Campana XV-15
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| XV-15 | |
|---|---|
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| información general | |
| Tipo | Avión VTOL experimental |
| Origen nacional | Estados Unidos |
| Fabricante | Helicóptero Bell Textron |
| Estado | Prototipo |
| Usuario principal | NASA |
| Número construido | 2 |
| Historia | |
| Primer vuelo | 3 de mayo de 1977 |
| Jubilado | 2003 |
| Desarrollado en | V-22 Osprey AgustaWestland AW609 |
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El Bell XV-15 es un avión de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) estadounidense con rotor basculante . Fue el segundo avión de despegue y aterrizaje vertical experimental exitoso y el primero en demostrar el rendimiento de alta velocidad del concepto en comparación con los helicópteros convencionales.
Desarrollo
Primeros aviones de rotor VTOL
La idea de construir aviones VTOL utilizando rotores similares a los de los helicópteros en las puntas de las alas se originó en la década de 1930. El primer diseño parecido 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 a volar fueron el Transcendental Model 1-G monoplaza y el Transcendental Model 2 biplaza, ambos propulsados por un solo motor alternativo. El desarrollo del Model 1-G comenzó en 1947, y voló en 1954. El Model 1-G voló hasta que se estrelló en la bahía de Chesapeake el 20 de julio de 1955, destruyendo el prototipo de avión pero sin herir gravemente al piloto. El Transcendental 1-G fue el primer avión de rotor basculante que voló, y logró la mayor parte de una transición de helicóptero a avión en vuelo a diez grados del vuelo horizontal verdadero de la aeronave. El Model 2 se desarrolló y voló poco después, pero no voló mucho más allá de las pruebas de vuelo estacionario. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos retiró la financiación a favor del Bell XV-3 .
El Bell XV-3 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 transferían la potencia a los conjuntos de rotores de las puntas de las alas inclinables.
Se investigaron otros conceptos de rotor, como rotores ralentizados , rotores detenidos, rotores plegables y rotores de diámetro variable, 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. [1]
Avances tecnológicos
Uno de los principales problemas de los primeros diseños de aeronaves con rotores basculantes era que los ejes de transmisión que llevaban la potencia desde el fuselaje hasta los rotores de las puntas de las alas, junto con la caja de cambios y los mecanismos de inclinación en las puntas de las alas, soportaban cargas considerables y eran pesados. Transmitían grandes cantidades de potencia y par a largas distancias para un sistema de transmisión de potencia de aeronave.
El avión experimental XV-15 introdujo un importante avance en el concepto de diseño: en lugar de motores en el fuselaje, el XV-15 trasladó los motores a las cápsulas giratorias de las puntas de las alas, acopladas directamente a los rotores. La ruta normal para la energía era directamente desde el motor a una caja de cambios de reducción de velocidad y al rotor/hélice sin necesidad de ejes largos. Todavía había un eje de transmisión a lo largo de las alas para uso de emergencia para transferir energía al rotor opuesto en caso de falla del motor, pero ese eje normalmente no soportaba ninguna carga de energía, lo que le permitía ser más liviano.
El concepto de motor basculante introdujo complejidades en el diseño de los motores y de los compartimentos de los motores para poder pasar de operar horizontalmente a operar verticalmente. Esos problemas se solucionaron bastante pronto en el programa XV-15.
A finales de los años 1960 y principios de los años 1970, la NASA y otros investigadores trabajaron intensamente en pruebas teóricas y en túneles de viento de varios rotores. Dos empresas participaron en la investigación y propusieron diseños: Bell Helicopter y Boeing Vertol . El enfoque se centró en los rotores basculantes, 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 rotores basculantes con rotores fijos y con rotores plegables.
Proyecto XV-15
En 1971 se lanzó en el Centro de Investigación Ames de la NASA lo que luego se convertiría en el programa XV-15 . Después de un trabajo preliminar, se realizó un concurso para otorgar dos contratos de investigación y desarrollo de 0,5 millones de dólares para diseños de prototipos. Entre las empresas que participaron se encontraban Sikorsky Aircraft , Grumman Aircraft , Boeing Vertol y Bell Helicopter.
El 20 de octubre de 1972 se adjudicaron contratos de investigación y desarrollo a Bell Helicopter y Boeing Vertol. Las propuestas de diseño de ambas empresas se entregaron el 22 de enero de 1973.
Diseños en competencia
Boeing Vertol propuso su Modelo 222 (que no debe confundirse con el posterior helicóptero convencional Bell 222 ), en el que los motores estaban en cápsulas fijas al final de cada ala, y una cápsula pequeña y giratoria con el rotor estaba ligeramente más cerca del fuselaje en el ala. Este diseño simplificó el diseño del motor al mantenerlo horizontal en todo momento sin tener ejes de transmisión muy largos para los rotores basculantes.
En el diseño de Bell, el Bell Model 301, toda la cápsula de la punta del ala giraba entre horizontal y vertical, con el conjunto de motor y 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 revisar 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 se dedicaron a la ingeniería y las pruebas exhaustivas para completar el desarrollo del avión. El primero de los dos Bell XV-15, con matrícula N702NA , voló por primera vez el 3 de mayo de 1977. Después de unas pruebas de vuelo mínimas en las instalaciones de pruebas de Bell, el avión se trasladó al Centro de Investigación Ames en Sunnyvale, California, donde se montó en el gran túnel de viento de Ames y se probó exhaustivamente en varios entornos de vuelo simulados.
Para el programa de aviones experimentales de despegue y aterrizaje verticales (JVX) del Departamento de Defensa de los 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 un contrato de diseño preliminar ese año, que condujo al Bell Boeing V-22 Osprey . [2]
Pruebas de vuelo
Después de las pruebas de vuelo y en el túnel de viento realizadas por Bell, el avión fue trasladado a la base Dryden de la NASA , situada en la base aérea Edwards, en el desierto de California. Las pruebas de vuelo del XV-15 continuaron ampliando su capacidad de vuelo. Pudo operar con éxito tanto en modo helicóptero como en modo avión normal y realizar una transición fluida entre ambos modos. Una vez que se consideró que el avión había sido probado lo suficiente, fue devuelto al Centro de Investigación Ames para realizar más pruebas.
Los XV-15 se consideraron suficientemente probados y uno de los aviones fue llevado al Salón Aeronáutico de París de 1981 para realizar vuelos de demostración. El New York Times elogió su rendimiento. "Y si alguna vez hubo un avión adorable, ese es el Bell XV-15... La máquina, el éxito del espectáculo, realizó una serie de maniobras, entre ellas hacer reverencias a la multitud". [3] Durante el año siguiente, al senador Barry Goldwater, al secretario de la Marina John Lehman y a otros funcionarios se les ofreció vuelos de copiloto invitados para promover la tecnología de rotores basculantes para el desarrollo militar. [4]
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 en la década de 1980. Ambos XV-15 volaron activamente durante la década de 1980 para probar la aerodinámica y las aplicaciones de rotor basculante para los tipos de aeronaves civiles y militares que pudieran seguir.
La Federación Aeronáutica Internacional clasifica al XV-15 como un Rotodyne, y como tal tiene el récord de velocidad de 456 kilómetros por hora (283 mph), [5] y los tiempos de ascenso de 3 km [6] y 6 km. [7]
Más pruebas
El primer prototipo de avión XV-15, N702NA, fue transferido de nuevo a Bell para su desarrollo y demostración. El 20 de agosto de 1992, el avión se estrelló mientras lo pilotaba un piloto de pruebas invitado. Estaba despegando para un vuelo estacionario final cuando un perno se salió del sistema de control colectivo en un pilón, lo que provocó que el rotor pasara a paso completo. El avión se volcó sin control y se estrelló invertido. Aunque sufrió daños importantes, el avión estaba en gran parte intacto estructuralmente y tanto el piloto como el copiloto escaparon con solo heridas leves del choque. 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 en apoyo del programa militar V-22 Osprey y del avión de transporte civil Bell/Agusta BA609 (aún en desarrollo en 2023 como AgustaWestland AW609). Continuó en operaciones de prueba principalmente de la NASA hasta septiembre de 2003. La distancia de despegue más corta se logró con las góndolas en un ángulo de 75 grados. [8]
Después de que el N703NA fuera retirado de las operaciones de prueba, fue donado al Museo Nacional del Aire y el Espacio del Instituto Smithsoniano en Washington, DC. El XV-15 voló a través del país desde Fort Worth, Texas, hasta el museo antes de ser desmantelado para su exhibición. Ahora se exhibe en el Centro Steven F. Udvar-Hazy en el Aeropuerto Internacional Washington Dulles .
Especificaciones (XV-15)
| Imagen externa | |
|---|---|
 Dibujo en corte del XV-15 |
Datos de Jane's All the World's Aircraft 1988-89 [9]
Características generales
- Tripulación: 2 en asientos eyectables Rockwell-Columbus LW-3B
- Capacidad: hasta 9 pasajeros si se instalan asientos / 3400 lb (1542 kg) de carga útil máxima STOL
- Ancho: 57 pies 2 pulgadas (17,42 m) en total con rotores girando
- Altura: 12 pies 8 pulgadas (3,86 m) sobre las aletas de la cola
- 15 pies 4 pulgadas (5 m) con góndolas verticales
- Área del ala: 169 pies cuadrados (15,7 m2 )
- Perfil aerodinámico : Alas - NACA 64A015 [10]
- 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 galones estadounidenses (191 galones imperiales; 867 L) en cuatro tanques laterales
- Planta motriz: 2 × motores turboeje / turbohélice Textron Lycoming LTC1K-4K , 1.550 shp (1.160 kW) cada uno, potencia de despegue normal (10 min máx) [11]
- 1.802 shp (1.344 kW) de potencia de emergencia (2 min máx.)
- (Lycoming T53-L-13B modificado)
- Diámetro del rotor principal: 2 × 25 pies (7,6 m)
- 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 ; punta: NACA 64-(1.5)12/208 [10]
- Sección de pala (Boeing ATB): - raíz: V43030-1.58/VR-7; punta: Boeing VR-8 [10]
Actuación
- Velocidad máxima: 332 nudos (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)
- Autonomía: 445 millas náuticas (512 millas, 824 km) con el combustible al máximo
- Techo de servicio: 29.000 pies (8.800 m)
- Techo de servicio OEI: 15.000 pies (4.572 m)
- Techo de vuelo estacionario IGE: 10.500 pies (3.200 m)
- Techo de vuelo estacionario OGE: 8.650 pies (2.637 m)
- Velocidad de ascenso: 3150 pies/min (16,0 m/s) al nivel del mar
- Carga del disco: 15,2 lb/pie cuadrado (74 kg/ m2 )
- Potencia/masa : 0,45 hp/lb (1 kW/kg) [12]
Véase también
Desarrollo relacionado
Aeronaves de función, configuración y época comparables
Listas relacionadas
Referencias
Notas
- ^ Miller, Jay. "Origen de las especies". Air & Space/Smithsonian , julio de 2004. Consultado el 17 de marzo de 2012.
- ^ Norton 2004, págs. 22–33.
- ^ Anderson, Susan Heller (14 de junio de 1981). "El Salón Aeronáutico de París: comida, bebida y tratos por el poderío militar". The New York Times .
- ^ R. Whittle, La máquina de los sueños . págs. 95–100.
- ^ "ID de registro FAI n.º 1553 Archivado el 3 de diciembre de 2013 en Wayback Machine " Fédération Aéronautique Internationale Fecha de registro 6 de abril de 1990. Consultado: 18 de noviembre de 2013.
- ^ "FAI Record ID #1551 - Rotodyne, tiempo para ascender a una altura de 3000 m Archivado el 3 de diciembre de 2013 en Wayback Machine " Fédération Aéronautique Internationale Fecha de registro 15 de marzo de 1990. Consultado: 18 de noviembre de 2013.
- ^ "FAI Record ID #1552 - Rotodyne, tiempo para ascender a una altura de 6000 m Archivado el 3 de diciembre de 2013 en Wayback Machine. " Fédération Aéronautique Internationale Fecha de registro 15 de marzo de 1990. Consultado: 18 de noviembre de 2013.
- ^ Maisel 2000, pág. 70.
- ^ Taylor, John WR, ed. (1988). Jane's All the World's Aircraft 1988-89 (79.ª edición). Londres: Jane's Information Group. págs. 347-348. ISBN. 0-7106-0867-5.
- ^ abc Lednicer, David. "La guía incompleta para el uso de perfiles aerodinámicos". m-selig.ae.illinois.edu . Consultado el 16 de abril de 2019 .
- ^ Maisel 2000, págs. 130-132.
- ^ Warwick, Graham (febrero de 1992). "Inclinación hacia los objetivos". Flight International : 44.
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. "Bell XV-15". Straight Up: A History of Vertical Flight (Directo al grano: una historia del vuelo vertical) . Atglen, PA: Schiffer Publishing, 2000. ISBN 0-7643-1204-9 .
- Norton, Bill. Bell Boeing V-22 Osprey, transporte táctico con rotor basculante . Earl Shilton, Leicester, Reino Unido: Midland Publishing, 2004. ISBN 1-85780-165-2 .
Enlaces externos
- Imagen del XV-15 en vuelo estacionario
