Америкалық әскери тасымалдау ұшағының прототипі

Кіріспе

Америкалық әскери көлік ұшағының прототипі

McDonnell Douglas YC-15 – төрт қозғалтқышты, қысқа ұшып-қону (STOL) тактикалық көліктің ізбасар прототипі. Бұл McDonnell Douglas компаниясының АҚШ Әуе күштерінің Advanced Medium STOL Transport (AMST) конкурсына қатысуы болды, мақсаты Lockheed C-130 Hercules ұшағын АҚШ Әуе күштерінің стандартты STOL тактикалық көлігі ретінде алмастыру еді. Нәтижесінде, YC-15 де, Boeing YC-14 те өндіріске жіберілмеді, бірақ YC-15-тің негізгі дизайны кейіннен McDonnell Douglas (кейін Boeing) C-17 Globemaster III ұшағын құруға пайдаланылды.

Жобалау және әзірлеу

1968 жылы АҚШ Әуе күштері AMST жобасы мен жеңіл салмақты ұшақ жобасына алып келетін бірнеше прототиптік ұсыныстар бойынша жұмыс бастады. 1972 жылдың қаңтарында ресми ұсыныс сұранысы (RFP) шығарылды, онда 2000 фут (610 м) жартылай дайын алаңға қонбас үшін қажетті жүктеме және миссия радиусы көрсетілді. Сол дәуірдегі C-130 осы жүк көлемі үшін шамамен 4000 фут (1219 м) қажет еткен. Конкурстың осы кезеңінде ұсыныстарды Bell, Boeing, Fairchild, McDonnell Douglas және Lockheed/North American Rockwell командалары ұсынды. 1972 жылдың 10 қарашасында ең үздік екі ұсыныс (Boeing және McDonnell Douglas ұсынған) таңдалып алынды. Компанияларға әрқайсысы екі прототипті әзірлеуге келісімшарт берілді. McDonnell Douglas прототипі YC-15 деп аталды. McDonnell Douglas жобасындағы суперкритикалық қанаттар NASA зерттеулерінің нәтижесінде жасалған, оларды сол кездегі белгілі ғалым Ричард Уиткомб жүргізген. Бұл қанат конструкциясы дәстүрлі профильдермен салыстырғанда трансоникалық толқын кедергісін 30%-ға дейін төмендетіп, сонымен бірге жақсы төмен жылдамдықты көтеруге мүмкіндік берді. Көптеген заманауи ұшақтар толқын кедергісін азайту үшін қанаттарын иілтеді, бірақ бұл төмен жылдамдықта басқаруды нашарлатты, олар STOL операциялары үшін қолайсыз болды. Дизайн тобы көтеруді арттыру үшін сырттан соққан жақтауларды пайдалануды да таңдады. Бұл жүйе қос ойықты жақтауларды қолданып, реактивтік эгзостың бір бөлігін төмен бағыттайды, ал қалған эгзос жақтау арқылы өтіп, Коанда эффектісіне байланысты төмен қарай иіледі. Бұл эффекттер NASA-да біраз уақыт бойы зерттелген, сондай-ақ ұқсас концепциялар да қарастырылған, бірақ турбовентиляторлық қозғалтқыштар енгізілгенге дейін, қолданыстағы қозғалтқыштардың ыстық және шоғырланған эгзостығы жүйені пайдалануды қиындатты. AMST жобасының кезінде қозғалтқыштар күрт өзгерді және енді үлкен көлемде, азырақ шоғырланған және салқын ауа ұсынды. YC-15 прототипі сырттан соққан жақтауларды қолданған алғашқы реактивтік ұшақ болды. Кейінгі прототиптерде бірнеше өзгерістер енгізілді, соның ішінде YC-15 компьютерінде қазіргі жалпы салмақты ескере отырып, әртүрлі ұшу жағдайлары үшін ең тиімді жақтау бұрышын есептейтін бағдарламалық құрал жасалды. Бұл өзгерістер қону жылдамдығын 10 түйінге төмендетті. YC-15 үшін төрт қозғалтқыш қолданылды, Pratt & Whitney JT8D-17 үлгісі, ол Boeing 727 және Douglas DC-9 ұшақтарында кеңінен қолданылды. YC-15 басқа McDonnell Douglas ұшақтарынан компоненттер алды, оның алдыңғы тірегі Douglas DC-8 ұшағынан, ал мұрын бөлігі мен кабинасы Douglas DC-10 ұшағынан алынған. Басқа ұшақтардан алынған бөлшектерге Fairchild A-10 ұшағынан алынған Универсалды әуедегі жанармай құю жүйесі (UARRSI), Lockheed C-141 Starlifter ұшағынан алынған аударылмайтын стабилизатор тіректері, McDonnell Douglas F-15 Eagle, Lockheed C-5 Galaxy, DC-9 және C-141 ұшақтарынан алынған сорғылар, сондай-ақ C-5 Galaxy және DC-10 ұшақтарынан алынған механизмдер кірді. Сонымен қатар, қоршаған ортаны салқындату жүйесі DC-9, C-141 және Boeing KC-135 ұшақтарынан алынған компоненттерден құралған. YC-15 ішкі жүк бөлімі 47 x 11,8 x 11,4 фут көлемде үлкен болды. YC-15 ұшқыштарға бас дисплейін (heads-up display) ұсынған алғашқы ұшақ болды. Ол әсіресе қысқа жолға қонуға көмектесу үшін жасалған, ол ұшқышқа көкжиекті, ұшу жолының масштабын, әуе жылдамдығын көрсетуші және қону нүктесін көрсетеді.

In 1968, the USAF started work on a series of prototype proposals, which would lead to both the AMST project and the Light Weight Fighter. The official Request for proposal (RFP) was issued in January 1972, asking for operations into a 2000 feet (610 m) semi prepared field with a payload and a mission radius. For comparison, the C 130 of that era required about 4000 feet (1219 m) for this load. Proposals were submitted by Bell, Boeing, Fairchild, McDonnell Douglas and the Lockheed/North American Rockwell team at this stage of the competition. On 10 November 1972, the two top bids (from Boeing and McDonnell Douglas) were selected. The companies were awarded development contracts for two prototypes each. McDonnell Douglas' prototype was designated YC 15. McDonnell Douglas's design incorporated a supercritical wing, the result of NASA research carried out by the already famous Richard Whitcomb. This wing design dramatically lowers transonic wave drag by as much as 30% compared to more conventional profiles, while at the same time offering excellent low speed lift. Most contemporary aircraft used swept wings to lower wave drag, but this led to poor low speed handling, which made them unsuitable for STOL operations. The design team also chose to use externally blown flaps to increase lift. This system uses double slotted flaps to direct part of the jet exhaust downwards, while the rest of the exhaust passed through the flap and then followed the downward curve due to the Coandă effect. Although the effects had been studied for some time at NASA, along with similar concepts, until the introduction of the turbofan the hot and concentrated exhaust of existing engines made the system difficult to use. By the time of the AMST project, engines had changed dramatically and now provided larger volumes of less concentrated and much cooler air. The YC 15 prototype was the first jet powered aircraft to use externally blown flaps. For later prototypes, there were several modifications including a computer on the YC 15 was devised that would calculate the best flap angle for various flight conditions given the current gross weight. Together these modifications offered a reduction in approach speed of 10 kn. For the YC 15, four engines were used, versions of the Pratt & Whitney JT8D 17 widely used on the Boeing 727 and Douglas DC 9. The YC 15 borrowed components from other McDonnell Douglas aircraft, with its nose gear coming from the Douglas DC 8 and the nose section and cockpit being derived from the Douglas DC 10. Parts borrowed from other aircraft included the Universal Aerial Refueling Receptacle Slipway Installation (UARRSI), taken from a Fairchild A 10, anti tipover stabilizer struts from the Lockheed C 141 Starlifter, pumps taken from the McDonnell Douglas F 15 Eagle, Lockheed C 5 Galaxy, DC 9 and C 141 and actuators taken from the C 5 Galaxy and DC 10. In addition, the environmental cooling system was composed of components taken from the DC 9, C 141 and Boeing KC 135. The YC 15 interior cargo hold was large, with dimensions 47 x 11.8 x 11.4 feet. The YC 15 was the first aircraft to offer pilots a heads up display. It was especially designed to help with short field landings, showing the pilot the horizon, flight path scale, airspeed indexer and touchdown point.

Пайдалану тарихы

YC 15 екі данасы салынды, біреуінің қанат ұзындығы 34 метр (#72 1876), екіншісінікі 40 метр (#72 1875) болды. Екеуі де 38 метрлік ұзындықта және төрт Pratt & Whitney JT8D 17 қозғалтқышымен жабдықталған. Алғашқы ұшу 1975 жылғы 26 тамызда өтті, екінші прототип желтоқсанда дайын болды. Олар McDonnell Douglas-та біраз уақыт сынақтан өтті, себебі Boeing-тің нұсқасы бір жылға жуық уақыттан кейін ғана дайын болды. 1976 жылғы қарашада екі конструкция да Эдвардс әуе күштері базасына салыстыру сынақтарына жіберілді, оның ішінде Грэм ранчосындағы топырақты ұшу-қону алаңдарынан танктер мен артиллерия сияқты ауыр жүктерді көтеру сынақтары өтті (22-ші ұшу-қону жолағының соңында). Ұшу сынақ бағдарламасының II кезеңінде 72–1876 ұшағының №1 қондырғысында "қайта жаңартылған" Pratt & Whitney JT8D 209, ал 72–1875 ұшағының №1 қондырғысында CFM International CFM56 сынақтан өтті. Сонымен қатар, 72–1875 ұшағында ұзындығы мен ені артқан жаңа қанат қолданылды. YC 15 көп жағдайда, бірақ барлық жағдайда емес, техникалық талаптарды орындады. Өлшеміне қарағанда, ол өте жақсы STOL (қысқа ұшу-қону) ұшағы болды. Жалпы салмағы 149,300 фунт болатын YC 15 ұшағы 6 градус тік бұрышпен секундына 15,4 фут жылдамдықпен құлаумен қысқа қонуға тек 87 км/сағ жылдамдықпен ұшып қонды, бұл әдеттегі қонулармен (секундына 8-12 фут жылдамдықпен, 127 км/сағ жылдамдықпен) салыстырылады. Ұшу-қону жолағының соңынан шамамен 300 фут қашықтықта жерге қону мақсаты белгіленді. YC 15 ұшқыштары STOL режимінде жарылғышсыз және жарылғышпен қону әдістерін сынады. Эдвардс әуе базасындағы сынақтар көрсеткендей, қозғалтқыштың тежегіштерінің баяу жұмыс істеуіне байланысты ұшақ қажетті 2000 фут аралығында "ыстық және биік" жағдайларда тұрақты түрде тоқтай алмады. Дегенмен, AMST бағдарламасының күйреуіне әкелетін факторлар бұрыннан-ақ қалыптасқан еді. 1976 жылғы наурыз айында Әскери-әуе күштерінің Бас штабы, генерал Дэвид С. Джонс, Әскери-әуе күштерінің жүйелік басқармасынан AMST-ның стратегиялық және тактикалық әуе көлігі рөлі үшін бір модельді пайдалануға бола ма, әлде стратегиялық әуе көлігі үшін AMST-ның STOL емес туындыларын жасауға бола ма деп сұрады. Бұл бірқатар зерттеулерге әкелді, олардың нәтижесінде мұндай өзгерту оңай емес екені және әлдеқайда үлкен ұшақты жасау үшін дизайнға маңызды өзгерістер енгізу қажеттігі анықталды. Стратегиялық және тактикалық миссиялардың маңыздылығы артуы нәтижесінде 1979 жылғы желтоқсанда AMST бағдарламасы тоқтатылды. 1979 жылғы қарашада C X Топтары құрылды, ол тактикалық мүмкіндіктері бар қажетті стратегиялық ұшақты жасаумен айналысты. C X бағдарламасы кейіннен C 17 Globemaster III-ге айналған кеңейтілген және жаңартылған YC 15 ұсынысын таңдады. Lockheed C 130 Hercules ұшағы C 130J-ге жаңартылып, әлі де қолданыста. Ұшу сынақ бағдарламасынан кейін екі ұшақ та Дэвис Монтан әуе базасындағы AMARC-те сақталды. Бір ұшақ (72 1875) 1981 жылы жақын маңдағы Пима әуе және ғарыш мұражайына көшірілді, бірақ 1996 жылы McDonnell Douglas оны қайтадан ұшуға дайын етті; ол алғаш рет 1997 жылғы 11 сәуірде қайтадан ұшты. 1997 жылғы 16 сәуірде ұшақ C 17 бағдарламасын қолдау үшін Калифорния штатының Лонг-Бич қаласына жеткізілді. 1998 жылғы 11 шілдеде ұшақтың №1 қозғалтқышы ұшу кезінде істен шығып, Палмдейл, Калифорнияда төтенше қонуға мәжбүр болды. Тексеру көрсеткендей, ұшақты жөндеу өте қымбат болды және ол Палмдейлде сақталды. 2008 жылы ұшақ Эдвардс әуе базасына көшіріліп, қазір базаның батыс қақпасының сыртындағы Әуе күштері ұшу сынақ орталығы мұражайының "Ғасырлық шеңбер" көрме алаңында қойылған. Екінші ұшақ (72–1876), көп жылдар бойы AMARC-тегі Celebrity Row-да қалған, 2012 жылғы сәуірде сол жерде жойылды.

Two YC 15s were built, one with a wingspan of 110 feet (34 m) (#72 1876) and one of 132 feet (40 m) (#72 1875). Both were 124 feet (38 m) long and powered by four Pratt & Whitney JT8D 17 engines, each with of thrust. The first flight was on 26 August 1975. The second prototype followed in December. They were tested for some time at McDonnell Douglas as the Boeing entry was not ready until almost a year later. In November 1976, both designs were transferred to Edwards Air Force Base for head to head testing, including lifting heavy loads like tanks and artillery from dirt airfields at Graham Ranch, off the end of Runway 22. In Phase II of the flight test program, a "refanned" Pratt & Whitney JT8D 209 was tested in No. 1 nacelle of 72–1876, and a CFM International CFM56 was tested in the No. 1 nacelle of 72–1875. In addition, a new wing with increased chord and span was flown on 72–1875. The YC 15 met specifications under most, but not all, conditions. It was a very good STOL plane for its size. At a gross weight of 149,300lbs, the YC 15 flew short landing approaches at only 87 kn at a 6 degree glide slope yielding a sink rate of 15.4 feet per second, compared with normal approaches that were made at about 127 kn with a typical 8 12 feet per second sink rate. For short landings, the touch down aim point was only about 300 feet from the runway end. Pilots of the YC 15 tested both no flare and with flare landing techniques in STOL mode. Because of slow actuation of the thrust reversers, testing at Edwards AFB showed the plane was unable to consistently stop in “hot and high” conditions in the required 2000 feet. However, the seeds of the AMST program's demise had already been sown. In March 1976, the Air Force Chief of Staff, Gen. David C. Jones, asked the Air Force Systems Command to see if it was possible to use a single model of the AMST for both strategic and tactical airlift roles, or alternatively, if it was possible to develop non STOL derivatives of the AMST for the strategic airlift role. This led to a series of studies that basically stated that such a modification was not easy, and would require major changes to either design to produce a much larger aircraft. The increasing importance of the strategic vs. tactical mission eventually led to the end of the AMST program in December 1979. Then, in November 1979, the C X Task Force formed to develop the required strategic aircraft with tactical capability. The C X program selected a proposal for an enlarged and upgraded YC 15 that was later developed into the C 17 Globemaster III. The Lockheed C 130 Hercules would be further improved into the C 130J and remains in service. After the flight test program, the two aircraft were stored at the AMARC, located at Davis Monthan Air Force Base. One aircraft (72 1875) was subsequently moved to the nearby Pima Air & Space Museum in 1981, but was returned to flying status by McDonnell Douglas in 1996; it was first reflown on 11 April 1997. On 16 April 1997, the aircraft was ferried to Long Beach, California to support the C 17 program. On 11 July 1998, the aircraft suffered a massive failure of the No. 1 engine during flight and made an emergency landing at Palmdale, California. On inspection, the aircraft was deemed too expensive to repair and was stored at Palmdale. In 2008, the aircraft was moved by road to Edwards AFB, where it is now on display at the Air Force Flight Test Center Museum's "Century Circle" display area, just outside the base's west gate. The other airframe (72–1876), which had remained on Celebrity Row at the AMARC for many years, was destroyed in place in April 2012.