In de loop van de ontwikkeling van luchtvaarttechnologie werden vaak gewaagde en ongebruikelijke ideeën voorgesteld, wat de afwijzing van de gebruikelijke schema's van vliegtuigen impliceerde. In het begin van de jaren vijftig leidden pogingen om technologie te creëren met verticaal opstijgen en landen tot de opkomst van vliegtuigen van de Tailsitter-klasse. Het testen van de ongebruikelijke ideeën achter dit concept was gepland door middel van twee proefprojecten van Lockheed en Convair. De laatste presenteerde het Convair XFY-1 Pogo-vliegtuig om te testen.
Het idee van een vliegtuig van het Tailsitter-type ("Sitting on the tail") ontstond als resultaat van een analyse van de ervaring met het gebruik van op carriers gebaseerde vliegtuigen en een aantal nieuwe studies. Ondanks al zijn voordelen hadden gevechtsvliegtuigen en bommenwerpers op vliegdekschepen een groot vliegdekschip nodig en konden ze per definitie niet zonder. Eind jaren veertig werd een origineel idee geopperd dat het mogelijk maakte om op bijna elk schip of vaartuig een jager te plaatsen. Er werd voorgesteld om een verticaal opstijgend gevechtsvliegtuig te ontwikkelen en te bouwen.
Prototype Convair XFY-1 tijdens het testen. Foto 456fis.org
Zoals bedacht door de auteurs van het nieuwe concept, op de grond of op het dek van het transportschip, moest de veelbelovende "tailsitter" verticaal worden geplaatst. Hierdoor kon hij opstijgen zonder te rennen en vervolgens over te schakelen naar horizontale vlucht "zoals een vliegtuig". Voor de landing was het daarom noodzakelijk om weer terug te keren naar verticale vlucht. Zonder de noodzaak van een grote landingsbaan of cockpit, zou een dergelijk vliegtuig kunnen worden gebaseerd op een grote verscheidenheid aan schepen met voldoende vrije ruimte. Als gevolg hiervan was het van groot belang voor de zeestrijdkrachten.
Het programma voor het creëren van een veelbelovende "tailsitter" voor gevechten werd gelanceerd in 1948. In de eerste stadia waren onderzoeksorganisaties bezig met theoretische berekeningen en experimenten, waarvan de resultaten het al snel mogelijk maakten om volwaardige projecten te creëren. De ontwikkeling van nieuwe technologie werd toevertrouwd aan twee toonaangevende vliegtuigfabrikanten - Lockheed en Convair. Ze hadden uitgebreide ervaring in het creëren van luchtvaarttechnologie, inclusief ongebruikelijke schema's. Samen met hun ervaring moesten de aannemersbedrijven gebruikmaken van de gegevens die uit het recente onderzoek waren verzameld.
Machinediagram. Figuur Airwar.ru
Aanvankelijk stonden de aannemers voor een nogal moeilijke taak. Ze moesten tail-sitter vliegtuigen ontwikkelen die geschikt waren voor praktisch gebruik in de krijgsmacht. Verder zou het commando van de marine de twee ontvangen monsters vergelijken en de meest succesvolle kiezen. Het was de bedoeling dat deze auto in productie zou worden genomen en naar de troepen zou worden gestuurd. Desalniettemin werd al snel duidelijk dat een dergelijke benadering van het creëren van nieuw militair materieel niet in de praktijk kon worden gebracht. Ten eerste was het nodig om nieuwe originele ideeën te testen tijdens tests, hun vooruitzichten te beoordelen en pas daarna de creatie van een volwaardig gevechtsvoertuig op zich te nemen.
In dit verband kregen Lockheed en Convair in 1950 een nieuwe opdracht. Nu moesten ze experimentele vliegtuigen maken die konden worden gebruikt om het Tailsitter-concept te testen. Met een gunstige afronding van deze fase van het project was het mogelijk om de oprichting van gevechtsvliegtuigen op zich te nemen.
Voorbereiding voor tests in de hangar. Foto 456fis.org
Op 19 april 1951 tekende de Amerikaanse marine contracten voor de bouw van prototypes. Overeenkomstig de gesloten overeenkomst zou Convair twee prototypes bouwen en inleveren voor het testen. Vervolgens besloot het bedrijf proactief om drie machines te bouwen, die verschillende soorten tests zouden ondergaan. Het Convair-project ontving in dit stadium de officiële aanduiding XFY-1, gevormd in overeenstemming met de naamgevingsregels van de luchtvaartuitrusting van de vloot. De eerste letter van de aanduiding gaf het experimentele karakter van het project aan, de letter "F" had betrekking op het vliegtuig en de letter "Y" wees het bedrijf Convair aan. De unit toonde dan ook aan dat dit het eerste project in zijn lijn was.
De voorgestelde operatie op schepen van de zeemacht en andere vereisten leidden tot de vorming van een ongebruikelijk ontwerp van het vliegtuig. "Tailsitter" Convair XFV-1 moest in het algemeen lijken op bestaande vliegtuigen, maar de belangrijkste technische oplossingen gaven het een ongewoon uiterlijk. Het project stelde de constructie voor van een midplane-turboprop met een grote geveegde vleugel, zonder horizontale staart. Tegelijkertijd moesten een grote kiel en buikrug worden gebruikt. Om de vereiste stuwkracht te verkrijgen, werden twee propellers met een grote diameter gebruikt. Hierdoor kreeg de auto een herkenbaar uiterlijk.
Vlucht aan de leiband. Foto 456fis.org
Het staartloze vliegtuig kreeg een origineel rompontwerp. Deze eenheid had een gestroomlijnde vorm met een variabel dwarsdoorsnede-oppervlak. Direct achter de spinner en de propellernaaf nam de romp aanzienlijk in hoogte toe, terwijl de oorspronkelijke breedte behouden bleef. Het bovenste deel van de romp vormde een uitgesproken "bult" die nodig was om de cabine van de piloot te huisvesten. Achter de lantaarn bevond zich een gargrot van korte lengte, waarop de kielsteunen waren geplaatst. Een zeer originele romp lay-out werd gebruikt. Het neusgedeelte werd gegeven onder het motorreductor en de naaf van de coaxiale schroeven. De motor bevond zich achter de versnellingsbak boven de bodem. De cabine van de piloot bevond zich erboven. De staartcompartimenten van de romp bevatten een deel van de brandstoftanks, evenals de lange uitlaatpijp van de motor. De laatste werd weergegeven op het staartgedeelte van de romp.
Voor het vliegtuig werd een nieuwe vleugel van een grote sweep ontwikkeld, waarvan het wortelgedeelte de meeste zijkanten van de romp in beslag nam. Elevons werden op de achterrand van een kleine sweep geplaatst. De vleugel kreeg containeruiteinden, waarin zich extra brandstoftanks bevonden. De gebruikte vleugelvorm maakte het mogelijk om met beperkte afmetingen een zo groot mogelijk oppervlak te verkrijgen.
Ervaren vliegtuig op een transportwagen. Foto Airwar.ru
Kenmerkend voor de Convair Tailsitter is zijn grote kiel en ventrale nok. Dankzij het gebruik van een grote vleugel was het mogelijk om de stabilisatoren van het klassieke ontwerp te verlaten. Stabiliteit en bestuurbaarheid in de verticale startmodus en richtingsstabiliteit in horizontale vlucht moesten in de eerste plaats worden verzekerd door de verticale staart. Er werden twee verticale vlakken met een geveegde voorrand en een afgeronde punt gebruikt. Aan de achterrand van de kiel en kam waren roeren. Beide vlakken waren symmetrisch om de lengteas van de machine. In dit geval had de kiel die erboven uitstak echter door het asymmetrische ontwerp van de romp een kleiner oppervlak en een andere vorm van het wortelgedeelte.
Door zijn karakteristieke positie op de parkeerplaats of tijdens het opstijgen kreeg het vliegtuig "op de staart" een origineel landingsgestel. In de buurt van de vleugeltips-containers van de vleugel en in de buurt van de uiteinden van de verticale staart waren er buisvormige omhulsels, waarin vaste steunpoten van het landingsgestel waren. Het tailsitter-vliegtuig kreeg een vierpunts landingsgestel met schokdempers en kleine wielen. Dankzij rekken met zwenkwielen kon het vliegtuig een verticale positie innemen en manoeuvreren tijdens het slepen.
Cabine interieur. Foto Airwar.ru
In het centrale deel van de romp, direct onder de cockpit, bevond zich een Allison YT40-A-6 turbopropmotor met een vermogen van 5100 pk. De toevoer van atmosferische lucht naar de motor werd uitgevoerd met behulp van twee inlaatinrichtingen die aan de zijkanten voor de vleugelrand waren geplaatst. Aan de onderkant was een luchtinlaat voor radiatoren voorzien. Een pijp was bevestigd aan het mondstuk van de motor, die de staart van de romp bereikte en de reactieve gassen naar buiten afvoerde. Het vliegtuig was uitgerust met twee coaxiale driebladige propellers met een diameter van 4,88 m, ontwikkeld door Curtiss-Wright. De bladen waren gemonteerd op een gemeenschappelijke bus met een relatief complex ontwerp. De propelleraandrijving was uitgerust met een hydraulische rem.
Een piloot die in de cockpit zat, moest de machine besturen. Zijn werkplaats was uitgerust met een groot instrumentenpaneel met meetklokken en verschillende panelen met een verscheidenheid aan apparatuur. De besturing moest worden uitgevoerd met behulp van standaard "jager" -systemen: bedieningshendels voor vliegtuigen en motoren, evenals twee pedalen. De cockpit kreeg een schietstoel met ongebruikelijke bevestigingsmiddelen. Voor meer gemak bij het werken in verschillende modi, kan de stoel binnen een brede sector zwaaien. In het geval van een mislukte landing, kan de piloot het vliegtuig verlaten en naar de grond afdalen met behulp van een touw van 7,6 m dat in de cockpit is bevestigd. Een grote lantaarn beschermde de piloot tegen de inkomende stroom. In zijn samenstelling was er een vast vizier en het grootste deel, terugschuivend.
Testpiloot James F. Coleman. Foto door de Amerikaanse marine
Het experimentele vliegtuig had geen wapen nodig, maar dit probleem werd nog in de ontwerpfase uitgewerkt. Met behoud van de bestaande afmetingen en gewichtsparameters kon de Convair XFY-1 maximaal vier 20-mm automatische kanonnen of enkele tientallen ongeleide raketten dragen. Bij gebrek aan andere vrije volumes werd voorgesteld ze in containers aan de uiteinden van de vleugel te monteren.
Ondanks alle inspanningen om de omvang te verkleinen, bleek het veelbelovende tailsitter-vliegtuig behoorlijk groot te zijn. De lengte van het voertuig bereikte 10, 66 m, de spanwijdte was 8, 43 m. De verticale staartwijdte was ongeveer 7 m. Het lege vliegtuig had een massa van 5,33 ton, de maximale start werd bepaald op het niveau van 7, 37 ton vlakke vlucht moest 980 km / h overschrijden. Het was de bedoeling om hoge klimeigenschappen te verkrijgen: hiervoor moesten de schroeven de functies van lastdragers vervullen.
Testpiloot John Knebel. Foto Thetartanterror.blogspot.fr
Voor het vervoer van een vliegtuig met een specifiek chassis is een speciaal getrokken draaistel ontwikkeld. Een frame met vier wielen bevatte twee zwaaiende balken met hydraulische cilinders. Aan de vrije uiteinden van de liggers werden, met behulp van hun eigen scharnieren en afzonderlijke aandrijvingen, kleinere vasthoudinrichtingen bevestigd. Bij het laden van het vliegtuig werden deze onder het middengedeelte gebracht en met sloten eraan verbonden. De hydrauliek maakte het mogelijk om de machine in een horizontale positie te brengen en met een aparte tractor de kar naar de gewenste positie te brengen. Ter voorbereiding op het opstijgen werd het vliegtuig rechtop gezet, waarna het ontkoppelde en op eigen wielen ging staan.
Eind 1953 begon Convair met het bouwen van experimentele apparatuur. Er werd besloten om drie identieke machines te bouwen die zijn ontworpen om verschillende problemen op te lossen als onderdeel van een uitgebreid testprogramma. Het eerste zweefvliegtuig had moeten zijn uitgerust met een propellergroep, een brandstofsysteem en bedieningselementen. Een dergelijk prototype was bedoeld voor voorlopige controles van de elektriciteitscentrale. Het derde monster werd opgestuurd voor statische testen. Gecontroleerd op de grond, aangelijnd in de lucht, en vrij vliegen werd gevolgd door een tweede ervaren Tailsitter.
Voorbereiding voor het opstijgen, motor draait. Foto Airwar.ru
Na het controleren van de werking van de motor op het eerste prototype, werd toestemming verkregen om daaropvolgende tests uit te voeren met grondtests van apparatuur en daaropvolgende opstijging in de lucht. Als locatie voor deze controles werd het vliegveld Moffett (Californië) gekozen, namelijk een van de scheepshellingen, ooit gebouwd voor luchtschepen. Onder het dak van het botenhuis, bijna 60 m hoog, bevond zich een kraanbalk, die een veiligheidsvoorziening moest worden. Ter voorbereiding van de ervaren XFY-1 voor vluchten, ontmantelden de specialisten van het ontwikkelbedrijf de kuip van de propellernaaf, waaronder een speciale bevestigingsstructuur was. Met behulp van deze laatste moet het vliegtuig aan de haak van een kraanbalk worden gehangen. Door het touw te selecteren en los te laten, kon de kraanmachinist voorkomen dat het vliegtuig zou vallen.
Op 29 april 1954 zou het vliegtuig voor het eerst met zekering opstijgen. Piloot James F. Coleman had de leiding over het prototype. Ingenieur Bob McGreary bediende de zwenkkraan en bewaakte de lengte van de vrije kabel. Nadat de motor op het vereiste vermogen was gebracht, kon de testpiloot de auto van de grond tillen, maar onmiddellijk daarna begonnen de problemen. Eenmaal in de lucht begon het vliegtuig ongecontroleerd rond de lengteas te draaien. Dankzij de tijdige reactie van de kraanmachinist is de machine van vallen gered. Na de voltooiing van de eerste testvlucht ging de auto met enige moeite zitten.
De auto staat op de parkeerplaats. Foto Airwar.ru
Waarschijnlijk was het in dit stadium, vanwege de eigenaardigheden van de veerdemping van het chassis, dat het vliegtuig de bijnaam Pogo kreeg (van Pogo-stick - het sportprojectiel "Grasshopper"). Vervolgens werd de onofficiële naam van het project algemeen bekend en wordt deze nu net zo vaak gebruikt als de officiële aanduiding die door de klant is toegewezen.
Het vliegtuig toonde zijn vermogen om verticaal op te stijgen en te landen, maar ongecontroleerde rotatie in deze modi liet niet toe om alle voordelen van het oorspronkelijke schema te realiseren. Het was noodzakelijk om de oorzaken van dergelijke problemen te achterhalen en te elimineren. Hiervoor werden de buitenoppervlakken van het casco beplakt met "zijdedraden", waarvan de observatie het mogelijk maakte om problemen van aerodynamische aard te identificeren. Dergelijke tests gaven snel resultaten. Het bleek dat zelfs het bestaande grote botenhuis niet groot genoeg was voor een experimenteel voertuig. De luchtstroom van de propellers raakte de vloer van de constructie, bewoog naar de zijkanten, weerkaatste door de muren en keerde terug. Het waren de talrijke draaikolken die verhinderden dat het staartvlakvliegtuig de vereiste positie kon behouden.
Convair XFY-1 Pogo maakt verticale start, 30 november 1954. Foto door US Navy
De testers hielden hier rekening mee, maar waren toch genoodzaakt om in een gesloten structuur door te gaan met testen. De prototypemachine had nog een verzekering nodig, die alleen door een boothuiskraan kon worden uitgevoerd. Installatie van dergelijke apparatuur in een open ruimte was niet mogelijk. In zulke moeilijke omstandigheden heeft J. F. Coleman maakte enkele tientallen testvluchten met een totale duur van ongeveer 60 uur. Vanwege het onstabiele gedrag van de machine tijdens de eerste tests en daaropvolgende vluchten, heeft de testpiloot de lamp nooit gesloten. Dit zorgde voor enige overlast, maar Coleman vond ze een acceptabele prijs voor het snel kunnen verlaten van het vliegtuig.
Medio 1954 werd het prototype naar een open ruimte gebracht voor gratis vluchten. Op de allereerste dag van dergelijke tests kon de testpiloot klimmen tot een hoogte van 6 m en vervolgens de balk overwinnen van 45 m. De besturing van de machine was niet erg eenvoudig, maar de afwezigheid van muren en een dak had een positief effect op de eigenschappen van de apparatuur. Hiervan profiteerde J. F. Coleman zette verticale vluchten voort met talrijke starts, helikoptermanoeuvres en daaropvolgende landingen.
Helikopter vlucht. Foto door de Amerikaanse marine
Al snel werd een ervaren "tailsitter" overgebracht naar Brown Field (Californië), waar de tests zouden worden voortgezet onder toezicht van vertegenwoordigers van de militaire afdeling. Op de nieuwe locatie werden nog 70 verticale vluchten uitgevoerd, waarna werd besloten om het prototype in transiënte modi en in horizontale vlucht te testen.
Op 2 november 1954 vertrok de ervaren XFY-1 voor het eerst verticaal en schakelde na de klim over op horizontale vlucht. Daarna werd de auto weer rechtop gezet en geplant. De vlucht duurde 21 minuten, waarvan 7 vliegtuigachtige vlucht. Het begin van dergelijke controles maakte het mogelijk om de echte kenmerken van horizontale vlucht te bepalen. Er werd dus vastgesteld dat het tailsitter-vliegtuig zelfs met de minimale stuwkracht van de motor een snelheid van meer dan 480 km / u ontwikkelt. Het vliegtuig was niet uitgerust met luchtremmen, wat snelheidscontrole bemoeilijkte. Hierdoor haalde hij herhaaldelijk onvrijwillig het back-upvliegtuig in dat hem vergezelde.
Vlakke vlucht. Foto Airwar.ru
Nadat de berekende kenmerken waren bevestigd, vertoonde het prototype bepaalde nadelen. Allereerst werd vastgesteld dat de XFY-1 moeilijk te besturen is, vooral in tijdelijke omstandigheden. Voor een veilige landing heeft ervaren piloot J. F. Coleman moest de auto rechtop zetten op een hoogte van ongeveer 300 m en hem dan voorzichtig op de grond laten zakken. De laatste meters van de afdaling gingen gepaard met speciale moeilijkheden, omdat talrijke wervels de landing belemmerden en bovendien de piloot vanuit zijn cockpit de situatie niet goed kon volgen. Om dit probleem gedeeltelijk op te lossen, kreeg het prototype in een van de testfasen een radiohoogtemeter met lichtalarmen: groene en oranje lampen gaven een normale afdaling aan en rood gaf een overschrijding van de veilige verticale snelheid aan.
JF Coleman vloog tot medio 1955 een enkele Pogo. Een ervaren piloot slaagde erin om alle subtiliteiten van het besturen van zo'n machine in moeilijke modi onder de knie te krijgen. Tegelijkertijd werd duidelijk dat het onwaarschijnlijk is dat gewone piloten van gevechtseenheden kunnen leren hoe ze een dergelijke techniek moeten besturen. Bovendien lagen dergelijke taken buiten de macht van zelfs professionele testers. Dus medio mei 1955 moest piloot John Knebel deelnemen aan de tests. Tijdens zijn eerste vlucht zonder zekering kon hij de auto niet op zijn plaats houden en crashte hij bijna. Daarna werden alle nieuwe vluchten alleen aan Coleman toegewezen.
Achteraanzicht. Foto Airwar.ru
16 juni 1955 J. F. Coleman stuurde de ervaren Tailsitter voor de laatste keer de vrije vlucht in. Daarna werd de auto naar de hangar gestuurd terwijl hij de testresultaten bestudeerde, het project afrondde, enz. In het voorjaar van volgend jaar werd besloten om nieuwe tests uit te voeren door de zeemacht, waarvoor twee marinevliegpiloten gingen studeren. Ze waren echter nooit in staat om mee te werken.
Tijdens testvluchten slaagde het enige vluchtmodel Convair XFY-1 Pogo erin het grootste deel van de middelen te ontwikkelen. Bij de volgende controle werden er spanen gevonden in de olie uit de versnellingsbak. De auto had reparatie en restauratie nodig voor nieuwe tests. De klant vond de revisie van het vliegtuig echter overbodig. Het oorspronkelijke project interesseerde hem niet meer, waardoor het restaureren van het prototype al snel zinloos werd.
"Pogo" in kleur. Foto Airwar.ru
Na onderzoek van de successen van twee proefprojecten van Lockheed en Convair, heeft het US Naval Command conclusies getrokken over de praktische voordelen van staartzittende vliegtuigen. Deze techniek had merkbare voordelen ten opzichte van zowel vliegtuigen als helikopters, maar was tegelijkertijd niet verstoken van kenmerkende nadelen. Tests van het prototype "Pogo" toonden aan dat een dergelijke machine erg moeilijk te vliegen is en veeleisend is op de landingsplaatsen. De beheersing van een dergelijke techniek zou door een gemiddelde piloot nauwelijks onder de knie kunnen worden. Bovendien was landen op het schommelende dek van het schip vrijwel onmogelijk.
De ongebruikelijke projecten waren van technisch en wetenschappelijk belang. Ze toonden de fundamentele mogelijkheid om niet-standaard verticale startvliegtuigen te creëren. Tegelijkertijd hadden deze ontwikkelingen een specifieke verhouding tussen positieve en negatieve kenmerken. Serieproductie, bediening en massa-ontwikkeling van dergelijke apparatuur waren niet logisch.
Experimentele machine als tentoonstelling, augustus 1957. Foto door Wikimedia Commons
In 1956 werd het XFY-1-project gesloten wegens gebrek aan echte vooruitzichten. Het eerste en derde prototype, bedoeld voor grond- en statische tests, werden als onnodig gedemonteerd. De enige vliegende Pogo was enige tijd op de Norfolk Air Force Base (Californië). Het werd later geschonken aan het Smithsonian Institution's National Air and Space Museum. In het filiaal van het museum in de stad Suiteland (Maryland) wordt een uniek apparaat bewaard.
De sluiting van het experimentele Convair XFY-1-project leidde tot de voltooiing van de werkzaamheden aan het Tailsitter-vliegtuig, dat sinds eind jaren veertig in opdracht van de Amerikaanse marine is uitgevoerd. Twee projecten toonden de fundamentele mogelijkheid aan om apparatuur met een ongewoon uiterlijk te ontwikkelen en te bouwen, maar toonden tegelijkertijd de buitensporige complexiteit van de werking ervan. Oorspronkelijk was het de bedoeling dat het resultaat van twee projecten de opkomst van een op een vliegdekschip gebaseerde jager zou zijn, maar later werden deze ontwikkelingen experimenteel. Twee projecten hebben een soortgelijk probleem met succes opgelost.
