale unice. De exemplu, transmisia încrucișată, care era tipică pentru avioanele cu mai multe motoare, era absentă. În cazul unei defecțiuni a centralei electrice, elicele Bell XV-3 au fost aduse automat în poziție verticală, ca urmare a faptului că tiltrotorul ar putea coborî pe autorotație ca un elicopter obișnuit sau un giroplan convențional. În același timp, elicele s-au aplecat înainte pentru a crea împingere, totuși, în timpul zborului orizontal, o parte a ascensorului a fost totuși creată de aripa aparatului.

Cel mai dificil lucru pentru inginerii Bell a fost selectarea elicelor cu diametrul optim pentru tiltrotorul Bell XV-3. Întregul punct era că pentru decolarea verticală a vehiculului erau necesare elice cu diametru mare, în timp ce în zbor orizontal era mai profitabil să folosim elice mici. În cele din urmă, diametrul de compromis al șuruburilor de rotire a fost de 7,6 metri. Elicele cu trei pale de acest diametru erau situate în nacele la vârfurile aripilor. Manșoanele cu șurub aveau balamale verticale și orizontale intersectate situate la o distanță de 0,44 metri de axa de rotație, precum și compensatoare de oscilație. Butucii elicei erau acoperite cu carenaje. Lamele lipite din metal au o formă dreptunghiulară și o răsucire geometrică de 20 de grade.

Tiltotorul experimental Bell XV-3 a fost alimentat de un motor cu piston radial răcit cu aer Pratt & Whitney. Era R-985-AN-1 și motorul avea o putere maximă de 450 CP. la 2300 rpm la o altitudine de 450 de metri și în timpul decolării. Motorul a fost instalat în partea centrală a fuselajului. Datorită puterii insuficiente a centralei, viteza maximă a fost limitată la 280 km / h, deși tiltrotorul a arătat o valoare mai mare în timpul testelor. Obținerea turației mai mari a fost posibilă prin înlocuirea motorului cu unul mai puternic. În special, au existat planuri de instalare a unui GTE Lycoming T-53 cu două arbori, care a dezvoltat o putere de 825 CP.

După finalizarea testelor Bell XV-3, ideea unui tiltrotor nu a fost abandonată în Statele Unite. După el s-a născut un nou model. Noua aeronavă a fost echipată cu motoare deja rotative. A primit denumirea Bell XV-15 și și-a făcut primul zbor în mai 1977. Și pe 19 martie 1989, tiltrotorul Bell V-22 Osprey a decolat în cer, care este în funcțiune din 2005. El servește în Corpul de Marină și în Comandamentul de Operațiuni Speciale al Forțelor Aeriene ale Statelor Unite. Începând din 2016, au fost construite peste 300 de vehicule de acest tip, iar furnizarea acestor convertoare către forțele armate americane continuă.