الإمالة التجريبية Bell XV-3
Bell XV-3 هو محرك إمالة تجريبي أمريكي. قام بأول رحلة له في 23 أغسطس 1955. كان الانتقال الأول من الطيران الرأسي إلى الأفقي في 18 ديسمبر 1958. في المجموع ، تم إجراء أكثر من 1966 رحلة تجريبية بحلول عام 250 ، والتي أثبتت الإمكانية الأساسية لإنشاء محرك مائل بمسامير دوارة. اعتبرت اختبارات هذه الطائرة ناجحة ، لذلك تقرر إنشاء جهاز على أساسها بالفعل مزود بمحركات دوارة ، مما أدى إلى إنشاء Bell XV-15 tiltrotor.
كان للطائرة التجريبية Bell XV-3 جسم كبير مصمم لأربعة ركاب ، وأجنحة ثابتة بطول 4 متر ومحرك Pratt & Whitney R-9,54 الذي طور قوة قصوى تبلغ 985 حصان. تم نقل دوار المروحة ، الذي كان موجودًا على وحدة التحكم في كل جناح ، إلى الموضع المطلوب باستخدام محركات كهربائية: لأعلى - للطيران الرأسي ، للأمام - للأفق.
من أجل الحصول على طائرة يمكن أن تجمع بين ميزات طائرة وطائرة هليكوبتر ، تم إجراء العديد من المحاولات لإنشاء مجموعة متنوعة من الطائرات العمودية ، بما في ذلك تلك ذات البراغي الدوارة ، والتي كانت تسمى في الغرب tiltrotor ، وفي بلدنا - طائرة هليكوبتر -مطار. تم تجهيز هذه الطائرات بمراوح دوارة ذات قطر كبير مع شفرات مفصلية وحمل صغير على منطقة المسح ، مثل طائرات الهليكوبتر ، والتي وفرت لمثل هذه الآلات القدرة على أداء الإقلاع العمودي بقوة منخفضة نسبيًا للمحرك المثبت عليها.
كان للطائرة التجريبية Bell XV-3 جسم كبير مصمم لأربعة ركاب ، وأجنحة ثابتة بطول 4 متر ومحرك Pratt & Whitney R-9,54 الذي طور قوة قصوى تبلغ 985 حصان. تم نقل دوار المروحة ، الذي كان موجودًا على وحدة التحكم في كل جناح ، إلى الموضع المطلوب باستخدام محركات كهربائية: لأعلى - للطيران الرأسي ، للأمام - للأفق.
من أجل الحصول على طائرة يمكن أن تجمع بين ميزات طائرة وطائرة هليكوبتر ، تم إجراء العديد من المحاولات لإنشاء مجموعة متنوعة من الطائرات العمودية ، بما في ذلك تلك ذات البراغي الدوارة ، والتي كانت تسمى في الغرب tiltrotor ، وفي بلدنا - طائرة هليكوبتر -مطار. تم تجهيز هذه الطائرات بمراوح دوارة ذات قطر كبير مع شفرات مفصلية وحمل صغير على منطقة المسح ، مثل طائرات الهليكوبتر ، والتي وفرت لمثل هذه الآلات القدرة على أداء الإقلاع العمودي بقوة منخفضة نسبيًا للمحرك المثبت عليها.
تم دفع المراوح المائلة مباشرة من المحركات ، والتي يمكن تثبيتها في الكرات التي تدور مع المراوح ، أو من المحرك / المحركات ، التي كانت موجودة في جسم الطائرة أو في الجندول المنفصل ، أثناء التبديل إلى نموذج طيران آخر ، تم تدوير المراوح فقط. أثناء الطيران الأفقي ، تم التحكم في الميل الدوار مثل الطائرة - بمساعدة أدوات التحكم بالطائرة العادية ، وأثناء الانتقال إلى الطيران العمودي - مثل المروحية ، من خلال التحكم في الملعب العام والدوري للمراوح. كان من المفترض أن المائل المائل في حالة حدوث عطل في محطة الطاقة سيكون قادرًا على الهبوط في طائرة بالتخطيط والميل الجزئي للمراوح ، أو ، مثل المروحية ، في وضع الدوران التلقائي.
تحويل الطائرة بيل XV-3
لسنوات عديدة ، أجرى بيل قدرًا كبيرًا من البحث والعمل التجريبي في مجال تصميم المروحة ، وقد قاد العمل في هذا الاتجاه المصممان آرثر يونغ وبرتراند كيلي ، وانضم إليهما لاحقًا روبرت ليشتن. في المسابقة التي أقامها الجيش الأمريكي في عام 1950 للحصول على أفضل تصميم لطائرة مصممة لخدمة الاستطلاع والإنقاذ في الخطوط الأمامية ، قدم بيل مشروعًا مائلًا مزودًا بمسامير دوارة. في المجموع ، نظرت اللجنة في 17 مشروعًا مختلفًا ، تم اختيار 3 مشاريع فقط من الطائرات العمودية ، بما في ذلك تصميم مصممي Bell. نتيجة للمنافسة التي أقيمت في عام 1951 ، وقع سلاح الجو الأمريكي عقدًا مع هذه الشركة لبناء طائرتين تجريبية مكشوفة لاختبارات الطيران اللاحقة للمركبات.
تم تأجيل بناء أول Bell tiltrotor ، والذي حصل في البداية على التصنيف Bell XH-33 ، وفيما بعد Bell XV-3 ، وتم الانتهاء من العمل فقط في بداية عام 1955 ، وبالفعل في 10 فبراير من نفس العام ، تم إجراء أول عرض رسمي للجدة. في 11 أغسطس 1955 ، تم إجراء أول إقلاع عمودي ورحلات تحوم ، ثم الانتقال إلى رحلة أفقية ، عندما وصل ميل المراوح إلى 15 درجة (طيار الاختبار فلويد كارلسون). في الاختبارات اللاحقة للمحرك المائل ، والتي أجريت في 25 أكتوبر 1956 في الهواء على ارتفاع 60 مترًا مع إمالة المراوح 20 درجة ، فقد الجهاز السيطرة بسبب عدم الاستقرار الميكانيكي وسقط ، بينما تم تدمير Bell XV-3 وعانى طيار الاختبار ديك ستانسبيري من إصابات خطيرة نتيجة السقوط.
تحويل الطائرة بيل XV-3
لسنوات عديدة ، أجرى بيل قدرًا كبيرًا من البحث والعمل التجريبي في مجال تصميم المروحة ، وقد قاد العمل في هذا الاتجاه المصممان آرثر يونغ وبرتراند كيلي ، وانضم إليهما لاحقًا روبرت ليشتن. في المسابقة التي أقامها الجيش الأمريكي في عام 1950 للحصول على أفضل تصميم لطائرة مصممة لخدمة الاستطلاع والإنقاذ في الخطوط الأمامية ، قدم بيل مشروعًا مائلًا مزودًا بمسامير دوارة. في المجموع ، نظرت اللجنة في 17 مشروعًا مختلفًا ، تم اختيار 3 مشاريع فقط من الطائرات العمودية ، بما في ذلك تصميم مصممي Bell. نتيجة للمنافسة التي أقيمت في عام 1951 ، وقع سلاح الجو الأمريكي عقدًا مع هذه الشركة لبناء طائرتين تجريبية مكشوفة لاختبارات الطيران اللاحقة للمركبات.
تم تأجيل بناء أول Bell tiltrotor ، والذي حصل في البداية على التصنيف Bell XH-33 ، وفيما بعد Bell XV-3 ، وتم الانتهاء من العمل فقط في بداية عام 1955 ، وبالفعل في 10 فبراير من نفس العام ، تم إجراء أول عرض رسمي للجدة. في 11 أغسطس 1955 ، تم إجراء أول إقلاع عمودي ورحلات تحوم ، ثم الانتقال إلى رحلة أفقية ، عندما وصل ميل المراوح إلى 15 درجة (طيار الاختبار فلويد كارلسون). في الاختبارات اللاحقة للمحرك المائل ، والتي أجريت في 25 أكتوبر 1956 في الهواء على ارتفاع 60 مترًا مع إمالة المراوح 20 درجة ، فقد الجهاز السيطرة بسبب عدم الاستقرار الميكانيكي وسقط ، بينما تم تدمير Bell XV-3 وعانى طيار الاختبار ديك ستانسبيري من إصابات خطيرة نتيجة السقوط.
بسبب الكارثة ، استمرت اختبارات الطيران الإضافية للمحرك المائل في عام 1958 فقط على النسخة الثانية من Bell XV-3. في البداية ، كان لديها مراوح ثنائية الشفرات ، ولكن سرعان ما تم استبدالها بمراوح ذات ثلاث شفرات. لأول مرة ، تم إجراء انتقال كامل من الطيران الرأسي إلى الأفقي متبوعًا بهبوط عمودي في 18 ديسمبر 1958 ، في اختبار الطيران هذا ، قام الطيار بيل كوينلين بالتحكم في المحرك المائل. في الرحلات اللاحقة ، تمكن الجهاز من تطوير سرعة 212 كم / ساعة على ارتفاع 1220 مترًا. في عام 1962 ، تم نقل هذا الجهاز لمزيد من الاختبارات إلى مركز أبحاث لانغلي التابع لناسا. في هذا المركز ، طار Bell XV-3 بنجاح في أوضاع رأسية وأجرى انتقالات جزئية إلى وضع الطائرة بمراوح مائلة 30-40 درجة.
أيضًا ، تم اختبار tiltrotor على حامل خاص ، حيث تم الانتقال الكامل إلى وضع الطيران "الطائرة". عند التبديل من وضع طيران الهليكوبتر إلى وضع الطائرة ، تميل المراوح 90 درجة باستخدام ترس دودي من المحركات الكهربائية. تستغرق عملية الانتقال عادةً من 15 إلى 20 ثانية فقط. في الوقت نفسه ، كان المحرك المائل Bell XV-3 قادرًا على مواصلة الطيران في أي موضع وسيط للمراوح أثناء الانتقال. في المجموع ، أجرى هذا المحرك المائل أكثر من 250 رحلة تجريبية و 110 انتقالات كاملة بين أوضاع الطيران ، وحلقت حوالي 450 ساعة خلال هذا الوقت. خلال هذه الرحلات ، تم تحقيق سرعة قصوى تبلغ 290 كم / ساعة ، بالإضافة إلى ارتفاع طيران 3660 مترًا. استمرت اختبارات المحرك المائل في عام 1965 ، ولكن بالفعل في نفق هوائي. تم إيقاف هذه الاختبارات بسبب انفصال الجندول المروحة والأضرار التي تلقاها Bell XV-3.
كان لدى القوات الجوية والجيش الأمريكي آمال كبيرة في تطوير هذا النوع من الطائرات ، معتقدين أن الطائرات المكشوفة هي الأنسب لعمليات الاستطلاع والاتصالات والإنقاذ. أنشأ بيل عددًا من المشاريع لكل من النماذج العسكرية والمدنية لهذه الطائرات ذات الأجنحة الدوارة. تم التخطيط على عدد منهم لتركيب محركين توربينيين غازيين يقعان في nacelles أسفل الجناح ، بينما كان من المفترض أن تكون السرعة القصوى حوالي 400 كم / ساعة.
أيضًا ، تم اختبار tiltrotor على حامل خاص ، حيث تم الانتقال الكامل إلى وضع الطيران "الطائرة". عند التبديل من وضع طيران الهليكوبتر إلى وضع الطائرة ، تميل المراوح 90 درجة باستخدام ترس دودي من المحركات الكهربائية. تستغرق عملية الانتقال عادةً من 15 إلى 20 ثانية فقط. في الوقت نفسه ، كان المحرك المائل Bell XV-3 قادرًا على مواصلة الطيران في أي موضع وسيط للمراوح أثناء الانتقال. في المجموع ، أجرى هذا المحرك المائل أكثر من 250 رحلة تجريبية و 110 انتقالات كاملة بين أوضاع الطيران ، وحلقت حوالي 450 ساعة خلال هذا الوقت. خلال هذه الرحلات ، تم تحقيق سرعة قصوى تبلغ 290 كم / ساعة ، بالإضافة إلى ارتفاع طيران 3660 مترًا. استمرت اختبارات المحرك المائل في عام 1965 ، ولكن بالفعل في نفق هوائي. تم إيقاف هذه الاختبارات بسبب انفصال الجندول المروحة والأضرار التي تلقاها Bell XV-3.
كان لدى القوات الجوية والجيش الأمريكي آمال كبيرة في تطوير هذا النوع من الطائرات ، معتقدين أن الطائرات المكشوفة هي الأنسب لعمليات الاستطلاع والاتصالات والإنقاذ. أنشأ بيل عددًا من المشاريع لكل من النماذج العسكرية والمدنية لهذه الطائرات ذات الأجنحة الدوارة. تم التخطيط على عدد منهم لتركيب محركين توربينيين غازيين يقعان في nacelles أسفل الجناح ، بينما كان من المفترض أن تكون السرعة القصوى حوالي 400 كم / ساعة.
كان للميلان Bell XV-3 نفس تصميم الطائرات التقليدية. تم التعرف على التصميم على أنه الأبسط والأكثر ملاءمة ، حيث توجد البراغي في نهايات الأجنحة: عندما تم تدويرها ، أصبح المائل المائل مثل مروحية عرضية ثنائية الدوار. عند إجراء الإقلاع العمودي ، تباطأ التدفق من المراوح ، مما أدى إلى تفجير الجناح ، مما تسبب في خسارة في دفع المروحة ، وكانت السرعة القصوى للميلان منخفضة نسبيًا بسبب انخفاض إمداد الطاقة للطائرة التجريبية.
خارجياً ، يعد Bell XV-3 التجريبي المائل عبارة عن طائرة أحادية السطح بمحرك واحد واثنين من المراوح ثلاثية الشفرات الدوارة ، بالإضافة إلى معدات الهبوط الانزلاقية ذات التصميم البسيط للغاية ، وكان مسار الهيكل يبلغ 2,8 متر. في الوقت نفسه ، تميز جسم الطائرة بأشكال هوائية جيدة. في قوسها كان هناك كابينة بمساحة زجاجية كبيرة. في هذه المقصورة كان هناك طيار أو مساعد طيار أو مراقب ، بالإضافة إلى راكبين ، بدلاً من ذلك كان من الممكن وضع رجل جريح على نقالة مع منظم. كان الجناح المائل مستقيمًا وله مساحة صغيرة نسبيًا ، حيث تم تصميمه لإنشاء الرفع فقط عند سرعة الطيران المبحرة. في نهايات الجناح كانت الكرات الصغيرة ذات البراغي الدوارة. يمكن لممثلي الخدمات الفنية إزالة جلد أنف الجناح للوصول إلى عناصر الإرسال. كان للجناح أيضًا اللوحات والجنيحات القابلة للسحب. كانت وحدة الذيل هي نفسها الموجودة في الطائرات التقليدية - مع دفة ، وذيل عمودي كبير ، كان هناك مثبت على العارضة بامتداد 4 أمتار مع المصاعد.
نظرًا لتصميمها ، كان للميلان Bell XV-3 عدد من الميزات الفريدة في التشغيل. على سبيل المثال ، كان ناقل الحركة المتقاطع ، الذي كان نموذجيًا للطائرات متعددة المحركات ، غائبًا عنه. في حالة تعطل محطة الطاقة ، تم إحضار مراوح Bell XV-3 تلقائيًا إلى الوضع الرأسي ، ونتيجة لذلك يمكن أن ينزل المائل عند الدوران الأوتوماتيكي مثل المروحية العادية أو الطائرة العمودية التقليدية. في هذه الحالة ، انحنت المراوح إلى الأمام لخلق قوة دفع ، ومع ذلك ، في الطيران الأفقي ، كان جزء من المصعد لا يزال يتم إنشاؤه بواسطة جناح الجهاز.
خارجياً ، يعد Bell XV-3 التجريبي المائل عبارة عن طائرة أحادية السطح بمحرك واحد واثنين من المراوح ثلاثية الشفرات الدوارة ، بالإضافة إلى معدات الهبوط الانزلاقية ذات التصميم البسيط للغاية ، وكان مسار الهيكل يبلغ 2,8 متر. في الوقت نفسه ، تميز جسم الطائرة بأشكال هوائية جيدة. في قوسها كان هناك كابينة بمساحة زجاجية كبيرة. في هذه المقصورة كان هناك طيار أو مساعد طيار أو مراقب ، بالإضافة إلى راكبين ، بدلاً من ذلك كان من الممكن وضع رجل جريح على نقالة مع منظم. كان الجناح المائل مستقيمًا وله مساحة صغيرة نسبيًا ، حيث تم تصميمه لإنشاء الرفع فقط عند سرعة الطيران المبحرة. في نهايات الجناح كانت الكرات الصغيرة ذات البراغي الدوارة. يمكن لممثلي الخدمات الفنية إزالة جلد أنف الجناح للوصول إلى عناصر الإرسال. كان للجناح أيضًا اللوحات والجنيحات القابلة للسحب. كانت وحدة الذيل هي نفسها الموجودة في الطائرات التقليدية - مع دفة ، وذيل عمودي كبير ، كان هناك مثبت على العارضة بامتداد 4 أمتار مع المصاعد.
نظرًا لتصميمها ، كان للميلان Bell XV-3 عدد من الميزات الفريدة في التشغيل. على سبيل المثال ، كان ناقل الحركة المتقاطع ، الذي كان نموذجيًا للطائرات متعددة المحركات ، غائبًا عنه. في حالة تعطل محطة الطاقة ، تم إحضار مراوح Bell XV-3 تلقائيًا إلى الوضع الرأسي ، ونتيجة لذلك يمكن أن ينزل المائل عند الدوران الأوتوماتيكي مثل المروحية العادية أو الطائرة العمودية التقليدية. في هذه الحالة ، انحنت المراوح إلى الأمام لخلق قوة دفع ، ومع ذلك ، في الطيران الأفقي ، كان جزء من المصعد لا يزال يتم إنشاؤه بواسطة جناح الجهاز.
كانت معظم الصعوبات التي واجهها مهندسو شركة Bell هي اختيار المراوح ذات القطر الأمثل لمحرك الإمالة Bell XV-3. كان الشيء هو أنه من أجل الإقلاع العمودي للجهاز ، كانت هناك حاجة إلى مراوح ذات قطر كبير ، بينما في الطيران الأفقي كان من المربح استخدام مراوح صغيرة. في النهاية ، تم التعرف على قطر حل وسط للبراغي الدوارة - 7,6 متر. تم وضع مراوح ثلاثية الشفرات بهذا القطر في الجندول في نهايات الجناح. تحتوي البطانات اللولبية على مفصلات رأسية وأفقية متقاطعة تقع على مسافة 0,44 متر من محور الدوران ، وكذلك معوضات التأرجح. كانت البطانات اللولبية مغطاة بإنسيابية. جميع الشفرات الملصقة من المعدن لها شكل مستطيل وتطور هندسي بمقدار 20 درجة.
تم استخدام Bell XV-3 كمحطة طاقة على محرك إمالة تجريبي طيران برات آند ويتني محرك مكبس شعاعي مبرد بالهواء. لقد كان طراز R-985-AN-1 ، حيث طور المحرك قوة قصوى تبلغ 450 حصان. عند 2300 دورة في الدقيقة على ارتفاع 450 مترًا وأثناء الإقلاع. تم تركيب المحرك في الجزء المركزي من جسم الطائرة. نظرًا لعدم كفاية الطاقة لمحطة الطاقة ، اقتصرت السرعة القصوى على 280 كم / ساعة ، على الرغم من أن المحرك المائل أظهر قيمة أعلى أثناء الاختبارات. كان تحقيق سرعة أكبر ممكنًا عن طريق استبدال المحرك بمحرك أقوى. على وجه الخصوص ، كانت هناك خطط لتثبيت محرك GTE Lycoming T-53 مزدوج العمود ، والذي طور قوة 825 حصان.
بعد الانتهاء من اختبارات Bell XV-3 ، لم يتم التخلي عن فكرة الدوران المائل في الولايات المتحدة. بعده ، ولد نموذج جديد. تم تجهيز الطائرة الجديدة بمحركات تدور بالفعل. حصلت على التصنيف Bell XV-15 وقامت بأول رحلة لها في مايو 1977. وفي 19 مارس 1989 ، انطلق المحرك المائل Bell V-22 Osprey ، الذي كان في الخدمة منذ عام 2005 ، في السماء. يخدم في سلاح مشاة البحرية وقيادة العمليات الخاصة للقوات الجوية الأمريكية. وفقًا لبيانات عام 2016 ، تم بناء أكثر من 300 مركبة من هذا النوع في المجموع ، ولا تزال عمليات تسليم هذه الطائرات المروحية إلى القوات المسلحة الأمريكية مستمرة.
تم استخدام Bell XV-3 كمحطة طاقة على محرك إمالة تجريبي طيران برات آند ويتني محرك مكبس شعاعي مبرد بالهواء. لقد كان طراز R-985-AN-1 ، حيث طور المحرك قوة قصوى تبلغ 450 حصان. عند 2300 دورة في الدقيقة على ارتفاع 450 مترًا وأثناء الإقلاع. تم تركيب المحرك في الجزء المركزي من جسم الطائرة. نظرًا لعدم كفاية الطاقة لمحطة الطاقة ، اقتصرت السرعة القصوى على 280 كم / ساعة ، على الرغم من أن المحرك المائل أظهر قيمة أعلى أثناء الاختبارات. كان تحقيق سرعة أكبر ممكنًا عن طريق استبدال المحرك بمحرك أقوى. على وجه الخصوص ، كانت هناك خطط لتثبيت محرك GTE Lycoming T-53 مزدوج العمود ، والذي طور قوة 825 حصان.
بعد الانتهاء من اختبارات Bell XV-3 ، لم يتم التخلي عن فكرة الدوران المائل في الولايات المتحدة. بعده ، ولد نموذج جديد. تم تجهيز الطائرة الجديدة بمحركات تدور بالفعل. حصلت على التصنيف Bell XV-15 وقامت بأول رحلة لها في مايو 1977. وفي 19 مارس 1989 ، انطلق المحرك المائل Bell V-22 Osprey ، الذي كان في الخدمة منذ عام 2005 ، في السماء. يخدم في سلاح مشاة البحرية وقيادة العمليات الخاصة للقوات الجوية الأمريكية. وفقًا لبيانات عام 2016 ، تم بناء أكثر من 300 مركبة من هذا النوع في المجموع ، ولا تزال عمليات تسليم هذه الطائرات المروحية إلى القوات المسلحة الأمريكية مستمرة.
أداء الطيران tiltrotor XV-3:
الأبعاد الكلية: الطول - 9,2 م ، الارتفاع - 4 م ، جناحيها - 9,5 م ، قطر البراغي الدوارة - 7,6 م.
الوزن الفارغ - 1907 كجم.
وزن الإقلاع - 2218 كجم.
محطة توليد الكهرباء هي من طراز Pratt Whitney R-985-AN-1 TVD بقوة 450 حصان.
السرعة القصوى - 290 كم / س.
سرعة الانطلاق - 269 كم / ساعة.
المدى العملي - 411 كم.
سقف عملي - 4600 م.
معدل الصعود - 6,3 م / ث.
الطاقم - 1 أشخاص.
مصادر المعلومات:
http://www.dogswar.ru/oryjeinaia-ekzotika/aviaciia/4337-eksperimentalnyi-sam.html
http://www.k2x2.info/transport_i_aviacija/amerikanskie_samolety_vertikalnogo_vzleta/p2.php
http://www.popmech.ru/technologies/14617-samolet-vertolet-effektnyy-eksperiment/#full
مواد من مصادر مفتوحة
معلومات