La última vez vimos los proyectos de aviones en forma de disco creados en la Alemania nazi. Ninguno de ellos alcanzó un estado más o menos refinado. El diseño más exitoso, el avión AS-6, logró entrar en pruebas de vuelo e incluso intentó despegar. Sin embargo, todo esto se logró a costa de varios accidentes. Como resultado, Alemania, después de haber invertido mucho dinero, nunca recibió un solo avión con una forma redonda no estándar. Unos años antes que los alemanes, ingenieros estadounidenses iniciaron proyectos similares. Y por diversas razones, los "discos" de Estados Unidos resultaron tener mucho más éxito que los alemanes, aunque tampoco entraron en producción masiva.
"Pancakes" de Zimmermann
De todos los ingenieros estadounidenses, Charles Zimmerman logró el primer éxito en el campo de los aviones en forma de disco. Cabe señalar que la idea de hacer el ala redondeada en planta existía antes. Solo las ideas anteriores quedaron en las etapas de ideas o bocetos preliminares de la apariencia de la aeronave. En 1933, Zimmerman consiguió un trabajo en Chance Vought y pudo comenzar a investigar sobre alas de relación de aspecto ultrabaja. El propósito de su trabajo era estudiar las propiedades de un ala con una relación de aspecto de aproximadamente la unidad, así como varias formas de los bordes delantero y trasero del ala. A lo largo de varios años, Zimmermann probó varias configuraciones aerodinámicas hasta que llegó a la conclusión de que las características de la superficie de apoyo, que tenía una forma redonda en planta, eran buenas.
Vought V-173 "Panqueque volador"
Los estudios han demostrado que un ala en forma de disco, a pesar de la relativamente alta resistencia al aire, tiene muy buena sustentación. Además, se descubrió en modelos de prueba que era posible mejorar las características aerodinámicas de una aeronave con tal ala solo mediante la disposición correcta de motores y hélices. Para hacer esto, este último debe colocarse de manera que el flujo creado por ellos lave las superficies superior e inferior del ala. En 1939, el proyecto de Zimmermann había llegado a una etapa en la que era posible dejar de experimentar con modelos y comenzar a diseñar un avión en toda regla.
El avión con el índice V-173 y el nombre no oficial Flying Pancake ("Flying Pancake") ha incorporado todas las nuevas ideas de Zimmermann. La unidad principal de la estructura era un casco de ala, de forma parecida a un círculo. En este caso, el perfil del ala era simétrico. Dos hélices de la aeronave se adelantaron del ala y cada una tenía un diámetro de más de cinco metros. Gracias a esto, además de la velocidad de rotación de las hélices especialmente seleccionada, la sustentación del ala fue varias veces mayor que la de los aviones con un ala recta del mismo envergadura. Además, las hélices giraban de modo que los vórtices que salían de las palas giraban en dirección opuesta al movimiento de los vórtices de estela en los extremos del ala. Esta característica de diseño aumentó la extensión efectiva del plano del rodamiento de uno a cuatro. Al mismo tiempo, no se requirieron cambios en el tamaño de la aeronave.
Dentro del casco del ala se colocaron dos motores de pistón Continental A80 con solo 80 caballos de fuerza cada uno. Cada uno de ellos estaba conectado a su propia hélice y sincronizado con el otro motor a través de un eje adicional. Vale la pena señalar que para garantizar un flujo efectivo alrededor del ala, se tuvo que introducir una caja de cambios separada en el mecanismo de sincronización: un motor hizo girar su hélice en el sentido de las agujas del reloj y el otro en el sentido contrario. Sin embargo, incluso con una planta de energía tan compleja e inusual, el V-173 no pesaba más de 1400 kg. En el centro de la parte delantera del casco del ala se colocó una cabina con un dosel en forma de gota. Para comodidad del piloto, la parte inferior de la parte delantera del ala estaba hecha de vidrio. El hecho es que cuando esta parte del avión se selló con una lona o madera contrachapada, el piloto normalmente no podía mirar hacia adelante y hacia abajo, lo que podría tener un efecto extremadamente deplorable en el aterrizaje de la aeronave. Se planificó que el aterrizaje y despegue se realizaran de forma tradicional, utilizando la pista. El V-173 estaba equipado con un tren de aterrizaje no retráctil reforzado con puntales simple. Para un avión puramente experimental, esto se consideró suficiente. El control de vuelo debía realizarse mediante dos quillas con timón y dos estabilizadores con timón, denominados "elevadores". Tal como los concibió Zimmermann, desempeñaron simultáneamente el papel de alerones y elevadores. Un poco más tarde, dicho órgano de gobierno se llamará el término "Elevon".
Al comienzo del montaje del prototipo, la Oficina de Aeronáutica de la Marina de los EE. UU. Se interesó en el proyecto. Poco después, cambiaron su interés por prestar mucha atención y exigieron que el V-173 se desarrollara aún más teniendo en cuenta la posible operación en portaaviones. Sin embargo, la apariencia de la máquina era tan inusual que las autoridades navales exigieron primero que el modelo a escala real del "Pancake" fuera soplado en un túnel de viento. Llegó al punto en que uno de los almirantes hizo una pregunta como "¿puede volar esta cosa?" El 15 de septiembre de 1941, se completaron los experimentos en el túnel de viento y nadie de las altas autoridades dudó más del potencial del nuevo avión. El día después del final de las pruebas del modelo a gran escala, la Marina le ofreció a Chance Vought un contrato para desarrollar un caza de combate basado en portaaviones completo.
Durante la purga, se identificaron varias fallas de diseño, que pronto se corrigieron. En el verano del 42, un V-173 experimentado fue a probar. Al principio, los pilotos de prueba se limitaban solo a rodar y trotar. El primer vuelo de la aeronave tuvo lugar solo el 23 de noviembre. Al mismo tiempo, ya en los primeros vuelos "Flying Pancake" mostró excelentes características y confirmó completamente la corrección de su diseñador. Por ejemplo, la velocidad de despegue durante el despegue no superó los 45-50 km / h, y dos motores solo 80 CV cada uno. lo aceleró a 240 kilómetros por hora. Para una planta de energía tan débil, esto fue más que bueno. No sin accidentes. A principios de 1943, ambos motores se apagaron en el avión prototipo durante el vuelo. El piloto tuvo que planear hasta la playa más cercana y realizar un aterrizaje de emergencia. Debido a la resistencia insuficiente del "revestimiento" arenoso, el avión volcó el morro y dañó las hélices. Sin embargo, la reparación tomó solo unos días.
Cuando se reconstruyó el prototipo V-173, Zimmerman, en colaboración con los diseñadores de Chance Vout bajo la dirección de Y. Greenwood, había completado el desarrollo de una nueva versión del Flying Pancake. Esta vez, el diseño estaba destinado a uso militar. Solo los militares, seamos sinceros, no mostraron mucho interés en el avión original. Sí, el rendimiento del despegue y aterrizaje parecía prometedor, pero la necesidad de reestructurar la producción, introducir nuevas tecnologías, etc. Claramente no agregó optimismo. Por lo tanto, el diseño del nuevo avión con el índice XF5U se adoptó solo en julio de 1943, y el contrato para la construcción de dos prototipos se firmó un año después. El nuevo luchador recibió el apodo de Skimmer - "Skimmer".
El diseño general del XF5U era similar al del V-173. Sin embargo, a diferencia de la estructura de madera del avión más antiguo, se propuso hacer el nuevo de metal. Este material era un compuesto de piezas de balsa cubiertas con lámina de aluminio. La metalita tenía buenos valores de resistencia y era muy ligera. Además, existía la posibilidad de fabricar piezas metálicas mediante estampación, lo que prometía reducir significativamente el coste de producción. El XF5U es más grande que su predecesor, lo que, sin embargo, no tiene ningún impacto en las cargas permitidas. El sistema de control en su conjunto siguió siendo el mismo, pero la cabina se modificó significativamente. Gracias a un nuevo y resistente marco de metalita, la cabina se movió hacia arriba, lo que también permitió quitar la ventana en la parte inferior de la parte delantera del ala. Se colocaron seis ametralladoras Browning M2 de 12,7 mm a los lados de la cabina. A los lados del puesto de trabajo del piloto había dos instalaciones de tres ametralladoras. Para mediados de los años 40, tales armas se consideraron suficientes, pero en el futuro se planeó reemplazar las ametralladoras con cañones de 20 mm. Además del armamento de barril, el avión podría transportar misiles, bombas, etc. no guiados. Para ellos, había seis pilones debajo de la parte central del avión.
Por separado, vale la pena hablar de la nueva central eléctrica XF5U. Un caza de combate basado en portaaviones en toda regla sería propulsado por motores de pistón Pratt & Whitney R2000-7 con una capacidad de 1350 hp. Junto con los nuevos motores, el "Pancake" actualizado recibió nuevas hélices. Para el XF5U, Hamilton Standard ha desarrollado una forma de hélice de pala original. En comparación con los antiguos, eran más eficientes a velocidades bajas y medias. Además, las nuevas hélices de cuatro palas se han optimizado para un rendimiento de RPM relativamente bajo. La potencia total de la central eléctrica superó los dos mil quinientos caballos de fuerza. En combinación con hélices eficientes y un peso máximo de despegue de 7600 kg, esto incluso hizo posible despegar verticalmente. Solo para esto fue necesario instalar el avión en una rampa especial.
A mediados de junio de 1945, el primer prototipo del Shumovka estaba listo. La novedad del diseño e incluso de su propio concepto impidió durante mucho tiempo el inicio de las pruebas. El liderazgo de la Marina de los EE. UU. De vez en cuando emitía nuevas prohibiciones de vuelos. Debido a esto, el primer rodaje solo fue posible al final del 46. A su vez, el primer vuelo tuvo lugar el 12 de enero de 1947. Quiso la suerte que hubiera pocos problemas con el apoyo a los militares. A principios del 47, la Marina también recortó los fondos. Por esta razón, el programa de pruebas de vuelo tuvo que acortarse. Sin embargo, manteniendo el rendimiento de despegue y aterrizaje, fue posible acelerar la aeronave a más de 800 kilómetros por hora. Para 1945, este fue un muy buen indicador, pero no para el 48º. En ese momento, los aviones de combate comenzaron a ingresar a las tropas y "Shumovka" simplemente no encontró un lugar en la nomenclatura de aviones navales. A principios de 1948, el programa se congeló y, un poco más tarde, se desmontaron ambos prototipos.
XF5U-1
Teóricamente, la aerodinámica del "Flying Pancake" y el "Skimmer" hizo posible realizar tales maniobras que otros aviones simplemente no eran capaces de hacer. Además, el diseño del XF5U Skimmer podría facilitar mucho la vida a las tripulaciones de los portaaviones. Sin embargo, la revolucionaria novedad del diseño fue el factor que puso fin a todo el proyecto. De todos los aviones en forma de disco de Zimmermann producidos, solo un prototipo V-173, que se conserva en el Museo Smithsonian, ha sobrevivido hasta el día de hoy.
El platillo volador que no voló
Durante varios años después del cierre de los proyectos de Zimmermann, las ideas de diseños no estándar regresaron solo de manera científica. No llegó al punto de construir prototipos. Esto cambió en 1952 cuando el empleado de Avro Canada, John "Jack" Frost, inició el proyecto Avro VZ-9 Avrocar. Vale la pena señalar que, a diferencia de los diseños descritos anteriormente, la idea de Frost era totalmente coherente con lo que la mayoría de la gente imagina cuando dicen "aviones en forma de disco". El diseñador canadiense decidió no hacer el ala en forma de disco, sino basarse en otra idea original.
El Avrocar S / N 58-7055 (marcado AV-7055)
Frost decidió utilizar el propulsor de chorro ya familiar para ese momento en combinación con el llamado. el efecto Coanda. La esencia de este fenómeno radica en el hecho de que una corriente de líquido o gas, que se mueve junto a cualquier objeto, tiende a acercarse o incluso a "pegarse". Según la idea de Frost, se suponía que este comportamiento del aire facilitaría la maniobra del aparato. Primero, los ingenieros de Avro Canada fabricaron un pequeño aparato para demostrar sus ideas. El modelo con un diámetro de solo 11 centímetros podía elevarse en el aire a una pequeña altura, pero ningún mecanismo de maniobra encajaba en él. Sin embargo, el departamento militar canadiense se interesó por la idea y destinó alrededor de 400 mil dólares estadounidenses para continuar el trabajo. Poco después, el proyecto recibió el índice Y2.
En esta etapa, el futuro Avrocar se convirtió en el objetivo de un drama de espías. Desde 1952, la CIA ha estado tratando de averiguar si algunos países tienen nuevos diseños de aviones. En el 53, los scouts se enteraron de la existencia del proyecto Y2 y lo informaron a sus superiores. Poco después de la transferencia de documentos a los "arriba", los caballeros del Pentágono se pusieron en contacto con el ejército canadiense y los invitaron a continuar la creación de Y2 en conjunto. Canadá aceptó la oferta. Entre otras cosas, esto tuvo implicaciones financieras agradables. El jefe de la División de Investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, el teniente general D. Putt, ha recaudado $ 2 millones en fondos al año. Muy audaz para un nuevo proyecto revolucionario. Sin embargo, se asignó el dinero y Avro continuó su investigación. A mediados de la década, el proyecto VZ-9 estaba listo, que, de hecho, se convirtió en el "canto del cisne" del programa Y2.
El disco de quince metros con seis turborreactores, que expulsaban gases a través de sus propias boquillas y también accionaban una gran turbina, teóricamente podría trepar a cualquier altura y volar en cualquier dirección. El cliente, representado por el ejército estadounidense y canadiense, aprobó el proyecto, pero exigió primero probar la nueva tecnología en un vehículo tripulado más pequeño. Debido a esto, la "placa" se comprimió a un diámetro de unos seis metros. La planta de energía también se cambió en consecuencia: ahora solo se colocaron tres motores alrededor de la turbina central. El sistema de control de vuelo es interesante. Para el ascenso o descenso, se suponía que debía cambiar el empuje de todos los motores a la vez, lo que afectaba la velocidad de la turbina de elevación. Para inclinarse en una dirección u otra, Avrocar tenía un sistema especial que cambiaba el empuje de los motores individuales para que el cuerpo del dispositivo, debido a su diferencia, se inclinara en la dirección correcta. Tuve que jugar mucho con este sistema: era necesario tener en cuenta la respuesta del acelerador de los motores, la estabilidad de todo el aparato y muchos otros parámetros.
Algunas fotografías en vuelo
A mediados de 1959, estaba listo el primer prototipo del Avrocar. Ha llegado el momento de las pruebas. Las primeras semanas se pasaron trabajando en la interacción de los motores y sus sistemas de control. Fue un negocio difícil, pero los canadienses y los estadounidenses lo lograron. En noviembre del mismo año, el VZ-9 estaba listo para su vuelo inaugural. El 12 de noviembre, el "platillo volante" despegó del suelo y se cernió a baja altura. Con el tiempo, comenzaron a agregar tracción y a llevar el dispositivo a altitudes ligeramente más altas. A una distancia de aproximadamente un metro del suelo, Avrocar colgaba libremente, maniobraba y podía moverse en cualquier dirección. Pero cuando se trataba de subir a una altura de al menos unos pocos metros, surgió de repente una característica muy desagradable del proyecto. La planta de energía relativamente débil del prototipo podría proporcionar una estabilidad y capacidad de control satisfactorias solo a una altura de hasta un metro y medio. Con el ulterior ascenso de "Avrocar" tuvo que apoyarse únicamente en el efecto Coanda. El efecto de pantalla, a su vez, desapareció y la aeronave perdió su estabilidad anterior. Después de una serie de vuelos de prueba, los ingenieros de Avro Canadá tuvieron que regresar detrás de los cajones. Mientras tanto, los militares canadienses, descontentos con los resultados, llegaron a la conclusión de que el proyecto era inútil y se negaron a seguir dando dinero.
Durante los meses siguientes, un equipo de diseñadores dirigido por J. Frost intentó encontrar una solución al problema descubierto y garantizar la estabilidad adecuada. En esta etapa del trabajo, se recopilaron varios modelos más, en los que se trabajaron nuevas ideas. Sin embargo, ninguno de los modelos pudo trepar a una altura tolerable y aún así no volcarse. Entre las razones de este comportamiento de los vehículos se encuentran la falta de apoyo aéreo adicional (el mismo efecto suelo) y los requisitos de diseño para un equilibrado exacto y exacto, y la necesidad de sincronizar el funcionamiento de los motores. Todo esto podría corregirse solo con la ayuda de un cambio de diseño radical. A fines de 1960, Frost comenzó a rediseñar el proyecto de acuerdo con la experiencia que había acumulado. Desde 1959, el proyecto Y2 ha sido financiado únicamente por Estados Unidos. Con el tiempo, los funcionarios estadounidenses responsables del programa comenzaron a dudar de su conveniencia. Por lo tanto, poco después del inicio de la modernización cardinal, cesó la financiación de Avrokar. El personal del Pentágono era duro y lacónico. El documento de terminación de obra indicaba la inutilidad del proyecto, así como la ausencia de un resultado satisfactorio a un costo de unos doce millones de dólares.
Sin embargo, el "platillo" no volador fue llevado al museo aeroespacial.
Ambos prototipos construidos de Avrocar, que se conservan en los museos de aviación de Estados Unidos, han sobrevivido hasta nuestros días. Hace unos diez años, varios historiadores canadienses abogaron por la transferencia de uno de los "Avrokars" a manos de Canadá. Motivaron esto por la necesidad de reconocer los méritos de su país en la creación del proyecto. Al mismo tiempo, se pasó por alto el tema de la financiación de acciones, aunque Estados Unidos gastó más de diez veces más dinero en el programa Y2 que su vecino del norte. En particular, y por lo tanto, las conversaciones de principios de la década de 2000 han sido solo conversaciones, y ambos VZ-9 construidos todavía se encuentran en museos estadounidenses.
