El Bell XV-3 es un rotor basculante experimental estadounidense. Hizo su primer vuelo el 23 de agosto de 1955. La primera transición del vuelo vertical al horizontal fue el 18 de diciembre de 1958. En total, se completaron más de 250 vuelos de prueba en 1966, lo que demostró la posibilidad fundamental de crear un rotor basculante con tornillos giratorios. Las pruebas de este avión fueron reconocidas como exitosas, por lo que se decidió crear sobre su base un aparato que ya tuviera motores rotativos, lo que llevó a la creación del rotor basculante Bell XV-15.
El Bell XV-3 experimental tenía un gran fuselaje diseñado para 4 pasajeros, alas fijas con una envergadura de 9,54 metros y un motor Pratt & Whitney R-985, que desarrollaba una potencia máxima de 450 CV. El rotor-hélice, que estaba ubicado en la consola de cada ala, se transfirió a la posición requerida con la ayuda de motores eléctricos: hacia arriba, para vuelo vertical, hacia adelante, para vuelo horizontal.
Para obtener un avión que pudiera combinar las características de un avión y un helicóptero, se hicieron muchos intentos para crear una variedad de máquinas de alas rotativas, incluidas hélices rotativas, que en occidente se llamaban tiltrotor, y en nuestro país, un helicóptero-avión. Estos aviones estaban equipados con hélices rotativas de gran diámetro con palas articuladas y una pequeña carga en el área barrida, como en los helicópteros, lo que proporcionaba a tales máquinas la capacidad de realizar despegues verticales con una potencia relativamente baja del motor instalado en ellos..
Las hélices del rotor basculante se accionaban directamente desde los motores, que podían instalarse en las góndolas, girando con las hélices, o desde el motor / motores, que estaban ubicados en el fuselaje del automóvil o en góndolas separadas, mientras que solo las hélices giraban cuando cambiando a otro modelo de vuelo. Durante el vuelo horizontal, el rotor basculante se controlaba como un avión, con la ayuda de los controles ordinarios de la aeronave, y al cambiar al vuelo vertical, como un helicóptero, con la ayuda de controlar el paso general y cíclico de las hélices. Se asumió que en caso de avería de la central eléctrica, los rotores basculantes podrían aterrizar como un avión con planificación e inclinación parcial de las hélices o, como un helicóptero, en modo de autorrotación.
Campana Tiltrotor XV-3
Durante muchos años, la empresa Bell ha realizado una gran cantidad de investigación y trabajo experimental en el campo de la creación de rotores basculantes, el trabajo en esta dirección fue liderado por los diseñadores Arthur Young y Bertrand Kelly, posteriormente se unió a ellos Robert Lichten. En la competencia del Ejército Americano de 1950 por el mejor diseño de aeronaves para servicios de reconocimiento y rescate de primera línea, Bell presentó un diseño de rotor basculante con hélices de rotor basculante. En total, la comisión consideró 17 proyectos diferentes, de los cuales solo se seleccionaron 3 proyectos de aviones de ala giratoria, incluido el proyecto de los diseñadores de la empresa "Bell". Como resultado del concurso celebrado en 1951, la Fuerza Aérea de Estados Unidos firmó un contrato con esta empresa para la construcción de dos convertidores experimentales para posteriores pruebas de vuelo de los vehículos.
La construcción del primer rotor basculante de Bell, que inicialmente recibió la designación Bell XH-33, y luego Bell XV-3, se retrasó, la obra se completó solo a principios de 1955, y el 10 de febrero del mismo año el primer oficial tuvo lugar la demostración de la novedad. El 11 de agosto de 1955, tuvieron lugar los primeros vuelos de despegue vertical y vuelo estacionario, y luego las transiciones a vuelo horizontal, cuando las hélices se inclinaron a 15 grados (piloto de pruebas Floyd Carlson). En las posteriores pruebas del rotor basculante, que tuvieron lugar el 25 de octubre de 1956 en el aire a una altitud de 60 metros con las hélices inclinadas 20 grados, el dispositivo perdió el control por inestabilidad mecánica y cayó, mientras que el Bell XV-3 quedó destruido, y piloto de pruebas Dick Stensbury como resultado de la caída, resultó gravemente herido.
Debido al desastre, las pruebas de vuelo adicionales del rotor basculante continuaron solo en 1958 en la segunda instancia del Bell XV-3. Al principio, tenía hélices de dos palas, pero pronto fueron reemplazadas por unas de tres palas. Por primera vez, el 18 de diciembre de 1958 se realizó una transición completa de vuelo vertical a vuelo horizontal con posterior aterrizaje vertical, en este vuelo el rotor basculante fue controlado por el piloto de pruebas Bill Quinlen. En vuelos posteriores, el dispositivo pudo alcanzar una velocidad de 212 km / ha una altitud de 1220 metros. En 1962, esta unidad fue transferida para más pruebas en el Centro de Investigación Langley de la NASA. En este centro, Bell XV-3 voló con éxito en modos verticales y realizó transiciones incompletas al modo de avión con un paso de hélice de 30-40 grados.
Además, el rotor basculante se probó en un soporte especial, donde se realizó una transición completa al modo de vuelo "avión". Al cambiar de un modo de vuelo de helicóptero a uno de avión, las hélices se inclinaron 90 grados utilizando un engranaje helicoidal de motores eléctricos. El proceso de transición usualmente tomaba solo de 15 a 20 segundos. Al mismo tiempo, el rotor basculante Bell XV-3 pudo continuar volando en cualquier posición intermedia de las hélices durante la transición. En total, este rotor basculante ha realizado más de 250 vuelos de prueba y 110 transiciones completas entre modos de vuelo, habiendo volado unas 450 horas durante este tiempo. Durante estos vuelos se alcanzó una velocidad máxima de 290 km / h, así como una altitud de 3660 metros. Las pruebas de Tiltrotor continuaron en 1965, pero ya en un túnel de viento. Estas pruebas se detuvieron por el desprendimiento de la góndola con la hélice y el daño recibido por el Bell XV-3.
La Fuerza Aérea y el Ejército de los EE. UU. Tenían grandes esperanzas en el desarrollo de este tipo de aeronaves, creyendo que los convertidores son los más adecuados para operaciones de reconocimiento, comunicaciones y rescate. Bell ha creado una serie de proyectos para modelos militares y civiles de tales aviones de ala giratoria. En varios de ellos, se planeó instalar dos motores de turbina de gas ubicados en góndolas debajo del ala, mientras que se suponía que la velocidad máxima sería de unos 400 km / h.
El rotor basculante Bell XV-3 tenía el mismo diseño que los aviones convencionales. Lo más simple y adecuado fue el diseño, en el que las hélices estaban ubicadas en los extremos de las alas: cuando se giraban, el rotor basculante se parecía a un helicóptero transversal de doble rotor. Durante el despegue vertical, el flujo de las hélices se inhibió, soplando sobre el ala, que fue la razón de la pérdida de las hélices en el empuje, y la velocidad máxima del rotor basculante fue relativamente pequeña debido a la baja potencia-peso. relación de la aeronave experimental.
Externamente, el rotor basculante experimental Bell XV-3 es un monoplano con un motor y dos hélices rotativas de tres palas, además de un chasis patín de un diseño muy sencillo, la pista del chasis era de 2, 8 metros. Al mismo tiempo, el fuselaje del avión se distinguió por buenas formas aerodinámicas. En su proa había una carlinga con una gran área acristalada. En esta cabina había un piloto, copiloto u observador, así como dos pasajeros, en lugar de ellos se podía colocar a un herido en camilla con un ordenanza. El ala del rotor basculante era recta y tenía un área relativamente pequeña, ya que se calculó para crear sustentación solo a la velocidad de vuelo de crucero. En los extremos del ala había pequeñas góndolas con tornillos giratorios. Los representantes del servicio técnico podrían quitar el revestimiento de la punta del ala para tener acceso a los componentes de la transmisión. El ala también tenía alerones y flaps retráctiles. La unidad de cola era la misma que la de los aviones convencionales: con un timón, con una gran cola vertical, en la quilla había un estabilizador con un tramo de 4 metros con elevadores.
Debido a su diseño, el rotor basculante Bell XV-3 tenía una serie de características operativas únicas. Por ejemplo, la transmisión cruzada, que era típica de los aviones multimotor, estaba ausente. En el caso de una falla en la planta de energía, las hélices Bell XV-3 se llevaron automáticamente a una posición vertical, como resultado de lo cual el rotor basculante podría descender en autorrotación como un helicóptero ordinario o un autogiro convencional. Al mismo tiempo, las hélices se inclinaban hacia adelante para generar empuje; sin embargo, durante el vuelo horizontal, parte de la sustentación fue creada por el ala del aparato.
Lo más difícil para los ingenieros de Bell fue la selección de hélices del diámetro óptimo para el rotor basculante Bell XV-3. La cuestión era que para el despegue vertical del vehículo se necesitaban hélices de gran diámetro, mientras que en vuelo horizontal era más rentable utilizar hélices pequeñas. Al final, el diámetro de compromiso de los tornillos giratorios fue de 7,6 metros. Las hélices de tres palas de este diámetro se ubicaron en góndolas en las puntas de las alas. Los manguitos roscados tenían bisagras verticales y horizontales que se cruzaban ubicadas a una distancia de 0,44 metros del eje de rotación, así como compensadores de oscilación. Los cubos de la hélice estaban cubiertos con carenados. Las hojas pegadas totalmente metálicas en planta tenían una forma rectangular y una torsión geométrica de 20 grados.
El rotor basculante experimental Bell XV-3 estaba propulsado por un motor de pistones radiales refrigerado por aire de Pratt & Whitney. Era el R-985-AN-1 y el motor tenía una potencia máxima de 450 CV. a 2300 rpm a una altitud de 450 metros y durante el despegue. El motor se instaló en la parte central del fuselaje. Debido a la insuficiente potencia de la central, la velocidad máxima se limitó a 280 km / h, aunque el rotor basculante mostró un valor mayor durante las pruebas. Alcanzar una mayor velocidad fue posible mediante la sustitución del motor por uno más potente. En particular, había planes para instalar un GTE Lycoming T-53 de doble eje, que desarrollaba una potencia de 825 CV.
Después de la finalización de las pruebas de Bell XV-3, la idea de un rotor basculante no se abandonó en los Estados Unidos. Después de él, nació un nuevo modelo. El nuevo avión estaba equipado con motores que ya giraban. Recibió la designación Bell XV-15 y realizó su primer vuelo en mayo de 1977. Y el 19 de marzo de 1989, el rotor basculante Bell V-22 Osprey despegó hacia el cielo, que ha estado en servicio desde 2005. Sirve en el Cuerpo de Marines y en el Comando de Operaciones Especiales de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. A partir de 2016, se han construido más de 300 vehículos de este tipo y continúa el suministro de estos convertidores a las fuerzas armadas de EE. UU.
Características técnicas de vuelo del rotor basculante XV-3:
Dimensiones totales: longitud - 9, 2 m, altura - 4 m, envergadura - 9, 5 m, diámetro de los tornillos giratorios - 7, 6 m.
Peso vacío - 1907 kg.
Peso de despegue - 2218 kg.
La planta de energía es un teatro Pratt Whitney R-985-AN-1 con una capacidad de 450 hp.
La velocidad máxima es de 290 km / h.
Velocidad de crucero: 269 km / h.
Alcance práctico - 411 km.
Techo de servicio - 4600 m.
La velocidad de ascenso es de 6, 3 m / s.
Tripulación - 1 persona.
