Da última vez, vimos os projetos de aeronaves em forma de disco criadas na Alemanha nazista. Nenhum deles atingiu um estado mais ou menos refinado. O projeto de maior sucesso, a aeronave AS-6, conseguiu entrar em testes de vôo e até fez uma tentativa de decolar. No entanto, tudo isso foi conseguido à custa de vários acidentes. Como resultado, a Alemanha, tendo investido muito dinheiro, nunca recebeu uma única aeronave com formato redondo não padronizado. Alguns anos antes dos alemães, projetos semelhantes foram iniciados por engenheiros americanos. E por vários motivos, os "discos" dos Estados Unidos acabaram fazendo muito mais sucesso do que os alemães, embora também não tenham entrado em produção em massa.
"Panquecas" de Zimmermann
De todos os engenheiros americanos, Charles Zimmerman alcançou o primeiro sucesso no campo de aeronaves em forma de disco. Deve-se notar que a ideia de fazer a asa redonda em plano já existia antes. Apenas as ideias anteriores permaneceram nos estágios de ideias ou esboços preliminares do surgimento da aeronave. Em 1933, Zimmerman conseguiu um emprego na Chance Vought e foi capaz de começar a pesquisa sobre asas com formato ultrabaixo. O objetivo de seu trabalho era estudar as propriedades de uma asa com uma proporção de cerca de unidade, bem como várias formas das bordas de ataque e de fuga da asa. Ao longo de vários anos, Zimmermann testou várias configurações aerodinâmicas até chegar à conclusão de que as características da superfície do rolamento, que tinha uma forma redonda no plano, eram boas.
Vought V-173 "Panqueca Voadora"
Estudos mostraram que uma asa em forma de disco, apesar da resistência do ar relativamente alta, tem uma sustentação muito boa. Além disso, verificou-se em modelos de teste que era possível melhorar as características aerodinâmicas de uma aeronave com tal asa apenas com a correta disposição dos motores e hélices. Para fazer isso, este último deve ser colocado de forma que o fluxo criado por eles lave as superfícies superior e inferior da asa. Em 1939, o projeto de Zimmermann atingiu o estágio em que era possível parar de experimentar em modelos e começar a projetar uma aeronave completa.
A aeronave com o índice V-173 e o nome não oficial Flying Pancake ("Flying Pancake") incorporou todas as novas idéias de Zimmermann. A unidade principal da estrutura era um casco de asa, quase em forma de círculo. Neste caso, o perfil da asa era simétrico. Duas hélices da aeronave foram transportadas para a frente da asa e cada uma tinha um diâmetro de mais de cinco metros. Graças a isso, além da velocidade de rotação especialmente selecionada das hélices, a sustentação da asa foi várias vezes maior do que a de aeronaves com asa reta de mesmo envergadura. Além disso, as hélices giravam de modo que os vórtices que saíam das pás girassem na direção oposta ao movimento dos vórtices de esteira nas extremidades da asa. Este recurso de projeto aumentou a extensão efetiva do plano do rolamento de um para quatro. Ao mesmo tempo, nenhuma mudança no tamanho da aeronave foi necessária.
Dentro do casco da asa foram colocados dois motores de pistão Continental A80 com apenas 80 cavalos de potência cada. Cada um deles era conectado à sua própria hélice e sincronizado com o outro motor por meio de um eixo adicional. É importante notar que, para garantir um fluxo efetivo ao redor da asa, uma caixa de engrenagens separada teve que ser introduzida no mecanismo de sincronização: um motor girava sua hélice no sentido horário e o outro no sentido anti-horário. No entanto, mesmo com uma usina de energia tão complexa e incomum, o V-173 não pesava mais do que 1400 kg. No centro da parte frontal do casco da asa foi colocada uma cabine com uma cobertura em forma de gota. Para comodidade do piloto, a parte inferior da frente da asa era de vidro. O fato é que quando essa parte do avião era lacrada com uma lona ou compensado, o piloto normalmente não conseguia olhar para frente e para baixo, o que poderia ter um efeito extremamente deplorável no pouso da aeronave. O pouso e a decolagem foram planejados para serem realizados da forma tradicional, utilizando a pista. O V-173 foi equipado com um trem de pouso não retrátil com suporte simples. Para uma aeronave puramente experimental, isso foi considerado suficiente. O controle de vôo seria realizado por meio de duas quilhas com leme e dois estabilizadores com leme, denominados "elevadores". Como concebidos por Zimmermann, eles desempenhavam simultaneamente o papel de ailerons e elevadores. Um pouco mais tarde, esse órgão de governo será chamado de "Elevon".
No início da montagem do protótipo, o US Navy Bureau of Aeronautics se interessou pelo projeto. Logo em seguida, eles mudaram seu interesse para atenção especial e exigiram que o V-173 fosse mais desenvolvido levando em consideração a possível operação em porta-aviões. No entanto, a aparência da máquina era tão incomum que as autoridades navais exigiram primeiro que o modelo em escala real da "Pancake" fosse soprado em um túnel de vento. Chegou ao ponto que um dos almirantes fez uma pergunta como "essa coisa pode voar?" Em 15 de setembro de 1941, os experimentos no túnel de vento foram concluídos e ninguém das altas autoridades mais duvidou do potencial da nova aeronave. No dia seguinte ao término dos testes do modelo em escala real, a Marinha ofereceu a Chance Vought um contrato para desenvolver um caça completo baseado em porta-aviões.
Durante a purga, foram identificadas várias falhas de projeto, que logo foram corrigidas. No verão de 42, um experiente V-173 foi para o teste. No início, os pilotos de teste limitavam-se apenas a taxiar e correr. O primeiro vôo da aeronave ocorreu apenas no dia 23 de novembro. Ao mesmo tempo, já nos primeiros voos o "Flying Pancake" mostrou excelentes características e confirmou plenamente a justeza do seu desenhador. Por exemplo, a velocidade de decolagem durante a decolagem não excedeu 45-50 km / he dois motores apenas 80 hp cada. acelerou para 240 quilômetros por hora. Para uma usina de energia tão fraca, isso era mais do que bom. Não sem acidentes. No início de 1943, os dois motores foram desligados na aeronave protótipo durante o vôo. O piloto teve que planar até a praia mais próxima e fazer um pouso de emergência. Devido à insuficiente resistência do "revestimento" arenoso, a aeronave virou o nariz e danificou as hélices. No entanto, o reparo demorou apenas alguns dias.
Quando o protótipo V-173 foi reconstruído, Zimmerman, em colaboração com os designers do Chance Vout sob a direção de Y. Greenwood, havia concluído o desenvolvimento de uma nova versão do Flying Pancake. Desta vez, o projeto foi planejado para uso militar. Só os militares, convenhamos, não mostraram muito interesse na aeronave original. Sim, o desempenho de decolagem e pouso parecia promissor, mas a necessidade de reestruturar a produção, introduzir novas tecnologias, etc. claramente não adicionava otimismo. Portanto, o layout da nova aeronave com o índice XF5U foi adotado apenas em julho de 1943, e o contrato para a construção de dois protótipos foi assinado um ano depois. O novo lutador recebeu o apelido de Skimmer - "Skimmer".
O design geral do XF5U era semelhante ao do V-173. No entanto, ao contrário da estrutura de madeira da aeronave mais antiga, foi proposto fazer a nova de metal. Este material era um composto de peças de balsa revestidas com folha de alumínio. Metalite tinha bons valores de resistência e era muito leve. Além disso, havia a possibilidade de fabricar peças metálicas por estampagem, o que prometia reduzir significativamente o custo de produção. O XF5U é maior do que seu antecessor, o que, no entanto, não tem impacto nas cargas permitidas. O sistema de controle como um todo permaneceu o mesmo, mas a cabine foi significativamente alterada. Graças a uma nova e forte estrutura de metalita, a cabine foi movida para cima, o que também possibilitou a remoção da janela na parte inferior da frente da asa. Seis metralhadoras Browning M2 de 12,7 mm foram colocadas nas laterais da cabine. Nas laterais do local de trabalho do piloto, havia duas instalações de três metralhadoras. Para meados dos anos 40, essas armas eram consideradas suficientes, mas no futuro planejava-se substituir as metralhadoras por canhões de 20 mm. Além do armamento de barril, a aeronave poderia transportar mísseis não guiados, bombas, etc. Para eles, havia seis postes sob a parte central da aeronave.
Separadamente, vale a pena falar sobre a nova usina XF5U. Um caça baseado em porta-aviões de pleno direito seria equipado com motores a pistão Pratt & Whitney R2000-7 com capacidade de 1350 hp. Junto com os novos motores, o atualizado "Pancake" recebeu novas hélices. Para o XF5U, a Hamilton Standard desenvolveu um formato de hélice de pá original. Em comparação com os antigos, eles eram mais eficientes em velocidades baixas e médias. Além disso, as novas hélices de quatro pás foram otimizadas para desempenho de RPM relativamente baixo. A potência total da usina ultrapassou dois mil e quinhentos cavalos de força. Em combinação com hélices eficientes e um peso máximo de decolagem de 7600 kg, isso possibilitou até mesmo a decolagem vertical. Só para isso foi necessário instalar o avião em uma rampa especial.
Em meados de junho de 1945, o primeiro protótipo do Shumovka estava pronto. A novidade do design e até mesmo do seu próprio conceito por muito tempo impediu o início dos testes. A liderança da Marinha dos EUA de vez em quando emitia novas proibições de voos. Por conta disso, o primeiro taxiamento só foi possível no final do 46º. Por sua vez, o primeiro vôo ocorreu em 12 de janeiro de 1947. Por sorte, houve poucos problemas com o apoio aos militares. No início do dia 47, a Marinha também cortou verbas. Por esta razão, o programa de testes de vôo teve que ser encurtado. No entanto, mantendo o desempenho de decolagem e pouso, foi possível acelerar a aeronave a mais de 800 quilômetros por hora. Para 1945, este era um indicador muito bom, mas não para o 48º. Por essa altura, os caças a jato começaram a entrar nas tropas e "Shumovka" simplesmente não encontrou lugar na nomenclatura dos aviões navais. No início de 1948, o programa foi congelado e, um pouco depois, os dois protótipos foram desmontados.
XF5U-1
Teoricamente, a aerodinâmica do "Flying Pancake" e do "Skimmer" tornou possível realizar tais manobras que outras aeronaves simplesmente não eram capazes. Além disso, o layout do XF5U Skimmer pode tornar a vida muito mais fácil para as tripulações de porta-aviões. No entanto, a novidade revolucionária do design foi o fator que pôs fim a todo o projeto. De todas as aeronaves em forma de disco Zimmermann produzidas, apenas um protótipo V-173, que é mantido no Museu Smithsonian, sobreviveu até hoje.
O disco voador que não voou
Por vários anos após o encerramento dos projetos de Zimmermann, as idéias de layouts não padronizados retornaram apenas de maneira científica. Não chegou ao ponto de construir protótipos. Isso mudou em 1952, quando o funcionário da Avro Canada, John "Jack" Frost, iniciou o projeto Avro VZ-9 Avrocar. É importante notar que, ao contrário dos designs descritos anteriormente, a ideia de Frost era totalmente consistente com o que a maioria das pessoas imagina quando diz "aeronave em forma de disco". O designer canadense decidiu não fazer a asa em forma de disco, mas sim pensar em outra ideia original.
O Avrocar S / N 58-7055 (marcado como AV-7055)
Frost decidiu usar o impulso de jato já familiar para aquela época em combinação com o assim chamado. o efeito Coanda. A essência desse fenômeno reside no fato de que uma corrente de líquido ou gás, movendo-se próximo a qualquer objeto, tende a se aproximar ou mesmo a "grudar". Segundo a ideia de Frost, esse comportamento do ar deveria facilitar a manobra do aparelho. Primeiro, os engenheiros da Avro Canada fizeram um pequeno aparato para demonstrar suas idéias. O modelo com um diâmetro de apenas 11 centímetros podia subir no ar até uma altura pequena, mas nenhum mecanismo de manobra se encaixava nele. Mesmo assim, o departamento militar canadense se interessou pela ideia e destinou cerca de 400 mil dólares americanos para a continuidade do trabalho. Pouco depois, o projeto recebeu o índice Y2.
Nesta fase, o futuro Avrocar tornou-se o alvo de um drama de espionagem. Desde 1952, a CIA tenta descobrir se alguns países têm novos projetos de aeronaves. No dia 53, os olheiros souberam da existência do projeto Y2 e relataram isso aos seus superiores. Logo após a transferência de documentos para o "andar de cima", cavalheiros do Pentágono contataram os militares canadenses e os convidaram a continuar a criação do Y2 em conjunto. O Canadá aceitou a oferta. Entre outras coisas, isso teve implicações financeiras agradáveis. O chefe da Divisão de Pesquisa da Força Aérea dos EUA, Tenente General D. Putt, arrecadou US $ 2 milhões em financiamento por ano. Muito ousado para um novo projeto revolucionário. No entanto, o dinheiro foi alocado e Avro continuou suas pesquisas. Em meados da década, estava pronto o projeto VZ-9, que, de fato, se tornou o "canto do cisne" do programa Y2.
O disco de quinze metros com seis turbojatos, que ejetava gases através de seus próprios bicos, e também movia uma grande turbina, poderia teoricamente subir a qualquer altura e voar em qualquer direção. O cliente, representado pelos militares americanos e canadenses, aprovou o projeto, mas exigiu primeiro testar a nova tecnologia em um veículo tripulado menor. Por causa disso, a "placa" foi comprimida até um diâmetro de cerca de seis metros. A usina também foi alterada de acordo: agora, apenas três motores foram colocados em torno da turbina central. O sistema de controle de vôo é interessante. Para subida ou descida, deveria mudar o empuxo de todos os motores de uma vez, o que afetava a velocidade da turbina de elevação. Para inclinar em uma direção ou outra, o Avrocar possuía um sistema especial que alterava o empuxo dos motores individuais para que o corpo do aparelho, devido à sua diferença, se inclinasse na direção certa. Tive que mexer muito nesse sistema: era preciso levar em consideração a resposta do acelerador dos motores, a estabilidade de todo o aparelho e muitos outros parâmetros.
Algumas fotos em voo
Em meados de 1959, o primeiro protótipo do Avrocar estava pronto. Chegou a hora de testar. As primeiras semanas foram gastas trabalhando na interação dos motores e seus sistemas de controle. Era um negócio difícil, mas os canadenses e americanos conseguiram. Em novembro do mesmo ano, o VZ-9 estava pronto para seu vôo inaugural. Em 12 de novembro, o "disco voador" decolou do solo e pairou em baixa altitude. Com o tempo, eles começaram a adicionar tração e levar o dispositivo a altitudes um pouco mais altas. A uma distância de cerca de um metro do solo, o Avrocar se pendurava livremente, manobrava e podia se mover em qualquer direção. Mas quando se tratava de subir a uma altura de pelo menos alguns metros, uma característica muito desagradável do projeto surgiu de repente. A usina de energia relativamente fraca do protótipo poderia fornecer estabilidade e controlabilidade satisfatórias apenas a uma altura de até um metro e meio. Com a nova ascensão de "Avrocar" teve que contar apenas com o efeito Coanda. O efeito de tela, por sua vez, desapareceu e a aeronave perdeu sua estabilidade anterior. Após uma série de voos de teste, os engenheiros da Avro Canada tiveram que voltar atrás das gavetas. Enquanto isso, os militares canadenses, insatisfeitos com os resultados, concluíram que o projeto era inútil e se recusaram a continuar distribuindo dinheiro.
Nos meses seguintes, uma equipe de designers liderada por J. Frost tentou encontrar uma solução para o problema descoberto e garantir a estabilidade adequada. Nesta fase do trabalho, vários outros modelos foram recolhidos, nos quais novas ideias foram trabalhadas. No entanto, nenhum dos modelos foi capaz de subir a uma altura tolerável e ainda assim não capotar. Entre as razões para este comportamento dos veículos estavam a falta de suporte aéreo adicional (o mesmo efeito de solo), e os requisitos de projeto para um balanceamento preciso e preciso, e a necessidade de sincronizar o funcionamento dos motores. Tudo isso só poderia ser corrigido com a ajuda de uma mudança radical de design. No final de 1960, Frost começou a redesenhar o projeto de acordo com a experiência acumulada. Desde 1959, o projeto Y2 foi financiado apenas pelos Estados Unidos. Com o tempo, as autoridades americanas responsáveis pelo programa começaram a duvidar de sua conveniência. Portanto, logo após o início da modernização do cardeal, o financiamento para Avrokar cessou. A equipe do Pentágono era dura e lacônica. O documento sobre o encerramento das obras indicava a futilidade do projeto, bem como a ausência de qualquer resultado satisfatório a um custo de cerca de doze milhões de dólares.
O "disco" que não voa, no entanto, foi levado para o museu aeroespacial
Ambos os protótipos construídos do Avrocar, que são mantidos nos museus de aviação dos Estados Unidos, sobreviveram até nossos dias. Cerca de dez anos atrás, vários historiadores canadenses defenderam a transferência de um dos "Avrokars" para as mãos do Canadá. Eles motivaram isso pela necessidade de reconhecer os méritos de seu país na criação do projeto. Ao mesmo tempo, o tópico de financiamento de ações foi de alguma forma contornado, embora os Estados Unidos gastassem mais de dez vezes mais dinheiro no programa Y2 do que seu vizinho do norte. Em particular, e portanto, as conversas do início dos anos 2000 permaneceram apenas conversas, e ambos os VZ-9s construídos ainda estão em museus americanos.
