Campana XV-15 - Bell XV-15
| XV-15 | |
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| XV-15 en un vuelo estacionario | |
| Papel | Avión experimental VTOL |
| origen nacional | Estados Unidos |
| Fabricante | Bell helicóptero Textron |
| Primer vuelo | 3 de mayo de 1977 |
| Retirado | 2003 |
| Usuario principal | NASA |
| Número construido | 2 |
| Desarrollado en | Águila pescadora V-22 |
El Bell XV-15 es un avión VTOL de rotor basculante estadounidense . Fue el segundo avión de rotor basculante experimental exitoso y el primero en demostrar el rendimiento de alta velocidad del concepto en relación con los helicópteros convencionales.
Desarrollo
Aviones de rotor VTOL tempranos
La idea de construir aviones VTOL utilizando rotores similares a helicópteros en las puntas de las alas se originó en la década de 1930. El primer diseño que se asemeja a los rotores basculantes modernos fue patentado por George Lehberger en mayo de 1930, pero no desarrolló más el concepto. En la Segunda Guerra Mundial , se desarrolló un prototipo alemán llamado Focke-Achgelis Fa 269 a partir de 1942, pero nunca voló.
Dos prototipos que llegaron al vuelo fueron el Transcendental Model 1-G de un asiento y el Transcendental Model 2 de dos asientos, ambos propulsados por motores recíprocos simples. El desarrollo comenzó en el Modelo 1-G en 1947, y voló en 1954. El Modelo 1-G voló hasta un accidente en la Bahía de Chesapeake el 20 de julio de 1955, destruyendo el avión prototipo pero sin herir gravemente al piloto. El Transcendental 1-G fue el primer avión de rotor basculante en volar, y logró la mayor parte de una transición de helicóptero a avión en vuelo dentro de los diez grados del verdadero vuelo horizontal de un avión. El Model 2 fue desarrollado y voló poco después, pero no voló mucho más allá de las pruebas de vuelo estacionario. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos retiró los fondos a favor del Bell XV-3.
El Bell XV-3 se voló por primera vez en 1955. Al igual que sus predecesores, el XV-3 tenía los motores en el fuselaje y los ejes de transmisión transfiriendo potencia a los conjuntos de rotor de punta de ala inclinables.
Otros conceptos de rotor, como rotores lentos , rotores detenidos, rotores plegables y rotores de diámetro variable, se investigaron para diseños posteriores, pero los ingenieros de Bell Kenneth Wernicke y Bob Lichten los consideraron inviables en comparación con la experiencia con el proyecto XV-3.
Avances tecnológicos
Uno de los principales problemas con los primeros diseños de aviones de rotor basculante era que los ejes de transmisión que transportaban energía desde el fuselaje hasta los rotores de las puntas de las alas, junto con la caja de cambios y los mecanismos de inclinación de las puntas de las alas, tenían cargas sustanciales y eran pesados. Estaban transfiriendo grandes cantidades de potencia y par a largas distancias para el sistema de transmisión de potencia de un avión.
El avión experimental XV-15 introdujo un importante avance en el concepto de diseño: en lugar de motores en el fuselaje, el XV-15 movió los motores hacia las cápsulas giratorias de la punta del ala, directamente acopladas a los rotores. El camino normal para la potencia era directamente desde el motor a una caja de cambios de reducción de velocidad y al rotor / hélice sin ningún eje largo involucrado. Todavía había un eje de transmisión a lo largo de las alas para uso de emergencia para transferir potencia al rotor opuesto en caso de falla del motor, pero ese eje normalmente no soportaba ninguna carga de potencia, lo que lo hacía más liviano.
El concepto de motor basculante introdujo complejidades en el diseño de los motores y los módulos del motor para poder pasar de operar horizontalmente a operar verticalmente. Estos problemas se abordaron bastante temprano en el programa XV-15.
A finales de la década de 1960 y principios de la de 1970, la NASA y otros investigadores trabajaron extensamente en pruebas teóricas y en túnel de viento de varias cápsulas de rotor. Dos empresas participaron en la investigación y la propuesta de diseños: Bell Helicopter y Boeing Vertol . La atención se centró en las cápsulas de rotor basculante, la integración de los rotores basculantes con las alas y el fuselaje de la aeronave y el estudio del flujo de aire a medida que los rotores se inclinaban. Se investigaron los rotores basculantes con rotores fijos y con rotores plegables.
Proyecto XV-15
Lo que se convertiría en el programa XV-15 se lanzó en 1971 en el Centro de Investigación Ames de la NASA . Después del trabajo preliminar, se llevó a cabo un concurso para adjudicar dos contratos de investigación y desarrollo de $ 0,5 millones para diseños de prototipos. Las empresas que respondieron fueron Sikorsky Aircraft , Grumman Aircraft , Boeing Vertol y Bell Helicopter.
Los contratos de I + D se otorgaron a Bell Helicopter y Boeing Vertol el 20 de octubre de 1972. Las propuestas de diseño de las dos empresas se entregaron el 22 de enero de 1973.
Diseños competidores
Boeing Vertol propuso su Modelo 222 (que no debe confundirse con el helicóptero convencional Bell 222 posterior ), en el que los motores estaban en cápsulas fijas al final de cada ala, y una pequeña cápsula giratoria con el rotor estaba ligeramente más cerca del fuselaje. en el ala. Este diseño simplificó el diseño del motor manteniéndolo horizontal en todo momento sin tener ejes de transmisión muy largos a los rotores basculantes.
En el diseño de Bell, Bell Modelo 301, toda la cápsula de la punta del ala giraba entre horizontal y vertical, con el motor y el rotor fijados juntos dentro de la cápsula. Esto simplificó la transmisión de potencia, pero tenía requisitos más complicados para el diseño del motor y probablemente era un poco más pesado que la propuesta de Boeing.
Después de una revisión de ambas propuestas, la NASA seleccionó el Bell 301 para un mayor desarrollo, y el 31 de julio de 1973 se emitió un contrato para más I + D. Los siguientes cuatro años completaron la ingeniería y las pruebas para completar el desarrollo de la aeronave. El primero de dos Bell XV-15, número de cola N702NA , voló por primera vez el 3 de mayo de 1977. Después de pruebas de vuelo mínimas en las instalaciones de prueba de Bell, la aeronave se trasladó al Centro de Investigación Ames en Mountain View, California, donde luego se montó en el gran túnel de viento de Ames y probado exhaustivamente en varios entornos de vuelo simulados.
Para el programa de aeronaves experimentales de despegue / aterrizaje vertical (JVX) de servicio conjunto del Departamento de Defensa de EE. UU. , Bell Helicopter y Boeing Vertol se unieron para presentar una oferta para una versión ampliada del XV-15 en 1983. El equipo de Bell Boeing recibió una contrato de diseño preliminar ese año, que llevó al Bell Boeing V-22 Osprey .
Prueba de vuelo
Después de las pruebas en el túnel de viento y en vuelo de Bell, la aeronave se trasladó a NASA Dryden , que se encuentra en la Base de la Fuerza Aérea Edwards en el Alto Desierto de California. Las pruebas de vuelo del XV-15 continuaron ampliando su envolvente de vuelo. Fue capaz de operar con éxito en los modos de vuelo de helicópteros y aviones normales y realizar una transición sin problemas entre los dos. Una vez que la aeronave se consideró suficientemente probada, se devolvió al Centro de Investigación Ames para realizar más pruebas.
Los XV-15 se consideraron suficientemente probados y se llevó un avión al Salón Aeronáutico de París de 1981 para vuelos de demostración. The New York Times elogió su desempeño. "Y si alguna vez hubo un avión adorable, es el Bell XV-15 ... La máquina, el éxito del espectáculo, realizó una serie de maniobras que incluyeron inclinarse ante la multitud". Durante el año siguiente, al senador Barry Goldwater, al secretario de la Marina John Lehman y a otros funcionarios se les ofrecieron vuelos de copiloto invitados para promover la tecnología de rotor basculante para el desarrollo militar.
Los XV-15 fueron una demostración estándar en el espectáculo aéreo anual de verano en la estación aérea naval Moffett Field, ubicada en el mismo lugar, durante varios años durante la década de 1980. Ambos XV-15 volaron activamente durante la década de 1980 probando aplicaciones aerodinámicas y de motor basculante para los tipos de aeronaves civiles y militares que podrían seguir, incluidos los programas V-22 y AW609.
La Fédération Aéronautique Internationale clasifica al XV-15 como un Rotodyne y, como tal, tiene el récord de velocidad de 456 kilómetros por hora (283 mph) y el tiempo de ascenso de 3 km y 6 km.
Pruebas adicionales
El primer prototipo de avión XV-15, N702NA, se transfirió de nuevo a Bell para el desarrollo de la empresa y el uso de demostración. El 20 de agosto de 1992, el avión se estrelló mientras lo volaba un piloto de pruebas invitado. Estaba despegando para un vuelo estacionario final cuando un perno se escapó del sistema de control colectivo en un pilón, lo que provocó que el rotor girara al máximo. La aeronave rodó boca abajo fuera de control y se estrelló invertida. Aunque significativamente dañada, la aeronave estaba estructuralmente intacta en gran parte y tanto el piloto como el copiloto escaparon con heridas leves en el accidente. La cabina del avión fue rescatada y convertida para su uso como simulador de vuelo .
El segundo prototipo XV-15, N703NA, se utilizó para pruebas de apoyo al programa de motor inclinable militar V-22 Osprey y al avión de transporte de motor inclinable medio civil Bell / Agusta BA609 . Continuó principalmente en las operaciones de prueba de la NASA hasta septiembre de 2003. La distancia de despegue más corta se logró con las góndolas en un ángulo de 75 grados.
Después de que el N703NA fuera retirado de las operaciones de prueba, fue donado al Museo Nacional del Aire y del Espacio del Smithsonian en Washington, DC. El XV-15 voló a campo traviesa desde Fort Worth, Texas hasta el museo antes de ser dado de baja para su exhibición. Ahora está en exhibición en el Centro Steven F. Udvar-Hazy en el Aeropuerto Internacional Washington Dulles .
Especificaciones (XV-15)
| Imagen externa | |
|---|---|
 Dibujo en corte de XV-15
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Datos de Jane's All the World's Aircraft 1988-89
Características generales
- Tripulación: 2 en asientos eyectables Rockwell-Columbus LW-3B
- Capacidad: hasta 9 pasajeros si hay asientos instalados / 3.400 lb (1.542 kg) máx. carga útil STOL
- Ancho: 17.42 m (57 pies 2 pulg) en total con rotores girando
- Altura: 3,86 m (12 pies 8 pulgadas) sobre las aletas de la cola
- 5 m (15 pies 4 pulg.) Con góndolas verticales
- Área del ala: 169 pies cuadrados (15,7 m 2 )
- Superficie aerodinámica : Alas - NACA 64A015
- Peso vacío: 9,570 lb (4,341 kg)
- Peso bruto: 13.000 lb (5.897 kg) VTO
- Peso máximo de despegue: 15.000 lb (6.804 kg) STO
- Capacidad de combustible: 229 gal EE.UU. (191 gal imp; 867 l) en cuatro tanques laterales
- Central eléctrica: 2 × Textron Lycoming LTC1K-4K turboeje / turbohélice motores, 1550 shp (1160 kW) cada potencia de despegue normal (10 min max)
- 1.802 shp (1.344 kW) de energía de emergencia (2 min máx.)
- (Lycoming T53-L-13B modificado)
- Diámetro del rotor principal: 2 × 25 pies (7,6 m)
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Área del rotor principal: 981,8 pies cuadrados (91,21 m 2 ) en total
- Sección de la hoja (original): - raíz: NACA 64-935 / 528/118 ; consejo: NACA 64- (1,5) 12/208
- Sección de la pala (Boeing ATB): - raíz: V43030-1.58 / VR-7; consejo: Boeing VR-8
Rendimiento
- Velocidad máxima: 332 kn (382 mph, 615 km / h) a 17.000 pies (5.182 m)
- Velocidad de crucero: 303 nudos (349 mph, 561 km / h) máx. a 16.500 pies (5.029 m)
- 200 nudos (230 mph; 370 km / h) a 20.000 pies (6.096 m)
- Nunca exceda la velocidad : 364 nudos (419 mph, 674 km / h)
- Alcance: 445 nmi (512 mi, 824 km) con combustible máximo
-
Techo de servicio: 29.000 pies (8.800 m)
- Techo de servicio OEI: 15.000 pies (4.572 m)
- IGE de techo flotante: 10,500 pies (3,200 m)
- Techo flotante OGE: 8650 pies (2637 m)
- Velocidad de ascenso: 3150 pies / min (16,0 m / s) al nivel del mar
- Carga del disco: 74 kg / m 2 (15,2 lb / ft2 )
- Potencia / masa : 0,45 hp / lb (1 kW / kg)
Ver también
Desarrollo relacionado
Aeronaves de función, configuración y época comparables
Listas relacionadas
Referencias
Notas
Bibliografía
- Maisel, Martin D., Demo J. Giulianetti y Daniel C. Dugan. NASA SP-2000-4517, "La historia de la aeronave de investigación de rotor basculante XV-15: del concepto al vuelo" (PDF). NASA , 2000.
- Markman, Steve y Bill Holder. "Campana XV-15". Directo: una historia del vuelo vertical . Atglen, PA: Schiffer Publishing, 2000. ISBN 0-7643-1204-9 .
- Norton, Bill. Bell Boeing V-22 Osprey, Tiltrotor Tactical Transport . Earl Shilton, Leicester, Reino Unido: Midland Publishing, 2004. ISBN 1-85780-165-2 .