Колокол XV-15 - Bell XV-15

XV-15
XV-15 в парящем
Роль	Экспериментальный самолет вертикального взлета и посадки
национальное происхождение	Соединенные Штаты
Производитель	Bell Helicopter Textron
Первый полет	3 мая 1977 г.
В отставке	2003 г.
Основной пользователь	НАСА
Количество построенных	2
Разработана в	V-22 Osprey

Bell XV-15 является американский Tiltrotor VTOL самолет. Это был второй успешный экспериментальный конвертоплан и первый, продемонстрировавший высокие скоростные характеристики концепции по сравнению с обычными вертолетами.

Разработка

Ранний самолет с винтом вертикального взлета и посадки

Идея создания самолета вертикального взлета и посадки с использованием винтокрылов вертолетов на законцовках крыла возникла в 1930-х годах. Первая конструкция, напоминающая современные конвертопланы, была запатентована Джорджем Лебергером в мае 1930 года, но он не стал развивать эту концепцию. В Второй мировой войны , немецкий прототип под названием Фокке-Achgelis Fa 269 была разработана , начиная с 1942 года, но он никогда не летал.

Два прототипа, которые совершили полет, были одноместной Transcendental Model 1-G и двухместной Transcendental Model 2, оба приводились в действие одинарными поршневыми двигателями. Разработка модели 1-G началась в 1947 году, и она совершила полет в 1954 году. Модель 1-G летела до крушения в Чесапикском заливе 20 июля 1955 года, разрушив прототип самолета, но не причинив серьезного вреда пилоту. Transcendental 1-G был первым самолетом-конвертопланом, совершившим полет, и он выполнил большую часть перехода от вертолета к самолету в полете с точностью до десяти градусов от истинного горизонтального полета самолета. Модель 2 была разработана и взлетела вскоре после этого, но, кроме испытаний в режиме зависания, она почти не летала. ВВС США отозвали финансирование в пользу Bell XV-3.

Белл XV-3 был первый полет в 1955 г. Как и его предшественники, XV-3 имели двигатели в фюзеляже и приводные валы передачи мощности, чтобы наклон законцовки крыла ротора в сборе.

Другие концепции роторов, такие как замедленные роторы , остановленные роторы, складывающиеся роторы и роторы переменного диаметра, были исследованы для последующих разработок, но инженеры Bell Кеннет Вернике и Боб Лихтен сочли их невыполнимыми по сравнению с опытом работы с проектом XV-3.

Технический прогресс

Одна из основных проблем ранних конструкций конвертопланов заключалась в том, что приводные валы, передающие мощность от фюзеляжа к несущим винтам законцовок крыла, наряду с коробкой передач и механизмами наклона законцовок крыла, имели значительные нагрузки и были тяжелыми. Они передавали большое количество мощности и крутящего момента на большие расстояния для системы передачи энергии самолета.

В экспериментальном самолете XV-15 произошел важный шаг вперед: вместо двигателей в фюзеляже XV-15 двигатели были перенесены на вращающиеся концы крыла, непосредственно соединенные с несущими винтами. Обычно мощность передавалась напрямую от двигателя к редуктору с пониженной скоростью и к ротору / гребному винту без использования длинных валов. Вдоль крыльев по-прежнему имелся приводной вал для аварийного использования, чтобы передавать мощность на противоположный ротор в случае отказа двигателя, но этот вал обычно не нес никаких силовых нагрузок, что делало его легче.

Концепция наклоняемого двигателя привнесла сложности в конструкцию двигателей и отсеков двигателей, чтобы иметь возможность переключаться с работы в горизонтальном положении на работу в вертикальном. Эти проблемы были решены довольно рано в программе XV-15.

В конце 1960-х - начале 1970-х годов НАСА и другие исследователи активно работали над теоретическими испытаниями и испытаниями в аэродинамической трубе различных гондол ротора. В исследовании и разработке предложений участвовали две компании: Bell Helicopter и Boeing Vertol . Основное внимание уделялось гондолам с поворотными винтами, интеграции поворотных роторов с крыльями и фюзеляжем самолета и изучению воздушного потока при наклоне несущих винтов. Были исследованы поворотные роторы с фиксированными роторами и со складывающимися роторами.

Проект XV-15

То, что должно было стать программой XV-15, было запущено в 1971 году в Исследовательском центре НАСА Эймса . После предварительной работы был проведен конкурс на присуждение двух контрактов на НИОКР на сумму 0,5 миллиона долларов США на разработку прототипов. Ответившие компании включают Sikorsky Aircraft , Grumman Aircraft , Boeing Vertol и Bell Helicopter.

Контракты на НИОКР были выданы компаниям Bell Helicopter и Boeing Vertol 20 октября 1972 года. Конструкторские предложения обеих компаний были представлены 22 января 1973 года.

Конкурирующие проекты

Компания Boeing Vertol предложила свою модель 222 (не путать с более поздним обычным вертолетом Bell 222 ), в которой двигатели находились в неподвижных гондолах на конце каждого крыла, а небольшая вращающаяся гондола с ротором была немного ближе к фюзеляжу. на крыле. Эта конструкция упростила конструкцию двигателя, поскольку он всегда оставался в горизонтальном положении, не имея очень длинных приводных валов по отношению к наклонным роторам.

В конструкции Bell, Bell Model 301, вся гондола крыла поворачивалась между горизонтальным и вертикальным положениями, при этом двигатель и несущий винт в сборе фиксировались вместе внутри гондолы. Это упростило передачу мощности, но предъявило более сложные требования к конструкции двигателя и, вероятно, было немного тяжелее, чем предложение Boeing.

После рассмотрения обоих предложений НАСА выбрало Bell 301 для дальнейшей разработки, и 31 июля 1973 года был подписан контракт на дальнейшие исследования и разработки. В течение следующих четырех лет потребовались обширные разработки и испытания, чтобы завершить разработку самолета. Первый из двух Bell XV-15 с бортовым номером N702NA впервые поднялся в воздух 3 мая 1977 года. После минимальных летных испытаний на испытательном стенде Bell самолет был переведен в исследовательский центр Эймса в Маунтин-Вью, Калифорния, где он был затем установлен. в большой аэродинамической трубе Эймса и прошли всесторонние испытания в различных смоделированных полетных условиях.

Для Министерства обороны США Joint-служба вертикального взлет посадки экспериментальной программы самолета / (JVX), Bell Helicopter и Boeing Вертол объединились , чтобы подать заявку на расширенный вариант XV-15 в 1983 году команды The Bell Boeing получили контракт на предварительный дизайн в том же году, который привел к созданию Bell Boeing V-22 Osprey .

Летные испытания

После аэродинамической трубы и летных испытаний, проведенных Bell, самолет был доставлен в НАСА Драйден , который находится на базе ВВС Эдвардс в Калифорнийской высокогорной пустыне. Летные испытания XV-15 продолжали расширять свой полетный диапазон. Он мог успешно работать как в вертолетных, так и в обычных режимах полета самолета и плавно переходить между ними. Как только самолет был признан достаточно испытанным, он был возвращен в исследовательский центр Эймса для дальнейших испытаний.

XV-15 были признаны достаточно испытанными, и один самолет был доставлен на Парижский авиасалон 1981 года для демонстрационных полетов. The New York Times высоко оценила его работу. «И если и был симпатичный самолет, то это Bell XV-15 ... Машина, ставшая хитом шоу, выполнила серию маневров, в том числе поклонилась толпе». В течение следующего года сенатору Барри Голдуотеру, министру военно-морского флота Джону Леману и другим официальным лицам были предложены полеты в качестве второго пилота для продвижения конвертопланов для военных разработок.

XV-15 были стандартной демонстрацией на ежегодном летнем авиашоу на совмещенной военно-морской авиабазе Моффетт-Филд в течение нескольких лет в течение 1980-х годов. Оба XV-15 активно эксплуатировались в течение 1980-х годов, тестируя аэродинамику и конвертоплан для гражданских и военных типов самолетов, которые могли последовать за ними, включая программу V-22 и AW609.

Международной авиационной федерации классифицирует XV-15 в качестве Rotodyne, и как таковой он держит рекорд скорости 456 км в час (283 миль в час), а также время до набора высоты 3 км и 6 км.

Дальнейшее тестирование

Первый прототип XV-15, N702NA, был передан компании Bell для разработки и демонстрационного использования. 20 августа 1992 года самолет потерпел крушение, когда его пилотировал приглашенный летчик-испытатель. Он поднимался для финального зависания, когда из системы коллективного управления на одном пилоне выскользнул болт, в результате чего ротор развернулся на полный шаг. Самолет неконтролируемо перевернулся вверх ногами и упал в перевернутом состоянии. Хотя самолет был значительно поврежден, конструктивно он был в основном неповрежденным, и пилот и второй пилот избежали аварии, получив лишь незначительные травмы. Кабину самолета утилизировали и переоборудовали для использования в качестве имитатора полета .

Второй прототип XV-15, N703NA, использовался для испытаний в поддержку программы военных конвертопланов V-22 Osprey и гражданского среднего транспортного самолета Bell / Agusta BA609 . Он продолжался в основном в испытательных операциях НАСА до сентября 2003 года. Самая короткая взлетная дистанция была достигнута с гондолами под углом 75 градусов.

После того, как N703NA был выведен из эксплуатации, он был передан Смитсоновскому национальному музею авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия. XV-15 перелетел через всю страну из Форт-Уэрта, штат Техас, в музей, прежде чем был списан для демонстрации. Сейчас он выставлен в Центре Стивена Удвара-Хейзи в Вашингтонском международном аэропорту имени Даллеса .

Технические характеристики (XV-15)

Внешний образ
Вырез рисунок из XV-15

Данные Jane's All the World's Aircraft 1988-89 гг.

Общие характеристики

• Экипаж: 2 катапультных кресла Rockwell-Columbus LW-3B
• Вместимость: до 9 пассажиров при наличии сидений / макс. 3 400 фунтов (1542 кг). полезная нагрузка STOL
• Ширина: 57 футов 2 дюйма (17,42 м) в целом с вращающимися роторами
• Высота: 12 футов 8 дюймов (3,86 м) над хвостовыми плавниками

15 футов 4 дюйма (5 м) с вертикальными гондолами

• Площадь крыла: 169 кв футов (15,7 м ² )
• Профиль : Крылья - NACA 64A015
• Пустой вес: 9,570 фунтов (4341 кг)
• Полная масса: 13000 фунтов (5897 кг) VTO
• Максимальный взлетный вес: 15000 фунтов (6804 кг) STO
• Запас топлива: 229 галлонов США (191 имп гал; 867 л) в четырех крыльевых баках
• Силовая установка: 2 турбовальных / турбовинтовых двигателя Textron Lycoming LTC1K-4K , 1550 л.с. (1160 кВт) каждая нормальная взлетная мощность (10 мин макс.)

1802 л.с. (1344 кВт) аварийная мощность (2 мин макс.)

(доработанный Lycoming T53-L-13B)

• Диаметр несущего винта: 2 × 25 футов (7,6 м)
• Площадь несущего винта: 981,8 кв. Футов (91,21 м ² ), общая
  
• Отвал (оригинал): - корень: NACA 64-935 / 528/118 ; совет: NACA 64- (1.5) 12/208
• Отвалная часть (Boeing ATB): - корень: V43030-1.58 / VR-7; подсказка: Boeing VR-8

Представление

• Максимальная скорость: 332 узла (382 миль / ч, 615 км / ч) на высоте 17000 футов (5182 м)
• Крейсерская скорость: 303 кН (349 миль / ч, 561 км / ч) макс. на высоте 16 500 футов (5029 м)

200 узлов (230 миль / ч; 370 км / ч) на высоте 20 000 футов (6096 м)

• Никогда не превышайте скорость : 364 кН (419 миль / ч, 674 км / ч)
• Диапазон: 445 миль (512 миль, 824 км) с максимальным расходом топлива
• Практический потолок: 29000 футов (8800 м)
  
• Практический потолок OEI: 15000 футов (4572 м)
• Потолок наведения IGE: 10 500 футов (3200 м)
• Потолок парения НГЕ: 8650 футов (2637 м)
• Скорость подъема: 3150 фут / мин (16,0 м / с) на уровне моря
• Загрузка диска: 15,2 фунта / кв. Фут (74 кг / м ² )
• Мощность / масса : 0,45 л.с. / фунт (1 кВт / кг)

Смотрите также

Связанная разработка

• Колокол XV-3
• Bell Boeing V-22 Osprey
• AgustaWestland AW609

Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи

• Canadair CL-84 Dynavert
• Сикорский S-69
• Сикорский S-72

Связанные списки

• Список самолетов вертикального взлета и посадки

использованная литература

Примечания

Библиография

внешние ссылки

• Изображение XV-15 в парящем полете