Tiltrotor experimental Bell XV-3

2024 Autor: Matthew Elmers | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 22:30

O Bell XV-3 é um tiltrotor experimental americano. Ele fez seu primeiro vôo em 23 de agosto de 1955. A primeira transição do vôo vertical para o horizontal ocorreu em 18 de dezembro de 1958. No total, mais de 250 voos de teste foram concluídos até 1966, o que provou a possibilidade fundamental de criar um tiltrotor com parafusos rotativos. Os testes desta aeronave foram reconhecidos como bem sucedidos, por isso decidiu-se criar com base nele um aparelho já com motores rotativos, o que levou à criação do tiltrotor Bell XV-15.

O Bell XV-3 experimental possuía uma grande fuselagem projetada para 4 passageiros, asas fixas com envergadura de 9,54 metros e um motor Pratt & Whitney R-985, que desenvolveu uma potência máxima de 450 cv. O rotor-hélice, que ficava localizado no console de cada asa, era transferido para a posição desejada com o auxílio de motores elétricos: para cima - para vôo vertical, para frente - para vôo horizontal.

Para obter uma aeronave que pudesse combinar as características de um avião e um helicóptero, muitas tentativas foram feitas para criar uma variedade de máquinas de asas rotativas, incluindo hélices rotativas, que no oeste eram chamadas de tiltrotor, e em nosso país - um helicóptero-avião. Essas aeronaves foram equipadas com hélices rotativas de grande diâmetro com pás articuladas e uma pequena carga na área varrida, como nos helicópteros, o que proporcionou a tais máquinas a capacidade de realizar decolagens verticais com uma potência relativamente baixa do motor instalado nelas..

As hélices do tiltrotor eram acionadas diretamente dos motores, que podiam ser instalados nas nacelas, girando com as hélices, ou do motor / motores, que estavam localizados na fuselagem do carro ou em nacelas separadas, enquanto apenas as hélices giravam quando mudar para outro modelo de voo. Durante o vôo horizontal, o tiltrotor era controlado como um avião - com a ajuda de controles de aeronaves comuns, e ao passar para o vôo vertical - como um helicóptero, com a ajuda de controlar o passo geral e cíclico das hélices. Presumiu-se que, em caso de avaria da usina, os tiltrotores poderiam pousar como um avião com planejamento e inclinação parcial das hélices, ou, como um helicóptero, em modo de autorrotação.

Tiltrotor Bell XV-3

Por muitos anos, a empresa Bell realizou uma grande quantidade de pesquisas e trabalhos experimentais no campo da criação de tiltrotores, o trabalho nessa direção foi liderado pelos designers Arthur Young e Bertrand Kelly, mais tarde Robert Lichten se juntou a eles. Na competição do Exército Americano de 1950 para o melhor projeto de aeronave para reconhecimento de linha de frente e serviços de resgate, Bell apresentou um projeto de tiltrotor com hélices de rotor de inclinação. No total, a comissão considerou 17 projetos diferentes, dos quais apenas 3 projetos de aeronaves de asa rotativa foram selecionados, incluindo o projeto dos projetistas da empresa "Bell". Como resultado da competição realizada em 1951, a Força Aérea dos Estados Unidos assinou um contrato com esta empresa para a construção de dois conversores experimentais para subsequentes testes de voo dos veículos.

A construção do primeiro tiltrotor Bell, que inicialmente recebeu a designação de Bell XH-33, e posteriormente Bell XV-3, foi atrasada, a obra foi concluída apenas no início de 1955, sendo que em 10 de fevereiro do mesmo ano o primeiro oficial demonstração da novidade. Em 11 de agosto de 1955, ocorreram os primeiros voos verticais de decolagem e sobrevoo e, em seguida, a transição para o voo horizontal, quando a inclinação das hélices atingiu 15 graus (piloto de testes Floyd Carlson). Nos testes subsequentes do tiltrotor, que ocorreram em 25 de outubro de 1956 no ar a uma altitude de 60 metros com as hélices inclinadas em 20 graus, o dispositivo perdeu o controle devido à instabilidade mecânica e caiu, enquanto o Bell XV-3 estava destruído, e o piloto de teste Dick Stensbury como resultado da queda, ele ficou gravemente ferido.

Devido ao desastre, mais testes de vôo do tiltrotor continuaram apenas em 1958 na segunda instância do Bell XV-3. No início, ele tinha hélices de duas pás, mas logo foram substituídas por três. Pela primeira vez, uma transição completa de vôo vertical para vôo horizontal com aterrissagem vertical subsequente foi realizada em 18 de dezembro de 1958, neste vôo o tiltrotor foi controlado pelo piloto de teste Bill Quinlen. Nos voos subsequentes, o dispositivo foi capaz de atingir a velocidade de 212 km / h a uma altitude de 1220 metros. Em 1962, esta unidade foi transferida para mais testes no Centro de Pesquisa Langley da NASA. Neste centro, o Bell XV-3 voou com sucesso em modos verticais e executou transições incompletas para o modo de aeronave com um passo da hélice de 30-40 graus.

Além disso, o tiltrotor foi testado em um estande especial, onde foi realizada uma transição completa para o modo de vôo "avião". Ao mudar de um modo de voo de helicóptero para um de aeronave, as hélices foram inclinadas 90 graus usando uma engrenagem helicoidal de motores elétricos. O processo de transição geralmente leva apenas 15-20 segundos. Ao mesmo tempo, o tiltrotor Bell XV-3 foi capaz de continuar voando em qualquer posição intermediária das hélices durante a transição. No total, este tiltrotor realizou mais de 250 voos de teste e 110 transições completas entre modos de voo, tendo voado cerca de 450 horas durante esse tempo. Nesses voos, foi atingida a velocidade máxima de 290 km / h e a altitude de 3660 metros. Os testes do Tiltrotor continuaram em 1965, mas já em um túnel de vento. Esses testes foram interrompidos devido ao desprendimento da nacele com a hélice e ao dano recebido pelo Bell XV-3.

A Força Aérea e o Exército dos Estados Unidos tinham grandes esperanças no desenvolvimento desse tipo de aeronave, acreditando que os conversores são os mais adequados para operações de reconhecimento, comunicações e resgate. Bell criou uma série de projetos para modelos militares e civis dessas aeronaves de asa rotativa. Em vários deles, foi planejada a instalação de dois motores de turbina a gás localizados em gôndolas sob a asa, enquanto a velocidade máxima era de cerca de 400 km / h.

O tiltrotor Bell XV-3 tinha o mesmo layout das aeronaves convencionais. O mais simples e adequado era o layout, em que as hélices ficavam nas extremidades das asas: quando eram giradas, o tiltrotor ficava semelhante a um helicóptero transversal de dois rotores. Durante a decolagem vertical, o fluxo das hélices foi inibido, soprando sobre a asa, que foi a razão para a perda das hélices de empuxo, e a velocidade máxima do tiltrotor foi relativamente pequena devido à baixa potência-peso proporção da aeronave experimental.

Externamente, o tiltrotor experimental Bell XV-3 é um monoplano com um motor e duas hélices rotativas de três pás, além de um chassi deslizante de design muito simples, a faixa do chassi tinha 2,8 metros. Ao mesmo tempo, a fuselagem da aeronave se distinguia por boas formas aerodinâmicas. Em sua proa havia uma cabine com uma grande área envidraçada. Nesta cabine havia um piloto, co-piloto ou observador, bem como dois passageiros, em vez deles era possível colocar um ferido em uma maca com um auxiliar de enfermagem. A asa do tiltrotor era reta e tinha uma área relativamente pequena, uma vez que foi calculada para criar sustentação apenas em velocidade de vôo de cruzeiro. Nas extremidades da asa havia pequenas gôndolas com parafusos rotativos. O revestimento da ponta da asa pode ser removido por representantes do serviço técnico para obter acesso aos componentes da transmissão. A asa também tinha flaps e ailerons retráteis. A cauda era a mesma das aeronaves convencionais - com leme, com grande cauda vertical, na quilha havia um estabilizador com vão de 4 metros com elevadores.

Devido ao seu design, o tiltrotor Bell XV-3 tinha vários recursos operacionais exclusivos. Por exemplo, a transmissão cruzada, que era típica para aeronaves multimotoras, estava ausente. No caso de falha de uma usina de energia, as hélices Bell XV-3 eram automaticamente colocadas em uma posição vertical, como resultado do qual o tiltrotor podia descer em autorrotação como um helicóptero comum ou um giroplano convencional. Ao mesmo tempo, as hélices se curvaram para a frente para criar empuxo, no entanto, durante o vôo horizontal, parte da sustentação foi criada pela asa do aparelho.

A coisa mais difícil para os engenheiros da Bell foi a seleção de hélices com o diâmetro ideal para o tiltrotor Bell XV-3. A questão toda era que, para a decolagem vertical do veículo, eram necessárias hélices de grande diâmetro, enquanto no vôo horizontal era mais lucrativo usar hélices pequenas. No final das contas, o diâmetro de compromisso dos parafusos giratórios era de 7,6 metros. Hélices de três pás desse diâmetro estavam localizadas em nacelas nas pontas das asas. As luvas de parafuso tinham dobradiças verticais e horizontais que se cruzam a uma distância de 0,44 metros do eixo de rotação, bem como compensadores de giro. Os cubos da hélice foram cobertos com carenagens. As lâminas planas coladas totalmente em metal tinham uma forma retangular e uma torção geométrica de 20 graus.

O tiltrotor experimental Bell XV-3 foi movido por um motor de pistão radial refrigerado a ar Pratt & Whitney. Era o R-985-AN-1 e o motor tinha uma potência máxima de 450 cv. a 2300 rpm a uma altitude de 450 metros e durante a decolagem. O motor foi instalado na parte central da fuselagem. Devido à potência insuficiente da usina, a velocidade máxima foi limitada a 280 km / h, embora o tiltrotor tenha apresentado um valor maior durante os testes. Alcançar uma velocidade mais alta foi possível substituindo o motor por um mais potente. Em particular, havia planos para instalar um GTE Lycoming T-53 de eixo duplo, que desenvolveu uma potência de 825 cv.

Após a conclusão dos testes do Bell XV-3, a ideia de um tiltrotor não foi abandonada nos Estados Unidos. Depois dele, um novo modelo nasceu. A nova aeronave foi equipada com motores já rotativos. Recebeu a designação de Bell XV-15 e fez seu vôo inaugural em maio de 1977. E em 19 de março de 1989, o tiltrotor Bell V-22 Osprey decolou para o céu, que está em serviço desde 2005. Ele serve no Corpo de Fuzileiros Navais e no Comando de Operações Especiais da Força Aérea dos Estados Unidos. Em 2016, mais de 300 veículos desse tipo foram construídos e o fornecimento desses conversores para as forças armadas dos EUA continua.