Avión experimental Ryan Modelo 92 / VZ-3 Vertiplane (EE. UU.)
La compañía estadounidense Ryan Aeronautical comenzó a trabajar en la creación de un prometedor aviación técnicas con características mejoradas de despegue y aterrizaje en los años cincuenta del siglo pasado. Con la ayuda de algunas soluciones técnicas originales, tanto conocidas como completamente nuevas, se planeó crear un avión experimental con los parámetros requeridos. En el futuro, las tecnologías subyacentes al proyecto piloto podrían encontrar aplicación en la creación de aeronaves adecuadas para uso práctico. En primer lugar, tal técnica podría interesar al ejército.
La primera versión del avión Ryan VZ-3. Foto Airwar.ru
Para reducir la distancia de despegue o para garantizar el ascenso vertical en el aire, se pueden utilizar diferentes métodos y diseños de la aeronave. En su nuevo proyecto, los diseñadores de Ryan decidieron aplicar la tecnología de desviar el flujo de aire. El ala del avión del nuevo modelo debía equiparse con flaps desarrollados de gran tamaño, capaces de tener un impacto significativo en el movimiento del aire, cambiar su dirección y crear un empuje adicional.
Para probar la propuesta original en la práctica se planeó con la ayuda de un avión experimental especializado. El nuevo proyecto recibió una designación corporativa de trabajo Ryan Model 92. Posteriormente, cuando el Ejército de EE. UU. Mostró su interés en el desarrollo, apareció una nueva designación VZ-3, así como el nombre propio Vertiplane. Además, desde cierto momento, el nombre militar del proyecto se complementó con nuevas letras: VZ-3RY. Fue bajo la designación del ejército del proyecto se hizo ampliamente conocido.
El propósito del proyecto V-Teplein fue la construcción de un avión experimental con la posibilidad de despegue y aterrizaje vertical o más corto. Estaba destinado a la prueba práctica de algunas ideas originales, lo que hizo posible simplificar significativamente el diseño. El avión experimental no debía llevar una carga útil o llevar оружие. Como resultado, no requirió una alta capacidad de carga y varios equipos especiales. Solo algunos elementos del fuselaje y la central eléctrica, directamente relacionados con los objetivos principales del proyecto, deberían haberse distinguido por su complejidad comparativa.
El prototipo está a prueba. Se sueltan las aletas, el área de los discos de la hélice es visible. Foto Airwar.ru
El avión VZ-3 fue propuesto para ser hecho por un avión de ala alta con dos hélices en las góndolas de abajo y un chasis fijo. Recibió el fuselaje de un alargamiento grande, en forma de gota. Al mismo tiempo, la nariz y las partes centrales del fuselaje, que se distinguen por una sección ampliada, tienen lados verticales y un fondo horizontal, que se acoplan suavemente con otras áreas de la superficie. El auge de la cola tenía una forma cónica de un cono truncado. En la parte central del fuselaje, a ras con su superficie superior, se adjuntó el ala de la estructura original. En la cola, se planeó instalar una unidad de cola en forma de T con un pequeño barrido de quilla y un estabilizador rectangular.
La nariz del fuselaje acomoda la cabina para un solo piloto. En la primera versión del proyecto, el piloto debía encajar en su lugar a través de una gran abertura entre el techo y los lados del fuselaje. Durante el vuelo, se cubrió con un parabrisas montado en un marco de metal de forma compleja. Incluso en las primeras etapas del proyecto, se estableció que tal diseño de acristalamiento de cabina no proporcionaría la visión general requerida durante el despegue y el aterrizaje. Debido a esto, el fuselaje recibió una ventana adicional con acristalamiento en la parte inferior del carenado de la nariz. Con ello, el piloto podría seguir la pista.
La principal innovación del proyecto Ryan VZ-3 fue un ala inusual con una mecanización bien desarrollada, que afecta directamente las características principales de la aeronave. En la parte central del fuselaje, se propuso instalar un ala de alta colocación de forma rectangular. El ala se distinguió por una pequeña elongación, sin embargo, las otras características de su diseño hicieron posible compensar completamente este "defecto". También un rasgo característico del plano portador era un gran espesor de perfil. Dos góndolas de pequeño tamaño con cajas de engranajes y ejes de hélice se colocaron debajo del ala. Se utilizaron grandes peines con forma trapezoidal, con la ayuda de los cuales se propuso eliminar el desbordamiento del flujo de aire y su salida más allá de los límites de la zona requerida.
Pruebas "Vyoplein" en un túnel de viento. Fotos de Mecánica Popular
El ala del avión experimental recibió grandes aletas retráctiles, cuyo área era comparable con las dimensiones del plano de apoyo. Para mejorar las características de despegue y aterrizaje, las aletas podrían sacarse del ala y reclinarse, tomando una posición cerca de la vertical. Al mismo tiempo, el ala, las aletas y las crestas formaron un sistema en forma de caja, diseñado para tener un impacto significativo en la aerodinámica de la máquina y redistribuir adecuadamente el flujo de aire. Se debió a la redistribución del flujo y la dirección del aire hacia abajo supuestamente para obtener un despegue acortado o incluso vertical.
El avión experimental recibió una planta de energía inusual, equipada con dos hélices. El motor del helicóptero turboeje T53-L-1 de Avco Lycoming, hp power 1000, se colocó en el fuselaje trasero. El suministro de aire se llevó a cabo utilizando el dispositivo de admisión en la parte inferior del fuselaje y el canal interno de una pequeña longitud, el combustible se suministró desde los tanques integrados. Delante del motor había un eje que transmitía potencia a la caja de cambios central. Este dispositivo distribuye el par a dos ejes que corren paralelos a los largueros de las alas. Además, a través de varios engranajes, se suministró energía a las hélices.
Las hélices de tres palas se sujetaron a los ejes que emergían de las góndolas. Gracias al uso de un disco inusual, las góndolas tenían el tamaño más pequeño posible. Además, en su anchura no diferían de los pilones en los que estaban instalados. Por lo tanto, los agregados subyacentes sobresalientes bloquearon la parte mínima posible del área del plano. Cada hélice tenía un diámetro de 2,79 m, debido a que su disco barrido cubría casi toda el área de proyección frontal del ala, afectando positivamente los datos de vuelo.
El avión experimental del nuevo modelo debía tener una capacidad de control aceptable en todos los modos de vuelo, por lo que recibió superficies de control tradicionales y medios no estándar de un propósito similar. El control de inclinación y giro en el modo de vuelo de velocidad fue planeado para llevarse a cabo usando el elevador y el timón colocados en el estabilizador y la quilla, respectivamente. A bajas velocidades, tales dispositivos perdieron drásticamente su eficiencia, lo que, además de ellos, desarrolló un sistema de timones de gas conectados al motor. El avión no pudo completarse con alerones, por esta razón, se propuso que el control de balanceo se llevara a cabo cambiando los parámetros operativos de las dos hélices. Un aumento en el empuje de uno de los tornillos hizo que el plano correspondiente se elevara hacia arriba bajo la acción de la mayor fuerza de elevación y, por lo tanto, provocara un cambio en el rodillo.
La primera versión del proyecto Ryan VZ-3 Vertiplane involucró el uso de un chasis de tres puntos con una rueda trasera. Los pilares principales de dicho chasis consistían en tres tubos de diferentes longitudes, sus ruedas estaban ubicadas debajo de la parte central del fuselaje. La muleta estaba en la cola. No se proporcionó la posibilidad de limpiar el chasis, ya que la aeronave tenía que tener el menor peso de despegue posible.
La longitud de la aeronave de la primera versión fue 8,3 m, envergadura - 7,14 m, altura - 3,25 m. El peso normal de despegue se determinó en kg de 1180. Para conducir el coche tenía que ser el único piloto situado en la cabina de proa. El bajo peso del despegue limitó el combustible, pero la velocidad y el alcance no fueron el objetivo del proyecto. Se suponía que el avión debía mostrar buenas características de despegue y aterrizaje.
El proyecto piloto se completó en el año 1957. A principios del próximo año, se presentó el primer prototipo para la prueba. Febrero 7 fue llevado al aeropuerto, donde comenzaron las pruebas en tierra. Antes del primer vuelo del VZ-3, los probadores llevaron a cabo un extenso programa de pruebas en tierra. Además, se probó un prototipo completo en un túnel de viento. Todo este trabajo llevó poco menos de un año. Se recopiló una cantidad considerable de información sobre el comportamiento de la máquina en diferentes modos y también se determinó el rango de mejoras necesarias. De acuerdo con los resultados de las pruebas en tierra, a un avión experimentado se le permitió volar.
El primer vuelo del experimentado "Vyoplein" tuvo lugar en enero 21 1959. El uso de colgajos grandes, junto con el ala que forma una estructura en forma de caja, dio ciertos resultados. En la práctica, se confirmó la posibilidad de una fuerte reducción en el despegue y la carrera. Al mismo tiempo, no fue sin problemas. En primer lugar, resultó que el potente motor 1000 no proporciona el empuje requerido, por lo que el avión necesitaba un viento en contra para el despegue correcto con una carrera mínima. Además, los problemas de manejo pueden haber ocurrido en algunas situaciones.
El gran número de vuelos de prueba tenía como objetivo establecer las características reales de los modos de despegue y aterrizaje. El estudio del comportamiento de la máquina en el modo de vuelo horizontal fue una tarea menor de trabajo. Como parte de la prueba, se encontró que la aeronave en su forma actual todavía no puede realizar un despegue vertical. Sin embargo, tenía un buen potencial en términos de crecimiento y reducción de carreras, aunque podía necesitar "ayuda" de los vientos en contra.
Coche actualizado en vuelo. Foto Airwar.ru
En los primeros meses de 1959, los especialistas de Ryan Aeronautical y el Ejército de los EE. UU. Lograron realizar solo dos docenas de vuelos de prueba relativamente exitosos. Durante 21, el VZ-3 experimental cayó y se dañó. Decidieron restaurar el auto y continuar con las pruebas. Por varias razones, poco después del accidente y el inicio de las reparaciones, el ejército de los Estados Unidos perdió interés en el proyecto inusual y se negó a seguir participando en él. Sin embargo, el avión aún era necesario para la ciencia, debido a lo cual, después de la reparación, el prototipo se transfirió a la NASA. El trabajo adicional fue realizado por especialistas de la agencia aeroespacial.
Las pruebas se reanudaron en febrero 1960, pero pronto se detuvieron nuevamente. Durante el siguiente ascenso al aire hubo problemas que obligaron al piloto a abandonar el automóvil. Afortunadamente, la aeronave nuevamente no recibió daños graves y pudo ser restaurada. Al mismo tiempo, las averías y la reparación que siguieron fueron una excelente razón para introducir una serie de nuevas soluciones. El prototipo fue planeado no solo para ser reparado, sino también reconstruido de acuerdo con el proyecto actualizado. Las mejoras propuestas se formaron en función de los resultados de las pruebas aerodinámicas y terrestres, así como teniendo en cuenta la experiencia de los primeros vuelos de prueba.
En primer lugar, el chasis ha sufrido un serio procesamiento. Se cambió el diseño de los racks principales y se reemplazó la muleta de la cola por un puntal nasal no extraíble. Esto llevó a un cambio en la posición de la aeronave en el estacionamiento y durante la carrera de despegue: ahora tenía que pararse exactamente, bajando un poco la nariz. El reciclaje del chasis nos permitió mejorar la visibilidad en el despegue y el aterrizaje, razón por la cual se retiró el acristalamiento del carenado de la nariz. La cabina ha perdido su acristalamiento y techo existentes. Ahora solo una pequeña visera tenía que proteger al piloto, no había otros elementos de la linterna. Parte de la piel metálica del fuselaje en la nariz reemplazó a la ropa.
La liberación de flaps condujo a la formación de un sistema de caja característico. Foto de Wikimedia Commons
Se tomaron medidas para cambiar la aerodinámica de la aeronave. En lugar de la muleta debajo del fuselaje, apareció un peine adicional, que mejora la estabilidad a lo largo del curso. Para mejorar las características de las aletas desviadas del ala aparecieron en el plano. También cambió el tamaño de las solapas. También se utilizaron otras modificaciones, cuyo objetivo era simplificar o mejorar ciertos elementos de la aeronave, así como mejorar los parámetros aerodinámicos.
Al final de 1960, los expertos de la NASA trajeron de nuevo a la experiencia a Ryan Vertiplane a la pista. Las inspecciones del automóvil continuaron hasta el año 1961, su principal objetivo era estudiar las características de despegue y aterrizaje con diferentes configuraciones de ala, capacidad de control en diferentes modos, etc. Las características de la aeronave en vuelo horizontal fueron verificadas varias veces. En el transcurso de varias etapas de prueba, separadas por reparaciones, se recopiló una gran cantidad de información diversa.
El prototipo VZ-3 se probó a velocidades desde los nodos 6 (11,1 km / h) a los nodos 80 (148,1 km / h) y mostró un rendimiento aceptable en todo este rango. Los parámetros óptimos de despegue y aterrizaje se lograron en el rango de nudos de 20-25 (km / h de 37-46). Entonces, a velocidades de aproximadamente 35 km / h, la aeronave requirió que todo el 9-10 m funcionara, algo más que su propia longitud. A esta velocidad, la aeronave, aunque mantiene la elevación, podría elevarse a una altitud de 1,1 km.
Los aviones VZ-3 con las aletas lanzadas podrían subir a una altura suficientemente grande. Foto de Wikimedia Commons
Ya en las primeras etapas de las pruebas, los pilotos tuvieron que lidiar con el llamado. efecto suelo En altitudes de menos de 5 m, las corrientes de aire reflejadas desde el suelo comenzaron a afectar negativamente el funcionamiento de las hélices y el ala, reduciendo su eficiencia. Además, la estabilidad de la aeronave se deterioró, lo que podría conducir a una transición espontánea hacia una inmersión y una caída. El uso incorrecto de timones de gas al mismo tiempo llevó a mayores riesgos. El impacto negativo de la superficie subyacente se ve particularmente obstaculizado en la implementación del aterrizaje. Sin embargo, pronto se formaron recomendaciones sobre los modos óptimos de descenso y tocar el suelo.
Con el fin de evitar la pérdida de control y la caída, el piloto al aterrizar, cayendo por debajo de los pies 15 (5 m), tuvo que soportar velocidades alrededor de los nodos 20. El ángulo de descenso debe mantenerse en varios grados. Durante los experimentos, fue posible aumentar la velocidad de aterrizaje a los nodos 40 (74 km / h) y el ángulo de descenso a 16 °, pero dichos modos de aterrizaje se asociaron con graves riesgos.
Incluso en la etapa de soplar en el túnel de viento, se encontró que el Vertiplane Ryan VZ-3, a pesar de su nombre, no podría despegar y aterrizar verticalmente. Pruebas de vuelo completo confirmaron esta conclusión. Sin embargo, los autores del proyecto lograron una reducción significativa en la duración de la ejecución y ejecución, lo que también fue un buen resultado y correspondió a los objetivos originales del trabajo.
El único prototipo construido por Ryan Vertiplane en color NASA. Foto de Wikimedia Commons
Las pruebas del prototipo reconstruido de acuerdo con el proyecto actualizado continuaron hasta 1961. Durante algún tiempo después de su finalización, los expertos estadounidenses analizaron los datos recopilados y emitieron varios informes. Un estudio completo y la comprensión de los datos recopilados tomaron varios años y se convirtieron en el tema de muchos informes, trabajos científicos, etc. El propio prototipo ya había sido enviado al almacén en ese momento y casi no tenía posibilidad de reanudar los vuelos.
De hecho, después de 1961, el experimentado VZ-3 nunca subió al aire. Después de que se completaron todas las investigaciones y los trabajos científicos requeridos, el automóvil fue dado de baja por superfluo. A diferencia de otras muestras únicas de tecnología de aviación, el único "V-Teplein" no fue desmantelado para el metal. El avión fue entregado al Museo de Aviación del Ejército del Museo de Aviación del Ejército de los Estados Unidos (Fort Rucker, Alabama), donde permanece hasta el día de hoy.
Cabe señalar que el prototipo Ryan Vertiplane 92 / VZ-3 de Ryan no fue la única plataforma para probar y refinar ideas originales destinadas a mejorar las características de despegue y aterrizaje de la aeronave. Durante los años cincuenta, varios fabricantes de aviones estadounidenses desarrollaron y probaron máquinas de propósito similar. Al igual que el VZ-3, merecen una revisión por separado.
En los materiales de los sitios:
http://airwar.ru/
http://vertipedia.vtol.org/
http://aviadejavu.ru/
http://aviastar.org/
Vertiplane realmente pone flaps abajo. Mecánica Popular. Abril 1960
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