Конвертоплан Curtiss-Wright X-19 (США)

В середине пятидесятых годов прошлого века американская корпорация Curtiss-Wright решила вернуться в авиастроение. Военным и гражданским заказчикам в обозримом будущем планировалось предложить технику с повышенными взлетно-посадочными характеристиками, использующими оригинальные принципы работы. В рамках изучения и развития существующих идей сначала был создан проект под обозначением X-100, а затем появился летательный аппарат X-200 или X-19.

В основе оригинальных проектов лежал эффект, открытый учеными во главе с Генри Борстом. Специалисты обнаружили, что при переводе воздушного винта из горизонтального положения в вертикальное наблюдается определенный рост подъемной силы. Одновременно с этим увеличивалось и сопротивление воздуха, но имеющийся прирост подъемной силы полностью компенсировал его. Это явление получило название Radial force principle («Принцип радиальной силы») и было рекомендовано к использованию в новых проектах, в рамках которых позволяло улучшить определенные характеристики авиационной техники.

Конвертоплан Curtiss-Wright X-19 (США)
Общий вид опытного конвертоплана X-19



В конце 1957 года компания Curtiss-Wright приняла решение разработать новый проект, использующий «радиальную силу». В порядке эксперимента планировалось разработать и построить легкий опытный летательный аппарат-конвертоплан с требуемыми характеристиками. Испытав такую машину и получив положительные результаты, компания-разработчик могла продолжать развитие новых технологий в рамках иных проектов. Теперь речь могла идти о летательных аппаратах, изначально пригодных для практического использования в том или ином качестве.

Наземные испытания экспериментального конвертоплана X-100 стартовали в начале 1959 года. В дальнейшем начались полеты на привязи и подъемы в воздух без какой-либо страховки. Летные испытания продолжались до середины осени 1961 года, когда единственный имеющийся опытный образец упал с небольшой высоты и получил повреждения. Машину восстановили, но не вернули на испытания. К этому времени было принято решение о создании нового проекта. Все силы конструкторского бюро Curtiss-Wright были брошены на разработку следующего летательного аппарата, основанного на оригинальных идеях.

Опытный образец X-100 изначально разрабатывался в качестве летающей лаборатории, необходимой для проверки новой технологии. Уже в ходе первых испытаний эта машина подтвердила принципиальную возможность использования Radial force principle, что позволяло приступать к проектированию нового летательного аппарата. К концу 1961 года инженеры Curtiss-Wright определили технический облик перспективной машины и приступили к разработке полноценного проекта.

Новый проект, продолжая «традицию» наименования, получил обозначение X-200. Кроме того, применялось рабочее обозначение Model 200. Вскоре после начала проектирования корпорации Curtiss-Wright удалось заинтересовать потенциального заказчика. Предлагаемая машина могла представлять определенный интерес для вооруженных сил, благодаря чему разработчикам удалось получить финансовую поддержку Пентагона. Американские военные в то время проявляли большой интерес к летательным аппаратам нетрадиционных схем и поддерживали разработку новых подобных проектов. После получения официальной поддержки проект X-200 был переименован в X-19. Под этим названием конвертоплан впоследствии получил широкую известность.


Схема машины


Новый летательный аппарат создавался с учетом будущего применения армией или гражданскими структурами. Для этого он должен был иметь ряд характерных черт. Также предлагалось пересмотреть архитектуру конструкции, ранее использовавшуюся в проекте X-100. К примеру, с целью улучшения некоторых параметров предлагалось изменить количество несущих винтов и переработать системы управления. Для решения поставленных задач пришлось использовать фюзеляж, аналогичный самолетному. На нем должны были размещаться несколько плоскостей с оригинальными средствами подъема в воздух.

Для перевозки пассажиров или грузов конвертоплан X-200 / X-19 нуждался в фюзеляже соответствующих размеров. Его применение привело к необходимости изменения аэродинамической схемы и применения двух пар несущих винтов. Как следствие, использование наработок компоновочного характера из предыдущего проекта исключалось. Значительное число узлов и агрегатов пришлось проектировать заново и специально для нового летательного аппарата. На определенном этапе проекта это привело к заметным проблемам.

Новый конвертоплан получил фюзеляж большой длины, значительная часть объемов которого отдавалась под пилотскую и грузопассажирскую кабины. Фюзеляж имел цельнометаллическую конструкцию на основе каркаса. Фюзеляж получил носовой обтекатель скругленных форм, плавно переходивший в крупный и длинный центральный отсек эллиптического сечения. В хвостовой части сечение фюзеляжа изменялось: нижняя его поверхность поднималась, тогда как на верхней и на бортах размещались дополнительные крупные обтекатели.


В новом проекте решили использовать две пары несущих винтов


Компоновка фюзеляжа была достаточно простой. В носовом обтекателе помещалась часть необходимой аппаратуры, позади этого отсека находились рабочие места пилотов. За пилотской кабиной предусматривался объем для пассажиров или груза. Далее в фюзеляже находился небольшой отсек с разнообразным оборудованием, позади которого размещались силовая установка и часть элементов трансмиссии.

Конвертоплан X-19 не оснащался несущими плоскостями традиционного вида. Вместо них предлагалось использовать высокорасположенные крылья небольшой ширины. Размах крыла определялся в соответствии с размерами воздушных винтов. Одно такое крыло находилось рядом с пассажирской кабиной, второе – на уровне передней части киля. Крылья оснащались законцовками, выполненными в виде крупных гондол с оборудованием для монтажа воздушных винтов. Гондолы могли вращаться вокруг горизонтальной оси, изменяя положение винтов.

Хвостовое оперение традиционной конструкции отсутствовало. Имелся киль с рулем направления, а функции стабилизатора возлагались на заднее крыло. При этом на нем помещались рули высоты, необходимые для управления аппаратом в горизонтальном полете. На переходных режимах и при вертикальном взлете/посадке планировалось использовать иные способы контроля.

В хвостовой части фюзеляжа, у под крупными обтекателями, бок о бок поместили два турбовальных двигателя Avco Lycoming T55-L-5 мощностью по 2200 л.с. каждый. Воздух к двигателям поступал через два заборных устройства, находившихся над поверхностью фюзеляжа. Отработанные газы выводились через хвостовое сопло. Рядом с двигателями помещался главный редуктор, позволявший использовать как оба мотора, так и каждый из них при выключенном втором. Главный редуктор обеспечивал выдачу крутящего момента на два вала, проходившие через хвостовое крыло. Кроме того, он был связан с продольным валом, доходившим до общего редуктора передних винтов. В гондолах присутствовали собственные редукторы, позволявшие вращать винты на всех режимах полета и вне зависимости от их положения в пространстве.


Хвостовая часть фюзеляжа, двигатели, крыло и винт


В рамках предыдущего проекта была проверена на практике оригинальная конструкция воздушных винтов, позволявшая максимально реализовать потенциал «радиальной силы». Винты диаметром 3,96 м получали лопасти особой формы с широкой корневой частью, сужавшиеся по направлению к законцовке. Кроме того, вновь использовались перспективные материалы: лопасть имела металлический лонжерон и стеклопластиковую обшивку, между которыми находился ячеистый заполнитель. Каждый винт имел по три подобные лопасти, устанавливавшиеся на втулке с автоматом перекоса.

С учетом возможного использования на практике перспективная машина сразу получила полноценное шасси, соответствующее общепринятым нормам и взглядам. Использовалось убираемое трехточечное шасси с носовой стойкой. После взлета передняя стойка, оснащенная колесом малого диаметра, могла убираться в нишу носового обтекателя. Основные стойки располагались в хвостовой части фюзеляжа и убирались поворотом внутрь. При этом прямоугольная секция обшивки фюзеляжа выполняла функции боковой створки люка шасси.

Управлять конвертопланом X-19 должен был экипаж из двух человек. Оба пилота помещались бок о бок в передней кабине. Проектом предусматривалось использование остекления большой площади, обеспечивающего хороший обзор передней полусферы, в том числе вверх и в стороны. Рабочие места пилотов оснащались ручками управления, необходимыми для контроля за работой управляющих поверхностей и четырех автоматов перекоса. Кроме того, предусматривались органы управления для изменения положения воздушных винтов.

По опыту испытаний опытного аппарата X-100 было решено изменить систему управления. При вертикальном полете с горизонтальным положением винтов управление должно было осуществляться только при помощи изменения их шага. Газовые рули, использовавшиеся в предыдущем проекте, показали себя не самым лучшим образом, из-за чего конструкторы Curtiss-Wright решили использовать иные системы управления. Синхронное или дифференцированное изменение шага четырех винтов позволяло осуществлять управление по крену, тангажу и рысканью. После перехода в горизонтальный полет, повернув винты, конвертоплан должен был управляться при помощи рулей заднего крыла и киля.


Вертикальный взлет


С учетом возможного использования в тех или иных целях авторы нового проекта разместили в фюзеляже кабину, пригодную для перевозки людей или грузов. Размеры кабины позволяли разместить четырех пассажиров или груз эквивалентной массы. Доступ в грузопассажирскую кабину осуществлялся через бортовые двери. Пассажиры могли наблюдать за окружающим пространством при помощи бортовых иллюминаторов.

Общая длина летательного аппарата X-200 / X-19 составляла 13,5 м, размах крыла – 10,5 м. Поперечный габарит с учетом ометаемых дисков винтов достигал 15 м. Высота машины на стоянке – 5,2 м. Общая площадь двух крыльев – 14,4 кв.м. Пустой конвертоплан весил 4,4 т, с максимальный запасом топлива и полезной нагрузкой – 6,2 т. Имеющаяся силовая установка и четыре винта должны были обеспечить вертикальный взлет и посадку вне зависимости от массы. Максимальная скорость задавалась на уровне 720 км/ч, крейсерская – 650 км/ч. Практическая дальность, по расчетам, должна была достигать 1200 км.

Технический облик и конструкция позволяли перспективной машине решать широкий круг разнообразных задач военного и гражданского характера. Возможность скоростного горизонтального полета с вертикальным взлетом или посадкой давала заметные преимущества как перед существующими самолетами, так и перед вертолетами. Все они могли быть реализованы в том или ином качестве.


Второй прототип, переданный музею


Прежде всего, серийные X-19 могли бы выполнять функции легких транспортных машин, составив конкуренцию некоторым существующим вертолетам. Армейские транспортные конвертопланы также могли бы стать носителями пулеметного вооружения для поддержки сухопутных частей. Транспортные машины могли бы получать специальное оборудование того или иного рода. Прежде всего, они могли найти применение в роли тактических разведчиков, получив специальные фотокамеры. В целом, круг возможных модификаций ограничивался только потребностями и фантазией заказчика.

В 1963 году, уже после получения финансовой и иной поддержки военного ведомства, корпорация Curtiss-Wright начала строительство сразу двух опытных конвертопланов нового типа. При этом специалистам компании пришлось столкнуться с рядом серьезных проблем. Еще на стадии разработки проекта стало ясно, что некоторые важные компоненты, такие как редукторы с требуемыми характеристиками и т.д. уже существуют, но все еще не отработаны и подвергают проект определенному риску. Тем не менее, желание опередить конкурентов в сочетании с правильными подходами к работам позволило в определенной мере снизить как риски, так и опасения.

Осенью 1963 года первый прототип Curtiss-Wright X-19 вышел на испытания. Проверки начались с наземных тестов, после чего появилась возможность выполнять подлеты на привязи. 20 ноября того же года опытная машина впервые оторвалась от земли, подтвердив возможность вертикального взлета и посадки. Тем не менее, к этому моменту были установлены некоторые недостатки техники в ее существующем виде. Наблюдались регулярные проблемы с редуктором одного и того же воздушного винта. Кроме того, было замечено, что использованные турбовальные двигатели имеют недостаточную приемистость. В некоторых ситуациях это затрудняло управление машиной, а в иных случаях могло привести к аварии.

Проверяя имеющийся опытный образец и изучая его особенности, специалисты компании-разработчика в течение некоторого времени работали над устранением недостатков конструкции. Замене подвергались как поломавшиеся детали, так и целые узлы. Все это позволяло избавить машину от проблем, но в то же время приводило к серьезному затягиванию работ. Так, начать проверки техники на переходных режимах удалось только летом 1965 года.



25 августа 1965 года первый опытный X-19 вновь поднялся в воздух «по-вертолетному». Выведя машину на требуемую высоту и начав движение вперед, летчик-испытатель должен был переместить воздушные винты в тянущее положение. Еще до начала поворота гондол произошла поломка одного из редукторов. Пилот не смог принять необходимые меры, вследствие чего прототип упал с небольшой высоты и разбился. К счастью, экипаж успел покинуть падающую машину и не пострадал.

Во время крушения первый прототип конвертоплана не был полностью разрушен, но все же получил серьезные повреждения. Ремонт и восстановление машины посчитали нецелесообразными, в том числе и по причине завершающегося строительства второго опытного образца. В случае получения соответствующего решения компания Curtiss-Wright собиралась закончить сборку второго прототипа и вывести его на испытания вместо потерянного первого. Тем не менее, этой машине так и не удалось добраться до аэродрома и подняться в воздух.

Напомним, проект X-200 стартовал в качестве инициативной разработки и только после этого был предложен военному ведомству. Руководству компании-разработчика удалось убедить Пентагон в необходимости проведения дальнейших работ и получить требуемую поддержку. Военные проявили желаемый энтузиазм и стали рассматривать конвертоплан X-200 / X-19 в качестве возможного средства обновления парка авиационной техники. Однако со временем отношение министерства обороны к этому проекту стало меняться.

В случае успешного завершения работ проект X-19 позволял армии получить новый многоцелевой летательный аппарат с достаточно высокими характеристиками и необычными возможностями, имеющий определенные преимущества перед существующими самолетами и вертолетами. Тем не менее, получение таких результатов было связано с массой затруднений. В ходе испытаний было установлено, что в существующем виде предложенный летательный аппарат оказывается достаточно сложным в производстве и эксплуатации. Кроме того, он имел заметные недостатки, на устранение которых требовалось неопределенное время.



О сроках завершения работ оставалось только гадать. Первый полет на привязи удалось выполнить в конце осени 1963 года, однако из-за дальнейших доработок сроки начала новых этапов испытаний неоднократно смещались. Первая попытка проверить X-19 на переходных режимах состоялась только в августе 1965-го и завершилась аварией. Таким образом, на последующие работы вновь требовалось тратить слишком много времени. К этому времени военные успели растерять энтузиазм, а крушение прототипа в очередном полете фактически определило дальнейшую судьбу некогда интересного проекта.

В начале осени 1965 года Пентагон принял решение о дальнейшей судьбе проекта X-19. Ввиду объективных проблем и невозможности завершения работ в разумные сроки военные решили отказаться от дальнейшего развития этой машины. Проект официально закрыли. Изучение проблематики аппаратов вертикального взлета и посадки решили продолжать в рамках других проектов.

Первый опытный образец конвертоплана X-19, разбившийся в августе 1965 года, решили не восстанавливать. Останки машины собрали с летного поля и отправили в металлолом. Более не нужный недостроенный второй прототип разукомплектовали, лишив части уже установленного оборудования. Позже его передали Национальному музею ВВС США (авиабаза Райт-Паттерсон, г. Дейтон, шт. Огайо). Насколько известно, уникальный образец авиационной техники до сих пор остается в музее, хотя и пребывает не в самом лучшем состоянии.

Проект перспективного многоцелевого летательного аппарата был закрыт из-за сомнительных перспектив и невозможности завершения всех требуемых работ в приемлемое время. Вооруженные силы лишились возможности получить многообещающую машину, способную решать широкий круг задач, однако при этом избавились от неудачного проекта, расходующего финансы и время без заметной отдачи. Для корпорации Curtiss-Wright закрытие проекта X-200 / X-19 стало очередным ударом. Потерпев еще одну неудачу в деле создания новых летательных аппаратов, она была вынуждена вновь уйти из авиационной отрасли.


По материалам сайтов:
http://airwar.ru/
https://airandspace.si.edu/
https://crgis.ndc.nasa.gov/
http://dogswar.ru/
Автор: Рябов Кирилл

Использованы фотографии: Wikimedia Commons, Airwar.ru

Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter

Видео в тему

Читайте также
Комментарии 15

Информация

Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти
  1. EvgNik 22 марта 2017 16:06
    Очень неудачная модель. Неустойчива и просто безобразно скомпонована.
    1. SVVP 30 марта 2017 07:42
      Согласен, но что ж Вы хотели? Это конец 1957 года! Только начало проектирования и постройки подобных схем, тогда, без фундаментального труда Курочкина Ф.П. - это всё же был прорыв и достижение! ))
      На то время ещё даже понятий квадрокоптер и конвертоплан не было, эти термины появились гораздо позже...
  2. А1845 22 марта 2017 16:11
    предположу, что карданы и поворотный механизм сожрали и вес и мощность
    поэтому проект и не пошел
  3. gridasov 22 марта 2017 19:27
    ФПИ проводит проект "Свободный взлет " в поисках решения по возможности создания эффективных методов взлета . Эта проблема касается не только одного из этапов полета "взлета-полета - посадки " и но и всего процесса Уже хорошо , что кое -кто понимает , что нужны фундаментальные решения в анализа процессов работы такого устройства или хотя бы винта . Поэтому подобные конвертопланы или все остальное это лишнее доказательство , что винт или пропеллер или та же турбина имеют ограниченные параметры работы и не имеют перспективы ни модернизации ни вообще развития.
    1. SVVP 30 марта 2017 07:21
      Цитата: gridasov
      Поэтому подобные конвертопланы или все остальное это лишнее доказательство , что винт или пропеллер или та же турбина имеют ограниченные параметры работы и не имеют перспективы ни модернизации ни вообще развития.


      Абсолютно ложные утверждения! Прогресс ещё ни кому не удавалось словесностью "безудержного потока" остановить! )))

      Если видите неудачную попытку постройки конвертируемого квадрокоптера, это не говорит о том, что "...ветвь - тупиковая!". На проблемы, всегда находятся не только прямые варианты решений, но и компромисных бывает тоже множество! )))
      1. SVVP 30 марта 2017 07:55
        А сейчас посмотрите, пусть ещё в зачаточном, авиамодельном варианте!

  4. Svetlana 22 марта 2017 21:28

    Приведен рисунок стелс-конвертоплана-амфибии (СКА). У этого конвертоплана при вертикальном взлёте и посадке подъёмную силу создаёт вращающаяся под фюзеляжем коническая кевларовая оболочка, снабжённая радиальным подъёмным лопаточным венцом с габаритным диаметром 52метра, как у B2. Коническая кевларовая оболочка имеет броневые свойства и защищает пилотов от обстрела с земли. 4 отсека полезной нагрузки в фюзеляже - под габариты Булавы.
    При вертикальном взлёте и посадке на палубу или поверхность моря струи повёрнутых вертикально реактивных двигателей с большой степенью двухконтурности приводят во вращение турбинный лопаточный венец из 64 лопаток, расположенных под фюзеляжем. Турбинный лопаточный венец через жёсткую коническую кевларовую оболочку приводит во вращение радиальный подъёмный лопаточный венец из 32 лопаток. Каждая лопатка подъёмного лопаточного венца имеет длину 6м и ширину 2м. После вертикального взлёта оси реактивных двигателей поворачивают в горизонтальную плоскость и переходят к горизонтальному полёту.
    СКА имеет следующие качества:
    • вертикальный взлет с авианосца и посадку на него;
    • взлет с ВПП длиной менее 60 метров, взлёт с воды, посадка на воду;
    • дальность полета более 2000 км и практический потолок более 15 000 метров.
    • Турбореактивные двигатели (ТРД) силовой установки - с большой степенью двухконтурности и низким расходом топлива, близки по габаритам к НК-93.
    • температура выхлопных газов силовой установки относительно низкая за счет большой степени двухконтурности;
    • регулировка работы двигателей силовой установки осуществляется при помощи компьютера, что позволит очень точно регулировать тягу.
    • отраженный от земли (воды) поток выхлопных газов ТРД уменьшен, т.к. турбинным лопаточным венцом его вектор скорости изменён с вертикальной на горизонтальную.
    В отличие от винтокрылого конвертоплана Bell V-22 Osprey, не способному взлетать и садиться по-самолётному из-за винтов большого диаметра,СКА оснащён турбореактивными двигателями с большой степенью двуконтурности и сможет взлетать по-самолётному. Взлёт по-самолётному увеличивает вес максимальной полезной нагрузки, а посадка по-вертолётному на палубу позволит избавиться от ненадёжных тросов аэрофинишёра.
    Для дополнительного увеличения тяги, за соплами ТРД СКА можно использовать насадки - эжекторные увеличители тяги. В ТРД могут быть также применены поворотные сопла, как у F35b .
    1. gridasov 22 марта 2017 21:47
      Все Вами описание не имеет сколь нибудь важного значения. Физический процесс обеспеченный работой лопаток принципиально не логичен точно так же как в современных эл. моторах за концепцию взят механизм вращения проводника с током как рамки между полюсами магнита. Совершенно не те плоскости работы . Не логичные алгоритмы организации всего процесса . Удивительно другое , что никто не видит простейшего решения, которое кардинально меняет качество процесса . Я уже достаточно много раз объяснял процесс, но совершенно нет специалистов видящих объективные проблемы и методы решения.
      1. jonhr 22 марта 2017 22:39
        это печально laughing
        1. gridasov 22 марта 2017 22:55
          А может и нет .Любой плод должен созреть . Точнее сказать человек так же должен соприкоснуться с проблемой , чтобы быть готовым принимать любые пути и способы решения. Темпы развития человеческой цивилизации таковы, что энергетические проблемы не заставляют себя ждать . Но еще больше проблем вызывает качественные параметры той энергетики , которую человек способен использовать, но пока не знает об этом ровным счетом -ничего.
    2. Falcon5555 24 марта 2017 18:55
      Не полетит. Закрутится.
      1. gridasov 24 марта 2017 19:28
        Будет уместным сказать , что ,"а теперь со всем этим попробуем взлететь "
      2. Svetlana 28 марта 2017 21:33
        Кольцевой подшипник по конструкции похож на вагонную тележку электрички или троллейбуса с двумя-тремя тяговыми электродвигателями. Колёса тележки кольцевого подшипника способны двигаться по карусели рельсового кругового трека. В процессе вертикального взлёта тяговыми электродвигателями колёса тележки подшипника и гондолу с кабиной пилотов вращают в обратном направлении по отношении к направлению вращения радиального турбинного лопаточного венца, так что фюзеляж с отсеками полезной нагрузки и кабиной пилотов остаются неподвижны, не вращаются.Больших затрат мощности этот электропривод обратного вращения не требует.
  5. Даос 23 марта 2017 15:13
    В принципе почти квадрокоптер, при современных двигателях и отсутствии необходимости в сложной механической трансмиссии вполне рабочая схема. Ещё более рабочая схема у Х-22 где использовались винты в кольцевых каналах.
    1. Svetlana 28 марта 2017 21:44
      Но у X-22 не решена проблема взаимодействия вертикальной струи с землёй. При взлёте возникнет отражённая от земли обратная струя воздуха, пыль может попасть в воздухозаборники двигателей.
Картина дня