Förra gången tittade vi på projekten för skivformade flygplan som skapades i Nazityskland. Ingen av dem nådde ett mer eller mindre förfinat tillstånd. Den mest framgångsrika designen, AS-6-flygplanet, lyckades gå in i flygprov och gjorde till och med ett försök att lyfta. Ändå uppnåddes allt detta på bekostnad av flera olyckor. Som ett resultat fick Tyskland, efter att ha investerat mycket pengar, aldrig ett enda flygplan med en icke-standardiserad rund form. Några år före tyskarna startades liknande projekt av amerikanska ingenjörer. Och av olika skäl visade sig”skivorna” från USA vara mycket mer framgångsrika än de tyska, även om de inte heller gick in i massproduktion.
"Pannkakor" av Zimmermann
Av alla amerikanska ingenjörer uppnådde Charles Zimmerman den första framgången inom området skivformade flygplan. Det bör noteras att idén att göra vingen rund i plan fanns tidigare. Endast de tidigare idéerna fanns kvar i idéstadierna eller preliminära skisser av flygplanets utseende. År 1933 fick Zimmerman ett jobb på Chance Vought och kunde påbörja forskning om vingar med extremt lågt bildförhållande. Syftet med hans arbete var att studera egenskaperna hos en vinge med ett bildförhållande på ungefär enhet, liksom olika former av vingens främre och bakre kanter. Under flera år testade Zimmermann olika aerodynamiska konfigurationer tills han kom fram till att egenskaperna hos lagerytan, som hade en rund form i plan, var goda.
Vought V-173 "Flying Pancake"
Studier har visat att en skivformad vinge, trots det relativt höga luftmotståndet, har mycket bra lyft. Dessutom visade det sig på testmodeller att det var möjligt att förbättra de aerodynamiska egenskaperna hos ett flygplan med en sådan vinge endast genom att rätt motorer och propellrar placerades. För att göra detta bör den senare placeras så att flödet som skapas av dem tvättar övre och nedre ytorna på vingen. År 1939 hade Zimmermanns projekt nått det stadium där det var möjligt att sluta experimentera med modeller och börja designa ett fullvärdigt flygplan.
Flygplanet med index V-173 och det inofficiella namnet Flying Pancake ("Flying Pancake") har införlivat alla nya idéer från Zimmermann. Huvudenheten i strukturen var ett vingskrov, nära formen till en cirkel. I detta fall var vingprofilen symmetrisk. Två propeller till flygplanet fördes fram från vingen och var och en hade en diameter på mer än fem meter. Tack vare detta, liksom den speciellt utvalda rotationshastigheten för propellrarna, var vingens lyft flera gånger högre än för flygplan med en rak vinge med samma spännvidd. Dessutom roterade propellrarna så att virvlarna som kom från knivarna virvlade i motsatt riktning mot vakenvirvlarnas rörelse vid ändarna av vingen. Denna designfunktion ökade den effektiva lagerplanförlängningen från en till fyra. Samtidigt krävdes inga förändringar i flygplanets storlek.
Inuti vingskrovet placerades två Continental A80 -kolvmotorer med endast 80 hästkrafter vardera. Var och en av dem var ansluten till sin egen propeller och synkroniserades med den andra motorn genom en extra axel. Det är värt att notera att för att säkerställa ett effektivt flöde runt vingen måste en separat växellåda införas i synkroniseringsmekanismen: en motor roterade propellern medurs och den andra moturs. Men även med ett så komplext och ovanligt kraftverk vägde V-173 högst 1400 kg. I mitten av den främre delen av vingskrovet placerades en cockpit med en droppformad baldakin. För pilotens bekvämlighet var undersidan av vingens framsida gjord av glas. Faktum är att när denna del av planet förseglades med en duk eller plywood, kunde piloten normalt inte se framåt och nedåt, vilket kan ha en extremt bedrövlig effekt på landningen av flygplanet. Landning och start var planerat att utföras på traditionellt sätt med banan. V-173 var utrustad med en enkel fjäderbenstång som inte är infällbar. För ett rent experimentellt flygplan ansågs detta vara tillräckligt. Flygkontrollen skulle utföras med två kölar med roder och två stabilisatorer med roder, kallade "hissar". Som tänkt av Zimmermann spelade de samtidigt rollen som både ailerons och hissar. Lite senare kommer ett sådant styrande organ att kallas termen "Elevon".
I början av monteringen av prototypen blev US Navy Bureau of Aeronautics intresserad av projektet. Strax efter det ändrade de sitt intresse för att få stor uppmärksamhet och krävde att V-173 skulle vidareutvecklas med hänsyn till eventuell drift på hangarfartyg. Maskinens utseende var dock så ovanligt att marinmyndigheterna först krävde att modellen i full skala av "Pannkakan" skulle blåsa i en vindtunnel. Det kom till den punkten att en av amiralerna ställde en fråga som "kan den här saken flyga?" Den 15 september 1941 slutfördes experimenten i vindtunneln och ingen från de höga myndigheterna tvivlade längre på det nya flygplanets potential. Dagen efter slutet av testerna av fullskalemodellen erbjöd marinen Chance Vought ett kontrakt för att utveckla en fullvärdig transportbaserad fighter.
Under rensningen identifierades flera designfel som snart rättades till. Sommaren 42 gick en erfaren V-173 för testning. Först var testpiloter begränsade till att bara taxa och jogga. Flygplanets första flygning ägde rum först den 23 november. Samtidigt, redan under de första flygningarna visade "Flying Pancake" utmärkta egenskaper och bekräftade fullt ut riktigheten hos dess designer. Till exempel överstegde starthastigheten under start inte 45-50 km / h, och två motorer bara 80 hk vardera. accelererade den till 240 kilometer i timmen. För ett så svagt kraftverk var detta mer än bra. Inte utan olyckor. I början av 1943 stängdes båda motorerna av på prototypplanet under flygningen. Piloten fick glida till närmaste strand och nödlanda. På grund av den otillräckliga styrkan hos den sandiga "beläggningen" vände flygplanet om näsan och skadade propellerna. Reparationen tog dock bara några dagar.
När prototypen V-173 byggdes om hade Zimmerman i samarbete med Chance Vout-designers under ledning av Y. Greenwood utvecklat en ny version av Flying Pancake. Den här gången var designen avsedd för militärt bruk. Endast militären, låt oss inse det, visade inte mycket intresse för det ursprungliga flygplanet. Ja, start- och landningsprestanda såg lovande ut, men behovet av att omstrukturera produktionen, införa ny teknik etc. tydligt inte lägga till optimism. Därför antogs layouten för det nya flygplanet med XF5U -index först i juli 1943, och kontraktet för konstruktion av två prototyper undertecknades ett år senare. Den nya fightern fick smeknamnet Skimmer - "Skimmer".
Den allmänna utformningen av XF5U liknade V-173. Till skillnad från trästrukturen i det äldre flygplanet föreslogs det dock att göra det nya av metall. Detta material var en komposit av balsadelar täckta med aluminiumplåt. Metalit hade bra hållfasthetsvärden och var mycket lätt. Dessutom fanns det möjlighet att tillverka metaldelar genom stämpling, vilket lovade att avsevärt minska produktionskostnaderna. XF5U är större än sin föregångare, vilket dock inte påverkar de tillåtna lasterna. Kontrollsystemet som helhet förblev detsamma, men cockpiten förändrades avsevärt. Tack vare en ny, stark metallitram flyttades sittbrunnen uppåt, vilket också gjorde det möjligt att ta bort fönstret på undersidan av vingens framsida. Sex Browning M2 12,7 mm maskingevär placerades på cockpit. På sidorna av pilotens arbetsplats fanns två installationer av tre maskingevär. För mitten av 40-talet ansågs sådana vapen vara tillräckliga, men i framtiden var det planerat att ersätta maskingevär med 20 mm kanoner. Förutom fatbeväpning kunde flygplanet bära missledda missiler, bomber etc. För dem fanns det sex pyloner under flygplanets mittdel.
Separat är det värt att prata om det nya kraftverket XF5U. En fullfjädrad transportbaserad stridsflygplan skulle drivas av Pratt & Whitney R2000-7 kolvmotorer med en kapacitet på 1350 hk. Tillsammans med de nya motorerna fick den uppdaterade "Pannkakan" nya propellrar. För XF5U har Hamilton Standard utvecklat en original bladpropellerform. Jämfört med de gamla var de effektivare vid låga och medelstora hastigheter. Dessutom har de nya fyrbladiga propellrarna optimerats för relativt låga varvtal. Kraftverkets totala effekt översteg två och ett halvt tusen hästkrafter. I kombination med effektiva propellrar och en maximal startvikt på 7600 kg gjorde detta till och med det möjligt att lyfta vertikalt. Bara för detta var det nödvändigt att installera planet på en speciell ramp.
I mitten av juni 1945 var den första prototypen av Shumovka klar. Nyheten i designen och till och med dess koncept under lång tid hindrade teststart. USA: s marines ledning utfärdade då och då nya flygförbud. På grund av detta var den första taxibilen möjlig först i slutet av den 46: e. I sin tur ägde den första flygningen rum den 12 januari 1947. Som tur var hade det få problem med att stödja militären. I början av den 47: e minskade också flottan. Av denna anledning måste flygprovsprogrammet förkortas. Trots att start- och landningsprestanda bibehölls var det möjligt att accelerera flygplanet till mer än 800 kilometer i timmen. För 1945 var detta en mycket bra indikator, men inte för den 48: e. Vid den tiden började jetkämpar att komma in i trupperna och "Shumovka" hittade helt enkelt ingen plats i nomenklaturen för marinflygplan. I början av 1948 frystes programmet, och lite senare demonterades båda prototyperna.
XF5U-1
Teoretiskt sett gjorde aerodynamiken i "Flying Pancake" och "Skimmer" det möjligt att utföra sådana manövrar som andra flygplan helt enkelt inte var kapabla till. Dessutom kan layouten på XF5U Skimmer göra livet mycket enklare för besättningarna på hangarfartyg. Designens revolutionära nyhet var dock den faktor som satte stopp för hela projektet. Av alla Zimmermann-skivformade flygplan som har producerats har bara en prototyp V-173, som förvaras i Smithsonian Museum, överlevt till denna dag.
Det flygande fatet som inte flög
I flera år efter avslutandet av Zimmermanns projekt återkom idéerna om icke-standardiserade layouter bara på ett vetenskapligt sätt. Det nådde inte till att bygga prototyper. Detta förändrades 1952 när Avro Canada-anställda John "Jack" Frost initierade Avro VZ-9 Avrocar-projektet. Det är värt att notera att till skillnad från de tidigare beskrivna designerna var Frosts idé helt i linje med vad de flesta föreställer sig när de säger "skivformade flygplan". Den kanadensiska designern bestämde sig för att inte göra vingen i form av en skiva, utan att svänga på en annan originalidé.
Avrocar S / N 58-7055 (märkt AV-7055)
Frost bestämde sig för att använda den jetkraft som redan var känd för den gången i kombination med den så kallade. Coanda -effekten. Kärnan i detta fenomen ligger i det faktum att en ström av vätska eller gas, som rör sig bredvid något föremål, tenderar att närma sig det eller till och med "sticka". Enligt Frosts idé var detta beteende i luften tänkt att underlätta manövreringen av apparaten. Först gjorde Avro Canada ingenjörer en liten apparat för att demonstrera sina idéer. Modellen med en diameter på bara 11 centimeter kunde stiga upp i luften till en liten höjd, men några manövreringsmekanismer passade inte in i den. Ändå blev den kanadensiska militära avdelningen intresserad av idén och tilldelade cirka 400 tusen amerikanska dollar för att fortsätta arbetet. Kort därefter fick projektet Y2 -index.
I detta skede blev den framtida Avrocar målet för ett spiondrama. Sedan 1952 har CIA försökt ta reda på om vissa länder har nya flygplanskonstruktioner. I den 53: e fick scouterna veta om förekomsten av Y2 -projektet och rapporterade detta till sina överordnade. Strax efter överföringen av dokument till "övervåningen" kontaktade herrarna från Pentagon den kanadensiska militären och uppmanade dem att fortsätta skapandet av Y2 gemensamt. Kanada accepterade erbjudandet. Detta hade bland annat trevliga ekonomiska konsekvenser. Chefen för US Air Force Research Division, generallöjtnant D. Putt, har samlat in 2 miljoner dollar i finansiering om året. Mycket djärvt för ett revolutionerande nytt projekt. Men pengarna tilldelades och Avro fortsatte sin forskning. I mitten av decenniet var VZ-9-projektet klart, vilket faktiskt blev "svansången" i Y2-programmet.
Den femton meter långa skivan med sex turbojets, som matade ut gaser genom sina egna munstycken, och även drev en stor turbin, kunde teoretiskt klättra upp till vilken höjd som helst och flyga åt alla håll. Kunden, representerad av den amerikanska och kanadensiska militären, godkände projektet, men krävde först att testa den nya tekniken på ett mindre bemannat fordon. På grund av detta pressades "plattan" till en diameter på cirka sex meter. Kraftverket ändrades också i enlighet därmed: nu placerades bara tre motorer runt centralturbinen. Flygkontrollsystemet är intressant. För stigning eller nedstigning var det tänkt att förändra alla motorers dragkraft samtidigt, vilket påverkade lyftturbinens hastighet. För att luta i en eller annan riktning hade Avrocar ett speciellt system som förändrade dragkraften hos enskilda motorer så att enhetens kropp, på grund av dess skillnad, lutade i rätt riktning. Jag var tvungen att pyssla mycket med det här systemet: det var nödvändigt att ta hänsyn till motorns gasrespons, stabiliteten för hela apparaten och många andra parametrar.
Några fotografier under flygning
I mitten av 1959 var den första prototypen av Avrocar klar. Det är dags att testa. De första veckorna gick åt till att utarbeta interaktionen mellan motorerna och deras styrsystem. Det var en tuff affär, men kanadensarna och amerikanerna gjorde det. I november samma år var VZ-9 redo för sin första flygning. Den 12 november lyfte "flygande fatet" från marken och svävade på låg höjd. Med tiden började de lägga till dragkraft och ta enheten till något högre höjder. På ungefär en meters avstånd från marken hängde Avrocar fritt, manövrerat och kunde röra sig i vilken riktning som helst. Men när det gällde att klättra upp till minst några meters höjd dök plötsligt upp ett mycket obehagligt inslag i projektet. Prototypens relativt svaga kraftverk skulle kunna ge tillfredsställande stabilitet och kontrollerbarhet endast på en höjd av upp till en och en halv meter. Med den ytterligare ökningen av "Avrocar" var det bara att lita på Coanda -effekten. Skärmeffekten försvann i sin tur och flygplanet förlorade sin tidigare stabilitet. Efter en rad testflygningar fick Avro Canada -ingenjörer återvända bakom lådorna. Under tiden kom den kanadensiska militären, missnöjd med resultaten, till slutsatsen att projektet var värdelöst och vägrade fortsätta att ge ut pengar.
Under de närmaste månaderna försökte ett team av designers under ledning av J. Frost hitta en lösning på det upptäckta problemet och säkerställa korrekt stabilitet. I detta skede av arbetet samlades ytterligare flera modeller, på vilka nya idéer utarbetades. Ingen av modellerna kunde dock klättra upp till en acceptabel höjd och fortfarande inte välta. Bland orsakerna till fordonets beteende var avsaknaden av ytterligare luftstöd (samma markeffekt) och konstruktionskraven för exakt och exakt balansering och behovet av att synkronisera motorernas funktion. Allt detta kunde bara korrigeras med hjälp av en radikal designändring. I slutet av 1960 började Frost göra om projektet i enlighet med den erfarenhet han hade samlat på sig. Sedan 1959 har Y2 -projektet endast finansierats av USA. Med tiden började de amerikanska tjänstemän som var ansvariga för programmet tvivla på dess ändamålsenlighet. Därför upphörde finansieringen av Avrokar strax efter starten av kardinalmoderniseringen. Pentagons personal var tuffa och lakoniska. Dokumentet om arbetsavbrott indikerade projektets meningslöshet, liksom frånvaron av ett tillfredsställande resultat till en kostnad av cirka tolv miljoner dollar.
Det flyglösa "fatet" togs ändå till flygmuseet
Båda byggda prototyperna av Avrocar, som förvaras i flygmuseerna i USA, har överlevt till vår tid. För ungefär tio år sedan förespråkade ett antal kanadensiska historiker överföring av en av "Avrokarerna" till Kanada. De motiverade detta med behovet av att erkänna deras lands fördelar vid skapandet av projektet. Samtidigt kringgicks ämnet om finansiering av aktier på något sätt, även om USA spenderade mer än tio gånger mer pengar på Y2 -programmet än sin norra granne. I synnerhet och därför har konversationerna från början av 2000-talet förblivit bara konversationer, och båda byggda VZ-9 finns fortfarande på amerikanska museer.
