Экспериментальный аппарат с фотографии совершил первый полет 60 лет назад, в марте 1966 года. X-22 был одной из многих попыток создать идеальный летательный аппарат вертикального или укороченного взлета, который бы не страдал от двух главных недостатков вертолетов: большого расхода топлива и тихоходности.
Странный дедушка квадрокоптеров: как работал конвертоплан Bell X-22
Аппарат с фотографии кажется причудливым предком летающих такси 21 века. Но только на мимолетный взгляд: с технической точки зрения, он устроен иначе. Логика его конструкторов достойна восхищения, но в ней крылось слабое место.
US Navy
Содержание
За послевоенные десятилетия авиаконструкторы перепробовали массу идей. Некоторые оказались довольно удачными и даже нашли практическое применение — вспомним советский транспортный самолет Ан-72 и американский Boeing YC-14, задействующие физический эффект Коанда для укорачивания разбега перед взлетом.
Транспортный самолет Ан-72
Как создать конвертоплан: вопрос, не имеющий ответа
Конвертопланы были другим перспективным направлением. Несущие винты у таких аппаратов в полете отклоняются вперед, как у самолетов. Это только общий принцип, а как его реализовать технически — не сразу понятно.
- Сколько нужно винтов — два, четыре или больше?
- Дать каждому винту свой двигатель или использовать общий двигатель, подавая тягу на винты через сложную систему редукторов?
- Использовать винты, турбовентиляторы или реактивные двигатели?
Bell X-22: начало
Работа над X-22 началась в 1964 году, когда Военно-морские силы США объявили конкурс на разработку прототипа транспортного конвертоплана. Именно военные определили тип его движителя: четыре пропеллера в регулируемых по наклону кольцевых каналах.
Выиграла конкурс вертолетная фирма Bell, у которой уже был опыт создания конвертоплана XV-3. Предыдущая машина была гораздо ближе к тому, как устроены современные конвертопланы: теперь же предстоял поиск в другом направлении.
Конвертоплан Bell XV-3
Зачем понадобилось отходить от уже опробованной схемы? Ожидалось, что кольцевые насадки-гондолы дадут будущему X-22 ряд преимуществ перед прошлым прототипом. В горизонтальном полете они должны создавать подъемную силу, работая как несущие плоскости, уменьшать шум и повышать эффективность винтов, позволяя уменьшить их радиус. На земле гондолы ограждают винты, повышая безопасность.
4 двигателя, 4 винта, один редуктор
В движение винты приводили четыре реактивных двигателя, размещенные на двух пилонах. От каждой пары в фюзеляж шел вал отбора мощности: через систему редукторов тяга передавалась на винты. Кольцевые гондолы имели элевоны в задней части, чтобы выпрямлять и ориентировать поток воздуха. Для управления креном, дифферентом или направлением экипаж мог дифференцированно управлять тягой винтов и углами установки насадок.
По заданию, конвертоплан X-22 должен был развить скорость 525 км/ч.
Схема, когда все двигатели вместе работают на все винты — уникальная особенность этого аппарата. Его создатели надеялись, что это повысит надежность: даже если один двигатель откажет, каждый винт продолжит работать. В те времена надежность двигателей все еще была невысокой.
Однако, решив проблему надежности в одном месте, инженеры получили ее же в другом. Механизм управления тягой получился архисложным, а значит, чреватым поломками. И, как заметил летчик-испытатель Стэнли Какол, которому предстояло испытывать аппарат, дублированию эта часть системы не подлежала.
Bell X-22 против современных квадрокоптеров
Современные квадрокоптеры устроены заметно проще. Угол установки винтов у них постоянный, и каждый винт работает от своего мотора. Направление полета они меняют за счет управления каждым мотором по отдельности, меняя тягу. Например, когда надо лететь вперед, наклоняется весь аппарат, а не только винты.
X-22 в полете сохранял горизонтальное положение фюзеляжа. Он мог взлетать вертикально или наклонно, совершая короткий разбег. В горизонтальном полете его винты располагались под углом 45° к горизонтали, обеспечивая лучшее аэродинамическое качество, чем у вертолета или коптера. Предполагалось, что это позволит конвертоплану развить скорость 525 км/ч, недостижимую для вертолетов.
Крушение и забвение
После нескольких месяцев испытаний аппарат потерпел крушение: сложная система управления винтами подвела-таки. Из обломков фирма создала второй прототип, усовершенствовав систему управления. Работа над ним продолжалась до 1988 года, но не увенчалась успехом. Расчетной скорости он так и не достиг, хотя и приблизился вплотную, на одном из испытаний развив 515 км/ч. После этого проект закрыли.
Главным результатом его истории стал вывод, что двухвинтовые конвертопланы с открытыми винтами все же более перспективное направление.
Прототип сохранился до наших дней, хотя увидеть его невозможно: сейчас он находится в хранилище Аэрокосмического музея Ниагары.
При сборе материала использовался ИИ. Проверено и написано живым редактором. Если вы заметили фактическую ошибку, напишите в комментарии.