Экспериментальный летательный аппарат Vanguard Omniplane (США)
В середине прошлого десятилетия конструкторы ведущих стран мира занимались поиском новых схем летательных аппаратов, позволяющих получить высокие характеристики на разных режимах полета. В частности, предлагались различные варианты повышения взлетно-посадочных характеристик и соответствующего расширения круга решаемых задач. Одна из новых идей была предложена и относительно успешно реализована американской компанией Vanguard в рамках проекта Omniplane.
Новый вариант перспективного летательного аппарата вертикального / укороченного взлета был разработан компанией Vanguard Air and Marine Corporation, основанной двумя инженерами-авиастроителями. Президентом и вице-президентом небольшой, но амбициозной корпорации были Эдвард Дж. Вандерлип и Джон Л. Шнайдер соответственно. В начале сороковых годов Э.Дж. Вандерлип участвовал в разработке систем управления для ракетного вооружения. Позже он перешел в компанию Piasecki Helicopter, где внес заметный вклад в создание первого вертолетного автопилота. Дж.Л. Шнайдер тоже успел сменить несколько мест работы и принять участие в создании целого ряда авиационной техники, как самолетов, так и вертолетов.
В центральной части фюзеляжа, непосредственно за кабиной пилотов и рядом с центром тяжести, предлагалось устанавливать шестицилиндровый бензиновый авиационный двигатель Lycoming O-540-A1A мощностью 265 л.с. Летательный аппарат пришлось оснастить сравнительно сложной трансмиссией. Главный редуктор должен был распределять крутящий момент сразу на три вала. Два из них помещались перпендикулярно оси машины и были связаны с редукторами винтов, установленными в центре кольцевых каналов крыла. Третий вал уходил в хвост и предназначался для маршевого воздушного винта.
В качестве средства вертикального или укороченного взлета проектом Omniplane предлагалось использовать два подъемных винта диаметром 6,5 фута (1,98 м). Каждый такой винт имел по три прямоугольные лопасти шириной 3,75 дюйма (95 мм), построенные на основе профиля NACA 0009. Винты строились на основе компактных автоматов перекоса, при помощи которых пилот мог управлять их тягой.
Горизонтальный полет предлагалось выполнять при помощи хвостового воздушного винта диаметром 5 футов (1,54 м). Он располагался внутри кольцевого канала, позади которого находились рули направления и высоты. По-видимому, на взлетно-посадочном режиме маршевый винт, не дающий достаточную тягу для разгона, мог использоваться в качестве средства создания тяги для управления по тангажу и рысканью.
Будучи экспериментальным образцом, аппарат Omniplane 2C не нуждался в сложном шасси. Он получил трехопорное шасси с носовой стойкой. Передняя стойка с колесом малого диаметра помещалась под кабиной пилотов. На уровне задней части крыла находились основные опоры с подрессоренными колесами большего диаметра. Механизмы уборки не предусматривались.
На определенном этапе компании Vanguard Air and Marine Corporation удалось заинтересовать армейские и научные структуры, что положительным образом сказалось на дальнейших работах. Так, строительство и испытания опытного образца осуществлялись при прямом содействии NASA и центра Wright Air Development Center военно-воздушных сил. В дальнейшем аэрокосмическое управление помогло провести испытания в аэродинамических трубах, что в значительной мере ускорило дальнейшие работы и совершенствование имеющихся идей.
Опытный образец летательного аппарата «Омниплейн» был построен летом 1959 года и вскоре отправился на наземные испытания. Готовую машину продули в аэродинамической трубе, после чего появилась возможность приступить к наземным испытаниям. По-видимому, на ранних этапах проверок прототип планировалось изучать только на взлетно-посадочных режимах, из-за чего он не сразу получил жалюзи кольцевых каналов. Тем не менее, и без этого оборудования он мог взлетать и садиться вертикально.
С августа 1959 года осуществлялись полеты на привязи, в ходе которых испытатели изучали поведение машины и особенности управления ею, а также искали различные недостатки. Известно, что такие испытания, в целом, были успешными. В то же время, были установлены определенные недочеты. Так, управление по тангажу и рысканью на взлетном режиме оказалось не слишком удобным, поскольку рули традиционной конструкции в таком случае имели недостаточную эффективность. Кроме того, имеющийся 265-сильный бензиновый двигатель оказался недостаточно мощным и требовал замены.
По результатам испытаний экспериментального аппарата Omniplane 2C конструкторы компании «Вэнгард» приступили к разработке нового проекта. Обновленный вариант «лифт-фэна» получил собственное обозначение 2D. Его предлагалось строить на основе существующей конструкции, но с применением ряда новых узлов и агрегатов, в том числе значительно меняющих технический облик машины.
Схема летательного аппарата типа "2D"
В новом проекте было предложено заменить носовой обтекатель фюзеляжа. Теперь следовало использовать новый агрегат, удлиненный на 5 футов (1,54 м). В нем следовало разместить третий кольцевой канал с дополнительным подъемным вентилятором. Для его привода в состав трансмиссии нужно было включить четвертый вал и еще один редуктор. Как и два других винта, носовой должен был иметь автомат перекоса для управления тягой.
Проблема недостаточной мощности двигателя была решена путем полной переработки силовой установки. Теперь в центральном отсеке фюзеляжа должен был располагаться турбовальный двигатель Lycoming YT53-L-1 мощностью 860 л.с. Более мощный двигатель соединялся с переработанным главным редуктором, теперь распределявшим крутящий момент на четыре воздушных винта. Позади кабины пилотов появились проемы воздухозаборников. Горячие газы двигателя должны были выводиться наружу через изогнутую выхлопную трубу с соплом на днище хвоста. Также фюзеляж предлагалось оснастить закрытым фонарем.
Некоторым доработкам в проекте Omniplane 2D подверглось крыло. Так, передняя кромка центроплана была вынесена вперед, из-за чего пропал скругленный участок в корневой части крыла. Предлагалось переработать механизацию задней кромки и установить верхние крышки кольцевых каналов. Также новым проектом предусматривалось определенное совершенствование систем управления.
Разработка нового проекта с последующей перестройкой имеющегося опытного образца продолжались около двух лет. «Омниплейн» вернулся в аэродинамическую трубу только в 1961 году. Проверки показали правильность предложенных идей. Доработанная машина лучше показывала себя на висении и переходных режимах. После проверок в испытательных комплексах опытный образец допустили к полетам на привязи.
Компоновка машины с тремя подъемными винтами
Полеты со страховочными тросами подтвердили ранее сделанные выводы. Наличие более мощного двигателя и третьего подъемного вентилятора упростили вертикальный взлет и посадку. Кроме того, носовой винт улучшил управление по тангажу, а также в определенной мере повлиял на управляемость в канале рысканья. По результатам испытаний на привязи могло быть принято решение о начале свободных полетов, однако оно так и не появилось.
В начале 1962 года, во время очередного испытательного полета со страховкой, произошел инцидент, в результате которого опытный летательный аппарат Omniplane 2D получил некоторые повреждения. После проведения небольшого ремонта машину можно было возвращать к проверкам. Тем не менее, восстановление прототипа посчитали нецелесообразным. К этому времени специалисты компании Vanguard, NASA и ВВС США успели собрать достаточно информации, позволявшей сделать выводы и определить перспективы оригинальной схемы. Таким образом, продолжение испытаний, в целом, не имело смысла.
В ходе испытаний в аэродинамической трубе и на аэродроме единственный прототип, как в исходной, так и в доработанной версии, показал весь свой потенциал. Он подтвердил возможность вертикального взлета и посадки, а также выполнения различных маневров. Кроме того, был определен потенциал машины с точки зрения переходных режимов и горизонтального полета. В целом, летательный аппарат выглядел неплохо и представлял интерес, как минимум, с научной и технической точки зрения.
Тем не менее, не обошлось без критики. Так, подъемные воздушные винты использовались только на взлетно-посадочных режимах или во время висения. При горизонтальном полете винты, их редукторы и соответствующая часть трансмиссии оказывались «мертвым грузом». Кроме того, они требовали использования крышек или жалюзи кольцевого канала, приводивших к усложнению и утяжелению конструкции летательного аппарата. Наконец, крупные винты с редукторами требовали использовать толстый профиль крыла, накладывавший заметные ограничения на летные характеристики.
Многоцелевая машина Vanguard Model 30
Экспериментальный проект полностью справился с возложенными на него задачами и показал реальные возможности оригинальной компоновки Lift fan. Как нередко бывает с оригинальными и смелыми предложениями, реальные перспективы оказались неоднозначными. При всех своих преимуществах, машина с «подъемными вентиляторами» оказывалась сложной в строительстве и эксплуатации, но при этом не показывала никаких заметных преимуществ перед техникой существующих классов. Как следствие, проект Vanguard Omniplane после завершения испытаний был закрыт.
Единственный построенный опытный образец, в 1959-61 годах доработанный по новому проекту, в течение некоторого времени оставался на хранении, после чего был отправлен на утилизацию. К сожалению любителей оригинальной исторической техники, теперь уникальный образец можно увидеть только на фотографиях.
Следует отметить, что параллельно с проверкой опытной машины 2D осуществлялась проработка облика перспективных пассажирских летательных аппаратов подобной схемы. Так, машину Model 18 длиной 63 фута (19,2 м) с 50-футовым крылом (15,2 м) планировалось оснастить двумя турбовальными двигателями Allison T-56. При взлетном весе 13,6 т она могла бы брать на борт до 40 пассажиров и развивать скорость до 275 миль в час (440 км/ч).
Также предлагался проект Model 30, в котором рассматривалась возможность оснащения крыла сразу четырьмя подъемными винтами и парой гондол с турбовинтовыми двигателями. Такая машина могла бы перевозить 40 пассажиров или эквивалентный груз, развивая скорость до 550 миль в час (885 км/ч). По понятным причинам, все новые проекты были закрыты на стадии предварительной проработки.
Несмотря на преждевременное закрытие и отказ от дальнейших работ в направлении Lift fan, проект «Омниплейн» можно считать ограниченно успешным. Исследования и испытания опытного образца продемонстрировали специфическое соотношение положительных и отрицательных качеств, что позволило оценить реальные перспективы оригинального предложения. Впрочем, наличие минусов у творения компании Vanguard Air and Marine Corporation не слишком смутило специалистов других организаций. Вскоре были созданы новые опытные образцы с похожими средствами для вертикального и горизонтального полета.
По материалам:
https://vertipedia.vtol.org/
http://xplanes.free.fr/
http://126840.activeboard.com/
Fan-Winged Plane Flies Straight Up and Down // Popular Science. 1959, №12.
Новый вариант перспективного летательного аппарата вертикального / укороченного взлета был разработан компанией Vanguard Air and Marine Corporation, основанной двумя инженерами-авиастроителями. Президентом и вице-президентом небольшой, но амбициозной корпорации были Эдвард Дж. Вандерлип и Джон Л. Шнайдер соответственно. В начале сороковых годов Э.Дж. Вандерлип участвовал в разработке систем управления для ракетного вооружения. Позже он перешел в компанию Piasecki Helicopter, где внес заметный вклад в создание первого вертолетного автопилота. Дж.Л. Шнайдер тоже успел сменить несколько мест работы и принять участие в создании целого ряда авиационной техники, как самолетов, так и вертолетов.
В центральной части фюзеляжа, непосредственно за кабиной пилотов и рядом с центром тяжести, предлагалось устанавливать шестицилиндровый бензиновый авиационный двигатель Lycoming O-540-A1A мощностью 265 л.с. Летательный аппарат пришлось оснастить сравнительно сложной трансмиссией. Главный редуктор должен был распределять крутящий момент сразу на три вала. Два из них помещались перпендикулярно оси машины и были связаны с редукторами винтов, установленными в центре кольцевых каналов крыла. Третий вал уходил в хвост и предназначался для маршевого воздушного винта.
В качестве средства вертикального или укороченного взлета проектом Omniplane предлагалось использовать два подъемных винта диаметром 6,5 фута (1,98 м). Каждый такой винт имел по три прямоугольные лопасти шириной 3,75 дюйма (95 мм), построенные на основе профиля NACA 0009. Винты строились на основе компактных автоматов перекоса, при помощи которых пилот мог управлять их тягой.
Горизонтальный полет предлагалось выполнять при помощи хвостового воздушного винта диаметром 5 футов (1,54 м). Он располагался внутри кольцевого канала, позади которого находились рули направления и высоты. По-видимому, на взлетно-посадочном режиме маршевый винт, не дающий достаточную тягу для разгона, мог использоваться в качестве средства создания тяги для управления по тангажу и рысканью.
Будучи экспериментальным образцом, аппарат Omniplane 2C не нуждался в сложном шасси. Он получил трехопорное шасси с носовой стойкой. Передняя стойка с колесом малого диаметра помещалась под кабиной пилотов. На уровне задней части крыла находились основные опоры с подрессоренными колесами большего диаметра. Механизмы уборки не предусматривались.
На определенном этапе компании Vanguard Air and Marine Corporation удалось заинтересовать армейские и научные структуры, что положительным образом сказалось на дальнейших работах. Так, строительство и испытания опытного образца осуществлялись при прямом содействии NASA и центра Wright Air Development Center военно-воздушных сил. В дальнейшем аэрокосмическое управление помогло провести испытания в аэродинамических трубах, что в значительной мере ускорило дальнейшие работы и совершенствование имеющихся идей.
Опытный образец летательного аппарата «Омниплейн» был построен летом 1959 года и вскоре отправился на наземные испытания. Готовую машину продули в аэродинамической трубе, после чего появилась возможность приступить к наземным испытаниям. По-видимому, на ранних этапах проверок прототип планировалось изучать только на взлетно-посадочных режимах, из-за чего он не сразу получил жалюзи кольцевых каналов. Тем не менее, и без этого оборудования он мог взлетать и садиться вертикально.
С августа 1959 года осуществлялись полеты на привязи, в ходе которых испытатели изучали поведение машины и особенности управления ею, а также искали различные недостатки. Известно, что такие испытания, в целом, были успешными. В то же время, были установлены определенные недочеты. Так, управление по тангажу и рысканью на взлетном режиме оказалось не слишком удобным, поскольку рули традиционной конструкции в таком случае имели недостаточную эффективность. Кроме того, имеющийся 265-сильный бензиновый двигатель оказался недостаточно мощным и требовал замены.
По результатам испытаний экспериментального аппарата Omniplane 2C конструкторы компании «Вэнгард» приступили к разработке нового проекта. Обновленный вариант «лифт-фэна» получил собственное обозначение 2D. Его предлагалось строить на основе существующей конструкции, но с применением ряда новых узлов и агрегатов, в том числе значительно меняющих технический облик машины.
Схема летательного аппарата типа "2D"
В новом проекте было предложено заменить носовой обтекатель фюзеляжа. Теперь следовало использовать новый агрегат, удлиненный на 5 футов (1,54 м). В нем следовало разместить третий кольцевой канал с дополнительным подъемным вентилятором. Для его привода в состав трансмиссии нужно было включить четвертый вал и еще один редуктор. Как и два других винта, носовой должен был иметь автомат перекоса для управления тягой.
Проблема недостаточной мощности двигателя была решена путем полной переработки силовой установки. Теперь в центральном отсеке фюзеляжа должен был располагаться турбовальный двигатель Lycoming YT53-L-1 мощностью 860 л.с. Более мощный двигатель соединялся с переработанным главным редуктором, теперь распределявшим крутящий момент на четыре воздушных винта. Позади кабины пилотов появились проемы воздухозаборников. Горячие газы двигателя должны были выводиться наружу через изогнутую выхлопную трубу с соплом на днище хвоста. Также фюзеляж предлагалось оснастить закрытым фонарем.
Некоторым доработкам в проекте Omniplane 2D подверглось крыло. Так, передняя кромка центроплана была вынесена вперед, из-за чего пропал скругленный участок в корневой части крыла. Предлагалось переработать механизацию задней кромки и установить верхние крышки кольцевых каналов. Также новым проектом предусматривалось определенное совершенствование систем управления.
Разработка нового проекта с последующей перестройкой имеющегося опытного образца продолжались около двух лет. «Омниплейн» вернулся в аэродинамическую трубу только в 1961 году. Проверки показали правильность предложенных идей. Доработанная машина лучше показывала себя на висении и переходных режимах. После проверок в испытательных комплексах опытный образец допустили к полетам на привязи.
Компоновка машины с тремя подъемными винтами
Полеты со страховочными тросами подтвердили ранее сделанные выводы. Наличие более мощного двигателя и третьего подъемного вентилятора упростили вертикальный взлет и посадку. Кроме того, носовой винт улучшил управление по тангажу, а также в определенной мере повлиял на управляемость в канале рысканья. По результатам испытаний на привязи могло быть принято решение о начале свободных полетов, однако оно так и не появилось.
В начале 1962 года, во время очередного испытательного полета со страховкой, произошел инцидент, в результате которого опытный летательный аппарат Omniplane 2D получил некоторые повреждения. После проведения небольшого ремонта машину можно было возвращать к проверкам. Тем не менее, восстановление прототипа посчитали нецелесообразным. К этому времени специалисты компании Vanguard, NASA и ВВС США успели собрать достаточно информации, позволявшей сделать выводы и определить перспективы оригинальной схемы. Таким образом, продолжение испытаний, в целом, не имело смысла.
В ходе испытаний в аэродинамической трубе и на аэродроме единственный прототип, как в исходной, так и в доработанной версии, показал весь свой потенциал. Он подтвердил возможность вертикального взлета и посадки, а также выполнения различных маневров. Кроме того, был определен потенциал машины с точки зрения переходных режимов и горизонтального полета. В целом, летательный аппарат выглядел неплохо и представлял интерес, как минимум, с научной и технической точки зрения.
Тем не менее, не обошлось без критики. Так, подъемные воздушные винты использовались только на взлетно-посадочных режимах или во время висения. При горизонтальном полете винты, их редукторы и соответствующая часть трансмиссии оказывались «мертвым грузом». Кроме того, они требовали использования крышек или жалюзи кольцевого канала, приводивших к усложнению и утяжелению конструкции летательного аппарата. Наконец, крупные винты с редукторами требовали использовать толстый профиль крыла, накладывавший заметные ограничения на летные характеристики.
Многоцелевая машина Vanguard Model 30
Экспериментальный проект полностью справился с возложенными на него задачами и показал реальные возможности оригинальной компоновки Lift fan. Как нередко бывает с оригинальными и смелыми предложениями, реальные перспективы оказались неоднозначными. При всех своих преимуществах, машина с «подъемными вентиляторами» оказывалась сложной в строительстве и эксплуатации, но при этом не показывала никаких заметных преимуществ перед техникой существующих классов. Как следствие, проект Vanguard Omniplane после завершения испытаний был закрыт.
Единственный построенный опытный образец, в 1959-61 годах доработанный по новому проекту, в течение некоторого времени оставался на хранении, после чего был отправлен на утилизацию. К сожалению любителей оригинальной исторической техники, теперь уникальный образец можно увидеть только на фотографиях.
Следует отметить, что параллельно с проверкой опытной машины 2D осуществлялась проработка облика перспективных пассажирских летательных аппаратов подобной схемы. Так, машину Model 18 длиной 63 фута (19,2 м) с 50-футовым крылом (15,2 м) планировалось оснастить двумя турбовальными двигателями Allison T-56. При взлетном весе 13,6 т она могла бы брать на борт до 40 пассажиров и развивать скорость до 275 миль в час (440 км/ч).
Также предлагался проект Model 30, в котором рассматривалась возможность оснащения крыла сразу четырьмя подъемными винтами и парой гондол с турбовинтовыми двигателями. Такая машина могла бы перевозить 40 пассажиров или эквивалентный груз, развивая скорость до 550 миль в час (885 км/ч). По понятным причинам, все новые проекты были закрыты на стадии предварительной проработки.
Несмотря на преждевременное закрытие и отказ от дальнейших работ в направлении Lift fan, проект «Омниплейн» можно считать ограниченно успешным. Исследования и испытания опытного образца продемонстрировали специфическое соотношение положительных и отрицательных качеств, что позволило оценить реальные перспективы оригинального предложения. Впрочем, наличие минусов у творения компании Vanguard Air and Marine Corporation не слишком смутило специалистов других организаций. Вскоре были созданы новые опытные образцы с похожими средствами для вертикального и горизонтального полета.
По материалам:
https://vertipedia.vtol.org/
http://xplanes.free.fr/
http://126840.activeboard.com/
Fan-Winged Plane Flies Straight Up and Down // Popular Science. 1959, №12.
Автор: Glenn Witcher