No decurso do desenvolvimento da tecnologia da aviação, ideias ousadas e invulgares foram frequentemente propostas, implicando a rejeição dos esquemas habituais de aeronaves. No início dos anos cinquenta, as tentativas de criar tecnologia com decolagem e aterrissagem verticais levaram ao surgimento de aeronaves da classe Tailsitter. O teste das ideias incomuns por trás desse conceito foi planejado por meio de dois projetos-piloto da Lockheed e da Convair. Este último apresentou a aeronave Convair XFY-1 Pogo para teste.
A ideia de uma aeronave do tipo Tailsitter ("Sitting on the tail") surgiu como resultado de uma análise da experiência do uso de aeronaves baseadas em porta-aviões e de uma série de novos estudos. Apesar de todas as suas vantagens, os caças e bombardeiros baseados em porta-aviões precisavam de um grande porta-aviões e, por definição, não podiam trabalhar sem ele. No final dos anos 40, foi proposta uma ideia original que tornava possível colocar um caça em quase qualquer navio ou embarcação. Foi proposto o desenvolvimento e construção de uma aeronave de combate de decolagem vertical.
Protótipo Convair XFY-1 durante o teste. Foto 456fis.org
Conforme concebido pelos autores do novo conceito, no solo ou no convés do navio transportador, o promissor "tailsitter" deveria ser colocado na vertical. Isso permitiu que ele decolasse sem correr e depois mudasse para o vôo horizontal "como um avião". Antes do pouso, portanto, era necessário retornar ao vôo vertical novamente. Sem a necessidade de uma grande pista ou cabine de comando, tal aeronave poderia ser baseada em uma ampla variedade de navios com espaço livre suficiente. Como resultado, era de grande interesse para as forças navais.
O programa de criação de um promissor "tailsitter" de combate foi lançado em 1948. Em seus primeiros estágios, as organizações de pesquisa se engajaram em cálculos teóricos e experimentos, cujos resultados logo possibilitaram o início da criação de projetos completos. O desenvolvimento de novas tecnologias foi confiado a dois fabricantes líderes de aeronaves - Lockheed e Convair. Eles tinham vasta experiência na criação de tecnologia de aviação, incluindo esquemas incomuns. Juntamente com sua experiência, as empresas contratantes tiveram que usar os dados coletados na pesquisa recente.
Diagrama da máquina. Figura Airwar.ru
Inicialmente, os empreiteiros se depararam com uma tarefa bastante difícil. Eles tiveram que desenvolver aeronaves de cauda adequadas para uso prático nas forças armadas. Além disso, o comando da Marinha iria comparar as duas amostras recebidas e escolher a mais bem-sucedida. Este carro foi planejado para ser colocado em produção e enviado para as tropas. No entanto, logo ficou claro que tal abordagem para a criação de novos equipamentos militares não poderia ser posta em prática. Primeiro, foi necessário testar novas idéias originais durante os testes, avaliar suas perspectivas e só depois assumir a criação de um veículo de combate completo.
Nesse sentido, em 1950, a Lockheed e a Convair receberam uma nova designação. Agora eles eram obrigados a criar aeronaves experimentais que pudessem ser usadas para testar o conceito do Tailsitter. Com a conclusão favorável desta etapa do projeto, foi possível assumir a criação de aeronaves de combate.
Preparação para testes no hangar. Foto 456fis.org
Em 19 de abril de 1951, a Marinha dos Estados Unidos assinou contratos para a construção de protótipos. De acordo com o acordo celebrado, a Convair deveria construir e submeter para teste dois protótipos. Posteriormente, a empresa decidiu proativamente construir três máquinas, que iriam realizar diferentes tipos de testes. O projeto Convair nesta fase recebeu a designação oficial XFY-1, constituída de acordo com as regras de nomenclatura dos equipamentos de aviação da frota. A primeira letra da designação indicava o caráter experimental do projeto, a letra "F" relacionava a aeronave aos caças, e a letra "Y" designava a empresa Convair. A unidade, nesse sentido, mostrou que este foi o primeiro projeto de sua linha.
A operação proposta em navios das forças navais e outros requisitos levaram à formação de um design incomum da aeronave. O "Tailsitter" Convair XFV-1, em geral, era para se assemelhar a aeronaves existentes, mas as principais soluções técnicas deram-lhe uma aparência incomum. O projeto propunha a construção de um turboélice de plano médio com uma grande asa varrida, desprovida de cauda horizontal. Ao mesmo tempo, uma grande quilha e crista ventral deveriam ser usadas. Para obter o empuxo necessário, foram utilizadas duas hélices de grande diâmetro. Como resultado, o carro tinha uma aparência reconhecível.
Voo com coleira. Foto 456fis.org
A aeronave sem cauda recebeu um projeto de fuselagem original. Esta unidade tinha uma forma aerodinâmica com uma área transversal variável. Imediatamente atrás do spinner e do cubo da hélice, a fuselagem aumentou significativamente em altura, mantendo a largura original. A parte superior da fuselagem formou uma "saliência" pronunciada necessária para acomodar a cabine do piloto. Atrás da lanterna havia um gargrot de comprimento curto, no qual os suportes da quilha estavam localizados. Um layout de fuselagem muito original foi usado. A parte do nariz foi dada sob o redutor do motor e o cubo dos parafusos coaxiais. O motor estava localizado atrás da caixa de câmbio acima da parte inferior. A cabine do piloto estava localizada acima dele. Os compartimentos da cauda da fuselagem abrigavam parte dos tanques de combustível, assim como o longo escapamento do motor. Este último foi exibido na seção da cauda da fuselagem.
Uma nova asa de grande varredura foi desenvolvida para a aeronave, a parte da raiz ocupando a maior parte das laterais da fuselagem. Elevons foram colocados na borda posterior de uma pequena varredura. A asa recebeu terminações de contêiner, nos quais havia tanques de combustível adicionais. A forma de asa utilizada permitiu obter a máxima área possível com dimensões limitadas.
Aeronave experiente em um carrinho de transporte. Foto Airwar.ru
Uma característica do Convair Tailsitter é sua grande quilha e crista ventral. Graças ao uso de uma grande asa, foi possível abandonar os estabilizadores do design clássico. A estabilidade e controlabilidade no modo de decolagem vertical e a estabilidade direcional em vôo horizontal deveriam ser garantidas, em primeiro lugar, pela cauda vertical. Dois planos verticais com uma borda de ataque varrida e uma ponta arredondada foram usados. Na borda posterior da quilha e da crista havia lemes. Ambos os planos eram simétricos em relação ao eixo longitudinal da máquina. Neste caso, porém, devido ao desenho assimétrico da fuselagem, a quilha saliente acima dela tinha uma área menor e uma forma diferente da parte da raiz.
Devido à sua posição característica no estacionamento ou durante a decolagem, a aeronave "sentada na cauda" recebeu um trem de pouso original. Perto das pontas das asas-contêineres da asa e perto das pontas da cauda vertical, havia tripas tubulares, nas quais havia suportes fixos do trem de pouso. A aeronave tailsitter recebeu um trem de pouso de quatro pontos com amortecedores e rodas pequenas. Racks com rodízios permitiam que a aeronave ficasse em posição vertical, bem como manobras durante o reboque.
Interior da cabine. Foto Airwar.ru
Na parte central da fuselagem, logo abaixo da cabine, havia um motor turboélice Allison YT40-A-6 com potência de 5100 cv. O fornecimento de ar atmosférico ao motor era feito por meio de dois dispositivos de admissão colocados nas laterais em frente à borda da asa. Uma entrada de ar para radiadores foi fornecida na parte inferior. Um tubo foi preso ao aparelho de bico do motor, que alcançou a cauda da fuselagem e retirou os gases reativos de fora. A aeronave estava equipada com duas hélices coaxiais de três pás com diâmetro de 4,88 m, desenvolvidas por Curtiss-Wright. As lâminas foram montadas em uma bucha comum de design relativamente complexo. O acionamento da hélice era equipado com freio hidráulico.
Um piloto que estava na cabine deveria controlar a máquina. Seu local de trabalho estava equipado com um grande painel de instrumentos com mostradores e vários painéis com diversos equipamentos. O controle deveria ser realizado por meio de sistemas padrão de "caça": alavancas de controle da aeronave e do motor, bem como dois pedais. A cabine recebeu um assento ejetável com meios de montagem incomuns. Para maior comodidade ao trabalhar em diferentes modos, a cadeira pode oscilar em um amplo setor. No caso de um pouso malsucedido, o piloto poderia deixar o avião e descer ao solo usando uma corda de 25 pés (7,6 m) fixada na cabine. Uma grande lanterna protegia o piloto do fluxo de entrada. Em sua composição havia uma viseira fixa e a parte principal, deslizante para trás.
Piloto de teste James F. Coleman. Foto da Marinha dos EUA
A aeronave experimental não precisava de uma arma, mas esse problema ainda estava sendo resolvido na fase de projeto. Enquanto mantém as dimensões e parâmetros de peso existentes, o Convair XFY-1 pode transportar até quatro canhões automáticos de 20 mm ou várias dezenas de mísseis não guiados. Devido à falta de outros volumes livres, propôs-se montá-los em containers nas extremidades da asa.
Apesar de todos os esforços para reduzir o tamanho, a promissora aeronave tailsitter revelou-se bastante grande. O comprimento do veículo atingiu 10,66 m, a envergadura era de 8,43 m. A envergadura vertical da cauda era de cerca de 7 m. A aeronave vazia tinha uma massa de 5,33 toneladas, a decolagem máxima foi determinada no nível de 7 O vôo nivelado de 37 toneladas deveria exceder 980 km / h. Foi planejado para obter características de alto índice de subida: para isso, os parafusos tinham que desempenhar as funções de porta-cargas.
Piloto de teste John Knebel. Foto Thetartanterror.blogspot.fr
Para o transporte de uma aeronave com chassi específico, foi desenvolvido um bogie rebocado especial. Uma estrutura com quatro rodas albergava duas vigas oscilantes com cilindros hidráulicos. Nas extremidades livres das vigas, usando suas próprias dobradiças e acionamentos separados, dispositivos de retenção menores foram fixados. Ao carregar a aeronave, esta foi trazida para baixo de sua seção central e conectada a ela com travas. A hidráulica possibilitou transferir a máquina para a posição horizontal e, utilizando um trator separado, deslocar a carreta até a posição desejada. Em preparação para a decolagem, a aeronave foi transferida para a posição vertical, após o que se desacoplou e ficou sobre suas próprias rodas.
No final de 1953, a Convair começou a construir equipamentos experimentais. Decidiu-se construir três máquinas idênticas projetadas para resolver problemas diferentes como parte de um extenso programa de testes. O primeiro planador deveria ser equipado com um grupo de propulsão, um sistema de combustível e controles. Tal protótipo foi planejado para verificações preliminares da usina. A terceira amostra foi enviada para teste estático. Checado no solo, controlado no ar e o vôo livre foi seguido por um segundo Tailsitter experiente.
Preparando-se para a decolagem, motor funcionando. Foto Airwar.ru
Depois de verificar o funcionamento do motor no primeiro protótipo, foi obtida permissão para a realização de testes subsequentes com teste de solo do equipamento e posterior subida ao ar. Como local para essas verificações, foi escolhido o aeródromo de Moffett (Califórnia), ou seja, uma de suas rampas, que já foi construída para aeronaves. Sob o teto da casa de barcos, com quase 60 m de altura, havia uma viga de guindaste, que viria a se tornar um dispositivo de segurança. Preparando o experiente XFY-1 para voos, os especialistas da empresa desenvolvedora desmontaram a carenagem do cubo da hélice, sob a qual havia uma estrutura especial de fixação. Com a ajuda deste último, a aeronave deve ser pendurada no gancho de uma viga de guindaste. Ao selecionar e liberar a corda, o operador do guindaste pode evitar que a aeronave caia.
Em 29 de abril de 1954, a aeronave deveria decolar pela primeira vez com amarração. O piloto James F. Coleman foi o encarregado de operar o protótipo. O engenheiro Bob McGreary operou o guindaste e monitorou o comprimento do cabo livre. Depois de colocar o motor na potência necessária, o piloto de teste conseguiu levantar o carro do chão, mas imediatamente depois disso, os problemas começaram. Uma vez no ar, a aeronave começou a girar incontrolavelmente em torno do eixo longitudinal. Graças à resposta oportuna do operador do guindaste, a máquina foi salva de cair. Após a conclusão do primeiro voo de teste, o carro sentou-se com alguma dificuldade.
O carro está no estacionamento. Foto Airwar.ru
Provavelmente, foi nesta fase, devido às peculiaridades do amortecimento da mola do chassi, que a aeronave recebeu o apelido de Pogo (de Pogo-stick - o projétil esportivo "Grasshopper"). Posteriormente, o nome não oficial do projeto se tornou amplamente conhecido e agora é usado com a mesma frequência que a designação oficial atribuída pelo cliente.
A aeronave mostrou sua capacidade de decolar e pousar verticalmente, mas a rotação descontrolada nestes modos não permitiu perceber todas as vantagens do esquema original. Era preciso descobrir as causas de tais problemas e eliminá-los. Para isso, as superfícies externas da fuselagem foram recobertas com "fios de seda", cuja observação permitiu identificar problemas de natureza aerodinâmica. Esses testes deram resultados rapidamente. Descobriu-se que mesmo a grande casa de barcos existente não era grande o suficiente para um veículo experimental. O fluxo de ar das hélices atingiu o chão da estrutura, moveu-se para os lados, refletiu nas paredes e voltou. Foram os numerosos vórtices que impediram o avião rabo-traseiro de manter a posição exigida.
Convair XFY-1 Pogo faz decolagem vertical, 30 de novembro de 1954. Foto: US Navy
Os testadores levaram esse fato em consideração, mas ainda assim foram forçados a continuar testando em uma estrutura fechada. O protótipo da máquina ainda precisava de seguro, que só poderia ser realizado por um guindaste de garagem de barcos. A instalação de tal equipamento em uma área aberta não foi possível. Em tais condições difíceis, J. F. Coleman completou várias dezenas de voos de teste com uma duração total de cerca de 60 horas. Devido ao comportamento instável da máquina durante os primeiros testes e voos subsequentes, o piloto de teste nunca fechou a lâmpada. Isso causou alguns transtornos, mas Coleman os considerou um preço aceitável pela capacidade de deixar a aeronave rapidamente.
Em meados de 1954, o protótipo foi levado para uma área aberta para voos gratuitos. Logo no primeiro dia de tais testes, o piloto de testes foi capaz de subir a uma altura de 6 m, e então superar a barra de 45 m. O controle da máquina não era muito simples, mas a ausência de paredes e telhado teve um efeito positivo nas características do equipamento. Tirando vantagem disso, J. F. Coleman continuou os voos verticais com várias decolagens, manobras de helicóptero e aterrissagem subsequente.
Voo de helicóptero. Foto da Marinha dos EUA
Logo, um experiente "rabo-de-rabo" foi transferido para Brown Field (Califórnia), onde os testes continuariam sob a supervisão de representantes do departamento militar. No novo local, foram realizados mais 70 voos verticais, após os quais decidiu-se testar o protótipo em modo transiente e em voo horizontal.
Em 2 de novembro de 1954, o experiente XFY-1 decolou verticalmente pela primeira vez e, após a subida, mudou para o vôo horizontal. Depois disso, o carro foi colocado de volta na posição vertical e plantado. O vôo durou 21 minutos, dos quais 7 foram em vôo tipo avião. O início dessas verificações permitiu determinar as características reais do vôo horizontal. Assim, verificou-se que mesmo com o empuxo mínimo do motor, a aeronave tailsitter desenvolve uma velocidade de mais de 480 km / h. A aeronave não era equipada com freios a ar, o que dificultava o controle da velocidade. Por causa disso, ele repetidamente ultrapassou involuntariamente a aeronave reserva que o acompanhava.
Voo nivelado. Foto Airwar.ru
Tendo confirmado as características calculadas, o protótipo apresentou algumas desvantagens. Em primeiro lugar, verificou-se que o XFY-1 é difícil de controlar, especialmente em condições transitórias. Para um pouso seguro, experiente piloto J. F. Coleman teve que mover o carro para uma posição vertical em altitudes de cerca de 300 m e, em seguida, abaixá-lo suavemente até o solo. Os últimos metros de descida estavam associados a dificuldades especiais, pois inúmeros vórtices interferiam no pouso e, além disso, o piloto de sua cabine não conseguia monitorar adequadamente a situação. Para resolver parcialmente esse problema, em uma das etapas de teste, o protótipo recebeu um rádio altímetro com alarmes luminosos: lâmpadas verdes e laranja indicavam descida normal e vermelhas indicavam excesso da velocidade vertical segura.
J. F. Coleman voou em um único Pogo até meados de 1955. Um piloto experiente conseguiu dominar todas as sutilezas de controlar tal máquina em modos difíceis. Ao mesmo tempo, ficou claro que é improvável que pilotos comuns de unidades de combate sejam capazes de aprender a pilotar tal técnica. Além disso, tais tarefas estavam além do poder até mesmo de testadores profissionais. Então, em meados de maio de 1955, o piloto John Knebel deveria se juntar aos testes. Em seu primeiro vôo sem amarração, ele não conseguiu manter o carro na posição e quase bateu com ele. Depois disso, todos os novos voos foram atribuídos apenas a Coleman.
Vista traseira superior. Foto Airwar.ru
16 de junho de 1955 J. F. Coleman enviou o experiente Tailsitter em vôo livre pela última vez. Depois disso, o carro era encaminhado para o hangar enquanto se estudava o resultado do teste, finalizava o projeto, etc. Na primavera do próximo ano, decidiu-se realizar novos testes pelas forças navais, para os quais foram estudar dois pilotos da aviação naval. No entanto, eles nunca puderam entrar no trabalho.
Durante os voos de teste, o único modelo de voo Convair XFY-1 Pogo conseguiu desenvolver a maior parte do recurso. Durante a próxima verificação, foram encontrados fragmentos no óleo da caixa de engrenagens. O carro precisava de conserto e restauração antes de novos testes. No entanto, o cliente considerou a revisão da aeronave desnecessária. O projeto original não era mais de seu interesse, o que tornava a restauração do protótipo imediatamente sem sentido.
"Pogo" na cor. Foto Airwar.ru
Depois de examinar os sucessos de dois projetos-piloto da Lockheed e da Convair, o Comando Naval dos Estados Unidos tirou conclusões sobre os benefícios práticos das aeronaves de cauda. Essa técnica tinha vantagens notáveis sobre aviões e helicópteros, mas ao mesmo tempo não era isenta de desvantagens características. Os testes do protótipo "Pogo" mostraram que tal máquina é muito difícil de voar e exigente nos locais de pouso. O controle de tal técnica dificilmente poderia ser dominado por um piloto comum. Além disso, pousar no convés oscilante do navio era virtualmente impossível.
Os projetos inusitados eram de interesse técnico e científico. Eles mostraram a possibilidade fundamental de criar aeronaves de decolagem vertical fora do padrão. Ao mesmo tempo, esses desenvolvimentos tiveram uma relação específica de características positivas e negativas. A produção em série, operação e desenvolvimento em massa de tais equipamentos não faziam sentido.
Máquina experimental como uma exibição, agosto de 1957. Foto por Wikimedia Commons
Em 1956, o projeto XFY-1 foi encerrado por falta de perspectivas reais. O primeiro e o terceiro protótipos, destinados a testes de solo e estáticos, foram desmontados por desnecessários. O único Pogo voando foi por algum tempo na Base Aérea de Norfolk (Califórnia). Posteriormente, foi doado ao Museu Nacional do Ar e Espaço da Smithsonian Institution. Um equipamento único é guardado na filial do museu na cidade de Suiteland (Maryland).
O encerramento do projeto experimental Convair XFY-1 levou à conclusão dos trabalhos na aeronave Tailsitter, realizados desde o final dos anos 40 por ordem da Marinha dos Estados Unidos. Dois projectos mostraram a possibilidade fundamental de desenvolver e construir equipamentos de aspecto invulgar, mas ao mesmo tempo demonstraram a excessiva complexidade do seu funcionamento. Foi planejado originalmente que o resultado de dois projetos seria o surgimento de um caça baseado em porta-aviões, mas posteriormente esses desenvolvimentos tornaram-se experimentais. Dois projetos resolveram com sucesso um problema semelhante.
