Ultima dată ne-am uitat la proiectele avioanelor în formă de disc create în Germania nazistă. Niciunul dintre ei nu a ajuns la o stare mai mult sau mai puțin rafinată. Cel mai de succes design, aeronava AS-6, a reușit să intre în teste de zbor și chiar a încercat să decoleze. Cu toate acestea, toate acestea au fost realizate cu prețul mai multor accidente. Drept urmare, Germania, după ce a investit mulți bani, nu a primit niciodată un singur avion cu o formă rotundă nestandardizată. Cu câțiva ani înainte de germani, proiecte similare au fost demarate de ingineri americani. Și din diverse motive, „discurile” din Statele Unite s-au dovedit a fi mult mai reușite decât cele germane, deși nici ele nu au intrat în producția de masă.
„Clătite” de Zimmermann
Dintre toți inginerii americani, Charles Zimmerman a obținut primul succes în domeniul avioanelor în formă de disc. Trebuie remarcat faptul că ideea de a face aripa rotundă în plan a existat înainte. Doar ideile anterioare au rămas în etapele de idei sau schițe preliminare ale aspectului aeronavei. În 1933, Zimmerman a obținut un loc de muncă la Chance Vought și a reușit să înceapă cercetarea aripilor cu raport de aspect ultra-scăzut. Scopul lucrării sale a fost acela de a studia proprietățile unei aripi cu un raport de aspect de aproximativ unitate, precum și diferite forme ale marginilor anterioare și laterale ale aripii. De-a lungul câtorva ani, Zimmermann a testat diverse configurații aerodinamice până când a ajuns la concluzia că caracteristicile suprafeței lagărului, care avea o formă rotundă în plan, erau bune.
Vought V-173 "Clătită zburătoare"
Studiile au arătat că o aripă în formă de disc, în ciuda rezistenței relativ mari a aerului, are o ridicare foarte bună. În plus, s-a constatat pe modelele de testare că a fost posibil să se îmbunătățească caracteristicile aerodinamice ale unei aeronave cu o astfel de aripă numai prin aranjarea corectă a motoarelor și a elicelor. Pentru a face acest lucru, acesta din urmă trebuie așezat astfel încât fluxul creat de acestea să spele suprafețele superioare și inferioare ale aripii. Până în 1939, proiectul lui Zimmermann ajunsese la stadiul în care era posibil să nu mai experimentezi pe modele și să începi să proiectezi un avion cu drepturi depline.
Avionul cu indexul V-173 și numele neoficial Flying Pancake („Flying Pancake”) a încorporat toate noile idei ale lui Zimmermann. Unitatea principală a structurii era o aripă-carenă, apropiată în formă de cerc. În acest caz, profilul aripii era simetric. Două elice ale aeronavei erau transportate înainte de aripă și fiecare avea un diametru mai mare de cinci metri. Datorită acestui fapt, precum și viteza de rotație special selectată a elicelor, ridicarea aripii a fost de câteva ori mai mare decât cea a aeronavelor cu o aripă dreaptă de aceeași distanță. În plus, elicele s-au rotit astfel încât vârtejurile care ies din palete să se învârtească în direcția opusă mișcării vârtejurilor de trezire de la capetele aripii. Această caracteristică de design a mărit extensia efectivă a planului lagărului de la unu la patru. În același timp, nu au fost necesare modificări ale dimensiunii aeronavei.
În interiorul carcasei aripilor au fost amplasate două motoare cu piston Continental A80 cu doar 80 de cai putere fiecare. Fiecare dintre ele a fost conectat la propria elice și sincronizat cu celălalt motor printr-un arbore suplimentar. Este demn de remarcat faptul că, pentru a asigura un flux eficient în jurul aripii, trebuia introdusă o cutie de viteze separată în mecanismul de sincronizare: un motor își rotea elicea în sensul acelor de ceasornic, iar celălalt în sens invers acelor de ceasornic. Cu toate acestea, chiar și cu o centrală atât de complexă și neobișnuită, V-173 nu cântărea mai mult de 1400 kg. În centrul părții frontale a corpului aripii era amplasată o cabină de pilotaj cu un baldachin în formă de picătură. Pentru confortul pilotului, partea inferioară a frontului aripii era din sticlă. Faptul este că atunci când această parte a avionului a fost sigilată cu o pânză sau placaj, pilotul nu putea în mod normal să privească înainte și în jos, ceea ce ar putea avea un efect extrem de deplorabil asupra aterizării aeronavei. Aterizarea și decolarea au fost planificate pentru a fi efectuate în mod tradițional, folosind pista. V-173 a fost echipat cu un tren de aterizare simplu retractabil cu bretele. Pentru un avion pur experimental, acest lucru a fost considerat suficient. Controlul zborului urma să se efectueze folosind două chile cu cârme și doi stabilizatori cu cârme, numite „elevatoare”. După cum a fost conceput de Zimmermann, aceștia au jucat simultan rolul atât al aleronelor, cât și al ascensoarelor. Puțin mai târziu, un astfel de organ de conducere va fi numit termenul „Elevon”.
La începutul asamblării prototipului, Biroul de Aeronautică al Marinei SUA a devenit interesat de proiect. La scurt timp după aceea, și-au schimbat interesul pentru a acorda o atenție deosebită și au cerut ca V-173 să fie dezvoltat în continuare, luând în considerare posibila operațiune pe portavioane. Cu toate acestea, aspectul mașinii a fost atât de neobișnuit încât autoritățile navale au cerut mai întâi ca modelul la scară largă al „Pancake” să fie suflat într-un tunel de vânt. A ajuns la punctul în care unul dintre amirali a pus o întrebare de genul „poate zbura chestia asta?” La 15 septembrie 1941, experimentele din tunelul vântului au fost finalizate și nimeni din înalte autorități nu s-a mai îndoit de potențialul noii aeronave. A doua zi după încheierea testelor modelului la scară largă, Marina a oferit Chance Vought un contract pentru a dezvolta un luptător pe deplin pe bază de transportator.
În timpul purjării, au fost identificate mai multe defecte de proiectare, care au fost în curând corectate. În vara anului 42, un experimentat V-173 a plecat la testare. La început, piloții de testare erau limitați doar la rulare și jogging. Primul zbor al aeronavei a avut loc abia pe 23 noiembrie. În același timp, deja în primele zboruri "Flying Pancake" a arătat caracteristici excelente și a confirmat pe deplin corectitudinea designerului său. De exemplu, viteza de decolare în timpul decolării nu depășea 45-50 km / h și două motoare de numai 80 CP fiecare. a accelerat-o la 240 de kilometri pe oră. Pentru o centrală atât de slabă, acest lucru a fost mai mult decât bun. Nu fără accidente. La începutul anului 1943, ambele motoare au fost oprite pe prototipul aeronavei în timpul zborului. Pilotul a trebuit să alunece pe cea mai apropiată plajă și să aterizeze de urgență. Datorită rezistenței insuficiente a „acoperirii” nisipoase, aeronava a întors nasul și a deteriorat elicele. Cu toate acestea, reparația a durat doar câteva zile.
Când a fost reconstruit prototipul V-173, Zimmerman, în colaborare cu designerii Chance Vout sub conducerea lui Y. Greenwood, finalizase dezvoltarea unei noi versiuni a Flying Pancake. De data aceasta, designul a fost destinat utilizării militare. Să recunoaștem, doar militarii nu au manifestat prea mult interes față de aeronava originală. Da, performanțele la decolare și aterizare păreau promițătoare, dar nevoia de a restructura producția, de a introduce noi tehnologii etc. în mod clar nu a adăugat optimism. Prin urmare, aspectul noii aeronave cu indicele XF5U a fost adoptat abia în iulie 1943, iar contractul pentru construirea a două prototipuri a fost semnat un an mai târziu. Noul luptător a primit porecla Skimmer - „Skimmer”.
Designul general al XF5U a fost similar cu V-173. Cu toate acestea, spre deosebire de structura din lemn a aeronavelor mai vechi, s-a propus realizarea celei noi din metal. Acest material era un compozit din piese de balsa acoperite cu tablă de aluminiu. Metalitul avea valori bune de rezistență și era foarte ușor. În plus, a existat posibilitatea de a fabrica piese metalice prin ștanțare, care a promis să reducă semnificativ costurile de producție. XF5U este mai mare decât predecesorul său, care, totuși, nu are impact asupra sarcinilor admisibile. Sistemul de control în ansamblu a rămas același, dar cabina de pilotaj a fost modificată semnificativ. Datorită unui nou cadru metalit puternic, carlinga a fost deplasată în sus, ceea ce a făcut posibilă și îndepărtarea ferestrei de pe partea inferioară a părții frontale a aripii. Șase mitraliere Browning M2 de 12,7 mm au fost așezate pe laturile cabinei. Pe laturile locului de muncă al pilotului erau două instalații de trei mitraliere. Pentru mijlocul anilor 40, astfel de arme au fost considerate suficiente, dar în viitor s-a planificat înlocuirea mitralierelor cu tunuri de 20 mm. Pe lângă armamentul cu țeavă, aeronava putea transporta rachete neguidate, bombe etc. Pentru ei, erau șase stâlpi sub partea de mijloc a aeronavei.
Separat, merită să vorbim despre noua centrală XF5U. Un luptător cu drepturi depline pe bază de transportor urma să fie alimentat de motoare cu piston Pratt & Whitney R2000-7 cu o capacitate de 1350 CP. Împreună cu noile motoare, „Pancake” actualizat a primit elice noi. Pentru XF5U, Hamilton Standard a dezvoltat o formă originală a elicei cu lamă. Comparativ cu cele vechi, acestea erau mai eficiente la viteze mici și medii. În plus, noile elice cu patru pale au fost optimizate pentru performanțe relativ reduse ale RPM. Puterea totală a centralei a depășit două mii și jumătate de cai putere. În combinație cu elice eficiente și o greutate maximă la decolare de 7600 kg, acest lucru a făcut posibil chiar decolarea pe verticală. Numai pentru aceasta a fost necesar să se instaleze avionul pe o rampă specială.
La mijlocul lunii iunie 1945, primul prototip al lui Shumovka era gata. Noutatea designului și chiar a conceptului său timp îndelungat a împiedicat începerea testării. Conducerea Marinei SUA a lansat din când în când noi interdicții asupra zborurilor. Din această cauză, prima rulare a fost posibilă abia la sfârșitul anului 46. La rândul său, primul zbor a avut loc pe 12 ianuarie 1947. Așa cum ar fi norocul, au existat puține probleme cu sprijinirea armatei. Până la începutul anului 47, Marina a redus, de asemenea, finanțarea. Din acest motiv, programul de testare a zborului a trebuit scurtat. Cu toate acestea, menținând performanțele la decolare și aterizare, a fost posibilă accelerarea avionului la peste 800 de kilometri pe oră. Pentru 1945, acesta a fost un indicator foarte bun, dar nu pentru al 48-lea. În acel moment, avioanele de luptă au început să intre în trupe și „Shumovka” pur și simplu nu și-a găsit un loc în nomenclatorul avioanelor navale. La începutul anului 1948, programul a fost înghețat și puțin mai târziu, ambele prototipuri au fost dezasamblate.
XF5U-1
Teoretic, aerodinamica „Flying Pancake” și „Skimmer” a făcut posibilă efectuarea unor astfel de manevre de care alte aeronave pur și simplu nu erau capabile. În plus, aspectul XF5U Skimmer ar putea face viața mult mai ușoară pentru echipajele portavioanelor. Cu toate acestea, noutatea revoluționară a designului a fost factorul care a pus capăt întregului proiect. Dintre toate avioanele în formă de disc Zimmermann produse, doar un prototip V-173, care este păstrat în Muzeul Smithsonian, a supraviețuit până în prezent.
Farfuria zburatoare care nu a zburat
Câțiva ani după închiderea proiectelor lui Zimmermann, ideile de planuri non-standard s-au întors doar într-o manieră științifică. Nu a ajuns la punctul de a construi prototipuri. Acest lucru s-a schimbat în 1952, când angajatul Avro Canada, John "Jack" Frost, a inițiat proiectul Avro VZ-9 Avrocar. Este demn de remarcat faptul că, spre deosebire de modelele descrise anterior, ideea lui Frost a fost pe deplin compatibilă cu ceea ce majoritatea oamenilor își imaginează atunci când spun „avioane în formă de disc”. Designerul canadian a decis să nu facă aripa sub forma unui disc, ci să se orienteze către o altă idee originală.
Avrocar S / N 58-7055 (marcat AV-7055)
Frost a decis să folosească forța de jet deja familiară pentru acea vreme în combinație cu așa-numitul. efectul Coanda. Esența acestui fenomen constă în faptul că un curent de lichid sau gaz, care se deplasează lângă orice obiect, tinde să se apropie de el sau chiar să se „lipească”. Conform ideii lui Frost, acest comportament al aerului trebuia să faciliteze manevrarea aparatului. În primul rând, inginerii Avro Canada au realizat un mic aparat pentru a-și demonstra ideile. Modelul cu un diametru de numai 11 centimetri putea să se ridice în aer la o înălțime mică, dar orice mecanisme de manevră nu se încadrau în el. Cu toate acestea, departamentul militar canadian a devenit interesat de această idee și a alocat aproximativ 400 de mii de dolari SUA pentru a continua lucrarea. La scurt timp după aceea, proiectul a primit indicele Y2.
În acest stadiu, viitorul Avrocar a devenit ținta unei drame de spionaj. Din 1952, CIA încearcă să afle dacă unele țări au noi proiecte de aeronave. În 53, cercetașii au aflat despre existența proiectului Y2 și au raportat acest lucru superiorilor lor. La scurt timp după transferul documentelor către „etaj”, domnii de la Pentagon au contactat armata canadiană și i-au invitat să continue crearea Y2 în comun. Canada a acceptat oferta. Printre altele, acest lucru a avut implicații financiare plăcute. Șeful Diviziei de Cercetare a Forțelor Aeriene din SUA, generalul-locotenent D. Putt, a strâns o finanțare de 2 milioane de dolari pe an. Foarte îndrăzneț pentru un nou proiect revoluționar. Cu toate acestea, banii au fost alocați și Avro și-a continuat cercetările. Până la mijlocul deceniului, proiectul VZ-9 era gata, care, de fapt, a devenit „cântecul de lebădă” al programului Y2.
Discul de cincisprezece metri, cu șase turboreactoare, care aruncau gazele prin propriile lor duze și, de asemenea, alimentau o turbină mare, putea să urce teoretic la orice înălțime și să zboare în orice direcție. Clientul, reprezentat de armata americană și canadiană, a aprobat proiectul, dar a cerut mai întâi să testeze noua tehnologie pe un vehicul cu echipaj mai mic. Din această cauză, „placa” a fost stoarsă la un diametru de aproximativ șase metri. Centrala a fost, de asemenea, schimbată în consecință: acum doar trei motoare au fost plasate în jurul turbinei centrale. Sistemul de control al zborului este interesant. Pentru urcare sau coborâre, trebuia să schimbe tracțiunea tuturor motoarelor simultan, ceea ce a afectat viteza turbinei de ridicare. Pentru a înclina într-o direcție sau alta, Avrocar avea un sistem special care schimba forța motoarelor individuale, astfel încât corpul dispozitivului, datorită diferenței sale, să fie înclinat în direcția corectă. A trebuit să joc foarte mult acest sistem: a fost necesar să se ia în considerare răspunsul clapetei de accelerație a motoarelor, stabilitatea întregului aparat și o mulțime de alți parametri.
Câteva fotografii în zbor
La mijlocul anului 1959, primul prototip al modelului Avrocar era gata. A sosit timpul pentru testare. Primele săptămâni s-au petrecut lucrând la interacțiunea motoarelor și a sistemelor lor de control. A fost o afacere grea, dar canadienii și americanii au făcut-o. Până în noiembrie același an, VZ-9 era pregătit pentru primul său zbor. Pe 12 noiembrie, „farfuria zburătoare” a decolat de la sol și a planat la o altitudine mică. În timp, au început să adauge tracțiune și să ducă dispozitivul la altitudini ușor mai mari. La o distanță de aproximativ un metru de sol, Avrocar atârna liber, manevra și se putea deplasa în orice direcție. Dar când a venit vorba de urcarea la o înălțime de cel puțin câțiva metri, a apărut brusc o trăsătură foarte neplăcută a proiectului. Centrala electrică relativ slabă a prototipului ar putea oferi stabilitate și controlabilitate satisfăcătoare numai la o înălțime de până la un metru și jumătate. Odată cu creșterea în continuare a „Avrocar” a trebuit să se bazeze doar pe efectul Coanda. La rândul său, efectul ecranului a dispărut și aeronava și-a pierdut stabilitatea de odinioară. După o serie de zboruri de test, inginerii Avro Canada au trebuit să se întoarcă în spatele sertarelor. Între timp, armata canadiană, nemulțumită de rezultate, a ajuns la concluzia că proiectul era inutil și a refuzat să dea bani în continuare.
În următoarele luni, o echipă de designeri condusă de J. Frost a încercat să găsească o soluție la problema descoperită și să asigure o stabilitate adecvată. În această etapă a lucrării, au fost colectate mai multe modele, pe care au fost elaborate idei noi. Cu toate acestea, niciunul dintre modele nu a reușit să urce la o înălțime tolerabilă și totuși să nu se răstoarne. Printre motivele acestui comportament al vehiculelor s-au numărat lipsa suportului aerian suplimentar (același efect la sol) și cerințele de proiectare pentru o echilibrare precisă și precisă și necesitatea de a sincroniza funcționarea motoarelor. Toate acestea ar putea fi corectate numai cu ajutorul unei schimbări radicale de design. La sfârșitul anului 1960, Frost a început să reproiecteze proiectul în conformitate cu experiența acumulată. Din 1959, proiectul Y2 a fost finanțat doar de Statele Unite. De-a lungul timpului, oficialii americani responsabili pentru program au început să se îndoiască de oportunitatea acestuia. Prin urmare, la scurt timp după începerea modernizării cardinale, finanțarea pentru Avrokar a încetat. Personalul Pentagonului a fost dur și laconic. Documentul privind încetarea lucrărilor a indicat inutilitatea proiectului, precum și absența unui rezultat satisfăcător la un cost de aproximativ douăsprezece milioane de dolari.
„Farfuria” fără zbor a fost totuși dusă la muzeul aerospațial
Ambele prototipuri construite de Avrocar, care sunt păstrate în muzeele de aviație din Statele Unite, au supraviețuit până în zilele noastre. În urmă cu aproximativ zece ani, un număr de istorici canadieni au susținut transferul unuia dintre „Avrokars” în mâinile Canadei. Ei au motivat acest lucru prin necesitatea de a recunoaște meritele țării lor în crearea proiectului. În același timp, subiectul finanțării acțiunilor a fost cumva ocolit, deși Statele Unite au cheltuit de peste zece ori mai mulți bani pe programul Y2 decât vecinul său din nord. În special și, prin urmare, conversațiile de la începutul anilor 2000 au rămas doar conversații și ambele VZ-9 construite sunt încă în muzeele americane.
