Aviācijas tehnoloģiju attīstības gaitā bieži tika piedāvātas drosmīgas un neparastas idejas, kas nozīmē parasto lidmašīnu shēmu noraidīšanu. Piecdesmito gadu sākumā mēģinājumi radīt tehnoloģijas ar vertikālu pacelšanos un nosēšanos noveda pie Tailsitter klases lidmašīnu parādīšanās. Šīs koncepcijas neparasto ideju pārbaude tika plānota, izmantojot divus Lockheed un Convair izmēģinājuma projektus. Pēdējais testēšanai uzrādīja lidmašīnu Convair XFY-1 Pogo.
Ideja par Tailsitter tipa lidaparātu ("Sēž uz astes") radās, analizējot pieredzi, kas gūta, pārvadājot lidaparātus, un veicot vairākus jaunus pētījumus. Neskatoties uz visām priekšrocībām, uz pārvadātājiem balstītiem iznīcinātājiem un bumbvedējiem bija vajadzīgs liels lidmašīnu pārvadātāja kuģis, un tie pēc definīcijas nevarēja strādāt bez tā. Vēl četrdesmito gadu beigās tika ierosināta oriģināla ideja, kas ļāva izvietot cīnītāju gandrīz uz jebkura kuģa vai kuģa. Tika ierosināts izstrādāt un būvēt vertikālu pacelšanās kaujas lidmašīnu.
Prototips Convair XFY-1 pārbaudes laikā. Foto 456fis.org
Kā izdomājuši jaunās koncepcijas autori, uz zemes vai uz pārvadātāja kuģa klāja daudzsološais "drēbnieks" bija jānovieto vertikāli. Tas ļāva viņam pacelties bez skrējiena un pēc tam pārslēgties uz horizontālu lidojumu "kā lidmašīna". Pirms nolaišanās attiecīgi bija jāatgriežas vertikālā lidojumā. Ja nav nepieciešams liels skrejceļš vai pilotu kabīne, šāda lidaparāta pamatā varētu būt visdažādākie kuģi ar pietiekami daudz brīvas vietas. Tā rezultātā tas ļoti interesēja jūras spēkus.
Daudzsološas kaujas "skroderes" izveides programma tika uzsākta 1948. gadā. Pirmajos posmos pētniecības organizācijas iesaistījās teorētiskos aprēķinos un eksperimentos, kuru rezultāti drīz vien ļāva sākt veidot pilnvērtīgus projektus. Jaunu tehnoloģiju izstrāde tika uzticēta diviem vadošajiem lidmašīnu ražotājiem - Lockheed un Convair. Viņiem bija liela pieredze aviācijas tehnoloģiju radīšanā, ieskaitot neparastas shēmas. Kopā ar savu pieredzi līgumslēdzēju uzņēmumiem bija jāizmanto dati, kas savākti no nesenajiem pētījumiem.
Mašīnas shēma. Attēls Airwar.ru
Sākotnēji darbuzņēmēji saskārās ar diezgan grūtu uzdevumu. Viņiem bija jāizstrādā lidaparāti, kas piemēroti praktiskai lietošanai bruņotajos spēkos. Turklāt Jūras spēku komanda gatavojās salīdzināt divus saņemtos paraugus un izvēlēties veiksmīgāko. Šo automašīnu bija plānots nodot ražošanā un nosūtīt karaspēkam. Neskatoties uz to, drīz vien kļuva skaidrs, ka šādu pieeju jaunas militārās tehnikas radīšanai nevar īstenot praksē. Pirmkārt, testu laikā bija jāpārbauda jaunas oriģinālas idejas, jānovērtē to izredzes un tikai pēc tam jāuzņemas pilnvērtīga kaujas transportlīdzekļa izveide.
Šajā sakarā 1950. gadā Lockheed un Convair saņēma jaunu uzdevumu. Tagad viņiem bija jāizveido eksperimentāli lidaparāti, kurus varētu izmantot, lai pārbaudītu Tailsitter koncepciju. Labvēlīgi pabeidzot šo projekta posmu, bija iespējams uzņemties kaujas lidmašīnu izveidi.
Gatavošanās testiem angārā. Foto 456fis.org
1951. gada 19. aprīlī ASV Jūras spēki parakstīja līgumus par prototipu būvi. Saskaņā ar noslēgto līgumu Convair bija jāveido un jāiesniedz testēšanai divi prototipi. Pēc tam uzņēmums proaktīvi nolēma izveidot trīs mašīnas, kurām bija jāveic dažāda veida testi. Projekts Convair šajā posmā saņēma oficiālo apzīmējumu XFY-1, kas izveidots saskaņā ar flotes aviācijas aprīkojuma nosaukšanas noteikumiem. Apzīmējuma pirmais burts norādīja uz projekta eksperimentālo raksturu, burts "F" saistīja lidmašīnu ar iznīcinātājiem, bet burts "Y" apzīmēja uzņēmumu Convair. Vienība attiecīgi parādīja, ka šis bija pirmais projekts savā rindā.
Ierosinātā operācija uz jūras spēku kuģiem un citas prasības noveda pie neparasta gaisa kuģa dizaina veidošanās. "Tailsitter" Convair XFV-1 kopumā vajadzēja atgādināt esošās lidmašīnas, taču galvenie tehniskie risinājumi tam piešķīra neparastu izskatu. Projektā tika ierosināts būvēt vidusplāksnes turbopropelleru ar lielu spārnu, kuram nav horizontālas astes. Tajā pašā laikā bija jāizmanto liels ķīlis un vēdera grēda. Lai iegūtu nepieciešamo vilces spēku, tika izmantoti divi liela diametra dzenskrūves. Tā rezultātā automašīnai bija atpazīstams izskats.
Lidojums pie pavadas. Foto 456fis.org
Lidmašīna bez astes saņēma oriģinālu fizelāžas dizainu. Šai vienībai bija racionalizēta forma ar mainīgu šķērsgriezuma laukumu. Tūlīt aiz vērpšanas un dzenskrūves rumbas fizelāžas augstums ievērojami palielinājās, saglabājot sākotnējo platumu. Fizelāžas augšējā daļā izveidojās izteikts "kupris", kas vajadzīgs, lai pielāgotos pilota kabīnei. Aiz laternas bija neliela gargabals, uz kura atradās ķīļa stiprinājumi. Tika izmantots ļoti oriģināls fizelāžas izkārtojums. Deguna daļa tika dota zem motora reduktora un koaksiālo skrūvju rumbas. Motors atradās aiz pārnesumkārbas virs dibena. Virs tā atradās pilota kabīne. Fizelāžas aizmugurējos nodalījumos atradās daļa degvielas tvertņu, kā arī motora garā izplūdes caurule. Pēdējais tika parādīts fizelāžas astes daļā.
Lidmašīnai tika izstrādāts jauns liela slaucīšanas spārns, kura saknes daļa aizņēma lielāko daļu fizelāžas. Elevoni tika novietoti uz neliela slaucījuma pēdējās malas. Spārns saņēma konteineru galus, kuros bija papildu degvielas tvertnes. Izmantotā spārna forma ļāva iegūt maksimāli iespējamo laukumu ar ierobežotiem izmēriem.
Pieredzējuši lidaparāti transporta ratiņos. Foto Airwar.ru
Convair Tailsitter raksturīga iezīme ir tā lielais ķīlis un vēdera grēda. Pateicoties liela spārna izmantošanai, bija iespējams atteikties no klasiskā dizaina stabilizatoriem. Stabilitāti un vadāmību vertikālā pacelšanās režīmā un virziena stabilitāti horizontālā lidojumā vispirms vajadzēja nodrošināt ar vertikālo asti. Tika izmantotas divas vertikālas plaknes ar nolaistu priekšējo malu un noapaļotu galu. Ķīļa un virsotnes aizmugurējā malā bija stūres. Abas plaknes bija simetriskas attiecībā pret mašīnas garenvirziena asi. Tomēr šajā gadījumā fizelāžas asimetriskās konstrukcijas dēļ virs tās izvirzītajam ķīlim bija mazāks laukums un atšķirīga saknes daļas forma.
Pateicoties tam raksturīgajai stāvvietai stāvvietā vai pacelšanās laikā, lidmašīna "sēdēja uz astes" saņēma oriģinālu šasiju. Pie spārna spārnu galiem-konteineriem un pie vertikālās astes galiem bija cauruļveida apvalki, kuros bija fiksētas šasijas balsti. Lidmašīna ar sabojātāju saņēma četrpunktu šasiju ar amortizatoriem un maziem riteņiem. Plaukti ar ritentiņiem ļāva lidmašīnai ieņemt vertikālu stāvokli, kā arī manevrēt, velkot.
Salona interjers. Foto Airwar.ru
Korpusa centrālajā daļā, tieši zem kabīnes, atradās Allison YT40-A-6 turbopropelleru dzinējs ar jaudu 5100 ZS. Atmosfēras gaisa padeve motoram tika veikta, izmantojot divas ieplūdes ierīces, kas novietotas sānos spārnu malas priekšā. Apakšā tika nodrošināta gaisa ieplūde radiatoriem. Motora sprauslu aparātam tika piestiprināta caurule, kas sasniedza fizelāžas asti un izvadīja reaktīvās gāzes ārpusē. Lidmašīna bija aprīkota ar diviem Koaisa-Raita izstrādātajiem koaksiālajiem trīs asmeņu dzenskrūvēm ar diametru 4,88 m. Asmeņi tika uzstādīti uz kopējas, samērā sarežģītas konstrukcijas bukses. Propellera piedziņa bija aprīkota ar hidraulisko bremzi.
Vienam pilotam, kurš atradās kabīnē, vajadzēja vadīt mašīnu. Viņa darba vieta bija aprīkota ar lielu instrumentu paneli ar ciparnīcu mērītājiem un vairākiem paneļiem ar dažādu aprīkojumu. Kontrole bija jāveic, izmantojot standarta "iznīcinātāju" sistēmas: lidmašīnas un dzinēja vadības nūjas, kā arī divus pedāļus. Kokpits saņēma izmešanas sēdekli ar neparastiem stiprinājuma līdzekļiem. Lai būtu ērtāk strādāt dažādos režīmos, krēsls varētu šūpoties plašā sektorā. Neveiksmīgas nosēšanās gadījumā pilots varēja atstāt lidmašīnu un nolaisties uz zemes, izmantojot pilota kabīnē nostiprinātu 7,6 m garu virvi. Lielas platības laterna pasargāja pilotu no ienākošās straumes. Tā sastāvā bija fiksēts vizieris un galvenā daļa, bīdāma atpakaļ.
Testa pilots Džeimss F. Kolmens. ASV Jūras spēku foto
Eksperimentālajai lidmašīnai nebija vajadzīgs ierocis, taču šis jautājums vēl tika izstrādāts projektēšanas stadijā. Saglabājot esošos izmērus un svara parametrus, Convair XFY-1 varēja pārvadāt līdz četriem 20 mm automātiskiem lielgabaliem vai vairākiem desmitiem nevadāmu raķešu. Tā kā trūka citu brīvu apjomu, tika ierosināts tos uzstādīt konteineros spārna galos.
Neraugoties uz visiem centieniem samazināt izmēru, daudzsološā lidmašīna, kas nodarbojas ar sabrukšanu, izrādījās diezgan liela. Transportlīdzekļa garums sasniedza 10, 66 m, spārnu platums bija 8, 43 m. Vertikālās astes platums bija aptuveni 7 m. Tukšās lidmašīnas masa bija 5,33 tonnas, maksimālā pacelšanās tika noteikta 7 līmenī, 37 tonnu līmeņa lidojumam vajadzēja pārsniegt 980 km / h. Bija paredzēts iegūt augstus kāpšanas rādītājus: šim nolūkam skrūvēm bija jāveic kravas nesēju funkcijas.
Testa pilots Džons Knebels. Fotoattēls Thetartanterror.blogspot.fr
Lidmašīnas ar īpašu šasiju pārvadāšanai ir izstrādāts speciāls velkamais ratiņš. Rāmī ar četriem riteņiem atradās divas šūpošanās sijas ar hidrauliskajiem cilindriem. Siju brīvajos galos, izmantojot savas eņģes un atsevišķas piedziņas, tika fiksētas mazākas turēšanas ierīces. Iekraujot lidmašīnu, pēdējie tika nogādāti zem tā centrālās daļas un savienoti ar to ar slēdzenēm. Hidraulika ļāva mašīnu pārvietot horizontālā stāvoklī un, izmantojot atsevišķu traktoru, pārvietot ratiņus vēlamajā pozīcijā. Gatavojoties pacelšanai, lidmašīna tika pārvietota vertikālā stāvoklī, pēc tam tā atkabinājās un nostājās uz saviem riteņiem.
1953. gada beigās Convair sāka būvēt eksperimentālās iekārtas. Plašas testēšanas programmas ietvaros tika nolemts izveidot trīs identiskas mašīnas, kas paredzētas dažādu problēmu risināšanai. Pirmajam planierim vajadzēja būt aprīkotam ar dzenskrūves piedziņas grupu, degvielas sistēmu un vadības ierīcēm. Šāds prototips bija paredzēts spēkstacijas iepriekšējām pārbaudēm. Trešais paraugs tika nosūtīts statiskai pārbaudei. Pārbaudīts uz zemes, novietots gaisā, un brīvajam lidojumam sekoja otrs pieredzējis Tailsitter.
Gatavošanās pacelšanās brīdim, dzinējs darbojas. Foto Airwar.ru
Pēc dzinēja darbības pārbaudes pirmajā prototipā tika saņemta atļauja veikt turpmākus testus ar iekārtu testēšanu uz zemes un sekojošu pacelšanos gaisā. Par šo pārbaužu vietu tika izvēlēts Moffett lidlauks (Kalifornija), proti, viens no tā slīpumiem, kas savulaik būvēts dirižabļiem. Zem laivu mājas jumta gandrīz 60 m augstumā atradās celtņa sija, kurai bija jākļūst par drošības ierīci. Sagatavojot pieredzējušo XFY-1 lidojumiem, izstrādātāja kompānijas speciālisti demontēja dzenskrūves rumbas apšuvumu, zem kura atradās īpaša stiprinājuma konstrukcija. Ar pēdējo palīdzību lidaparāts ir jāpakar uz celtņa sijas āķa. Izvēloties un atlaižot virvi, celtņa operators varētu novērst lidmašīnas krišanu.
1954. gada 29. aprīlī lidmašīnai pirmo reizi vajadzēja pacelties, izmantojot belay. Par prototipa ekspluatāciju atbildēja pilots Džeimss F. Kolmens. Inženieris Bobs Makgreijs darbināja strēles celtni un uzraudzīja brīvā kabeļa garumu. Kad dzinējs ir sasniedzis nepieciešamo jaudu, testa pilots varēja pacelt automašīnu no zemes, taču tūlīt pēc tam sākās problēmas. Nonākot gaisā, lidmašīna sāka nekontrolējami griezties ap garenisko asi. Pateicoties savlaicīgai celtņa operatora reakcijai, mašīna tika izglābta no krišanas. Pēc pirmā testa lidojuma pabeigšanas automašīna ar nelielām grūtībām apsēdās.
Automašīna atrodas autostāvvietā. Foto Airwar.ru
Iespējams, tieši šajā posmā, ņemot vērā šasijas atsperes amortizācijas īpatnības, lidmašīna saņēma segvārdu Pogo (no Pogo -stick - sporta šāviņš "Grasshopper"). Pēc tam projekta neoficiālais nosaukums kļuva plaši pazīstams un tagad tiek izmantots tikpat bieži, cik klienta piešķirtais oficiālais apzīmējums.
Lidmašīna parādīja spēju pacelties un nolaisties vertikāli, taču nekontrolēta rotācija šajos režīmos neļāva realizēt visas sākotnējās shēmas priekšrocības. Bija nepieciešams noskaidrot šādu problēmu cēloņus un tos novērst. Šim nolūkam lidmašīnas korpusa ārējās virsmas tika ielīmētas ar "zīda pavedieniem", kuru novērošana ļāva identificēt aerodinamiskas problēmas. Šādi testi ātri deva rezultātus. Izrādījās, ka pat esošā lielā laivu būve nebija pietiekami liela eksperimentālam transportlīdzeklim. Gaisa plūsma no dzenskrūvēm atsitās pret konstrukcijas grīdu, pārcēlās uz sāniem, atspoguļojās no sienām un atgriezās atpakaļ. Tieši neskaitāmie virpuļi neļāva aizmugurējai plaknei saglabāt vajadzīgo stāvokli.
Convair XFY-1 Pogo veic vertikālu pacelšanos, 1954. gada 30. novembrī. ASV Jūras spēku foto
Testētāji ņēma vērā šo faktu, bet tomēr bija spiesti turpināt testēšanu slēgtā struktūrā. Mašīnas prototipam vēl bija nepieciešama apdrošināšana, ko varēja veikt tikai laivu būves celtnis. Šāda aprīkojuma uzstādīšana atklātā vietā nebija iespējama. Šādos sarežģītos apstākļos Dž. Kolmens veica vairākus desmitus testa lidojumu, kuru kopējais ilgums bija aptuveni 60 stundas. Mašīnas nestabilās uzvedības dēļ pirmajos testos un turpmākajos lidojumos testa pilots nekad neaizvēra lampu. Tas radīja zināmas neērtības, taču Kolmens tos uzskatīja par pieņemamu cenu par iespēju ātri pamest lidmašīnu.
1954. gada vidū prototips tika nogādāts atklātā teritorijā bezmaksas lidojumiem. Pirmajā šādu testu dienā testa pilots spēja uzkāpt 6 m augstumā un pēc tam pārvarēt 45 m stieni. Mašīnas vadība nebija ļoti vienkārša, bet gan sienu un jumta neesamība pozitīvi ietekmēja iekārtas īpašības. Izmantojot šo iespēju, Dž. Kolmens turpināja vertikālos lidojumus ar daudzām pacelšanās, helikoptera manevriem un sekojošu nosēšanos.
Helikoptera lidojums. ASV Jūras spēku foto
Drīz pieredzējis "skroderis" tika pārcelts uz Brauna lauku (Kalifornija), kur militārā departamenta pārstāvju uzraudzībā bija jāturpina testi. Jaunajā vietā tika veikti vēl 70 vertikāli lidojumi, pēc tam tika nolemts pārbaudīt prototipu pārejas režīmos un horizontālā lidojumā.
1954. gada 2. novembrī pieredzējušais XFY-1 pirmo reizi pacēlās vertikāli un pēc kāpšanas pārgāja uz horizontālo lidojumu. Pēc tam automašīna tika atgriezta vertikālā stāvoklī un stādīta. Lidojums ilga 21 minūti, no kurām 7 bija lidmašīnai līdzīgs lidojums. Šādu pārbaužu sākums ļāva noteikt horizontālā lidojuma patiesās īpašības. Tātad, tika konstatēts, ka pat ar minimālu dzinēja vilci vilcēja lidmašīna attīsta ātrumu, kas pārsniedz 480 km / h. Lidmašīna nebija aprīkota ar gaisa bremzēm, kas apgrūtināja ātruma kontroli. Šī iemesla dēļ viņš atkārtoti neviļus apsteidza viņu pavadošo rezerves lidmašīnu.
Lidojošs lidojums. Foto Airwar.ru
Apstiprinot aprēķinātās īpašības, prototipam bija daži trūkumi. Pirmkārt, tika konstatēts, ka XFY-1 ir grūti kontrolēt, īpaši pārejošos apstākļos. Par drošu nosēšanos pieredzējušais pilots Dž. Kolmenam nācās pārvietot automašīnu vertikālā stāvoklī aptuveni 300 m augstumā un pēc tam viegli nolaist to uz zemes. Pēdējie nolaišanās metri bija saistīti ar īpašām grūtībām, jo daudzi virpuļi traucēja nosēšanos, turklāt pilots no sava kabīnes nevarēja pienācīgi uzraudzīt situāciju. Lai daļēji atrisinātu šo problēmu, vienā no testa posmiem prototips saņēma radio altimetru ar gaismas signalizāciju: zaļās un oranžās lampas norādīja uz normālu nolaišanos, bet sarkanas - par drošā vertikālā ātruma pārsniegšanu.
J. F. Kolmens lidoja ar vienu Pogo līdz 1955. gada vidum. Pieredzējušam pilotam izdevās apgūt visas smalkumus, kā kontrolēt šādu mašīnu sarežģītos režīmos. Tajā pašā laikā kļuva skaidrs, ka parastie piloti no kaujas vienībām, visticamāk, nevarēs iemācīties vadīt šādu tehniku. Turklāt šādus uzdevumus nevarēja izpildīt pat profesionāli testētāji. Tātad 1955. gada maija vidū izmēģinājumam vajadzēja pievienoties pilotam Džonam Knebelam. Pirmajā lidojumā bez signāla viņš nespēja noturēt automašīnu un gandrīz avarēja. Pēc tam visi jaunie lidojumi tika piešķirti tikai Kolmenam.
Skats no augšas uz augšu. Foto Airwar.ru
1955. gada 16. jūnijā Dž. Kolmens pēdējo reizi nosūtīja pieredzējušo skroderi brīvā lidojumā. Pēc tam automašīna tika nosūtīta uz angāru, pētot testa rezultātus, noslēdzot projektu utt. Nākamā gada pavasarī tika nolemts veikt jaunus jūras spēku testus, kuriem mācīties devās divi jūras aviācijas piloti. Tomēr viņi nekad nevarēja pievienoties darbam.
Pārbaudes lidojumu laikā vienīgajam lidojuma modelim Convair XFY-1 Pogo izdevās attīstīt lielāko daļu resursu. Nākamās pārbaudes laikā no pārnesumkārbas eļļā tika atrastas skaidas. Pirms jauniem testiem automašīnai bija nepieciešams remonts un restaurācija. Tomēr klients uzskatīja, ka lidmašīnas kapitālais remonts nav vajadzīgs. Sākotnējais projekts viņu vairs neinteresēja, kas padarīja prototipa atjaunošanu viegli bezjēdzīgu.
"Pogo" krāsā. Foto Airwar.ru
Izpētījusi divu Lockheed un Convair pilotprojektu panākumus, ASV Jūras spēku pavēlniecība ir izdarījusi secinājumus par lidmašīnu, kas sēž astē, praktiskos ieguvumus. Šai tehnikai bija ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar lidmašīnām un helikopteriem, taču tajā pašā laikā tai nebija raksturīgu trūkumu. Prototipa "Pogo" testi parādīja, ka šāda mašīna ir ļoti grūti lidot un prasīga nosēšanās vietās. Šādas tehnikas vadību diez vai varētu apgūt vidusmēra pilots. Turklāt nosēšanās uz kuģa šūpuļklāja bija praktiski neiespējama.
Neparastie projekti bija tehniski un zinātniski interesanti. Tie parādīja fundamentālu iespēju izveidot nestandarta vertikālās pacelšanās lidmašīnas. Tajā pašā laikā šiem notikumiem bija īpaša pozitīvo un negatīvo īpašību attiecība. Šādu iekārtu sērijveida ražošanai, darbībai un masveida attīstībai nebija jēgas.
Eksperimentālā mašīna kā izstāde, 1957. gada augusts. Wikimedia Commons fotogrāfija
1956. gadā XFY-1 projekts tika slēgts, jo nebija reālu izredžu. Pirmais un trešais prototips, kas paredzēts zemes un statiskajiem testiem, tika demontēts kā nevajadzīgs. Vienīgais lidojošais Pogo kādu laiku atradās Norfolkas gaisa spēku bāzē (Kalifornija). Vēlāk tas tika ziedots Smitsona institūta Nacionālajam gaisa un kosmosa muzejam. Muzeja filiālē Sviitlendas pilsētā (Merilenda) glabājas unikāls aprīkojums.
Eksperimentālā Convair XFY-1 projekta slēgšanas rezultātā tika pabeigts darbs pie lidmašīnas Tailsitter, kas tika veikts kopš četrdesmito gadu beigām pēc ASV Jūras spēku pasūtījuma. Divi projekti parādīja fundamentālu iespēju izstrādāt un būvēt neparasta izskata aprīkojumu, bet vienlaikus parādīja tā darbības pārmērīgo sarežģītību. Sākotnēji tika plānots, ka divu projektu rezultāts būs uz pārvadātāja balstīta iznīcinātāja parādīšanās, taču vēlāk šīs norises kļuva eksperimentālas. Divi projekti veiksmīgi atrisināja līdzīgu problēmu.
