Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Америкалық эксперименталды тік бұрылысты ұшақ
American experimental tiltrotor aircraft
Bell XV 15 – американдық тік қону және ұшуға қабілетті (VTOL) эксперименталды ұшақ. Бұл екінші сәтті эксперименттік тік бұрылысты ұшақ және дәстүрлі тікұшақтарға қарағанда осы концепцияның жоғары жылдамдығын алғаш рет көрсеткен.
The Bell XV 15 is an American tiltrotor VTOL aircraft. It was the second successful experimental tiltrotor aircraft and the first to demonstrate the concept's high speed performance relative to conventional helicopters.
Бастапқы VTOL роторлы ұшақтар
VTOL ұшақтарын құру идеясы 1930 жылдары пайда болды. Қазіргі заманғы tilt-роторларға ұқсас алғашқы конструкцияны Джордж Лебергер 1930 жылдың мамыр айында патенттеген, бірақ ол бұл тұжырымдаманы одан әрі дамытпады. Екінші дүниежүзілік соғыста 1942 жылдан бастап Focke Achgelis Fa 269 деп аталатын неміс прототипі жасалды, бірақ ол ешқашан ұшпады. Ұшуға қол жеткізген екі прототип – бір орындық Transcendental Model 1 G және екі орындық Transcendental Model 2, екеуі де бір поршеньді қозғалтқыштармен жабдықталған. Model 1 G-нің әзірленуі 1947 жылы басталды және ол 1954 жылы ұшты. Model 1 G 1955 жылдың 20 шілдесінде Чесапик шығанағында апатқа ұшырағанға дейін ұшып, пилотқа ауыр жарақаттар келтірмеді. Transcendental 1 G – бұл тік қозғалтқыш ұшағының алғашқы прототипі болды және ол тік ұшудан көлденең ұшуға көшудің көп бөлігін, нақты көлденең ұшудан он градусқа дейін орындады. Model 2 әзірленді және одан кейін ұшты, бірақ ол ұшудан кейінгі сынақтардан көп ұшпады. АҚШ Әуе күштері Bell XV 3 жобасына қаржыны тоқтатты. Bell XV 3 алғаш рет 1955 жылы ұшты. XV 3, оның алдыңғылары сияқты, қозғалтқыштары фюзеляжда орналасқан және қуат беру білігі қанат ұшындағы ротор жиналымдарына берілді. Келесі жобалар үшін баяулатылатын роторлар, тоқтатылатын роторлар, бүгілетін роторлар және өзгермелі диаметрлі роторлар сияқты басқа ротор тұжырымдамалары зерттелді, бірақ Bell инженерлері Кеннет Верник және Боб Лихтен оларды XV 3 жобасының тәжірибесімен салыстырғанда тиімсіз деп санады.
The idea of building VTOL aircraft using helicopter like rotors at the wingtips originated in the 1930s. The first design resembling modern tiltrotors was patented by George Lehberger in May 1930, but he did not develop the concept further. In World War II, a German prototype called the Focke Achgelis Fa 269 was developed starting in 1942, but it never flew. Two prototypes that made it to flight were the one seat Transcendental Model 1 G and two seat Transcendental Model 2, both powered by single reciprocating engines. Development started on the Model 1 G in 1947, and it flew in 1954. The Model 1 G flew until a crash in Chesapeake Bay on 20 July 1955, destroying the prototype aircraft but not seriously injuring the pilot. The Transcendental 1 G was the first tiltrotor aircraft to have flown, and it accomplished most of a helicopter to aircraft transition in flight to within ten degrees of true horizontal aircraft flight. The Model 2 was developed and flew shortly afterward, but it did not fly much beyond hover tests. The United States Air Force withdrew funding in favor of the Bell XV 3. The Bell XV 3 was first flown in 1955. Like its predecessors, the XV 3 had the engines in the fuselage and driveshafts transferring power out to tilting wingtip rotor assemblies. Other rotor concepts, such as slowed rotors, stopped rotors, folding rotors, and variable diameter rotors, were investigated for subsequent designs, but Bell engineers Kenneth Wernicke and Bob Lichten deemed them unfeasible compared to experience with the XV 3 project.
Технологиялық жетістіктер
Ертедегі tilt-rotor ұшақтарының басты мәселелерінің бірі – фюзеляждан қанат ұшындағы роторларға қуат жеткізетін қозғалтқыш біліктері, сондай-ақ қанат ұштарындағы беріліс қорабы мен бұрылу механизмдеріне үлкен жүктеме түсуі және олардың ауыр болуы еді. Олар ұшақтың қуат беру жүйесі үшін үлкен қуат пен айналу моментін ұзақ қашықтыққа жеткізіп берді. XV 15 тәжірибелік ұшағы маңызды дизайн тұжырымдамасын енгізді: XV 15 фюзеляждағы қозғалтқыштардың орнына қозғалтқыштарды тікелей роторлармен байланыстырылған айналмалы қанат ұшындағы бөлімдерге орналастырды. Қуаттың қалыпты жолы – қозғалтқыштан жылдамдықты төмендетуші беріліс қорабы арқылы тікелей роторға/винтке, ешқандай ұзын біліктерсіз. Қозғалтқыш бұзылған жағдайда қарсы роторға қуат беру үшін қанат бойындағы қозғалтқыш білігі әлі де болды, бірақ бұл білік әдетте қуат жүктемесін көтермейтін, сондықтан жеңіл болатын. Бұрылатын қозғалтқыш тұжырымдамасы қозғалтқыштар мен қозғалтқыш бөлімдерінің дизайнына күрделілік қосты, олар көлденең жұмыс істеуден тік жұмыс істеуге ауыса алуы керек еді. Бұл мәселелер XV 15 бағдарламасының басында шешілді. 1960 жылдардың соңы мен 1970 жылдардың басында NASA және басқа зерттеушілер түрлі роторлық бөлімдердің теориялық және жел тоннельдік сынақтарын кеңінен жүргізді. Зерттеуге және жобаларды ұсынуға екі компания қатысты: Bell Helicopter және Boeing Vertol. Назар бұрылу роторларына, бұрылу роторларын ұшақтың қанаттары мен фюзеляжымен интеграциялауға және роторлар бұрылғандағы ауа ағынын зерттеуге бағытталды. Тұрақты роторлары бар және бүгілетін роторлары бар tilt-rotor ұшақтары зерттелді.
One of the major problems with the early tiltrotor aircraft designs was that the driveshafts carrying power from the fuselage out to the wingtip rotors, along with the gearbox and tilting mechanisms at the wingtips, had substantial loads placed upon them and were heavy. They were transferring large amounts of power and torque long distances for an aircraft power transmission system. The XV 15 experimental aircraft introduced a major design concept advance: instead of engines in the fuselage, the XV 15 moved the engines out to the rotating wingtip pods, directly coupled to the rotors. The normal path for power was directly from the engine into a speed reduction gearbox and into the rotor/propeller without any long shafts involved. There was still a driveshaft along the wings for emergency use to transfer power to the opposite rotor in case of engine failure, but that shaft did not normally carry any power loads, allowing it to be lighter. The tilting engine concept introduced complexities in the design of the engines and engine pods to be able to shift from operating horizontally to operating vertically. Those problems were addressed fairly early in the XV 15 program. In the late 1960s and early 1970s, NASA and other researchers worked extensively on theoretical and wind tunnel tests of various rotor pods. Two companies were involved in the research and proposing designs: Bell Helicopter and Boeing Vertol. The focus was on tilt rotor pods, integration of the tilting rotors with the wings and fuselage of the aircraft, and studying the airflow as the rotors tilted. Tilt rotors with fixed rotors and with folding rotors were investigated.
XV-15 жобасы
XV 15 бағдарламасы 1971 жылы NASA Ames Research Center-де бастау алды. Алдын ала жұмыстардан кейін, прототиптік жобаларға екі 0,5 миллион долларлық зерттеу және әзірлеу шартын беру үшін конкурс жарияланды. Sikorsky Aircraft, Grumman Aircraft, Boeing Vertol және Bell Helicopter сияқты компаниялар конкурсқа қатысты. 1972 жылдың 20 қазанында Bell Helicopter және Boeing Vertol компанияларына ҒЗЖ шарттары табысталды. Екі компанияның жобалық ұсыныстары 1973 жылдың 22 қаңтарында ұсынылды.
What was to become the XV 15 program was launched in 1971 at NASA Ames Research Center. After preliminary work, a competition was held to award two $0.5 million research and development contracts for prototype designs. Companies that responded included Sikorsky Aircraft, Grumman Aircraft, Boeing Vertol, and Bell Helicopter. R&D contracts were issued to Bell Helicopter and Boeing Vertol on 20 October 1972. The two companies' design proposals were delivered on 22 January 1973.
Бәсекеге қатысушы жобалар
Boeing Vertol компаниясы өзінің 222 модельін ұсынды (кейінірек шыққан Bell 222 дәстүрлі тікұшағымен шатастырмау керек), онда қозғалтқыштар әр қанаттың соңында бекітілген бөлімшелерде орналасқан, ал ротормен бірге айналатын шағын бөлімше қанаттың фюзеляжға сәл жақын болды. Бұл конструкция қозғалтқыш дизайнын жеңілдетті, оны әрдайым көлденең күйде ұстап, бұрылатын роторларға арналған аса ұзын жетекті біліктерді қажет етпеді. Bell компаниясының Bell Model 301 конструкциясында бүкіл қанат ұшы көлденең және тік арасында айналады, ал қозғалтқыш пен ротор жиынтығы бөлімше ішінде бекітілген күйде болды. Бұл қуат беруді жеңілдетті, бірақ қозғалтқыш дизайнына қатысты күрделі талаптар тудырды және, мүмкін, Boeing ұсынысынан сәл ауыр болды. Екі ұсынысты қарастырғаннан кейін, NASA Bell 301 ұшағын одан әрі дамыту үшін таңдады және 1973 жылдың 31 шілдесінде қосымша ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстарға келісімшарт жасалды. Ұшақтың дамуын аяқтау үшін төрт жыл бойы ауқымды инженерлік еңбектер мен сынақтар жүргізілді. Bell XV 15 ұшақтарының біріншісі, тіркеу нөмірі N702NA, 1977 жылдың 3 мамырында алғашқы ұшуын жасады. Bell сынақ орталығында минималды ұшу сынақтарынан кейін, ұшақ Калифорния штатының Саннивейл қаласындағы Эймс зерттеу орталығына көшірілді, онда ол үлкен Эймс жел тоннеліне орнатылып, әртүрлі симуляциялық ұшу жағдайларында жан-жақты сынақтардан өтті. АҚШ Қорғаныс министрлігінің Бірлескен күштердің вертикальді ұшу/қону эксперименталды (JVX) ұшақ бағдарламасы үшін Bell Helicopter және Boeing Vertol компаниялары 1983 жылы XV 15 ұшағының үлкейтілген нұсқасына қатысуға өтінім берді. Bell Boeing командасы сол жылы алдын ала жобалау келісімшартын алды, ол Bell Boeing V 22 Osprey-ге жол ашты.
Boeing Vertol proposed its Model 222 (not to be confused with the later Bell 222 conventional helicopter), in which the engines were in fixed pods at the end of each wing, and a small, rotating pod with the rotor was slightly closer to the fuselage on the wing. This design simplified the engine design by keeping it horizontal at all times without having very long driveshafts to the tilting rotors. In the Bell design, Bell Model 301, the whole wingtip pod rotated between horizontal and vertical, with the engine and rotor assembly fixed together within the pod. This simplified the power transmission, but it had more complicated requirements for the engine design and was probably slightly heavier than the Boeing proposal. After a review of both proposals, NASA selected the Bell 301 for further development, and a contract for further R&D was issued on 31 July 1973. Extensive engineering and testing took the next four years to complete the development of the aircraft. The first of two Bell XV 15s, tail number N702NA, first flew on 3 May 1977. After minimal flight tests at the Bell test facility, the aircraft was moved to Ames Research Center in Sunnyvale, California, where it was then mounted in the large Ames wind tunnel and tested extensively in various simulated flight environments. For the U. S. Department of Defense Joint service Vertical take off/landing Experimental (JVX) aircraft program, Bell Helicopter and Boeing Vertol teamed to submit a bid for an enlarged version of the XV 15 in 1983. The Bell Boeing team received a preliminary design contract that year, which led to the Bell Boeing V 22 Osprey.
Ұшу сынақтары
Беллдің жел тоннелі мен ұшу сынақтарынан кейін, ұшақ NASA Драйденге көшірілді, ол Калифорнияның жоғары шөліндегі Эдвардс әуе күштері базасында орналасқан. XV-15 ұшу сынақтары ұшу шегін кеңейтуді жалғастырды. Ол тікұшақ және қалыпты ұшақ ұшу режимдерінде сәтті жұмыс істей алды және екеуінің арасында тегіс өтуді қамтамасыз етті. Ұшақ жеткілікті сынақтан өткеннен кейін, одан әрі сынау үшін Эймс зерттеу орталығына қайтарылды. XV-15 ұшақтары жеткілікті сынақтан өтті, және бір ұшақ 1981 жылғы Париж әуе шоуында демонстрациялық ұшулар үшін көрсетілді. "Нью-Йорк Таймс" оның өнерін жоғары бағалады: «Егерде жақсы көрілетін ұшақ болса, ол – Bell XV 15. Шоудың жұлдызы болған бұл машина, көпшілікке иіліп сәлемдесуді қоса алғанда, бірқатар маневрлер орындады». Келесі жылы сенатор Барри Голдуотер, Әскери-теңіз күштері хатшысы Джон Леман және басқа да шенеуніктерге әскери даму үшін tilt-ротор технологиясын ілгерілету мақсатында қонақ пилоттық ұшулар ұсынылды. XV-15 ұшақтары 1980 жылдары бірнеше жыл бойы Моффетт Әскери-теңіз әуе стансасында жыл сайынғы жазғы авиашоуда стандартты демонстрация болып табылды. Екі XV-15 ұшағы да 1980 жылдары белсенді түрде ұшырылды, жаңадан болашақ әскери және азаматтық ұшақтар үшін аэродинамика мен tilt-ротор қолданыстарын сынап көрді. Халықаралық Ауылдық Авиация Федерациясы XV 15-ті Rotodyne ретінде жіктеді, сондықтан ол жылдамдық рекордын, 3 км және 6 км биіктікке көтерілу уақытын иеленеді.
Following wind tunnel and flight testing by Bell, the aircraft was then moved to NASA Dryden, which is at Edwards Air Force Base in the California High Desert. The XV 15 flight testing continued expanding its flight envelope. It was able to successfully operate in both helicopter and normal aircraft flight modes and smoothly transition between the two. Once the aircraft was considered sufficiently tested, it was returned to Ames Research Center for further testing. The XV 15s were deemed sufficiently tested, and one aircraft was taken to the 1981 Paris Air Show for demonstration flights. The New York Times praised its performance. "And if ever there was a lovable plane, it is the Bell XV 15 The machine, the hit of the show, performed a series of maneuvers including bowing to the crowd." Over the next year, Senator Barry Goldwater, Navy Secretary John Lehman, and other officials were offered guest co piloting flights to promote tiltrotor technology for military development. The XV 15s were a standard demonstration in the annual summer airshow at the co located Moffett Field Naval Air Station for several years during the 1980s. Both XV 15s were flown actively throughout the 1980s testing aerodynamics and tiltrotor applications for civilian and military aircraft types that might follow. The Fédération Aéronautique Internationale classifies the XV 15 as a Rotodyne, and as such it holds the speed record of , and the 3 km and 6 km time to climb.
Қосымша сынақтар
Бірінші XV 15 ұшағының прототипі N702NA компанияның дамуы және демонстрациялық пайдалануы үшін Bell компаниясына қайта берілді. 1992 жылғы 20 тамызда ұшақ, қонақ ұшқышпен ұшу кезінде апатқа ұшырады. Ол соңғы көтеріліс кезінде, бір пилонның ұжымдық басқару жүйесінен болт шығып, сол ротор толық бұрылысқа түсті. Ұшақ бақылаудан шығып, аударылып құлады. Ұшақ қатты зақымдалған, бірақ негізгі құрылымдық бөліктері сақталды. Ұшақтың кабинасы құтқарылып, ұшу тренажері ретінде пайдаланылды. Екінші XV 15 прототипі, N703NA, әскери V 22 Osprey бағдарламасын және Bell/Agusta BA609 азаматтық тасымалын қолдау үшін сынақтарда қолданылды (2023 жылы да AgustaWestland AW609 ретінде әзірленуде). Ол 2003 жылдың қыркүйегіне дейін негізінен NASA-ның сынақ операцияларында пайдаланылды. Ең қысқа ұшу қашықтығы 75 градус бұрыштағы қондырғылармен тіркелді. N703NA сынақтан алынғаннан кейін, ол Вашингтондағы Смитсоновтың Ұлттық әуе және ғарыш мұражайына сыйға берілді. XV 15 Техас штатының Форт-Уорт қаласынан мұражайға ұшырылып, содан кейін көрмеге қойылды. Қазір ол Вашингтонның Даллес халықаралық әуежайындағы Стивен Ф. Удвар Хази орталығында қойылған.
The first XV 15 prototype aircraft, N702NA, was transferred back to Bell for company development and demonstration use. On 20 August 1992, the aircraft crashed while being flown by a guest test pilot. He was lifting off for a final hover when a bolt slipped out of the collective control system on one pylon, causing that rotor to go to full pitch. The aircraft rolled upside down out of control and crashed inverted. While significantly damaged, the aircraft was largely structurally intact and both the pilot and copilot escaped with only minor injuries from the crash. The cockpit of the aircraft was salvaged and converted for use as a flight simulator. The second XV 15 prototype, N703NA, was used for tests supporting the military V 22 Osprey program and Bell/Agusta BA609 civilian transport (still under development in 2023 as the AgustaWestland AW609). It continued in primarily NASA test operations until September 2003. The shortest takeoff distance was achieved with the nacelles at 75 degrees angle. After N703NA was retired from test operations, it was donated to the Smithsonian National Air and Space Museum in Washington, D. C. The XV 15 was flown cross country from Fort Worth, Texas to the museum before being decommissioned for display. It is now on display at the Steven F. Udvar Hazy Center at Washington Dulles International Airport.