Крыло переменной стреловидности: Bell X-5 и его наследие
Bell X-5
Bell X-5: первый самолёт с изменяемой геометрией крыла в полёте. Разработан на основе немецкого Messerschmitt P.1101, но с усовершенствованной системой управления.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Экспериментальный самолет NASA с изменяемой стреловидностью крыла Bell X-5 был первым самолетом, способным изменять стреловидность крыла в полете. Он был вдохновлен неиспытанным военным проектом P.1101 немецкой компании Messerschmitt. В отличие от немецкой конструкции, у которой можно было регулировать угол стреловидности крыла только на земле, инженеры Bell разработали систему электрических двигателей для изменения стреловидности в полете.
NASA experimental variable sweep wing aircraft
The Bell X 5 was the first aircraft capable of changing the sweep of its wings in flight. It was inspired by the untested wartime P.1101 design of the German Messerschmitt company. In contrast with the German design, which could only have its wing sweepback angle adjusted on the ground, the Bell engineers devised a system of electric motors to adjust the sweep in flight.
Проектирование и разработка
Неполный прототип истребителя Messerschmitt P.1101, захваченный войсками США в 1945 году на экспериментальном объекте в Обераммергау, Германия, был доставлен в Соединенные Штаты. Несмотря на повреждения при транспортировке, инновационный прототип истребителя поступил на завод Bell в Буффало, штат Нью-Йорк, где инженерный персонал компании тщательно изучил конструкцию и, под руководством главного конструктора Роберта Дж. Вудса, представил предложение по разработке аналогичного проекта. Хотя внешне похожий, X-5 был значительно сложнее P.1101, с тремя углами стреловидности: 20°, 40° и 60°, что создавало платформу с "переменной геометрией" в полете. Винтовая передача перемещала ось крыла по коротким горизонтальным направляющим, а дисковые тормоза фиксировали крыло в заданном положении. Переход от максимального размаха крыла к максимальной стреловидности занимал менее 30 секунд. Конструкция оси и поворотных механизмов частично компенсировала смещение центра тяжести и центра давления при изменении положения крыла. Тем не менее, X-5 обладал крайне опасными характеристиками сваливания и штопора, обусловленными несовершенной аэродинамической схемой самолета, в частности, неудачным расположением хвостового оперения и вертикального стабилизатора, которые в определенных положениях крыла могли привести к неуправляемому штопору. Эта сильная нестабильность в итоге привела к гибели второго самолета и его летчика-испытателя ВВС в 1953 году. Неблагоприятные характеристики сваливания и штопора также привели к отказу от предварительных планов ВВС США по модификации X-5 в недорогой тактический истребитель для НАТО и других стран.
The incomplete Messerschmitt P.1101 fighter prototype recovered by United States troops in 1945 from the experimental facility at Oberammergau, Germany, was brought back to the United States. Although damaged in transit, the innovative fighter prototype was delivered to the Bell factory at Buffalo, New York where company engineering staff studied the design closely, and, led by Chief Designer Robert J. Woods, submitted a proposal for a similar design. Although superficially similar, the X 5 was much more complex than the P.1101, with three sweep positions: 20°, 40° and 60°, creating an inflight "variable geometry" platform. A jackscrew assembly moved the wing's hinge along a set of short horizontal rails, using disc brakes to lock the wing into its inflight positions. Moving from full extension to full sweep took less than 30 seconds. The articulation of the hinge and pivots partly compensated for the shifts in center of gravity and center of pressure as the wings moved. Even so, the X 5 had vicious spin characteristics arising from the aircraft's flawed aerodynamic layout, particularly a poorly positioned tail and vertical stabilizer which, in some wing positions, could lead to an irrecoverable spin. This violent stall / spin instability would eventually cause the destruction of the second aircraft and the death of its Air Force test pilot in 1953. The unfavorable spin characteristics also led to the cancellation of tentative plans by the United States Air Force to modify the X 5's design into a low cost tactical fighter for NATO and other foreign countries.
Эксплуатационная история
Было построено два X-5 (серийные номера 50 1838 и 50 1839). Первый был завершен 15 февраля 1951 года, а оба самолета совершили свои первые полеты 20 июня и 10 декабря 1951 года. Было выполнено почти 200 полетов на скоростях до 0,9 Маха и на высоте 40 000 футов (12 192 м). Один самолет был потерян 14 октября 1953 года, не сумев выйти из штопора при угле стреловидности 60°. Капитан ВВС Рэй Попсон погиб в авиакатастрофе на авиабазе Эдвардс. Второй X-5 оставался на базе Эдвардс и продолжал активные испытания до 1955 года, а затем использовался в качестве самолета сопровождения до 1958 года. X-5 успешно продемонстрировал преимущества изменяемой геометрии крыла для самолетов, предназначенных для полетов в широком диапазоне скоростей. Несмотря на проблемы с устойчивостью X-5, концепция была усовершенствована путем изменения точки крепления крыла с внутренней на внешнюю, и впоследствии успешно реализована в таких самолетах, как General Dynamics F-111 и Grumman F-14 Tomcat, Mikoyan Gurevich MiG-23 и MiG-27, Sukhoi Su-17/20/22 и Su-24, Tupolev Tu-22M и Tu-160, Panavia Tornado и Rockwell B-1 Lancer.
Two X 5s were built (serial numbers 50 1838 and 50 1839). The first was completed 15 February 1951, and the two aircraft made their first flights on 20 June and 10 December 1951. Almost 200 flights were made at speeds up to Mach 0.9 and altitudes of 40,000 feet (12192 m). One aircraft was lost on 14 October 1953, when it failed to recover from a spin at 60° sweepback. Air Force Captain Ray Popson died in the crash at Edwards Air Force Base. The other X 5 remained at Edwards and continued active testing until 1955, and remained in service as a chase plane until 1958. The X 5 successfully demonstrated the advantage of a swing wing design for aircraft intended to fly at a wide range of speeds. Despite the X 5's stability problems, the concept was developed to an outboard rather than inboard hinge, and was later successfully implemented in such aircraft as the General Dynamics F 111 and Grumman F 14 Tomcat, the Mikoyan Gurevich MiG 23 and MiG 27, the Sukhoi Su 17/20/22 and Su 24, the Tupolev Tu 22M and Tu 160, the Panavia Tornado and the Rockwell B 1 Lancer.
Выжившие
Единственный сохранившийся X-5 сейчас находится в Национальном музее ВВС США на авиабазе Райт-Паттерсон недалеко от Дейтона, штат Огайо. Он был передан музею в марте 1958 года. Он экспонируется в ангаре исследований и разработок музея.
The sole surviving X 5 is now at the National Museum of the United States Air Force at Wright Patterson Air Force Base near Dayton, Ohio. It was delivered to the museum in March 1958. It is displayed in the museum's Research & Development Hangar.