Opiekunka na ogonie - Tail-sitter

Convair Pogo był jednym z tailsitterów.

Tailsitter lub tailsitter , jest rodzajem VTOL samolotu , który startuje i ląduje na jego ogonie , a następnie wychyla się poziomo do lotu do przodu.

Pochodzący z lat 20. XX wieku wynalazca Nikoli Tesla , pierwszy samolot, który przyjął konfigurację tail-sitter, został opracowany przez nazistowskie Niemcy podczas II wojny światowej . Rozwój takich samolotów nabrał tempa w późnych latach 40. i 50., gdy projektanci samolotów i planiści obrony dostrzegli potencjalną wartość samolotów o stałym skrzydle, które nie tylko mogą wykonywać zarówno pionowy start, jak i pionowe lądowanie, a także przechodzą do i z konwencjonalnego lotu także. Nieodłącznymi problemami z samolotami siedzącymi na ogonie była słaba widoczność pilota i trudności w sterowaniu, zwłaszcza podczas pionowego opadania i lądowania. Programy rozwoju załogowych statków na ogonie były zazwyczaj kończone w formie bardziej praktycznego podejścia polegającego na wektorowaniu ciągu , stosowanego przez samoloty takie jak Hawker Siddeley Harrier i Jakowlew Jak-38 .

Opis

Osoba siedząca na ogonie siedzi pionowo na ogonie do startu i lądowania, a następnie przechyla cały samolot do przodu do lotu poziomego. Różni się to bardzo od wielu innych rodzajów technologii VTOL , które mają kadłuby zorientowane poziomo.

Osoby siedzące na ogonie zmieniają orientację kadłuba po starcie. Zaczynają z tyłem samolotu do ziemi (...orientacja pionowa), a następnie w locie przekierowują się do orientacji poziomej.

Niektórzy siedzący na ogonie lądowali następnie konwencjonalnie w konfiguracji zorientowanej poziomo, podczas gdy inni mieli znacznie bardziej ambitny cel, jakim było lądowanie pionowo tyłem do ziemi, co było wysoce niebezpieczną procedurą z wielu powodów, z których głównym było zwiększone zużycie paliwa i ograniczona liczba pilotów widoczność.

Historia

Wczesna praca

Koncepcję samolotu siedzącego na ogonie można przypisać wynalazcy Nikoli Tesli , który złożył wniosek o patent w 1928 roku. Jednak przez prawie dwie dekady nie pojawiła się żadna natychmiastowa próba wdrożenia tej koncepcji w funkcjonalnym samolocie.

Podczas II wojny światowej , nazistowskie Niemcy pracowali nad Focke-Wulf Triebflügel (wing fighter-driven), które włączono pojęcie ogon opiekunka do jego konstrukcji. Zawierał trzy skrzydła zamontowane promieniowo jako wirnik na obracającej się części kadłuba, które były napędzane małymi silnikami odrzutowymi umieszczonymi na końcówkach skrzydeł, aby napędzać samolot za pomocą tego obrotu skrzydeł. Podczas startu i lądowania leciał pionowo (podobnie jak helikopter ), a następnie przechylał się poziomo, by latać jako samobieżne skrzydło, generujące zarówno siłę nośną, jak i ciąg. Współczesny projekt Heinkla Lerche miał pierścieniowe skrzydło tworzące kanał wokół konwencjonalnego śmigła, a przy przejściu z lotu pionowego do lotu do przodu winda przeniosłaby się na skrzydło.

Era zimnej wojny

W latach pięćdziesiątych projektanci samolotów na całym świecie angażowali się w programy mające na celu opracowanie stałopłatów, które mogłyby nie tylko wykonywać zarówno pionowy start, jak i pionowe lądowanie, ale także przechodziły do ​​i z konwencjonalnego lotu. Jak zauważył autor lotnictwa Francis K. Mason, samolot bojowy, który posiadałby takie cechy, skutecznie eliminowałby tradycyjne poleganie na stosunkowo wrażliwych pasach startowych poprzez pionowe startowanie i lądowanie, w przeciwieństwie do konwencjonalnego podejścia poziomego. W związku z tym rozwój opłacalnych samolotów pionowego startu i lądowania (VTOL) był szczególnie atrakcyjny dla planistów wojskowych we wczesnej epoce powojennej . Ponieważ stosunek ciągu do masy z turboodrzutowych silników wzrosła wystarczająco dla pojedynczego silnika móc unieść samolot, projektanci zaczęli badać sposoby utrzymania stabilności podczas gdy samolot leciał w fazie VTOL lotu.

Jedną z firm, która zdecydowała się zaangażować w badania VTOL, był francuski producent silników SNECMA, który od 1956 roku zbudował serię bezskrzydłowych platform testowych o nazwie Atar Volant . Tylko pierwszy z nich nie był pilotowany, a drugi latał swobodnie, obie stabilizowane dyszami gazowymi na rurach podpory. Trzeci miał uchylne siedzenie, aby pilot mógł usiąść prosto, gdy kadłub był wypoziomowany i miał zaplanowane boczne wloty powietrza do swobodnego latania samolot, choć zawsze działał przymocowany do ruchomej kołyski. Pilotem tych eksperymentów był Auguste Morel. Jednak Atar Volant nie był celem samym w sobie; jego długoterminowym celem było służenie jako prekursor większego samolotu o stałym skrzydle. Niezależnie od tych prac, istotny wpływ na kierunek rozwoju wywarł austriacki inżynier Helmut von Zborowski , który zaprojektował nowatorskie skrzydło pierścieniowe w kształcie pierścienia, które mogło funkcjonować „jako elektrownia, płatowiec latającego samolotu i zmniejszający opór powietrza”. mieszkania". Wysunięto teorię, że takie skrzydło może działać jako silnik strumieniowy i napędzać samolot z prędkością ponaddźwiękową , odpowiednią dla samolotu przechwytującego .

Zespół projektowy SNECMA postanowił zintegrować ten radykalny projekt skrzydła rocznego z działaniami VTOL. W związku z tym z tej decyzji wyłoniła się podstawowa konfiguracja C.450 Coléoptère . W grudniu 1958 r. Coléoptère po raz pierwszy opuścił ziemię o własnych siłach, aczkolwiek podłączony do suwnicy. Zaobserwowano kilka trudnych charakterystyk lotu, takich jak tendencja samolotu do powolnego obracania się wokół własnej osi podczas pionowego zawisu; pilot zauważył również, że wskaźnik prędkości pionowej był nierealistyczny, a stery nie były w stanie precyzyjnie sterować samolotem podczas krytycznej fazy lądowania. Lądowania martwymi kijami uznano za niemożliwe. Jeden z lotów samolotu polegał na publicznym pokazie jego osiągów w zawisie przed zgromadzoną publicznością. Przyciągający wzrok projekt Coléoptère szybko wywołał falę w świadomości publicznej, nawet celowo; autor Jeremy Davis zauważył, że samolot wpłynął nawet na celowe wysiłki, rzekomo motywując marynarkę wojenną Stanów Zjednoczonych do zawarcia umowy z amerykańskim producentem śmigłowców Kaman Aircraft na zaprojektowanie własnego pojazdu z obrączkami, zwanego Flying Barrel.

W związku z tym Stany Zjednoczone eksperymentowały z własnymi ogonowcami , zazwyczaj wykorzystując konfiguracje napędzane śmigłem ze stosunkowo konwencjonalnymi stałymi skrzydłami. Convair XFY Pogo była jednym z takich statków powietrznych, wyposażony w skrzydło delta z ogona krzyża konfiguracji; Pierwsze loty testowe przeprowadzono w hangarze sterowców marynarki wojennej w Moffett Field w Mountain View w Kalifornii. XFY z powodzeniem zademonstrował pełne przejście między trybami lotu 5 listopada 1954 roku. Nieco podobnym samolotem był Lockheed XFV Salmon , który łączy proste skrzydło z ogonem X ; jednak XFV nigdy nie osiągnął kluczowego przejścia w locie. Jednak podczas testów w locie stało się oczywiste, że takie samoloty VTOL będą latać tylko przez najbardziej doświadczonych pilotów, nawet jeśli wszystkie problemy techniczne zostaną pominięte; dlatego nie było możliwe umieszczenie myśliwców VTOL – jak wcześniej oczekiwano – na każdym okręcie. Ponadto, podczas gdy myśliwce z silnikami odrzutowymi osiągały prędkość maksymalną zbliżoną do 2 Machów, turbośmigłowy myśliwiec VTOL był w gorszej sytuacji, ponieważ jego maksymalna prędkość była poniżej Mach 1. W tych okolicznościach prace nad XFY zostały wstrzymane. W 1955 roku Stany Zjednoczone rozpoczęły testy w locie projektu Ryan X-13 Vertijet z napędem odrzutowym . Zbudowano dwa prototypy, z których oba latały, wykonały udane przejścia do i z lotu poziomego i wylądowały . Ostatni lot testowy X-13 odbył się w pobliżu Waszyngtonu w 1957 roku.

Nieodłącznym problemem wszystkich tych konstrukcji tailsitter była słaba widoczność pilota, zwłaszcza ziemi, podczas pionowego schodzenia i lądowania. Ostatecznie większość prac nad zastosowaniem tej koncepcji w samolotach załogowych została porzucona, gdy pojawiła się bardziej praktyczna forma VTOL, w postaci wektorowania ciągu , wykorzystywana przez samoloty produkcyjne, takie jak Hawker Siddeley Harrier i Jakowlew Jak-38 . Bezzałogowego (UAV) nie cierpi problem postawy pilotażowego. Dornier Aerodyne ma konfigurację odprowadzane wachlarza podobny do coleopter i UAV przetestowałem powodzeniem w trybie unoszących się w 1972 roku, przed rozwój został przerwany. Innym współczesnym projektem UAV był NSRDC BQM-108 , opracowany przez Marynarkę Wojenną Stanów Zjednoczonych ; chociaż prace zostały przerwane niemal natychmiast po jednym udanym locie próbnym.

W latach 70. wykonano kilka badań i modeli tuneli aerodynamicznych z siedzącą na ogonie wersją General Dynamics F-16 Fighting Falcon, która była przeznaczona do użytku na pokładach statków; zdecydowano jednak nie kontynuować dalszego rozwoju tej koncepcji ze względu na duże wymagania dotyczące ciągu, a także potrzebę rozbudowanej aparatury do obsługi startu i lądowania.

W teraźniejszości

Obecnie większość projektów lub propozycji tail sitter należy do kategorii bezzałogowych statków powietrznych, takich jak Bell Apt czy Northrop Grumman Tern .

Lista ogonowców

Zobacz też

• Wektorowanie ciągu
• Tiltrotor
• Tiltjet
• Skrzydło uchylne
• Coleopter
• VTOL

Bibliografia

Cytaty

Bibliografia