De Bell XV-3 is een Amerikaanse experimentele tiltrotor. Het maakte zijn eerste vlucht op 23 augustus 1955. De eerste overgang van verticale naar horizontale vlucht was op 18 december 1958. In totaal werden in 1966 meer dan 250 testvluchten voltooid, wat de fundamentele mogelijkheid bewees om een tiltrotor met roterende schroeven te creëren. De tests van dit vliegtuig werden als succesvol erkend, dus werd besloten om op basis daarvan een apparaat te maken dat al met rotatiemotoren was, wat leidde tot de oprichting van de Bell XV-15 tiltrotor.
De experimentele Bell XV-3 had een grote romp ontworpen voor 4 passagiers, vaste vleugels met een spanwijdte van 9,54 meter en een Pratt & Whitney R-985-motor, die een maximaal vermogen van 450 pk ontwikkelde. De rotor-propeller, die zich op de console van elke vleugel bevond, werd met behulp van elektromotoren naar de vereiste positie overgebracht: omhoog - voor verticale vlucht, voorwaarts - voor horizontale vlucht.
Om een vliegtuig te krijgen dat de kenmerken van een vliegtuig en een helikopter kon combineren, werden veel pogingen ondernomen om een verscheidenheid aan draaivleugelmachines te maken, waaronder roterende propellers, die in het westen tiltrotor werden genoemd, en in ons land - een helikopter-vliegtuig. Deze vliegtuigen waren uitgerust met roterende propellers met een grote diameter met scharnierende bladen en een kleine belasting op het geveegde gebied, zoals in helikopters, die dergelijke machines de mogelijkheid gaven om verticaal op te stijgen met een relatief laag vermogen van de erop geïnstalleerde motor.
De propellers van de tiltrotor werden rechtstreeks aangedreven door de motoren, die in de gondels konden worden geïnstalleerd, meedraaiend met de propellers, of vanuit de motor/motoren, die zich in de romp van de auto of in afzonderlijke gondels bevonden, terwijl alleen de propellers draaiden wanneer overstappen op een ander vliegmodel. Tijdens horizontale vlucht werd de tiltrotor bestuurd als een vliegtuig - met behulp van gewone vliegtuigbesturingen, en bij het overschakelen naar verticale vlucht - als een helikopter, met behulp van het regelen van de algemene en cyclische spoed van de propellers. Er werd aangenomen dat tiltrotors in het geval van een storing in de energiecentrale zouden kunnen landen als een vliegtuig met planning en gedeeltelijke helling van de propellers, of, zoals een helikopter, in autorotation-modus.
Tiltrotor Bell XV-3
Gedurende vele jaren heeft het bedrijf Bell een grote hoeveelheid onderzoek en experimenteel werk verricht op het gebied van het maken van tiltrotors, het werk in deze richting werd geleid door ontwerpers Arthur Young en Bertrand Kelly, later voegde Robert Lichten zich bij hen. Op de wedstrijd van het Amerikaanse leger in 1950 voor het beste vliegtuigontwerp voor eerstelijnsverkennings- en reddingsdiensten, presenteerde Bell een tiltrotorontwerp met propellers met kantelrotor. In totaal heeft de commissie 17 verschillende projecten overwogen, waarvan slechts 3 projecten van draaivleugelvliegtuigen werden geselecteerd, waaronder het project van de ontwerpers van het bedrijf "Bell". Als resultaat van de wedstrijd die in 1951 werd gehouden, tekende de Amerikaanse luchtmacht een contract met dit bedrijf voor de bouw van twee experimentele converters voor daaropvolgende vliegtests van de voertuigen.
De bouw van de eerste Bell tiltrotor, die aanvankelijk de aanduiding Bell XH-33 en later Bell XV-3 kreeg, werd vertraagd, het werk werd pas begin 1955 voltooid en op 10 februari van hetzelfde jaar werd de eerste officiële demonstratie van de nieuwigheid plaatsvond. Op 11 augustus 1955 vonden de eerste verticale start- en zweefvluchten plaats, en vervolgens ging over naar horizontale vlucht, toen de kanteling van de propellers 15 graden bereikte (testpiloot Floyd Carlson). In de daaropvolgende tests van de tiltrotor, die plaatsvonden op 25 oktober 1956 in de lucht op een hoogte van 60 meter met de propellers 20 graden gekanteld, verloor het apparaat de controle door mechanische instabiliteit en viel, terwijl Bell XV-3 werd vernietigd, en testpiloot Dick Stensbury als gevolg van de val raakte hij ernstig gewond.
Als gevolg van de ramp werden verdere vliegtesten van de tiltrotor pas in 1958 voortgezet op het tweede exemplaar van de Bell XV-3. Aanvankelijk had het tweebladige propellers, maar al snel werden ze vervangen door driebladige. Op 18 december 1958 werd voor het eerst een volledige overgang van verticale vlucht naar horizontale vlucht met aansluitende verticale landing uitgevoerd, bij deze vlucht werd de tiltrotor bestuurd door testpiloot Bill Quinlen. Bij daaropvolgende vluchten wist het toestel een snelheid van 212 km/u te halen op een hoogte van 1220 meter. In 1962 werd deze eenheid overgebracht voor verdere tests in het NASA Langley Research Center. In dit centrum vloog Bell XV-3 met succes in verticale modi en voerde onvolledige overgangen naar vliegtuigmodus uit met een propellerhelling van 30-40 graden.
Ook werd de tiltrotor getest op een speciale standaard, waar een volledige overgang naar de vliegmodus "vliegtuig" werd uitgevoerd. Bij het overschakelen van een helikoptervluchtmodus naar een vliegtuigmodus, werden de propellers 90 graden gekanteld met behulp van een wormwiel van elektromotoren. Het overgangsproces duurde meestal slechts 15-20 seconden. Tegelijkertijd kon de Bell XV-3 tiltrotor tijdens de overgang op elke tussenpositie van de propellers blijven vliegen. In totaal heeft deze tiltrotor meer dan 250 testvluchten en 110 volledige overgangen tussen vluchtmodi uitgevoerd, en in die tijd ongeveer 450 uur gevlogen. Tijdens deze vluchten werd een maximale snelheid van 290 km/u gehaald, evenals een hoogte van 3660 meter. Tiltrotor-tests gingen door in 1965, maar al in een windtunnel. Deze tests werden stopgezet vanwege het losraken van de gondel met de propeller en de schade die de Bell XV-3 had opgelopen.
De luchtmacht en het Amerikaanse leger hadden zeer hoge verwachtingen van de ontwikkeling van dit type vliegtuig, in de overtuiging dat converters het meest geschikt zijn voor verkennings-, communicatie- en reddingsoperaties. Bell heeft een aantal projecten opgezet voor zowel militaire als civiele modellen van dergelijke draaivleugelvliegtuigen. Op een aantal van hen was het de bedoeling om twee gasturbinemotoren in gondels onder de vleugel te installeren, terwijl de maximale snelheid ongeveer 400 km / u zou zijn.
De Bell XV-3 tiltrotor had dezelfde lay-out als conventionele vliegtuigen. Het meest eenvoudig en geschikt was de lay-out, waarbij de propellers zich aan de uiteinden van de vleugels bevonden: toen ze werden gedraaid, leek de tiltrotor op een transversale helikopter met dubbele rotor. Tijdens de verticale start werd de stroming van de propellers belemmerd en waaide over de vleugel, wat de reden was voor het verlies van propellers in stuwkracht, en de maximale snelheid van de tiltrotor was relatief klein vanwege het lage vermogen-gewicht verhouding van het experimentele vliegtuig.
Uiterlijk is de experimentele Bell XV-3 tiltrotor een eendekker met één motor en twee roterende driebladige propellers, evenals een skidchassis met een zeer eenvoudig ontwerp, het chassisspoor was 2, 8 meter. Tegelijkertijd onderscheidde de vliegtuigromp zich door goede aerodynamische vormen. In de boeg bevond zich een cockpit met een groot glasoppervlak. In deze cabine bevonden zich een piloot, copiloot of waarnemer, evenals twee passagiers, in plaats van hen was het mogelijk om een gewonde persoon op een brancard te leggen met een verpleger. De vleugel van de tiltrotor was recht en had een relatief klein oppervlak, omdat het berekend was om alleen op kruissnelheid te stijgen. Aan de uiteinden van de vleugel waren kleine gondels met roterende schroeven. De vleugeltipmantel kan door vertegenwoordigers van de technische dienst worden verwijderd om toegang te krijgen tot de transmissiecomponenten. De vleugel had ook intrekbare kleppen en rolroeren. De staarteenheid was hetzelfde als die van conventionele vliegtuigen - met een roer, met een grote verticale staart, op de kiel was er een stabilisator met een spanwijdte van 4 meter met liften.
Door zijn ontwerp had de Bell XV-3 tiltrotor een aantal unieke operationele kenmerken. Zo ontbrak de voor meermotorige vliegtuigen typische kruistransmissie. Bij uitval van een elektriciteitscentrale werden de Bell XV-3 propellers automatisch in een verticale stand gebracht, waardoor de tiltrotor op autorotatie kon neerdalen zoals een gewone helikopter of een conventionele gyroplane. Tegelijkertijd bogen de propellers naar voren om stuwkracht te creëren, maar tijdens horizontale vlucht werd toch een deel van de lift gecreëerd door de vleugel van het apparaat.
Het moeilijkste voor de Bell-ingenieurs was de selectie van propellers met de optimale diameter voor de Bell XV-3 tiltrotor. Het hele punt was dat voor de verticale start van het voertuig propellers met een grote diameter nodig waren, terwijl het bij horizontale vlucht winstgevender was om kleine propellers te gebruiken. Uiteindelijk was de compromisdiameter van de draaischroeven 7,6 meter. Driebladige propellers met deze diameter bevonden zich in gondels aan de vleugelpunten. De schroefhulzen hadden kruisende verticale en horizontale scharnieren op een afstand van 0,44 meter van de rotatie-as, evenals zwaaicompensatoren. De propellernaven waren bedekt met stroomlijnkappen. Volledig metalen gelijmde bladen in bovenaanzicht hadden een rechthoekige vorm en een geometrische draaiing van 20 graden.
De experimentele Bell XV-3 tiltrotor werd aangedreven door een Pratt & Whitney luchtgekoelde radiale zuigermotor. Het was de R-985-AN-1 en de motor had een maximaal vermogen van 450 pk. bij 2300 rpm op een hoogte van 450 meter en tijdens het opstijgen. De motor werd geïnstalleerd in het centrale deel van de romp. Door het onvoldoende vermogen van de krachtcentrale werd de maximale snelheid beperkt tot 280 km/u, al liet de tiltrotor tijdens tests een grotere waarde zien. Het bereiken van een hogere snelheid was mogelijk door de motor te vervangen door een krachtigere. Er waren met name plannen om een tweeassige GTE Lycoming T-53 te installeren, die een vermogen van 825 pk ontwikkelde.
Na de voltooiing van de Bell XV-3-tests werd het idee van een tiltrotor in de Verenigde Staten niet verlaten. Na hem werd een nieuw model geboren. Het nieuwe vliegtuig was uitgerust met reeds draaiende motoren. Het kreeg de aanduiding Bell XV-15 en maakte zijn eerste vlucht in mei 1977. En op 19 maart 1989 ging de Bell V-22 Osprey tiltrotor de lucht in, die sinds 2005 in gebruik is. Hij dient bij het Korps Mariniers en het Special Operations Command van de United States Air Force. Sinds 2016 zijn er meer dan 300 voertuigen van dit type gebouwd en de levering van deze converters aan de Amerikaanse strijdkrachten gaat door.
Vliegtechnische kenmerken van de XV-3 tiltrotor:
Totale afmetingen: lengte - 9, 2 m, hoogte - 4 m, spanwijdte - 9, 5 m, diameter van roterende schroeven - 7, 6 m.
Leeg gewicht - 1907 kg.
Startgewicht - 2218 kg.
De krachtcentrale is een Pratt Whitney R-985-AN-1 theater met een vermogen van 450 pk.
De maximale snelheid is 290 km/u.
Kruissnelheid - 269 km/u.
Praktisch bereik - 411 km.
Dienstplafond - 4600 m.
De stijgsnelheid is 6, 3 m / s.
Bemanning - 1 persoon.
