Convertoplan experimental Vertol VZ-2 (EE. UU.)

Desde principios de la década de 1950, la industria de la aviación estadounidense ha estado trabajando en nuevos proyectos de aviones con despegue y aterrizaje vertical. Además de los helicópteros, se elaboraron nuevas variantes de equipos con las capacidades requeridas. Uno de los primeros resultados exitosos en esta área fue un avión experimental Vertol VZ-2 de ala rotatoria.

En ese momento, los especialistas de organizaciones de investigación y compañías de construcción de aeronaves estudiaron todas las variantes posibles de la arquitectura de las aeronaves, lo que les permitió despegar o aterrizar verticalmente, así como realizar un vuelo horizontal. Una de estas propuestas implicaba la instalación de hélices en las góndolas en el ala. Se suponía que este último se montaba de forma pivotante: en una posición horizontal, se suponía que debía crear sustentación, y la colocación vertical del ala permitía mejorar las características de despegue y aterrizaje. Tal concepto del convertoplane se denominó Tiltwing ("ala giratoria").



Con experiencia convertiplane VZ-2 en la exposición. Foto Rritter78 / Picssr.com


Hasta cierto tiempo, el tema de los tiltwings fue estudiado solo a nivel teórico. Después de realizar la investigación requerida, los científicos y los fabricantes de aeronaves podrían comenzar a desarrollar el proyecto con la posterior construcción de equipos experimentales. Con un intervalo mínimo, varios proyectos prometedores comenzaron a la vez. El primero de ellos antes de la etapa de prueba fue llevado al desarrollo de la compañía Vertol bajo la designación VZ-2.

De particular interés son los eventos que preceden el lanzamiento del proyecto VZ-2. En 1955, el diseñador de aeronaves Frank Nicholas Pyasetsky abandonó su propia compañía Piasecki Helicopter debido a un conflicto con la junta directiva y fundó una nueva compañía, Piasecki Aircraft Corporation. Al año siguiente, este último recibió el nombre de Vertol Aircraft Corporation. Poco después de la fundación de la nueva compañía, el diseñador ofreció sus servicios al departamento militar para crear proyectos de investigación prometedores. Necesitando nuevos contratistas, el Pentágono aceptó esta oferta.

15 Abril 1956, la Oficina de Investigación Naval, que implementó varios programas en el campo de los aviones de despegue vertical, firmó un contrato con Vertol Aircraft Corporation. De acuerdo con este acuerdo, el departamento militar asignó los fondos necesarios y la compañía contratante comenzó a desarrollar un avión con experiencia con un ala giratoria. El proyecto recibió la designación oficial VZ-2. Al mismo tiempo, el desarrollador de la empresa le asignó el título de trabajo Modelo 76.


Convertoplano con ala elevada. Fotos de la NASA


El desarrollo del proyecto tomó solo unos meses. Para resolver las tareas asociadas con el uso de una nueva arquitectura inusual, fue posible simplificando significativamente el diseño de la aeronave. Se suponía que la inclinación experimental era de tamaño pequeño, y también estaba equipada con los componentes y ensamblajes más necesarios. Tal enfoque de diseño permitió resolver todas las tareas sin complicar el proyecto y retrasar el trabajo. Al mismo tiempo, el diseño simplificado permitió realizar una comprobación exhaustiva de las nuevas soluciones.

El proyecto Modelo 76 / VZ-2 propuso la construcción de un monoplano de ala alta completamente de metal. Debería haberse utilizado un motor de turboeje y un par de transmisión de transmisión a las dos hélices. Externamente, se suponía que el auto era como un avión, pero había diferencias características con respecto a una tecnología similar. La principal diferencia fue el uso de un conjunto de ala articulada y controles adicionales necesarios para el monitoreo durante el vuelo vertical y durante las condiciones transitorias.

El elemento principal de la inclinación del convertoplane era el fuselaje de una gran elongación de la estructura del bastidor. Es de destacar que inicialmente la mayor parte del fuselaje no tenía piel. Las hojas de metal enmarcan el fuselaje cubierto solo en una cierta etapa de refinamiento, simultáneamente con la implementación de algunas otras mejoras. En la nariz del fuselaje había una cabina relativamente grande de dos asientos, tomada del helicóptero de serie Bell 47. Detrás de ella albergaban los elementos de la central eléctrica y el sistema de combustible. En el mismo lugar había ataduras de un ala giratoria. La pluma de cola, en su mayor parte, contenía solo los sistemas de control de tracción y el eje del rotor de cola.

Convertoplan experimental Vertol VZ-2 (EE. UU.)
Coche en vuelo. La piel del fuselaje aún no está disponible. Foto Airwar.ru


El montaje más interesante de la máquina experimental fue el ala de un diseño inusual. Se propuso utilizar un ala recta de gran ancho con un alargamiento de 5, equipado con puntas redondeadas. En el centro de cada media ala se encontraba una góndola de altura pequeña que contenía la caja de engranajes de la hélice. El ala se hizo en forma de un dispositivo grande con un recorte en la parte central trasera. En esta área, el conjunto de potencia del ala tenía dispositivos para montar en el soporte del fuselaje. Previsto para la posibilidad de rotación del ala alrededor del eje horizontal. Elevar el ala en posición vertical o bajarlo en posición horizontal se realizó mediante un cilindro hidráulico separado.

El ala tenía un perfil NACA 4415 con una curvatura aumentada de la nariz. Las aletas de un área relativamente grande, también adecuadas para su uso como alerones, se proporcionaron en el borde trasero del ala, fuera de las góndolas. Es de destacar que en el curso de una modernización adicional, la aeronave recibió una mecanización de ala modificada y desarrollada.


El avión recibió una cola en forma de T. La primera versión del proyecto implicaba el uso de una quilla con un borde de ataque vertical. Se colocó un estabilizador rectangular. Las unidades de cola horizontales y verticales estaban equipadas con timones en el borde trasero. Directamente debajo de la quilla, el proyecto VZ-2 permitió la instalación de un rotor de cola adicional. Otro tornillo se colocó horizontalmente en el plano del estabilizador y estaba dentro de los recortes correspondientes de la cola.


Despegue vertical con la posición apropiada del ala. Foto de la Marina de los Estados Unidos.


El convertoplane de Vertol Aircraft Corporation recibió el motor turboshaft Avco Lycoming YT53-L-1 con una potencia de 700 hp. El motor se fijó en la superficie superior del fuselaje directamente detrás del ala. La toma de aire del motor estaba detrás de la bisagra del ala. Los gases de escape se emitieron a través de un tubo en forma de Y en la boquilla, con el que se desviaron hacia el lado de la quilla. El avión recibió una transmisión bastante compleja. Junto al motor, colocaron la caja de engranajes principal, que se usaba para transferir el par a los dos ejes de las hélices que pasaban dentro del ala. Además, otro eje entró en el fuselaje. Los ejes de ala a través de cajas de engranajes en las góndolas se conectaron con ejes de hélice. Los tornillos de dirección se pasaron a través de ejes que pasaban a lo largo del brazo de cola.

El avión Vertol VZ-2 recibió dos hélices principales que sirvieron como portadores para el vuelo vertical y para tirar en la horizontal. Los tornillos con un diámetro de 2,9 m tenían cada uno tres cuchillas rectangulares con un giro geométrico. Debido al gran diámetro de los tornillos de la góndola con cajas de engranajes, fue necesario separar una cierta distancia del fuselaje, y además, esto condujo al uso de un ala alta. Al mismo tiempo, los discos barridos de los dos tornillos bloquearon casi completamente el ala y proporcionaron flujo de aire, lo que mejoró significativamente la aerodinámica.

Como la dirección utiliza dos tornillos idénticos. Tenían cuatro cuchillas y un diámetro de 610 mm cada una. Con el mismo diseño de las cuchillas, los tornillos de cola diferían las unidades usadas. Por lo tanto, el tornillo horizontal en el estabilizador se colocó directamente en el eje de transmisión, y el tornillo vertical más bajo necesitaba una caja de engranajes adicional.


Prototipo durante la prueba. En las superficies exteriores se instala "seda" para estudiar el flujo de aire. Foto Museo Nacional del Aire y del Espacio / Airandspace.si.edu


Inclinación invertida equipada con chasis de tres puntos con dos pilares principales y traseros. Detrás de la cabina había bastidores básicos fijos que consistían en varios tubos. Albergaban ruedas de mayor diámetro. La rueda trasera se colocó sobre un soporte triangular debajo del tornillo de dirección inferior. En caso de pérdida de control a bajas altitudes y para evitar daños a la estructura debajo de la cabina, se agregó una pequeña rueda adicional. En una situación normal, no tocó el suelo.

El avión tenía una cabina doble, prestado del helicóptero existente. Debería haber sido un piloto y un pasajero. El control sobre el funcionamiento de todos los sistemas se llevó a cabo desde el asiento del piloto. El segundo miembro de la tripulación podría resolver otras tareas, como la observación del terreno o la recopilación de datos sobre el progreso del vuelo.

El lugar de trabajo del piloto estaba equipado con controles tomados de helicópteros tradicionales. Además, se utilizaron sistemas de control no estándar para controlar todos los componentes principales de la máquina. Se propuso llevar a cabo la gestión en el despegue y el aterrizaje verticales mediante la supervisión del paso de los tornillos principales. Dos rotores de cola fueron responsables del control de inclinación y giro. Durante la transición al vuelo horizontal, la aeronave se controló utilizando alerones y timones de cola tradicionales. Independientemente del modo de vuelo, el piloto tuvo que usar las mismas perillas de control. La conmutación entre diferentes sistemas se realizó de forma automática.


Prototipo después de la instalación de placas. Foto Airwar.ru


La longitud del avión experimental Vertol VZ-2 fue 8,05 m, la envergadura fue 7,6 m. La altura de estacionamiento fue 3,15 m. Los tornillos con un diámetro de 2,9 m no sobresalieron más allá del ala. La inclinación vacía pesa 1128 kg, peso máximo de despegue - 1143 kg. Según los cálculos, el automóvil podría subir a alturas de hasta 4,2 km y volar a una velocidad máxima de 340 km / h. La velocidad de crucero en vuelo horizontal se limitó a 210 km / h.

El desarrollo del proyecto Modelo 76 / VZ-2 se completó a principios de 1957, después de lo cual Vertol Aircraft comenzó la construcción del primer convertoplane con experiencia. Ya el automóvil 1 April se retiró del taller de ensamblaje y se envió para la prueba. Debido a la alta complejidad del conjunto de tareas y la falta de experiencia en el pilotaje de tiltwings, las pruebas decidieron comenzar con controles de terreno y correas. Después de probar el equipo en condiciones relativamente seguras, fue posible comenzar pruebas completas con vuelos sin seguro. Los primeros vuelos de prueba se realizaron en el aeródromo de Vertol Aircraft en Morton.

El primer vuelo de un experimentado Vertol VZ-2 "en helicóptero" tuvo lugar en 13 August 1957. El piloto de pruebas Leonard Lavassar, moviendo los tornillos de la máquina a una posición horizontal, logró despegar y voló sobre el aeródromo. Las comprobaciones de prototipos en tales modos continuaron hasta el final del año. 7 Enero 1958-th prototipo levantado en el aire con una disposición horizontal del ala y con una carrera en la pista. Durante los siguientes meses, se verificó el comportamiento del dispositivo durante el vuelo horizontal.


Coche en vuelo horizontal. Fotos de la NASA


A medida que avanzaban las pruebas, el diseño del prototipo cambió. Entonces, en algún momento, se decidió cubrir el fuselaje con una piel de metal. La sección de los lados debajo del ala quedó sin piel. Con el tiempo, el experimentado VZ-2 perdió su asiento de pasajero en la cabina. El volumen disponible y la capacidad de stock decidieron utilizar para la instalación de equipos de grabación.

15 Julio 1958, el primer vuelo tuvo lugar con un ascenso vertical en el aire y la transición hacia el movimiento hacia adelante. Tomó otros nueve meses probar el comportamiento de la máquina en condiciones transitorias, identificar nuevos defectos y las siguientes mejoras de diseño. En abril del próximo año, se envió un Vertol VZ-2 con experiencia a la Base Aérea de Edwards, donde se analizarían en interés de la fuerza aérea. En octubre, lanzó otra prueba, esta vez celebrada en la base de Langley. Ahora el avión original ha sido estudiado por la NASA.

A finales de los años cincuenta, la industria de la aviación estadounidense había logrado crear una serie de proyectos de aeronaves con despegue y aterrizaje vertical, utilizando diferentes principios de ascenso al aire y la transición al vuelo horizontal. Gracias a las pruebas simultáneas de varios prototipos, los militares y los científicos pudieron no solo elaborar diseños originales, sino también compararlos entre sí. Al final resultó que, en algunas características, la inclinación Vertol VZ-2 tenía ciertas ventajas sobre otros equipos modernos.


Durante la prueba. Fotos de la NASA


En general, el prototipo del convertiplano VZ-2 se calificó mejor que otros desarrollos modernos. El ala giratoria aplicada con dos góndolas de hélice se mostró bien y confirmó las características de diseño relativamente altas en todos los modos de vuelo. Sin embargo, no estuvo exento de problemas, para cuya solución se requirió una revisión seria de la estructura existente. Al transferir el ala de una posición extrema a otra, se observaron cambios en los flujos, lo que violaba la estabilidad de la máquina y empeoraba el manejo. Además, con la disposición vertical de la máquina de ala tenía miedo al viento lateral. Debido al área de navegación del avión, el prototipo literalmente voló a un lado, lo que hasta cierto punto complicó el trabajo del piloto.

Los problemas de las alas en condiciones transitorias se resolvieron cambiando su diseño. En la versión original, el ala tenía solo un par de alerones, que tenían la capacidad de desviarse simultáneamente hacia abajo y realizar las funciones de flaps. En el borrador actualizado, el par de alerones se complementó con dos aletas colocadas en la raíz del ala. Además, todas las superficies desviadas ahora tenían un diseño de hendidura, lo que aumentaba su efectividad en diferentes modos de vuelo.

Después de la actualización, un avión experimentado de nuevo vino a la prueba. Los nuevos vuelos de prueba mostraron la corrección de las modificaciones aplicadas, lo que permitió continuar el estudio de tecnología prometedora. El último vuelo del único Vertol VZ-2 construido tuvo lugar en 16 el 1964 de abril del año. En ese momento, el automóvil tenía tiempo para pasar 454,5 horas en el aire, incluidas las horas de 73,2 en vuelo libre. Se realizaron cientos de vuelos durante los cuales los pilotos completaron las transiciones incompletas de 240 y completas de 34 de vuelo vertical a horizontal y viceversa.


VZ-2 en vuelo horizontal. Foto Diseno-art.com


La inclinación experimental VZ-2 por sí sola no puede contar con un funcionamiento práctico, pero no fue diseñada para esto. Con la ayuda de un prototipo especialmente construido, se planificó explorar nuevas ideas y tecnologías que luego podrían usarse en proyectos futuros. Mucho antes de la finalización de las pruebas VZ-2, se tomó la decisión fundamental de continuar el desarrollo de aeronaves con un ala giratoria. Pronto, se crearon varios proyectos nuevos. Curiosamente, desde un cierto tiempo, el primer prototipo se usó no solo como un laboratorio volador, sino también como una máquina de entrenamiento para entrenar a pilotos de nuevos dispositivos de su clase.

Aproximadamente un año después de la finalización de las pruebas, el único convertoplano con experiencia del tipo VZ-2 se mantuvo inactivo en uno de los hangares de la compañía de desarrolladores. Unos años antes, Vertol Aircraft Corporation fue comprada por Boeing, después de lo cual recibió un nuevo nombre, Boeing Vertol. La nueva gerencia, sin ver el punto en continuar con la operación de la muestra original, sin embargo, no la envió para reciclaje. En 1965, VZ-2 fue al Museo Nacional del Aire y del Espacio de la Institución Smithsonian. Todavía hay una muestra única.

El avión experimental experimental de despegue y aterrizaje Vertol VZ-2 se convirtió en el primer representante de su clase de tecnología en llegar a las pruebas y, en la práctica, mostró todas las ventajas del concepto original. El proyecto se basó en ideas nuevas y audaces destinadas a mejorar el rendimiento del vuelo, en primer lugar, de los de despegue y aterrizaje. Debido a la falta de experiencia y desarrollos en un área similar, se decidió comenzar a trabajar con el desarrollo de una muestra experimental que se distinga por su pequeño tamaño y peso. El prototipo salió al aire con éxito y durante los siguientes años trabajó activamente en varios aeródromos, ayudando a los científicos y diseñadores a explorar un área nueva. Sobre la base de la experiencia y los conocimientos adquiridos en las pruebas del VZ-2, pronto se crearon tipos similares de máquinas. Por lo tanto, el proyecto piloto ha completado todas las tareas y puede considerarse exitoso.


En los materiales de los sitios:
https://airandspace.si.edu/
https://vertipedia.vtol.org/
http://airwar.ru/
http://aviastar.org/
http://aviadejavu.ru/
http://diseno-art.com/
autor:
Ryabov Kirill
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