1959 жылғы Avrocar тік көтерілу және қону ұшағының тәжірибелік үлгісі

Кіріспе

1959 жылғы тәжірибелік тік көтеріліп-қонуға арналған (VTOL) ұшақ үлгісі

{|Infobox aircraft type
|type = "Нәтижесі дәлелденбеген" VTOL тәжірибелік ұшақ
|national origin = Канада
|manufacturer =Avro Canada
|designer =Джон Фрост
|first flight =12 қараша 1959
|introduced =1958
|retired =1961
|primary user = АҚШ Әуе күштері (көзделген)
|more users = АҚШ Армиясы (көзделген)
|produced =1958–1959
|number built =2
|unit cost =Жоба құны: 10 миллион доллар (USD) Avrocar Коанда әсерін пайдаланып, дискі тәрізді ұшақтың шетінен шығатын газ ағыны арқылы көтерілу және итеру күшін алуды көздеген. Ауада ол ұшқыш тәрізді көрінетін еді. Бастапқыда өте жоғары жылдамдық пен биіктікке қабілетті ұшақ ретінде жобаланған, бірақ уақыт өте келе жоба бірнеше рет қысқартылып, АҚШ Әуе күштері одан бас тартты. Дамыту жұмыстарын АҚШ Армиясы тактикалық ұрыс ұшағы талабына сәйкес, жоғары өнімділікті тікұшақ ретінде жалғастырды. Ұшу сынақтарында Avrocar-дың шешілмеген итеру және тұрақтылық проблемалары бар екені анықталды, бұл оның ұшу мүмкіндіктерін шектеді; нәтижесінде, жоба 1961 жылдың қыркүйегінде тоқтатылды. Бағдарлама тарихында жобаға әртүрлі атаулар берілді. Avro бұл жұмысты Y жобасы деп атады, ал жеке көліктер Spade және Omega деп аталды. Y 2 жобасы кейіннен АҚШ Әуе күштерімен қаржыландырылды, олар оны WS 606A, 1794 жобасы және Silver Bug жобасы деп атады. АҚШ Армиясы күш-жігерге қосылған кезде ол соңғы атын "Avrocar" және "VZ 9" атауын алды, бұл VZ сериясындағы АҚШ Армиясының VTOL жобаларының бір бөлігі.

Шығу тегі

Avrocar – дизайнер «Джек» Фросттың көк аспан зерттеу жобаларының соңғы нәтижесі болды. Ол бірнеше британдық фирмаларда жұмыс істегеннен кейін 1947 жылдың маусым айында Avro Canada компаниясына қосылды. 1942 жылдан бастап де Хавиллэнд компаниясында жұмыс істеп, де Хавиллэнд Хорнет, де Хавиллэнд Вампир реактивті ұшағы және де Хавиллэнд Сваллоу ұшағын жасауға қатысты, онда ол үстіркіштік зерттеу жобасының бас дизайнері болды. Avro Canada-да ол «Special Projects Group» (SPG) деп аталатын зерттеу тобын құрудан бұрын Avro CF 100 жобасында жұмыс істеді. Фрост алдымен өзін ойдағыдай «маверик» инженерлермен қоршады, содан кейін жұмыс орнын ұйымдастырды. Бастапқыда «Пентхауста» орналасқан, бұл Әкімшілік ғимаратының атқарушы қанатының әжуалы лақап аты, кейіннен SPG компанияның бас кеңсесі, Шейфер ғимаратының қарама-қарсысындағы Екінші дүниежүзілік соғыс дәуіріндегі құрылысқа көшірілді, ол күзетшілермен, құлыпталған есіктермен және арнайы пропусктермен қамтамасыз етілді. Кейде SPG басқа эзотерикалық Avro жобалық топтарымен кеңістікті бөліскен Эксперименталды ангардан жұмыс істеді. Ол кезде Фрост әсіресе реактивті қозғалтқыштың дизайнына және турбиналы қозғалтқыштың қарапайымдылығын құрбан етпей компрессордың тиімділігін арттыру жолдарына қызығушылық танытты. Ол Франк Уиттлдің «кері ағынды» дизайнын тым күрделі деп тапты және макетті жақсартудың жолдарына қызығушылық танытты. Бұл оны қозғалтқыштың жаңа түрін жобалауға итермеледі, онда оттық камералар ортадан тепкіш компрессордың сыртқы жиегінің сыртында, дөңгелектің спицалары сияқты сыртқа қарай бағытталған. Компрессордың қуаты дәстүрлі қозғалтқыштардың дөңгелек тәрізді конструкциясына қарағанда, орталықтандырылған желдеткішке ұқсас турбинаның жаңа түрінен алынды. Турбина компрессорды валдың орнына дискілік беріліс арқылы қозғалтады. Нәтижесінде шыққан қозғалтқыш үлкен дискі түрінде орналасты, оны ол «панкейк қозғалтқышы» деп атады. Реактивті итеру қозғалтқыштың барлық жиегінен шығып, бұл дизайнды әдеттегі ұшаққа бейімдеуге тырысқанда қиындықтар тудырды.

The Avrocar was the ultimate result of a series of blue skies research projects by designer "Jack" Frost, who had joined Avro Canada in June 1947 after working for several British firms. He had been with de Havilland from 1942 and had worked on the de Havilland Hornet, de Havilland Vampire jet fighter and the de Havilland Swallow aircraft, where he had been the chief designer on the supersonic research project. At Avro Canada, he had worked on the Avro CF 100 before creating a research team known as the "Special Projects Group" (SPG). Frost first surrounded himself with a collection of like minded "maverick" engineers, then arranged for a work site. Initially ensconced in the "Penthouse", a derisive nickname for the executive wing of the Administration Building, the SPG was subsequently relocated to a Second World War era structure across from the company headquarters, the Schaeffer Building, that was secured with security guards, locked doors and special pass cards. At times, the SPG also operated out of the Experimental Hangar where it shared space with other esoteric Avro project teams. At the time, Frost was particularly interested in jet engine design and ways to improve the efficiency of the compressor without sacrificing the simplicity of the turbine engine. He found Frank Whittle's "reverse flow" design too complex and was interested in ways to clean up the layout. This led him to design a new type of engine layout with the flame cans lying directly outside the outer rim of the centrifugal compressor, pointed outwards like the spokes on a wheel. Power for the compressor was drawn from a new type of turbine similar to a centrifugal fan, as opposed to the more typical pinwheel like design of conventional engines. The turbine drove the compressor using gearing, rather than a shaft. The resulting engine was arranged in the form of a large disk, which he referred to as a "pancake engine." The jet thrust exited from around the entire rim of the engine, and this presented problems trying to adapt the design to a typical aircraft.

Y жобасы

Сонымен қатар, авиация саласы жалпы алғанда VTOL ұшақтарына көбірек қызығушылық таныта бастады. Болашақтағы Еуропа соғысы ядролық қарулармен алмасудан басталады деп күтілді, бұл көптеген әуе базаларын жояды. Сондықтан ұшақтар шектеулі әуе базаларынан, жолдардан немесе тіпті дайын емес алаңдардан жұмыс істеуге мәжбүр болар еді. Екінші соққы беру қабілетін қамтамасыз ету үшін әртүрлі шешімдерге қатысты маңызды зерттеулер жүргізілді. Осы шешімдердің бірі – ракеталық ұшыру ұшақтары сияқты, нөлдік ұзындығымен ұшыру концепциясы болды. Көптеген компаниялар VTOL ұшақтарын ұзақ мерзімді шешім ретінде қарастырып, жұмыстарды бастады. Фрост өзінің жаңа қозғалтқышының жоғары қуаттылығы мен салмағының арақатынасының арқасында VTOL ұшағына өте ыңғайлы болатынын сезінді. Бірақ мәселе – ұшақты алға жылжыту үшін сақина тәрізді қозғалтқышты қалай пайдалану және өте үлкен қозғалтқышты тиісті ұшақ корпусына қалай орналастыру еді. Фрост қозғалтқыштың алдыңғы жағынан шығатын итермелеуді артқа қарай бағыттау үшін бірнеше арналар мен тежеуіштерді пайдалануды ұсынды. Арналардың ұзындығын қысқа ұстау үшін конструкция алдыңғы бөлігінде қалың дельта қанатты жасады. Қозғалтқыш дискі тәрізді болғандықтан, үшбұрышты дельта пішіні қозғалтқыш дискісімен жанасқан жерге қарай жылдырылды, нәтижесінде ойын картасындағы лопатайға ұқсас пішін пайда болды. Осы тәжірибелерді жалғастырғанда, ол VTOL операциялары үшін жоспарланған итермелеу бағытты жүйесі алға қарай ұшу үшін де жақсы жұмыс істейтінін анықтады. Бұл жағдайда дискінің пішіні өзі көтеруге жарамды емес еді, себебі ол көтеру бағыты бойынша бейтарап еді – яғни, ол алға ұшумен қатар бүйірге де оңай ұшар еді. Алайда, ауа ағынына шағын реактивтік итермелеуді қолдану арқылы, кеменің үстіндегі ауа ағынын күрт өзгертуге болады, бұл қажетті конфигурациядағы «виртуалды қанатты» құруға мүмкіндік береді. Мысалы, тіпті шағын реактивтік итермелеуді төмен бағыттап, қанаттың үстінен үлкен көлемде ауа өтеді, бұл қанаттың үстіндегі ағынды күшейтеді және көтеру күшін жасайды. Бұл сол кездегі ең қиын мәселелердің біріне – субдық және үстіндік жылдамдықтарда тиімді ұшатын ұшақты жобалауға шешім табуға көмектесетіндей болды. Субдық көтеру қанаттың айналасындағы ауа ағынының бағытымен туындайды, ал үстіндік көтеру – қисықтық нүктелеріндегі соққы толқындары арқылы пайда болады. Бір ғана конструкция екі режимде де жоғары өнімділік бере алмайды. Жарылған дискі осы мәселені шешу үшін үстіндік жылдамдыққа қарай жобаланып, содан кейін реактивтік итермелеуді қолдану арқылы субдық ауа ағынын қалыпты қанатқа айналдыруға тырысады. Нәтижесіндегі конструкция жоғары үстіндік жылдамдыққа бейімделіп, ақылға қонымды субдық жылдамдыққа ие болады және VTOL мүмкіндігін де ұсынады – бәрі бір конструкцияда.

At the same time, the aircraft industry as a whole was becoming increasingly interested in VTOL aircraft. It was expected that any future European war would start with a nuclear exchange that would destroy most airbases, so aircraft would need to operate from limited airbases, roads or even unprepared fields. Considerable research effort was put into various solutions to securing a second strike capability. Some of these solutions included rocket launched aircraft like the zero length launch concept, while many companies started work on VTOL aircraft as a more appropriate long term solution. Frost felt the excellent performance of his new engine would be a natural fit for a VTOL aircraft due to its high expected power to weight ratio. The problem was how to use the annular thrust to drive the aircraft forward, as well as the problem of fitting the very large engine into a suitable airframe. Frost suggested using a series of ducts and vents to redirect the thrust flowing out of the front of the engine towards the rear. In order to keep the pipes as short as possible, the design ported the thrust out along the leading edge of what was essentially a thick delta wing. As the engine was disk shaped, the triangular delta shape was pushed out near the front where it met the engine disk, producing a shape roughly like a spade on a playing card. As he continued these experiments, he found that the same thrust direction system he intended for VTOL operations worked just as well for forward flight. In this case the disk shape was not of itself a good lifting surface, as it was neutral in terms of lift direction – that is, it would fly sideways as readily as it would fly forward. However, by modifying the airflow with the application of a small amount of jet thrust, the overall airflow over the craft could be dramatically altered, creating a sort of "virtual airfoil" of any needed configuration. For instance, by directing even a small amount of jet thrust down, a large mass of air would be pulled over the upper surface of the wing and dramatically augment the flow over the wing, creating lift. This appeared to offer a solution to one of the most vexing problems of the era, designing an aircraft that was effective at subsonic and supersonic speeds. Subsonic lift is created by the airflow around the wing following streamlines, but supersonic lift is generated by shock waves at points of critical curvature. No single design could offer high performance for both regimes. The blown disk could attack this problem by being laid out for supersonic performance only, and then using jet thrust to modify subsonic airflow into a semblance of a normal wing. The resulting design would be tuned for high supersonic performance, have reasonable subsonic performance, and would also offer VTOL, all in a single design.

АҚШ-тың қатысуы: 1794/WS 606A жобасы

1953 жылдың соңында АҚШ қорғаныс сарапшыларының тобы Avro Canada компаниясына жаңа CF 100 истребителімен танысу үшін барды. Бір кезде Фрост турды өзгертіп, оны Арнайы жобалар аймағына бағыттап, онда ол "Y жобасының" макетін, модельдерін және суреттерін (кейбіреулерін компанияның жоғары лауазымды шенеуніктері бұрын көрмеген) көрсетті. Бұл "Y жобасы 2" деп аталатын толық дөңгелек пішіндес ұшаққа арналған еді. АҚШ Әскери-әуе күштері Фросттың Арнайы жобалар тобын қаржыландыруға келісті, содан кейін 1955 жылы 750 000 АҚШ долларына келісімшарт жасалды. 1956 жылы Avro басшылығы "жеке бастама" прототипін құруға 2,5 миллион доллар бөлді. 1957 жылдың наурыз айында Әскери-әуе күштері қосымша қаржы бөлді, ал ұшақ 606А қару жүйесіне айналды. VTOL истребителі үшін көптеген жобалар зерттелді. TS 140 – төрт Bristol Orpheus реактивті қозғалтқышымен жұмыс істейтін қанатты ұшақ болатын, бірақ Теңіз күштері өз қажеттіліктері үшін Bell Aircraft-тың D 188A ұшағын таңдады. АҚШ Әскери-әуе күштерінің ішінде осы тұжырымға қатысты пікірталас болды, себебі көптеген топтар өздерінің жеке жобаларын, мысалы, ядролық қуатпен жұмыс істейтін бомбалаушыларды қаржыландыруға тырысты. 1955 жылы "Торонто Стар" газетінде жарияланған мақаланың жалғасы ретінде "Look" журналында кең мақала жарық көрді, онда қазіргі Күшті ұшу объектілері (UFO) кеңестік жасалған дискілер болуы мүмкін деген болжам айтылды. Мақалада Avro дизайнынан әсер алған суреттері бар осындай ұшақ сипатталды. Сынақтар үшін PV 704 деген атпен алты Armstrong Siddeley Viper реактивті қозғалтқышынан тұратын жаңа қозғалтқыш жобаланды. PV – "Жеке бастама" дегенді білдіреді. PV 704 Avro эксперименталды сынақ орталығының артындағы бомбаға төзімді ғимаратқа орнатылған уақытша шешім болды. Оның мақсаты 1794 жобасының әртүрлі тұжырымдамаларын сынау және Әскери-әуе күштеріне тұжырымның тиімділігін көрсету үшін сынақ деректерін ұсыну болды. Алғашқы жоспар Viper Engine Rig-ті еркін ұшу сынақтарына көшіруді көздеген. Алайда, сынақтар мүлдем жақсы өтпеді: сынақ үлгісінен қауіпті май ағып, үш өртке әкелді. Соңында қызметкерлер машинадан қорқуға дейін барды, тіпті олар оқтан өтпейтін шыныдан және 2,5 см қалыңдықтағы болаттан жасалған кабинада қауіпсіз отырғанда да. 1956 жылы өткен соңғы, апатты және жақытпасқа тиіс сынақта Viper реактивті қозғалтқышы басқарудан шығып, Фростты қауіпсіз сынақ көлігінің қажеттігіне көндірді.

In late 1953, a group of U. S. defence experts visited Avro Canada to view the new CF 100 fighter jet. Somewhere along the way, Frost co opted the tour and rerouted it to the Special Projects area where he proceeded to show off the Project Y mock up and models and drawings (some never before seen by senior company officials) for a completely circular disk shaped aircraft known as "Project Y 2." The USAF agreed to take over funding for Frost's Special Projects Group, and a contract for US$750,000 followed in 1955. By 1956, Avro management was interested enough to commit $2.5 million to build a "private venture" prototype. In March 1957, the Air Force added additional funding, and the aircraft became Weapons System 606A. A wide variety of designs were studied for a VTOL fighter aircraft, The TS 140 was a canard type aircraft to be powered by four Bristol Orpheus jet engines; the Navy instead selected Bell Aircraft's D 188A for its requirement. There was some debate about the concept within the USAF, as many groups were attempting to gain funding for their own pet projects, like nuclear powered bombers. In a repeat of the earlier Toronto Star release, in 1955 an extensive article appeared in Look magazine that, among other claims, speculated that current UFO sightings were Soviet built saucers. The article went on to describe such an aircraft with diagrams that were clearly influenced by the Avro design. For testing purposes, a new engine consisting of six Armstrong Siddeley Viper jet engines blowing across the outer rim of an impeller was designed under the name PV 704, PV stood for Private Venture. The PV 704 was a stop gap design built into a bunker like building behind the Avro Experimental Test facility. It was intended to test various Project 1794 concepts and provide the USAF with test data to show the viability of the concept. The original plan to initially test the Viper Engine Rig was to have continued into free flight testing. Unfortunately, testing was anything but smooth; the test model suffered from hazardous oil leaks, resulting in three fires. It eventually got to the point that staff were afraid of the machine, even when safely ensconced in a booth constructed of bullet proof glass and quarter inch thick steel. A final, disastrous and nearly lethal engine test in 1956 which involved a Viper jet engine running wild, convinced Frost that a less dangerous test vehicle was necessary.

Аврокардың пайда болуы

Қозғалтқышты дамыту жалғасып жатқанда негізгі тұжырым бойынша ұшу деректерін жинау үшін 1958 жылы Фрост "Аврокар" деп аталатын кішірек "тұжырымды растау" сынақ үлгісін құруды ұсынды. Осы кезде АҚШ Армиясы "ұшатын джип" рөліндегі кішігірім VTOL ұшақтары бойынша көптеген тәжірибелерге қатысып жатты және Avro-ның тұжырымына да қызығушылық танытты. Әскери-әуе күштері басқаруындағы келісімшарт Avro компаниясына екі Avrocar құрастыру және сынау үшін берілді, Армия оларды VZ 9 AV деп атады (AV – "Avro" дегенді білдіреді, бұл әдеттегі АҚШ Армиясы номенклатурасынан ерекшеленеді), ол "VZ" ұшақтарының соңғы сериясы еді. Армияның Avrocar бағдарламасына деген қызығушылығы өте жоғары болды. Әуе күштерінің Ұшу динамикасы зертханасының қызметкері Бернард Линденбаум 1950 жылдардың соңында тікұшақтардың аэродинамикалық сүйреуін азайту бойынша зерттеуге қосымша қаржы сұрап Вашингтонға сапарға барғанын еске алады. Қаржы мақұлданғанымен, ол Армия генералының "Хьюи" Армия сатып алатын соңғы тікұшақ болады, себебі тікұшақ Avrocar-мен алмастырылады деген сөзін естіген. Сонымен қатар, Әскери-әуе күштері 606A бағдарламасынан қалған шамамен 700 000 долларлық қосымша қаржыны Avrocar жобасына жұмсады. 1959 жылдың наурыз айында екінші прототип үшін тағы 1,77 миллион долларлық келісімшарт алынды. Сынаққа шығарғанда, жобаланған көрсеткіштер талаптардан әлдеқайда жоғары болды: ең жоғары жылдамдық, 10000 фут (3048 м) биіктік, 130 миль (209 км) қашықтық жүкпен және жүкпен жердің әсерінен тыс тұру мүмкіндігі. Жерден тік көтеріліп, алға қарай ұшуға өту кезіндегі ең жоғары ұшу салмағы есептелді, ал жердегі әсерлі көтерілу кезіндегі (GETOL) ең жоғары салмақ құрады. Avro жобаларына арналған Әскери-әуе күштерінің жобалық кеңсесі WS 606A және барлық байланысты жұмыстарды (Avrocar-ды қоса алғанда) тоқтатуды ұсынды. "Тоқтату/жалғастыру" бұйрығы келіп түсті және Фрост жобаны құтқару үшін тағы бір рет күш салуға мәжбүр болды. Күрделі жұмыстардың нәтижесінде Фрост АҚШ әскери қаржыландыруын жалғастыруды қамтамасыз етті. 1959 жылдың мамыр айының соңында Әскери-әуе күштері Avro компаниясына "ұшатын тәрелке" бағдарламаларын жалғастыруға рұқсат берді.

To gather flight data on the basic concept while the engine development continued, in 1958 Frost proposed building a smaller "proof of concept" test vehicle he called the Avrocar. By this point, the U. S. Army was involved in a wide variety of experiments on smaller VTOL aircraft that would act as a "flying Jeep," and they became interested in Avro's concept as well. managed by the Air Force was awarded to Avro to build and test two Avrocars, which the Army referred to as the VZ 9 AV (with AV standing for "Avro," an unusual departure from normal U. S. Army nomenclature), the latest in a series of "VZ" aircraft. Army interest in the Avrocar program was apparently very high. Bernard Lindenbaum of the Air Force Flight Dynamics Laboratory recalls a trip to Washington in the late 1950s to request additional funding for a study on helicopter drag reduction. Although the funding was approved, he overheard an Army General remark that the Huey would be the last helicopter the Army would buy since the helicopter would be replaced by the Avrocar. Additional Air Force funding of approximately $700,000 (unexpended from the 606A program) was also moved to the Avrocar project. In March 1959, an additional $1.77 million contract was received for a second prototype. At rollout, projected performance was far in excess of the requirement, with a maximum speed, 10000 feet (3048 m) ceiling, 130 mile (209 km) range with payload, and hover out of ground effect with payload. Maximum takeoff weight with transition to forward flight out of ground effect was calculated to be , maximum weight with a transition in ground effect (GETOL) was
The USAF Project Office devoted to the Avro projects, recommended that the WS 606A and all related work (including the Avrocar) be cancelled. A "stop/go" work order came down and Frost was forced once more to try to rescue the project. In an elaborate effort, Frost made a resounding case for continuation of U. S. military funding. Late in May 1959, the USAF authorized Avro to continue the "flying saucer" programs.

Дизайн

Avrocar – фризби сияқты негізгі пішіні бар дискі тәрізді ұшақ болатын, дискінің үстіңгі беті айқын иілген, ал астыңғы жағы одан әлдеқайда жазық болатын. Дискінің диаметрі 5 метр, қалыңдығы 1 метрді құрады. Роторды қуатпен қамтамасыз ету үшін үш Continental J69 T 9 реактивтік қозғалтқышы қолданылды, олар тіреу конструкциясына бекітілген. Әрбір қозғалтқыштың жеке отын және май бактерілері мен басқа да қосалқы жүйелері болды, бірақ болашақ үлгілерде олардың бір-бірімен байланысатыны күтілді. Ұшақтың басым бөлігі алюминийден жасалған, бос салмағы белгілі емес. Avrocar шассисі қарапайым болды, үш кішкентай бұрылатын дөңгелектері «тірек» біліктеріне орнатылған; сынақтар кезінде олар әдетте орнатылмаса да, кейінірек сырғанау жиынтығымен ауыстырылды. Пилот басқаруы бір жағына орнатылған басқару таяқшасы арқылы толығымен жүзеге асырылды. Таяқшаны алға-артқа және бүйірге жылжыту арқылы руль мен крен басқарылды, ал жақындыру таяқшаны бұру арқылы басқарылды. Механикалық байланыстар қолданылмады, керісінше таяқша ұшақтың айналасындағы жоғары қысымды ауа ағынын басқарды, ол тікелей түрде басқару беттеріне немесе жанама түрде, кабельдік байланыстарды ауыстыру үшін жергілікті кабельдік байланыстар арқылы әсер етті (мысалы, қозғалтқыштардың газды басқару элементтері). Аэродинамикалық қысым орталығы ауырлық орталығынан алда орналасқандықтан, ұшақтың алға қарай ұшуы тұрақсыз екені анықталды. Сондықтан Avrocar пилоттың басқаруынан тәуелсіз механикалық тұрақтандыру жүйесімен жабдықталды. Турботор жеткілікті үлкен бұрыштық импульсқа ие болды және «қалыпты» ұшу бағытын қамтамасыз ететін қуатты гироскоп ретінде жұмыс істеуге арналған. Ротор табанына бекітілген басқару кабельдері ұшақ роторға қатысты қозғалғанда тартылып, қозғалысқа қарсы әрекет ету үшін басқару беттерін іске қосатын. Көлік құралы екі адамнан тұратын экипажмен жабдықталды, олар ұшақтың бос бөліктеріне тығылып орналасқан жеке кабиналарда орналасты. Іс жүзінде, сынақтар кезінде көбінесе бір ғана пилот болды, ал екінші кабинада бақылаушымен бірнеше ұшулар жасалды. Басқару мәселелері толық шешілгенге дейін Avro сынақ пилоттары өте сезімтал басқаруға «нақты сезімталдық» танытты және Avro Aircraft Chief Development Test Pilot Potocki ақырында «қолсыз» ұшуды көрсетуге қол жеткізді. Дегенмен, Avro сынақ пилоттары Питер Коуп, USAF жобалық пилот Уолтер Дж. Ходжсон және NASA-ның Эймс зерттеу орталығының бас сынақ пилоттары Фред Дж. Дринкуотер III, Avrocar-ды әлі де басқаруы қиын көлік деп есептеді. Дринкуотер онымен ұшуды «жағажайдағы шармен теңдестірумен» салыстырды.

The Avrocar was a disk shaped aircraft with the same basic shape as a frisbee, the upper surface of the disk being fairly curved, and the bottom much less so. The disk was 18 feet (5 m) in diameter and 3.5 feet (1 m) thick. Power for the rotor was provided by three Continental J69 T 9 jet engines attached to the truss. Each engine had its own fuel and oil tanks and other support systems, although it was expected these would be interconnected in future models. The majority of the airframe was made of aluminum with an empty weight of The undercarriage of the Avrocar was rudimentary with three small castering wheels mounted on "stub" shafts; a set of skids was substituted later in testing although they were not normally fitted. Pilot control was entirely through a single side mounted control stick. Pitch and roll were controlled through conventional fore aft and side to side motions, while yaw could be controlled by twisting the stick. No mechanical linkages were used, the stick instead controlled the flow of high pressure air around the craft, which either directly attached to various control surfaces, or indirectly through local cable linkages to replace controls that were intended to be cable actuated (like throttle controls on the engines). It was discovered that the craft was inherently unstable in forward flight, as the aerodynamic center of pressure was well forward of the center of gravity. The Avrocar thus included a mechanical stability augmentation system that was independent of the pilot's controls. The turborotor had a fairly large angular momentum and was intended to act as a powerful gyroscope, providing a "normal" direction of flight. Control cables attached to the base of the rotor would be pulled when the craft moved in relation to the rotor, actuating the control surfaces to counteract the motion. The vehicle was manned by a crew of two, positioned in separate cockpits squeezed into empty areas in the airframe. In practice, only one pilot was usually on board during testing; a number of flights were made with an observer in the second cockpit. Until control problems were completely solved, the Avro test pilots acquired a "touch" for the extremely sensitive control inputs and Avro Aircraft Chief Development Test Pilot Potocki was eventually able to demonstrate a "hands off" flight. Nonetheless, Avro test pilot Peter Cope, USAF project pilot Walter J. Hodgson and NASA's Ames Research Center Chief Test Pilot Fred J. Drinkwater III, who all flew the Avrocar, considered it still a tricky vehicle to fly. Drinkwater likened a flight in it to "balancing on a beach ball."

Сынау

Алғашқы Avrocar, #58 7055, 1959 жылдың мамыр айында Avro Malton зауытынан шықты. 1959 жылдың 9 маусымынан 7 қазанына дейін статикалық тұру сынақтарынан өтті. Өкінішке орай, қозғалтқыштан шыққан ыстық газдар ауаға араласып, қозғалтқыштың қуатын азайтатыны анықталды. Сонымен қатар, желдеткіш бетінің шағын бөлігінен ғана көтеру күшін жасап, жалпы қуатты төмендетті. Құбырларда да күтілгеннен артық шығындар болды, ал бірнеше түзетулер бұл мәселені толық шеше алмады. Бұл мәселелер ұшақтың жердің әсерінен тыс, жоғары биіктіктегі максималды көтеру күшін ұшақтың бос салмағынан кем етті. Бұл ұшақтың жердің әсерінен көтеріле алмайтынын білдірді. Осы сынақтардан кейін көлік NASA Ames-ке жел тоннелінде сынақтар жүргізу үшін жіберілді. Екіншісі, #59 4975, 1959 жылдың тамызында аяқталды. 29 қыркүйекте Avrocar жерге байланған күйінде алғашқы көтерілу әрекеті жасалды. Көлік әуеге көтерілгеннен кейін, бақылаусыз домалану және қисайюдың біріккен тербелісі басталды, бұл үш доңғалақтың әрқайсысын кезекпен жерге тигізді. Ұшқышы, В.Д. "Спад" Потоцки, дереу барлық қозғалтқыштарды өшірді. Тұрақтылық жүйесіне түзетулер енгізіліп, басқарудың артық өкілеттігі қамтамасыз етілді, ал жаңа тіреуіштер осы мәселелерді басқару қабілетін жақсарту үшін зерттелді. Зерттеулер мәселенің себебін анықтады. Жердің әсері кезінде ұшақтың астындағы жоғары қысымды ауа тұтқындалып, бүкіл кеңістікті толтырып, тұрақты негізді қамтамасыз етті. Ұшақ жерден көтерілгенде, ауа бір ғана тар бағанаға айналды, Фрост оны "ағаш діңі" деп сипаттады. Орташа биіктікте ұшақ бір режимнен екіншісіне ауысып, сол кезде көліктің бір жағы толығымен қолдау табады, ал екінші жағындағы қолдау жоғалады. Бұл қолдаусыз жаққа қарай күшті қисайту қозғалысына әкелді. Бұл болған кезде сол жақ жерге жақындап, қолдаушы ауаны қалпына келтірді, ал екінші жақ осы шектен жоғары көтерілді. Бұл процесс қайталанып, ұшақ бір жағынан екіншісіне домалап отырды. Мәселені шешу үшін түзетулер енгізілді. Ақырында, ұшақтың түбіне радиалды түрде үш фут қашықтықта 52 тесік бұрғыланды. Бұл жердің жастығын тұрақтандыру үшін орталық реактивті ағымды қамтамасыз етуі керек еді. Бұл түзетулер аяқталғаннан кейін және жұмыс істегеніне қарамастан, алғашқы толық еркін ұшу 1959 жылдың 12 қарашасында болды. Бұл сынақ мүндерді басқару жүйесінің қабылдауға болмайтындығын көрсетті. Спойлерлер ауаны шығыршық қақпақтың жоғарғы немесе төменгі жағына бағыттауға арналған, желкендеу кезінде тек төменгі жағына, ал алға ұшу кезінде жоғары және төменгі жағына бағытталады. Қақпақ басқару үшін орналасқанда, көтеру бір жағынан төмендеп, екінші жағынан жоғары көтерілуі керек еді. Көтеру бір жағынан төмендеді, бірақ екінші жағынан жақсармады, сондықтан әрбір басқару әрекеті биіктікті жоғалтуға әкелді. Бес рет ұшудан кейін, 1959 жылдың 5 желтоқсанында сынақ уақытша тоқтатылды, сол кезде Avrocar барлығы 18,5 сағат сынақ уақытын тіркеді. Қыста толығымен жаңа дизайн орнатылды. Бастапқы спойлерлер алынып тасталды және сақиналық қақпақтың астындағы бір сақинамен ауыстырылды. Сақина басқару әрекеттеріне байланысты қозғалды, бір жағынан саңылауды "жауып", екінші жағынан ашты. 1960 жылдың қаңтар айында сынақтар жалғасты, және нәтижелер жақсы болды. Алайда, жаңа басқару жүйесі жоғары жылдамдықтарда тұрақсыздыққа ұшырады. Бірінші Avrocar да осылай өзгертілді және 1960 жылдың сәуір айында NASA-ның жел тоннелінде сынақтан өтті. Мәселе анық болды: сақина қозғалтқыштың жалпы қуатын тосқауылдап, жалпы қуатты қатты азайтты. Ұшақ жылдамдығын арттырған сайын, төменгі жағындағы ауа ағыны қайта айналымды азайтып, жоғарғы бетіндегі ауа ағынынан көтеру күшін азайтты. Бұл күтпеген жағдай болды, өйткені қайта айналым қозғалтқыштың қуатын жоғалтуға байланысты "жаман нәрсе" деп есептелді, ал оның көтеру күшіне тигізетін оң әсері бағаланбаған сияқты. Соңында, жоғары жылдамдықпен алға қарай көтеру күшін сақтау үшін ұшақты басқару мүмкіндігінің шегіне дейін көтеруге тура келді. Avro тұжырымдаманың әлі де жұмыс істейтініне сенімді болды және қозғалтқыш пен басқару жүйесін қайта өңдеу үшін жаңа бағдарлама ұсынды. Бір сақиналы үшбұрышты қақпақ пен спойлерлер немесе кейінірек сақиналы басқару орнына, жаңа жүйе ұшу және алға қарай ұшу үшін екі жеке басқару жүйесін қамтиды, олар бір мүндерге біріктірілді. Ұшу кезінде "өткінші есіктер" ашылып, мүндерді жауып, ағынды ұшақтың астына қарай бағыттайды. Бұл режимде басқару ағынды "фокусқа" жылжыту арқылы қақпақтың сыртқы бөлігін жылжыту арқылы жүзеге асырылады. Жоғары жылдамдықтарда есіктер жабылады, ауа ұшақтың жиегінен шығып, онда қарапайым қақпақтар орналасқан. Жаңа басқару жүйесі ұшақтың сыртқы шеңберінің 3/4 бөлігін қамтиды, ал алдыңғы бөлігінде тек ұшуды басқару элементтері болды. 1961 жылдың 9 маусымында Avro зауытында ұқсас түзетулер енгізілген екінші Avrocar-дың USAF/NASA-ның екінші ұшу бағалауы жүргізілді. Осы сынақтар кезінде көлік максималды жылдамдыққа жетті және алты фут ені және бес фут тереңдігі бар орды өте алу қабілетін көрсетті. Сынақ баяндамасында да басқару мәселелерінің кең ауқымы анықталды.

The first Avrocar, #58 7055, rolled out of the Avro Malton factory in May 1959. From 9 June to 7 October 1959, it was tested in a static hover rig. Unfortunately, hot gas from the exhaust was found to mix back into the intakes in hover, reducing engine thrust. In addition, the fan generated lift only from a small area of its surface, lowering overall thrust available. The ducts also proved to have higher losses than expected, and a series of modifications were not able to solve this problem to any large degree. These problems reduced maximum lift at higher altitudes out of the ground effect to , less than the empty weight of the aircraft at This meant the aircraft would be incapable of hovering out of the ground effect. Following these tests, the vehicle was sent to NASA Ames for a wind tunnel testing. The second, #59 4975, was completed August 1959. On 29 September, the first attempt to hover was made with the Avrocar tethered to the ground. After the vehicle became airborne, an uncontrollable roll and pitch coupled oscillation started that forced each of the three wheels into the ground in turn. The pilot, W. D. "Spud" Potocki, immediately shut down all engines. Changes were made to the stability system to provide more control authority, while new tethers were investigated to improve the ability to control these sorts of problems. Investigations into the effect revealed what was causing the problem. While in the ground effect, the high pressure air under the craft was trapped, filling the entire area and thus providing a stable base. When the craft rose out of the ground effect, the air formed itself into a single narrow column, described by Frost as "tree trunking". At intermediate altitudes the craft would momentarily transition from one regime to the other, during which time one side of the vehicle would be entirely supported while the support was disappearing under the other. This led to a strong pitching motion towards the unsupported side. As soon as this occurred that side would approach the ground and re establish the supporting air, while the other side would then be raised above this limit. This process would repeat itself, with the craft rolling from side to side. Modifications were carried out in order to try to solve the problem. Eventually a series of 52 holes were drilled in the bottom of the vehicle, located radially three feet from the center. These were to provide a central jet to stabilize the ground cushion. With these modifications complete and apparently working, the first completely free flight occurred on 12 November 1959. This test proved the nozzle control system unacceptable. The spoilers were intended to direct the air out over the top or bottom of the annular flap, out the bottom only during hover, but over the top and bottom during forward flight. The idea was that when the flap was positioned in order to provide control, the lift would be lowered on one side and raised on the other. Lift was indeed lowered on one side, but the lift did not improve on the other, so every control input resulted in a loss of altitude. After five flights, testing was temporarily halted on 5 December 1959, by which time the Avrocar had logged 18.5 hours of test time in total. A completely new design was installed over the winter. The original spoilers were removed and replaced by a single ring below the annular flap. The ring shifted in relation to the craft under control input, "sealing off" the gap on one side while opening it on the other. Tests continued in January 1960, and appeared to work much better. However, while the new control system improved the hovering qualities, the craft now became unstable at higher speeds above The first Avrocar at Ames was similarly modified, and, in April 1960, it was tested in their wind tunnel. The problem became clear; the ring blocked so much of the overall engine thrust that the overall power was greatly reduced. As the craft sped up, the airflow on the underside reduced the recirculation, reducing the lift due to airflow over the upper surface. This was somewhat unexpected; recirculation had been considered a "bad thing" due to the loss of engine thrust, and its positive effects on lift do not appear to have been appreciated. In the end, in order to maintain lift at higher forward speeds the craft had to be pitched to the end of its control capability. Avro was convinced that the concept was still workable, and proposed a new program for major rework of the propulsion and control system. Instead of the single annular triangular flap and spoilers, or the later ring control, the new system included two separate control systems for hover and forward flight, combined into a single nozzle. For hover, a series of "transition doors" were opened into the nozzles, blocking them off and re directing the flow downward under the aircraft. Control during this regime was provided by moving the outer portion of the flap to "focus" the flow. At higher speeds, the doors were closed, allowing the air to flow out from the edge of the aircraft, where a series of simple flap like controls were located. The new control system covered the rear 3/4's of the aircraft's outer circumference; the front section featured the hovering controls only. On 9 June 1961, a second USAF/NASA flight evaluation of the Avrocar was conducted on the similarly modified second prototype at the Avro facility. During these tests, the vehicle reached a maximum speed of and showed the ability to traverse a ditch six feet across and deep. Flight above the critical altitude proved dangerous if not nearly impossible due to inherent instability. The flight test report further identified a range of control problems.

Күшін жою

Түзетулер енгізілмес бұрын, 1961 жылдың наурыз айында қаржыландыру тоқтатылды. Фросттың өзгертілген конструкция бойынша ұсыныстары қабылданбады, ал Avrocar және WS 606A үстіңгі тік қону және қону (VTOL) бағдарламалары 1961 жылдың желтоқсанында АҚШ әскері тарапынан ресми түрде тоқтатылды. Avro компаниясының басшылары қосымша VTOL зерттеу жобаларын ынталандырды, дискіге негізделген платформамен үйлесетін жаңа конструкцияларды зерттеді. Бұл қажеттіліктер Hawker Siddeley Harrier арқылы қанағаттандырылды, бірақ жалпы алғанда, Еуропа соғысының басында ядролық соққы жасалмайды деген кең пікірге байланысты VTOL-ға қызығушылық азайды. Екінші Avrocar ұшу сынақтарының соңында шамамен 75 сағат ұшқан. Өнімділігіне сүйенсек, Avrocar толық сәтсіздікке ұшырады: ол жерден бірнеше метрден артық қауіпсіз көтеріле алмады, ал оның дөңгелек пішіндес конструкциясы жоғары жылдамдықты шектеді, сонымен қатар шыдамсыз ыстық пен қатты шуға себеп болды, бұл оны әскери мақсаттар үшін қолдануға қолайсыз етті. Техникалық сәтсіздік деп есептелгенімен, оның дизайны болашақты болжады: ол Saunders Roe SR. N1 сияқты әлемдегі алғашқы аэроглиссерлердің бірі болуға жақын болды, ол да 1959 жылы ұшты. Дегенмен, компания дизайнері Джон Фрост Канада, Ұлыбритания және АҚШ-та бірнеше патенттерге өтініш берді, бұл Avrocar және оған байланысты Avro эксперименталды көліктерінің VTOL саласындағы маңызды рөлін бекітті.

Соңғы жаңалықтар

Avro VZ 9 Avrocar ұшағы, Ұлттық әуе және ғарыш мұражайының кураторы Рассел Лидің айтуынша, VTOL жобасындағы "соқпаққа тірелген" жол болды, бірақ оның технологиялық инновациялары басқа инженерлерді қызықтырды. Оның дизайнындағы маңызды элементтердің бірі – құбырлы желдеткіштерді пайдалану, нәтижесінде басқа да тәжірибелік бағдарламалар іске асырылды. Жасырақта Avro Canada-да инженер болып жұмыс істеген канадалық эмигрант, доктор Пол Моллер, "ұшақ тәрізді" технологияны пайдаланып, алғашқы эксперименталды VTOL көліктері сериясын жасады, ол Avrocar-дағы сияқты көмілген құбырлы желдеткіштерге негізделген. XM 2, сериядағы бірінші көлік, көзге ұшқыш шағын дискіге ұқсайтын. Сәтті байлау сынақтарынан кейін, бір кезде "дискоджет" деп танымал болған дискі тәрізді дизайннан бас тартылды, ал олардың соңғы жобасы – Moller Skycar, ұшатын автомобиль сияқы көрінеді. Avrocar тарихы бағдарламаның тоқтатылуымен аяқталған жоқ. Барлығы екі Avrocar ғана жасалды және АҚШ әскері осы жұмыстың төлемін жасағандықтан, бағдарлама аяқталғаннан кейін олар АҚШ-тың меншігіне қайта оралды. "Ұшу" сынақтары үшін пайдаланылған екінші үлгі, S/N 59 4975, Монреальдегі Адам және оның әлемі көрмесінде (1968) көрсету үшін қысқа мерзімге Канадаға оралды; ұзақ уақыт бойы ашық ауада көрсетілгеннен кейін, қазір Вирджиния штатындағы Форт-Эустис қаласындағы АҚШ Армиясының көлік мұражайында қайта жаңартылуда.