Kokeellinen lentokone Vanguard Omniplane (USA)
Kahden lentokoneinsinöörin perustama Vanguard Air ja Marine Corporation kehittivät uuden version lupaavasta pystysuuntaisesta / lyhyen nousun lentokoneesta. Pienen mutta kunnianhimoisen yrityksen presidentti ja varapuheenjohtaja olivat Edward J. Vanderlip ja John L. Schneider. Neljänkymmenenluvun alussa E.J. Vanderlip osallistui ohjusaseiden ohjausjärjestelmien kehittämiseen. Myöhemmin hän muutti Piasecki Helicopteriin, jossa hän osallistui merkittävästi ensimmäisen helikopterin autopilotin luomiseen. J.L. Schneider onnistui myös vaihtamaan useita työpaikkoja ja osallistumaan useiden työpaikkojen luomiseen ilmailu sekä lentokoneita että helikoptereita.
1959-luvun lopulla E.J. Vanderlip ja J.L. Schneider työskenteli Piasecki Helicopterilla, mutta lähti pian perustamaan oman yrityksen. Pienestä henkilöstömäärästä ja kehittyneiden tuotantotilojen puutteesta huolimatta uusi yritys Vanguard Air and Marine Corporation selviytyi kokeellisen lentokoneen suunnittelusta ja rakentamisesta ilman ongelmia. Uuden projektin kehittäminen aloitettiin helmikuussa XNUMX ja kesti vain muutaman kuukauden. Tyypillinen lähestymistapa tekniikan ulkonäön muotoiluun yksinkertaisti prototyypin rakentamista, mikä ei myöskään vienyt liikaa aikaa.
Tähän mennessä useat lentokonevalmistajat Yhdysvalloissa ja ulkomailla olivat ehdottaneet useita menetelmiä parantaakseen lentojen perussuorituskykyä. Erityisesti ns. roottorialukset - koneet, joissa on erilliset roottorit ja ruuvi- tai suihkumoottorit translaatioliikettä varten. Todennäköisesti Vanguard-yrityksen perustajat tutkivat muiden organisaatioiden samankaltaista kehitystä ja päättivät luoda uuden version lentokoneesta niiden perusteella.
Projektin kirjoittajat suunnittelivat luovansa lentokoneen, jolla on lentokoneiden ja helikopterien ominaisuudet. Tämä selittää projektin nimen - Vanguard Omniplane. Ohjelman nimi muodostui sanoista "omni" - "omnidirectional" ja "lentokone" - "lentokone". Ei ole täysin selvää, mitä suunnittelijat tarkalleen tarkoittivat käyttämällä termiä "omni-". Luultavasti kyse oli kahteen suuntaan suunnatun työntövoiman samanaikaisesta luomisesta. Ensimmäinen lupaavan lentokoneen prototyyppi sai oman nimityksensä 2C. Tulevaisuudessa se mahdollisti sen erottamisen tarkistetusta versiosta nimeltä 2D.
Vanguard Omniplane -projektin perusideana oli luoda nostovoimaa käyttämällä vuorotellen siipeä ja roottoriparia. Lentokoneen sijoittelun optimoimiseksi nostoa varten tarvittavat ruuvit ehdotettiin asennettavaksi siiven pystysuuntaisiin rengaskanaviin. Työntävän häntäroottorin, joka oli varustettu aerodynaamisilla peräsimeillä, piti olla vastuussa eteenpäinliikkeestä. Samanaikaisesti tämän projektin kanssa oli tarkoitus käyttää lentokonetta yksinomaan "lentokoneella", jota varten siipi oli varustettava kansilla tai sulkuläpäillä.
Myöhemmin samanlaisia ideoita käytettiin useissa uusissa projekteissa, jotka mahdollistivat puhumisen kokonaisen teknologialuokan syntymisestä. Vieraissa materiaaleissa tämän kokoonpanon lentokoneita kutsutaan yleensä Lift faniksi ("Lift fan"). Täysimääräinen ja yleisesti hyväksytty venäjänkielinen termi tietyistä olosuhteista johtuen puuttuu. Venäjänkielisissä julkaisuissa Omniplanea ja muita vastaavilla ominaisuuksilla varustettuja laitteita kutsutaan usein laajemmaksi ajoneuvoluokiksi, joissa on pystysuora / lyhyt nousu.
Yksinkertaistaakseen ja nopeuttaakseen kehitystä ja myöhempää rakentamista Vanguardin insinöörit päättivät käyttää mahdollisimman paljon olemassa olevia komponentteja ja kokoonpanoja. Esimerkiksi koekoneen runko lainattiin yhdeltä tuotantokoneesta. Tilanne oli samanlainen joidenkin muiden yksiköiden kanssa, vaikka merkittävä osa tuotteista jouduttiin valmistamaan itsenäisesti ja nimenomaan uutta prototyyppiä varten.
Suurin osa Omniplane 2C -koneen pääkomponenteista ja kokoonpanoista jouduttiin sijoittamaan lentokonetyyppiseen runkoon. Ehdotettiin käytettäväksi suhteellisen suuren venymän omaavaa rakennetta, joka on koottu metallirungon pohjalle. Rungon etuosa sai pyöristetyn suojuksen, jonka takana oli katosvisiiri. Tässä osassa rungon korkeus nousi jyrkästi muodostaen osastoja miehistölle ja voimalaitokselle. Häntäpuomi tehtiin kapenevaksi ja nousevaksi. Rungon keski- ja takaosissa oli solmut siiven ja höyhenen kiinnitystä varten.
Omniplein-projektissa ehdotettiin perinteisen siiven ja kahden roottorin muunnetun version samanaikaista käyttöä. Potkurin sijoittaminen rengasmaiseen kanavaan siiven sisällä johti jälkimmäiselle ominaisen rakenteen muodostumiseen. Lentokoneiden piti olla suuria, paksu profiili, kuten NACA 4421, ja epätavalliset reunamuodot. Siipi ehdotettiin asennettavaksi pienellä poikittaisella V:llä ja tietyllä iskukulmalla.
Siiven kärjessä oli vaadittu kaareva profiili, mutta se tehtiin puoliympyrän muotoiseksi. Kaarevan nokan juuren lähellä oli pieni suora osa keskiosasta, joka tarjosi yhteyden runkoon. Ulkokärki, joka on tasaisesti yhdistetty kaarevalla varpaalla, sijaitsi yhdensuuntaisesti koneen pituusakselin kanssa. Takareuna koostui pitkästä ulkoosasta, jossa oli aukko siivekkeen asennusta varten, sekä viistetystä sisäosasta, joka oli yhdistetty runkoon. Nostoruuvien asennuksen yhteydessä siipi erottui suuresta suhteellisesta paksuudesta ja vastaavista mittasuhteista.
Hankkeessa oli tarkoitus käyttää liukukansia tai ikkunaluukkuja, jotka peittävät rengasmaiset kanavat vaakalennon aikana. Aluksi ensimmäisessä prototyypissä ei ollut tällaisia laitteita, mutta myöhemmin siihen asennettiin kaihtimet. Siirrettävät läpät sijaitsivat siiven alapinnalla ja ne voitiin lentomuodosta riippuen asentaa vaakasuoraan, rengasmaisen kanavan aukon sulkemiseksi, tai pystysuoraan. Jälkimmäisessä tapauksessa nostoruuvien ilmavirta voisi kulkea kanavan läpi ja pitää auton ilmassa. Myös mahdollisuutta käyttää kansikuoria pohdittiin, mutta tällaiset tuotteet eivät jääneet testausvaiheesta malleilla.
Siiven edessä siiven runkoon siirtymällä oli suuri rengasmainen aukko, joka tarvitaan nostotuulettimen asentamiseen. Se sisälsi neljä epäsymmetristä säteittäistä palkkia, jotka toimivat tukina ruuvivaihteistolle. Virtaukseen kohdistuvan negatiivisen vaikutuksen vähentämiseksi palkit saivat sopivan profiilin suojat. Näiden voimaelementtien yläpinta oli siiven pinnan tasolla. Palkin vaippa vei noin kolmanneksen rengasmaisen kanavan korkeudesta, minkä vuoksi ruuvi sijoittui sen keskiosaan.
Vanguard Omniplane 2C -kone sai epätavallisen hännän, jonka suunnittelu johtui potkuriryhmän erityisestä arkkitehtuurista. Rungon kapenevaan pyrstään ehdotettiin asennettavaksi pyyhkäisyevä ja samankaltainen vatsaharja. Kampa oli kuitenkin paksumpi. Kölin pohjassa oli pyyhkäisyvakain. Kölin, harjan ja stabilisaattorin takaosissa oli suorakaiteen muotoinen aukko, johon kolmannen potkurin rengassuojus sijoitettiin. Tällaisen suojakanavan takana oli suuri korkea peräsin ja kaksi hissiä. Jälkimmäiset tehtiin ilmeisistä syistä erillisinä osina, ja niiden sisäpinnat olivat viistetyt.
Rungon moottoritila
Rungon keskiosaan, suoraan ohjaamon taakse ja lähelle painopistettä, ehdotettiin kuusisylinterisen Lycoming O-540-A1A -bensiinilentokoneen moottorin asentamista HP 265 -teholla. Lentokone oli varustettava suhteellisen monimutkaisella voimansiirrolla. Päävaihteiston piti jakaa vääntömomentti kolmelle akselille kerralla. Kaksi niistä sijoitettiin kohtisuoraan koneen akseliin nähden ja yhdistettiin rengasmaisten siipikanavien keskelle asennettuihin potkurivaihteistoihin. Kolmas akseli meni pyrstön sisään ja oli tarkoitettu tukipotkurille.
Pystysuoran tai lyhyen nousun keinona Omniplane-projekti ehdotti kahden nostoruuvin käyttöä, joiden halkaisija on 6,5 jalkaa (1,98 m). Jokaisessa tällaisessa potkurissa oli kolme suorakaiteen muotoista 3,75 tuumaa (95 mm) leveää, NACA 0009 -profiilin pohjalta rakennettua siivekettä.
Tasolento ehdotettiin suoritettavaksi käyttämällä peräpotkuria, jonka halkaisija on 5 jalkaa (1,54 m). Se sijaitsi rengasmaisen kanavan sisällä, jonka takana olivat peräsimet ja hissit. Ilmeisesti lentoonlähtö- ja laskutilassa tukipotkuria, joka ei anna riittävää työntövoimaa kiihtyvyyteen, voitaisiin käyttää keinona luoda työntövoimaa nousu- ja käännösliikkeen ohjaukseen.
Kokeellisena mallina Omniplane 2C ei tarvinnut monimutkaista alustaa. Hän sai kolmipyöräisen laskutelineen nokkatuella. Ohjaamon alle sijoitettiin halkaisijaltaan pienellä pyörällä varustettu vastaanottopöytä. Siiven takaosan tasolla olivat päätuet halkaisijaltaan suuremmilla jousipyörillä. Puhdistusmekanismeja ei toimitettu.
Rungon etuosassa oli avoin kaksoisohjaamo. Lentäjien puolella rungon sivut peitettiin, edessä - laajan alueen läpinäkyvä visiiri. Lyhdyn sivuläpät ja katto puuttuivat. Ohjaamon vasen työpaikka oli tarkoitettu lentäjälle, joka hallitsi täysin kaikkia prosesseja. Hallintalaitteet oli kytketty moottoriin, vaihteistoon, kääntölevyihin, peräsimiin jne. Lisäksi ohjaajalla oli käytössään merkittävä määrä osoitininstrumentteja järjestelmien toiminnan seurantaan. Oikealla istuimella voi olla matkustaja tai insinööri, joka seuraa testien edistymistä.
Raporttien mukaan ohjaimet mahdollistivat auton ohjaamisen kaikissa lentotiloissa. Joten vaakalennolla ohjaussauva vastasi siivekkeistä ja hisseistä, ja polkimet ohjasivat peräsintä. Pystysuoran nousun aikana suoritettiin kallistuksen ohjaus johtuen nostopotkurin siipien iskukulman vaihtelusta, mikä johti tiettyyn työntövoiman eroon. Käännös- ja kaltevuusohjaus suoritettiin häntäperäsin.
Ensimmäisen tyypin kokeellinen kone osoittautui melko kompaktiksi. Sen pituus ei ylittänyt 25 jalkaa - noin 7,6 m. Lentoonlähtöpaino oli 2600 puntaa - hieman alle 1200 kg. Samaan aikaan Omniplane 2C oli täysimittainen prototyyppiteknologian esittely, joka pystyi näyttämään kaikki alkuperäisen "nostintuulettimet" -järjestelmän edut ja haitat.
Oletuksena oli, että lupaava kone pystyy tehtävistä riippuen lähtemään lentoonlähtökiidolla, lyhennetyllä lentoonlähtömatkalla tai pystysuoraan. Jälkimmäisessä tapauksessa nostoruuvit vastasivat noususta, minkä jälkeen peräpuhallin käynnistettiin. Saavutettuaan tietyn vaakanopeuden ohjaajan piti sulkea siipikanavien aukot ja kytkeä nostoruuvit pois päältä. Jos leijuminen tai pystysuora lasku oli tarpeen, siirtymämenettely toistettiin käänteisessä järjestyksessä.
Kokenut Omniplane 2C tuulitunnelissa
Tietyssä vaiheessa Vanguard Air ja Marine Corporation onnistuivat kiinnostamaan armeijaa ja tieteellisiä rakenteita, millä oli myönteinen vaikutus jatkotyöhön. Joten prototyypin rakentaminen ja testaus suoritettiin NASAn ja ilmavoimien Wrightin ilmakehityskeskuksen suoralla avustuksella. Jatkossa ilmailuosasto auttoi tekemään testejä tuulitunneleissa, mikä nopeutti huomattavasti jatkotyötä ja olemassa olevien ideoiden parantamista.
Omniplane-koneen prototyyppi rakennettiin kesällä 1959, ja se meni pian maakokeisiin. Valmis auto puhdistettiin tuulitunnelissa, minkä jälkeen oli mahdollista aloittaa maakokeet. Ilmeisesti testauksen alkuvaiheessa prototyyppiä suunniteltiin tutkittavaksi vain nousu- ja laskutilassa, minkä vuoksi se ei heti vastaanottanut rengasmaisten kanavien kaihtimia. Hän pystyi kuitenkin nousemaan ja laskeutumaan pystysuoraan jopa ilman tätä laitetta.
Elokuusta 1959 lähtien on tehty kytkettyjä lentoja, joiden aikana testaajat tutkivat koneen käyttäytymistä ja sen ohjauksen ominaisuuksia sekä etsivät myös erilaisia puutteita. Tiedetään, että tällaiset kokeet olivat yleensä onnistuneita. Samalla havaittiin tiettyjä puutteita. Siten nousun ja suunnan ohjaus lentoonlähtötilassa ei ollut kovin kätevää, koska perinteisen mallin peräsimet eivät olleet tässä tapauksessa riittävän tehokkaita. Lisäksi olemassa oleva 265 hevosvoiman bensiinimoottori ei ollut tarpeeksi tehokas ja se oli vaihdettava.
Kokeilulaitteen Omniplane 2C testitulosten mukaan Vanguard-yhtiön suunnittelijat alkoivat kehittää uutta projektia. Päivitetty versio "nostintuulettimesta" sai oman nimityksensä 2D. Se ehdotettiin rakentamaan nykyisen suunnittelun pohjalta, mutta käyttämällä useita uusia komponentteja ja kokoonpanoja, mukaan lukien sellaisia, jotka muuttavat merkittävästi koneen teknistä ulkonäköä.
Lentokonetyypin "2D" kaavio
Uudessa projektissa ehdotettiin rungon nokkakartion vaihtoa. Nyt oli tarpeen käyttää uutta yksikköä, jota pidennettiin 5 m. Sen olisi pitänyt sijoittaa kolmas rengasmainen kanava ylimääräisellä nostotuulettimella. Sen ajamiseksi oli tarpeen sisällyttää vaihteistoon neljäs akseli ja toinen vaihdelaatikko. Kuten kahdessa muussakin ruuvissa, nokassa piti olla työntövoiman hallintaa varten kääntölevy.
Moottorin riittämättömän tehon ongelma ratkaistiin työstämällä voimalaitos kokonaan uudelleen. Nyt Lycoming YT53-L-1 turboakselimoottori HP 860 -teholla oli tarkoitus sijoittaa rungon keskiosastoon. Tehokkaampi moottori yhdistettiin uudelleen suunniteltuun päävaihteistoon, joka jakaa nyt vääntömomentin neljälle potkurille. Ilmanottoaukot ilmestyivät ohjaamon taakse. Moottorin kuumat kaasut piti ajaa ulos kaarevan pakoputken kautta, jonka suutin oli hännän pohjassa. Lisäksi ehdotettiin rungon varustamista suljetulla katoksella.
Siipi on läpikäynyt joitain muutoksia Omniplane 2D -projektissa. Joten keskiosan etureunaa siirrettiin eteenpäin, minkä vuoksi siiven juureen pyöristetty alue katosi. Esitettiin jälkireunan koneistuksen uusimista ja rengasmaisten kanavien yläkansien asentamista. Lisäksi uusi projekti paransi johtamisjärjestelmiä.
Uuden projektin kehittäminen nykyisen prototyypin uudelleenjärjestelyineen kesti noin kaksi vuotta. Omniplane palasi tuulitunneliin vasta vuonna 1961. Testit osoittivat ehdotettujen ideoiden oikeellisuuden. Modifioitu auto osoitti itsensä paremmin leijuvissa ja ohimenevissä olosuhteissa. Testaustiloissa tehtyjen tarkastusten jälkeen prototyypin annettiin lentää hihnassa.
Koneen layout kolmella nostoruuvilla
Lennot turvalinjoilla vahvistivat aikaisemmat havainnot. Tehokkaamman moottorin ja kolmannen nostotuulettimen läsnäolo helpotti pystysuoraa nousua ja laskua. Lisäksi nokkapotkuri paransi nousun ohjausta ja vaikutti myös jossain määrin ohjattavuuteen kääntökanavassa. Hihnassa tehtyjen testien tulosten mukaan ilmaisten lentojen aloittamisesta voitiin tehdä päätös, mutta se ei koskaan ilmestynyt.
Vuoden 1962 alussa toisella vakuutuksella varustetulla koelennolla tapahtui vaaratilanne, jonka seurauksena Omniplane 2D -prototyyppilentokone vaurioitui. Pienen korjauksen jälkeen auton voitiin palauttaa katsastuksiin. Prototyypin entisöintiä pidettiin kuitenkin sopimattomana. Tähän mennessä Vanguardin, NASA:n ja Yhdysvaltain ilmavoimien asiantuntijat onnistuivat keräämään tarpeeksi tietoa tehdäkseen johtopäätöksiä ja määrittääkseen alkuperäisen suunnitelman näkymät. Näin ollen testien jatkaminen ei yleisesti ottaen ollut järkevää.
Tuulitunnelissa ja lentokentällä suoritettujen testien aikana ainoa prototyyppi, sekä alkuperäisessä että muunnetussa versiossa, osoitti täyden potentiaalinsa. Hän vahvisti pystysuoran nousun ja laskun mahdollisuuden sekä suorittaa erilaisia liikkeitä. Lisäksi selvitettiin koneen potentiaali transienttien ja vaakasuoran lennon suhteen. Yleisesti ottaen lentokone näytti hyvältä ja oli kiinnostava, ainakin tieteellisestä ja teknisestä näkökulmasta.
Se ei kuitenkaan ole jäänyt ilman kritiikkiä. Nostopotkureita käytettiin siis vain nousu- ja laskutiloissa tai leijuessa. Vaakalennossa potkurit, niiden vaihteistot ja vastaava osa voimansiirrosta osoittautuivat "kuolleen". Lisäksi ne vaativat rengasmaisen kanavan kansien tai kaihtimien käyttöä, mikä johti lentokoneen rakenteen monimutkaisuuteen ja painottumiseen. Lopuksi suuret vaihteilla varustetut potkurit vaativat paksun siipiprofiilin käyttöä, mikä asetti huomattavia rajoituksia lentosuorituskykyyn.
Vanguard Model 30 monikäyttöinen ajoneuvo
Pilottiprojekti selviytyi täysin sille osoitetuista tehtävistä ja osoitti alkuperäisen Lift-tuulettimen layoutin todelliset mahdollisuudet. Kuten alkuperäisten ja rohkeiden ehdotusten kohdalla usein tapahtuu, todelliset näkymät olivat ristiriitaiset. Kaikilla eduillaan "nostopuhaltimilla" varustettu kone osoittautui vaikeaksi rakentaa ja käyttää, mutta samalla se ei osoittanut havaittavia etuja olemassa olevien luokkien varustukseen verrattuna. Tämän seurauksena Vanguard Omniplane -projekti lopetettiin testauksen päätyttyä.
Ainoa rakennettu prototyyppi, jota muokattiin uuden projektin mukaan vuosina 1959-61, säilyi varastossa jonkin aikaa, minkä jälkeen se lähetettiin hävitettäväksi. Valitettavasti alkuperäisen ystäville historiallinen teknologiaa, nyt ainutlaatuinen näyte voidaan nähdä vain valokuvissa.
On huomattava, että rinnakkain 2D-kokeellisen koneen testauksen kanssa kehitettiin lupaavien matkustajalentokoneiden esiintyminen samankaltaisella suunnitelmalla. Siten 18 jalkaa pitkä (63 m) Model 19,2 -kone, jossa on 50 jalkaa (15,2 m) siipi, suunniteltiin varustamaan kahdella Allison T-56 -turboakselimoottorilla. 13,6 tonnin lentoonlähtöpainollaan se pystyi ottamaan kyytiin jopa 40 matkustajaa ja saavuttamaan jopa 275 mailia tunnissa (440 km/h).
Esitettiin myös Model 30 -projekti, jossa pohdittiin mahdollisuutta varustaa siipi neljällä nostoruuvilla ja parilla potkuriturbimoottoreilla varustettua konepeltiä kerralla. Tällainen ajoneuvo voisi kuljettaa 40 matkustajaa tai vastaavaa rahtia jopa 550 mailia tunnissa (885 km/h). Ilmeisistä syistä kaikki uudet hankkeet päätettiin esiselvityksen vaiheessa.
Huolimatta ennenaikaisesta sulkemisesta ja jatkotyöstä kieltäytymisestä Lift-tuulettimen suuntaan, Omniplein-projektia voidaan pitää rajoitetusti onnistuneena. Prototyypin tutkimus ja testaus osoittivat positiivisten ja negatiivisten ominaisuuksien tietyn suhteen, mikä mahdollisti alkuperäisen ehdotuksen todellisten näkymien arvioimisen. Haittojen esiintyminen Vanguard Air and Marine Corporationin luomisessa ei kuitenkaan häirinnyt muiden organisaatioiden asiantuntijoita liikaa. Pian luotiin uusia prototyyppejä vastaavilla keinoilla pysty- ja vaakalentoihin.
Materiaalien mukaan:
https://vertipedia.vtol.org/
http://xplanes.free.fr/
http://126840.activeboard.com/
Viuhkasiipinen lentokone lentää suoraan ylös ja alas // Popular Science. 1959, nro 12.
- Ryabov Kirill
- Vertipedia.vtol.org, Xplanes.free.fr
tiedot