[ezup]

Пятидесятые годы прошлого века стали периодом активного изучения альтернативных схем летательных аппаратов. Промышленность ведущих стран, прежде всего Соединенных Штатов, занималась разработкой и проверкой конвертопланов различных классов. Предлагались самые разные схемы с использованием изменяемого вектора тяги. В большей части подобных проектов использовались силовые установки с несущими винтами. Конвертоплан Bell 56 ATV, в свою очередь, должен был оснащаться турбореактивными двигателями.

С конца сороковых годов американская компания Bell Aircraft занималась тематикой летательных аппаратов вертикального взлета. Основным результатом этих работ стало появление нескольких весьма удачных моделей вертолетной техники. Параллельно фирма занималась разработкой альтернативных проектов, использующих те или иные новые идеи. Так, в начале пятидесятых на испытания был выведен опытный конвертоплан XV-3, имевший подвижные воздушные винты. Вскоре появилось предложение, касавшееся использования иной силовой установки с возможностью изменения направления тяги.

Опытный конвертоплан Bell Model 56 в начале испытаний. Фото Bellaircraftmuseum.org

К этому времени авиационная промышленность успела создать значительное число новых турбореактивных двигателей, выгодно отличавшихся рядом основных характеристик. В 1952 году специалисты фирмы «Белл» предложили использовать подобные двигатели в новом проекте летательного аппарата вертикального взлета и посадки. Турбореактивные двигатели в сочетании с системами их перемещения в вертикальной плоскости, как предполагалось, позволяли построить летательный аппарат с уникальным сочетанием взлетно-посадочных и летных характеристик.

Новый проект решили разрабатывать в инициативном порядке, не дожидаясь заказа и помощи военного ведомства. При этом предполагалось создать экспериментальный летательный аппарат требуемого облика, имеющий максимально простую конструкцию. Такой подход к проектированию позволял в кратчайшие сроки разработать и вывести на испытания демонстратор технологий, имеющий все требуемые характеристики и черты. После проверки при помощи специального прототипа – в случае получения положительных результатов – новые идеи могли быть использованы в следующих проектах, имеющих прикладное значение.

Проект экспериментального конвертоплана с турбореактивной силовой установкой получил рабочее обозначение Model 56. Кроме того, использовалось название ATV (Air Test Vehicle – «Воздушная опытная машина»), отражавшее предназначение проекта. Все работы в рамках проекта осуществлялись только за счет компании Bell и без какой-либо поддержки со стороны Пентагона. Из-за этого, в частности, конвертоплан не имел официального «армейского» названия.

Новый проект разрабатывался в порядке эксперимента, что в определенной мере снижало требования к нему. Среди прочего, это позволило обойтись без разработки большого числа новых узлов и агрегатов. Опытный конвертоплан должен был собираться из крупных изделий существующих моделей. Заново следовало разработать только силовую установку и системы управления. Все это позволяло ускорить и упростить разработку, а также снизить стоимость строительства опытной техники. В то же время, разработка новых агрегатов необычного облика являлась достаточно сложной задачей.

Общий вид машины. Фото Airwar.ru

Был сформирован необычный и интересный облик перспективного летательного аппарата. Машина Model 56 ATV должна была представлять собой цельнометаллический моноплан с высокорасположенным крылом малого удлинения. Силовая установка должна была включать два турбореактивных двигателя, установленных на подвижных основаниях. Управление вектором тяги для выполнения вертикального или горизонтального полета предлагалось осуществлять путем изменения положения двигателей. Такая схема получила название Tiltjet.

Проект Model 56 подразумевал широкое применение готовых комплектующих. В связи с этим фюзеляж для экспериментальной машины был заимствован у серийного планера Schweizer 1023. Он имел цельнометаллическую конструкцию и обтекаемые обводы, способствовавшие улучшению аэродинамики. Металлическая обшивка фюзеляжа образовывала носовой обтекатель оживальной формы, позади которого имелся участок увеличенного диаметра. Позади кабины пилота фюзеляж начинал сужаться. Компоновка существующего агрегата была доработана в соответствии с требованиями к новому проекту. В носовой части сохранилась одноместная кабина, а в центре появились топливные баки и средства управления положением двигателей. Кроме того, на внешней поверхности фюзеляжа должны были находиться некоторые элементы систем управления и т.д.

Крыло конвертоплана тоже не являлось новой разработкой. Его взяли у легкомоторного самолета Cessna 170 и определенным образом доработали. В итоге Model 56 ATV получил прямое крыло сокращенного размаха с задней кромкой обратной стреловидности. Вся задняя кромка крыла отдавалась под установку механизации; в корневой части крыла находились крупные закрылки, возле законцовок – элероны. Из-за специфических характеристик прочности крыло не удалось сделать свободнонесущим. В центральной части плоскостей устанавливались подкосы, доходившие до бортов фюзеляжа. В связи с необычным размещением нестандартной силовой установки нижняя точка крепления подкоса была вынесена на носовую часть фюзеляжа и находилась перед крылом.

Хвостовое оперение экспериментальной машины без изменений заимствовалось у планера Schweizer 1023. Непосредственно на фюзеляже крепился киль со стреловидной передней кромкой, оснащенный рулем направления большой площади. На вершине киля находился стабилизатор с рулем высоты. Для управления рулями оперения следовало использовать стандартную тросовую проводку.

Вид на правый борт, заметен трубопровод хвостовых газовых рулей. Фото Aviadejavu.ru

Взлет и посадку предлагалось осуществлять при помощи простого лыжного шасси, заимствованного у серийного вертолета Bell 47. На нижней части фюзеляжа крепилась прямоугольная платформа, на которой устанавливались две поперечные трубы. К последним присоединялись стойки трубчатых лыж. Изначально предполагалось, что экспериментальный конвертоплан будет осуществлять взлет только «по-вертолетному», и поэтому может оснащаться сравнительно простым лыжным шасси. Впоследствии, в ходе одной из доработок, прототип получил колесное шасси.

В качестве основной силовой установки, отвечающей за подъем в воздух и горизонтальный полет, были использованы два турбореактивных двигателя Fairchild J44. Двигатель этого типа имел длину 2,25 м при максимальном диаметре 568 мм и сухой массе 156 кг. Использовались одноступенчатый осевой компрессор и двухступенчатая турбина. На максимальных оборотах двигатель развивал тягу порядка 454 кгс. Суммарная тяга всей силовой установки – 908 кгс.

Для установки турбореактивных двигателей были разработаны цилиндрические кожухи переменного диаметра с более крупной лобовой частью. Через отверстие в лобовом торце кожуха осуществлялся забор атмосферного воздуха, через хвостовое выводилось сопло. Кожухи двигателей подвижно закреплялись на бортах фюзеляжа под крылом, около центра тяжести всей конструкции. При помощи отдельных электрических приводов двигатели могли вращаться в вертикальной плоскости, занимая горизонтальное, вертикальное или промежуточное положение. Интересно, что при вертикальном положении двигателя воздухозаборник располагался непосредственно под крылом на небольшом расстоянии от него.

В центральной части фюзеляжа поместили вспомогательный газотурбинный двигатель Continental-Turbomeca Palouste. Задачей этого двигателя было энергоснабжение бортовых систем. Кроме того, он являлся источником энергии для газовых рулей, необходимых для управления при вертикальном полете.

Вспомогательная силовая установка сопрягалась с системой отбора газов. Последняя соединялась с несколькими трубопроводами, обеспечивающими работу газовых рулей. Пара таких труб была проложена вдоль крыла и подавала газы к соплам, размещенным на законцовках крыла. Эти сопла предназначались для управления по крену. Контроль за тангажом и рысканьем предлагалось осуществлять при помощи двух наборов аналогичных сопел, установленных в хвосте фюзеляжа. К этим рулям газы подавались через трубу, вынесенную на правый борт машины.

Вертикальный взлет. Фото Airwar.ru

Управлять конвертопланом должен был один пилот, место которого помещалось в носовой части фюзеляжа. Кабина базового планера была выполнена открытой и оснащалась только прозрачным козырьком. Имеющиеся органы управления в виде ручки и педалей сохранились, но были дополнены несколькими новыми рычагами для управления тремя двигателями, положением основной силовой установки и т.д.

Принципы контроля за машиной в полете соответствовали наработкам по другим подобным проектам того времени. При вертикальном взлете или посадке летчик должен был управлять машиной при помощи набора газовых рулей, расположенных на крыльях и в хвосте. Во время перехода к горизонтальному полету в работу включались аэродинамические рули. Все средства управления были соединены с ручками в пилотской кабине.

Экспериментальный летательный аппарат Bell Model 56 ATV должен был иметь длину 6,31 м и высоту 2,35 м. Крыло размахом 7,93 м имело площадь 11,5 кв.м. Масса пустого конвертоплана не превышала 640 кг. Максимальный взлетный вес – всего 908 кг. По расчетам, машина могла развивать скорость не менее 260 км/ч и подниматься на высоту около 3,2 км.

Разработка экспериментального конвертоплана завершилась не позднее осени 1953 года, после чего предприятие «Белл» приступило к строительству опытной машины. В декабре того же года машину вывели из сборочного цеха. В связи с определенными рисками, свойственными всем новым смелым проектам, испытания техники должны были начаться с наземных проверок и полетов на привязи.

Конвертоплан после ремонта и модернизации. Фото Airwar.ru

В январе 1954 года опытный ATV, страхуемый привязными тросами, впервые поднялся в воздух. Целью этого полета, выполненного летчиком-испытателем Дэвидом Хоу, прежде всего, была проверка новой системы управления. В течение нескольких следующих недель пилот неоднократно поднимал опытную машину в воздух, однако до определенного времени все полеты выполнялись исключительно на привязи.

Ограничение перемещений аппарата позволило сократить возможные последствия аварии и исключить падение с опасной высоты. В феврале 1954 года страховочные тросы оправдали себя. Во время очередного подлета с выдерживанием машины на режиме висения произошла поломка двигателя. Произошло разрушение крыльчатки компрессора, обломки которой разлетелись в разные стороны и повредили некоторые агрегаты конвертоплана. Поврежденный двигатель загорелся, и огонь нанес заметный ущерб машине. К счастью, Д. Хоу сумел посадить ее и отделался лишь некоторыми травмами. Пилот отправился на лечение, а опытный образец Model 56 – на ремонт.

В результате возгорания и падения прототип получил заметные повреждения, на устранение которых требовалось определенное время. Кроме того, конструкторы компании Bell, приняв во внимание результаты первых испытаний, решили доработать существующий проект. В конструкцию конвертоплана-тилтджета внесли некоторые изменения. В связи с этим вскоре машина была не только восстановлена, но и модернизирована.

Для улучшения некоторых летных данных существующее хвостовое оперение решили дополнить подфюзеляжным гребнем. Его выполнили в виде трапециевидной плоскости и установили непосредственно у хвостового среза фюзеляжа. Кроме того, было решено отказаться от имеющегося лыжного шасси. На днище фюзеляжа была сохранена опорная платформа шасси, но теперь в ее передней части находились основные стойки с колесами большего диаметра. В задней части подфюзеляжного гребня предлагалось крепить хвостовую стойку с колесом малого размера. Также незначительным доработкам подверглись существующие элементы конструкции.

Model 56 ATV в полете. Фото Airwar.ru

Летом 1954 года опытный конвертоплан вновь вернулся на аэродром и снова начал полеты на привязи. Через несколько месяцев, 16 ноября машину впервые подняли в воздух без страховки. С учетом особенностей конструкции и поведения машины, летчики-испытатели были вынуждены соблюдать достаточно жесткие ограничения в пилотировании. Со временем список подобных предписаний стал неприемлемо длинным, что привело к остановке испытаний. В начале 1955 года были выполнены последние полеты, после чего летные испытания прекратились. Дальнейшую эксплуатацию техники посчитали невозможной из-за чрезмерных рисков и трудности пилотирования с соблюдением имеющихся ограничений.

За время испытаний летчикам фирмы «Белл» удалось выполнить несколько десятков полетов общей продолжительностью около 4 часов 30 минут. За это время они успели проверить технику на взлете и посадке «по-вертолетному», а также изучить особенности переходных режимов. Установка колесного шасси позволила выполнить несколько «самолетных» взлетов и посадок при горизонтальном положении двигателей. Полноценные переходы с режима на режим, тем не менее, ни разу не осуществлялись. Двигатели поворачивали на некоторые углы, однако разворот на 90° считался небезопасным и поэтому никогда не выполнялся.

В ходе испытаний опытного конвертоплана-тилтджета было установлено, что летательный аппарат с поворотными турбореактивными двигателями действительно может быть построен и поднят в воздух. Также на практике были частично подтверждены возможности по переходу с одного режима полета на другой. Как следствие, конструкторы могли продолжать работу в этом направлении и создавать новые проекты.

Тем не менее, построенный образец имел ряд серьезных недостатков, из-за которых испытания пришлось остановить. Основной проблемой, с которой были связаны все прочие, являлись характеристики имеющихся турбореактивных двигателей. Два двигателя Fairchild J44 с суммарной тягой 908 кгс могли поднять летательный аппарат в воздух, однако у машины фактически отсутствовал существенный запас тяговооруженности. Кроме того, проблемой стала невысокая приемистость двигателей. Не имея возможности быстро изменять тягу, пилот мог столкнуться с серьезными проблемами, особенно в сложных ситуациях.

Прототип в музее. Фото Abpic.co.uk

Решение имеющихся проблем крылось в применении турбореактивных двигателей с более высокими характеристиками. Тем не менее, подобные изделия в то время отсутствовали, из-за чего модернизация имеющейся машины Bell Model 56 не представлялась возможной. Одновременно с этим эксплуатация не самого удачного образца с ограниченными характеристиками тоже не была целесообразной, прежде всего из-за сложности пилотирования и проблем с безопасностью.

В начале 1955 года опытный Model 56 ATV в последний раз поднялся в воздух, после чего испытания остановились. Более не нужный прототип в течение некоторого времени хранился в ангаре предприятия-изготовителя. Позже его передали Национальному музею авиации и космонавтики Смитсоновского института. Там он находится и поныне. Интересно, что после завершения испытаний уникальный образец лишился нового колесного шасси, вместо которого получил старое лыжное. В музее конвертоплан демонстрируется именно в таком виде.

Всего за четыре с половиной часа летных испытаний единственный построенный прототип позволил собрать достаточный объем важной информации о разработке и эксплуатации летательных аппаратов вертикального взлета с поворотными турбореактивными двигателями. Прежде всего, было установлено, что подобная техника предъявляет особые требования к характеристикам силовой установки, а двигатели с подходящими характеристиками еще не созданы. Кроме того, возникли сомнения в самой необходимости размещения турбореактивных двигателей на поворотных креплениях.

Вскоре после прекращения работ по проекту Model 56 Air Test Vehicle компания Bell начала разработку нескольких новых конвертопланов и иных летательных аппаратов вертикального взлета. При этом ни один новый проект не подразумевал использование архитектуры Tiltjet. Единственный в своем роде летательный аппарат Bell Model 56 ATV вряд ли можно было считать удачным, но его строительство и испытания позволили определить реальные перспективы интересного предложения. При существующем уровне технологий это предложение не позволяло получить желаемые результаты. Как следствие, новые конвертопланы-тилтджеты более не строились.


По материалам сайтов:
http://airwar.ru/
https://airandspace.si.edu/
http://aviastar.org/
https://vertipedia.vtol.org/
http://avionslegendaires.net/
http://aviadejavu.ru/

Автор: Рябов Кирилл