Investigación de filtros Beta

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Filtro de investigación Beta 200A
Role	Helicóptero ligero Tipo de aeronave
Fabricante	División de Investigación de Filper Corporación Filper
Primer vuelo	26 de mayo de 1966

Los modelos Beta 200 y Beta 400 de Filper Research eran helicópteros biplaza pequeños con rotor rígido destinados al mercado de helicópteros personales. Filper Research, con sede en San Ramón (California) , estuvo en funcionamiento desde 1965 hasta 1968. El Beta 200 era un helicóptero de dos plazas y el Beta 400, de cuatro plazas. Se fabricaron y volaron un prototipo Beta 200 y un prototipo Beta 400. También se fabricaron varios fuselajes de preproducción que nunca volaron. Las pruebas de desarrollo se realizaron en la categoría experimental. El desarrollo no se completó y Filper no solicitó un certificado de tipo de la FAA para ninguno de los dos tipos. ^[1] Se contemplaron otras variaciones del diseño básico del Beta, pero nunca se desarrollaron más allá de la etapa conceptual. En noviembre de 1967 se produjo un accidente fatal del prototipo Beta 400 y la empresa cesó sus operaciones en abril de 1968.

Filper Research se formó como una división de Filper Corporation como resultado de su adquisición de Copperfield Corporation, una pequeña empresa de tecnología de helicópteros, en 1965. Filper Corporation era una empresa de producción agrícola y procesamiento de alimentos ubicada en el valle central de California con oficinas en San Ramón, California. Sus productos agrícolas se comercializaban bajo el nombre de "F&P"; Filper también fabricaba equipos de procesamiento de alimentos, como deshuesadores de melocotones.

Copperfield Corporation se formó en 1958. Los directores eran William Orr, Bub Orr, JFord Johnston, Ervin Culver, J Eric Rhodes y Jimmie Johnson. Todos los directores eran empleados recientes o actuales de Lockheed Corporation. William Orr, Bub Orr y Jimmie Johnson eran de Lockheed Missiles and Space en Sunnyvale, California. JFord Johnston. J Eric Rhodes y Ervin Culver eran de Lockheed Aircraft en Burbank, California. Johnston y Culver estuvieron involucrados en el programa de rotor rígido de Lockheed desde su inicio.

En el mismo período en el que Lockheed estaba desarrollando su tecnología de rotor rígido, Copperfield desarrolló de forma independiente un banco de pruebas de concepto de un pequeño helicóptero de rotor rígido en tándem (N9712C). El banco de pruebas tenía un marco tubular con rotores en tándem conectados por un eje de transmisión con el motor debajo. El piloto único se sentaba a horcajadas sobre la estructura tubular. El banco de pruebas fue volado (solo en vuelo estacionario) por el piloto de pruebas de Lockheed, Herman "Fish" Salmon. Copperfield llamó a su diseño de rotor rígido "Gyroflex". El diseño dinámico fue creado por Jford Johnston y Ervin Culver, que eran empleados de Lockheed en ese momento. Copperfield obtuvo un acuerdo con Lockheed que le permitió desarrollar su sistema sin problemas potenciales con respecto al posible uso de la tecnología de Lockheed. Los detalles exactos del acuerdo se desconocen, pero fueron suficientes para permitir a Copperfield buscar capital de riesgo para desarrollar un helicóptero utilizando la tecnología Gyroflex.

En 1965, William Orr, director de marketing y director de Copperfield, se puso en contacto con Filper Corporation como posible fuente de capital para un mayor desarrollo. Basándose en el éxito del banco de pruebas, Filper adquirió los derechos de desarrollo y comercialización del diseño "Gyroflex" y los servicios de algunos empleados de Copperfield. No se sabe si Filper adquirió Copperfield o si sólo su tecnología. Luego, Filper fundó Filper Research. A partir de ese momento, toda la financiación de Filper Research fue proporcionada por Filper Corporation. Filper Corporation fue absorbida por DiGiorgio Corporation en 1976. ^{[2] [3]}

Filper Research inició sus operaciones en junio de 1965. Estaba ubicada en un edificio de oficinas cerca de las instalaciones de Filper en San Ramón, California. El personal que estuvo en el lugar ese primer día estuvo compuesto por el gerente general William F. Orr, el ingeniero jefe J. Ford Johnston, el ingeniero jefe de proyectos J. Eric Rhodes, el diseñador industrial Jimmie Johnson y John Turner, un ingeniero mecánico que se había graduado el viernes anterior de la CSULA. Esta fue la primera asociación del Sr. Turner con Copperfield.

Bub Orr no participó en ningún momento del programa; Ervin Culver sólo participó de forma periférica. William Orr era el punto de contacto diario con Filper y los medios de comunicación especializados en aviación.

Poco después se agregaron las siguientes personas:

• Andrew Androlia, director de fabricación de Hiller
• Bruce Jones - Piloto de pruebas - Hiller
• Bob Kelly - Diseñador de fuselaje - Lockheed
• William Wada - Diseño del sistema de transmisión - Hiller - Arrow Gear
• Jack Baumann: diseñador principal del fuselaje
• Paul McKim - Ingeniero de pruebas en tierra - Hiller
• El personal de fabricación, bajo la dirección de Andy Androlia, estaba formado casi exclusivamente por antiguos empleados de Hiller Helicopters en Palo Alto. Tras su fallida oferta para el contrato del ejército para el helicóptero de observación ligero (LOH), Hiller fue comprado por Fairchild y trasladó sus operaciones a Maryland. Este fue un acontecimiento fortuito, ya que proporcionó a Filper Research un equipo de fabricación altamente cualificado. La competición LOH fue ganada por la división de aeronaves de Hughes Tool Company con su OH-6A Cayuse. El competidor LOH de Hiller (YOH-5) se convirtió en el helicóptero comercial de 5 plazas FH1000. El competidor Bell Helicopter (YOH5) se convirtió en el muy exitoso Jet Ranger.

Un sistema de rotor rígido de helicóptero no tiene bisagras de aleteo ni bisagras de adelanto y retraso entre el eje del rotor y las palas del rotor. Un rotor rígido hace que el helicóptero sea muy maniobrable, capaz de alcanzar altas velocidades con un rango de centro de gravedad extraordinariamente amplio. Antes de 1960, los intentos de desarrollar tecnología de rotor rígido por parte de varios fabricantes de helicópteros habían fracasado. Como resultado, los sistemas de rotor en las máquinas existentes en ese momento usaban rotores oscilantes (Bell, Hiller, et al) o articulados (Sikorsky, Piasecki et al). A principios y mediados de la década de 1960, Lockheed Corporation realizó la investigación y el desarrollo de una serie de pequeños helicópteros utilizando un concepto revolucionario de rotor rígido. El diseño de Lockheed se basó en el trabajo del legendario dinamista de Lockheed Ervin Culver con la ayuda de JFord Johnston. Lockheed produjo varios prototipos, que se describen a continuación.

El primer prototipo de rotor rígido de Lockheed fue el CL-475 (nótese que la designación del modelo CL significa Clarence I. "Kelly" Johnson de Skunk Works). El CL-475 de dos plazas implementó con éxito el concepto de rotor rígido de Lockheed en un formato convencional de un solo rotor principal y rotor de cola. Lockheed luego diseñó un prototipo de rotor rígido mucho más aerodinámico, el Modelo 286 , que demostró una estabilidad y características de vuelo asombrosas. Finalmente, se produjo un prototipo de helicóptero compuesto agregando un motor turborreactor Pratt and Whitney PT-6 al Modelo 286. Este se denominó XH-51 . El XH-51 voló a 302 mph. El éxito del XH-51 fue un factor primordial para que Lockheed fuera seleccionado para el programa AAFCS / Cheyanne del ejército.

Como se mencionó anteriormente, Copperfield había desarrollado un banco de pruebas de concepto (N9712C). Utilizando ese sistema básico, Jimmie Johnson creó un diseño para el Beta 200, ^[4] un helicóptero personal de dos asientos.

El diseño incluía un fuselaje aerodinámico, rotores montados en pilones delanteros y traseros y un compartimento de pasajeros ubicado en la parte trasera. El motor estaba montado debajo y delante del compartimento de pasajeros. Los rotores estaban interconectados con un eje de transmisión que era impulsado por el motor a través de un embrague y una caja de transferencia. Los rotores se controlaban solo por fuerza, reaccionando como un giroscopio.

El Beta 200A tenía muchas características de diseño innovadoras, como un volante de control de estilo ala fija en lugar de los controles de vuelo típicos de los helicópteros . Sin embargo, algunas de estas características presentaban importantes desafíos de desarrollo. Entre ellas se encontraban:

• Un sistema de transmisión muy complejo y pesado que consta de dos sistemas de rotor, dos cajas de engranajes de transmisión de rotor, un eje de interconexión de rotor largo, una caja de transferencia y un embrague de transmisión centrífuga.
• Controles de vuelo mecánicos complejos. Los rotores no se controlaban mediante el movimiento de cabeceo como en los helicópteros normales, sino aplicando fuerzas sobre los rotores que luego respondían como grandes giroscopios.
• La selección de palas del rotor principal con torsión cero.
• Una superposición relativamente grande entre los rotores delantero y trasero

Estas opciones de diseño finalmente evitaron los costos de adquisición y el desempeño de vuelo muy agresivos presentados en los materiales de marketing. ^{[5] [6] [7] [8]}

El diseño del helicóptero de preproducción Beta 200A comenzó en junio de 1965.

El ingeniero jefe del proyecto, J. Eric Rhodes, y el diseñador y dibujante John Turner diseñaron la estructura básica del fuselaje del Beta 200, con la ayuda de Bob Kelly y, más tarde, en 1965, de Jack Baumann, que había diseñado previamente el Baumann Custer CCW-5. El ingeniero jefe J. Ford Johnston realizó el análisis dinámico.

El diseño del sistema de transmisión estuvo a cargo de Bill Wada. Las cajas de cambios fueron fabricadas por Arrow Gear de Downers Grove, Illinois.

Se seleccionó el motor Continental IO-360E, conectado a la caja de transferencia mediante un ventilador de refrigeración y un embrague centrífugo. La cubierta se adaptaba perfectamente al motor.

El diseño del vehículo de preproducción Beta 200A se completó en mayo de 1966.

La fabricación de fuselajes de preproducción comenzó a fines de 1965. La fabricación se llevó a cabo en una ampliación de la planta de Filper en San Ramón.

La fabricación del fuselaje incluyó la creación de un "maestro de yeso", la fabricación y el montaje de revestimientos y mamparos contorneados, cuadernas, largueros y controles de vuelo. También se instalaron componentes dinámicos y cableado eléctrico.

Se construyeron aproximadamente seis fuselajes de preproducción, de los cuales solo dos, un Beta 200A y un Beta 400A, estuvieron en condiciones de volar.

El primer artículo de prueba de vuelo, un Beta 200A, que fue el artículo de prueba de vuelo, recibió el número de cola de la FAA N5000F. ^[9]

Más adelante en el programa se construyó un segundo fuselaje de preproducción/artículo de prueba de vuelo. Era el Beta 200A básico que se había extendido 36 pulgadas. Se instaló el Continental IO-520. Se lo denominó Beta 400A, porque podía tener cuatro plazas. Se le asignó el número de cola de la FAA N5005F.

Los artículos restantes en construcción eran fuselajes Beta 200A. Ninguno estaba cerca de estar en condiciones de volar al final del programa. No se asignaron números de cola de la FAA a estos fuselajes incompletos.

A finales de 1965, los componentes dinámicos, cajas de cambios, palas del rotor, etc., estuvieron disponibles. Durante este período se llevaron a cabo pruebas de laboratorio de los componentes dinámicos. Además, en paralelo con la fabricación de la producción, se construyó un banco de pruebas de tubos de acero que se utilizó para evaluar el rendimiento integrado del sistema de propulsión, los sistemas del rotor y los sistemas de control. El diseño de este banco de pruebas estuvo a cargo de John Turner. Estas pruebas en tierra no mostraron problemas de diseño significativos. Este banco de pruebas fue volado una sola vez en vuelo estacionario por el piloto de pruebas Bruce Jones. Las pruebas de resistencia de los componentes dinámicos continuaron durante la fase inicial de pruebas de vuelo.

El Beta 200A (N5000F) voló por primera vez el 26 de mayo de 1966. Las pruebas de vuelo del N5000F continuaron hasta julio de 1967. El director de pruebas de vuelo fue Zeke Hopkins, que había trabajado anteriormente con North American en el XB-70 y el A-EJ. El ingeniero de pruebas de vuelo fue John Turner. El piloto de las pruebas de vuelo iniciales fue Bruce Jones. El Sr. Jones dejó Filper Research a principios de 1967.

Los resultados de las pruebas de vuelo iniciales fueron muy decepcionantes. El Beta 200A presentó las siguientes características indeseables:

• Significativamente poco potente.
• Una tendencia a inclinar la nariz hacia abajo durante la transición al vuelo hacia adelante.
• El rotor "Gyroflex" no se podía controlar únicamente con la fuerza.

Los intentos de entrar en vuelo hacia adelante no tuvieron éxito; el N5000F fue probado sólo en vuelo estacionario.

Como resultado del pobre rendimiento del Beta 200A, se tomó la decisión de reemplazar el motor IO-360 (210 caballos de fuerza) por el Continental IO-520 (250 caballos de fuerza). Al mismo tiempo, se decidió que la potencia adicional permitiría aumentar el helicóptero a cuatro plazas. Este fue el origen del Beta 400A. El único Beta 400A (N5005F) voló el 13 de julio de 1967. Dado que las instalaciones de investigación de Filper en San Ramón solo tenían un helipuerto, las pruebas de vuelo se realizaron en el aeropuerto de Livermore, California. El ex piloto de la Fuerza Aérea, Tony Vincenzi, se convirtió en el piloto de pruebas de Filper en reemplazo de Bruce Jones.

Las pruebas de vuelo demostraron inmediatamente que la mayoría de las características indeseables del Beta 200A se mantenían. Aparte del cambio de motor, el único otro cambio que afectó el rendimiento de vuelo fue la adición de tres pies al fuselaje. Esto redujo la superposición del rotor.

Las pruebas de vuelo del N5005F comenzaron en julio de 1967. El N5005F pudo iniciar el vuelo hacia adelante. La expansión de la envolvente continuó hasta noviembre de 1967. El piloto de pruebas fue Tony Vincenzi.

Se programó un vuelo de expansión de la envolvente del N5005F para el 27 de noviembre de 1967. El plan de vuelo preveía un vuelo a 110 nudos, una velocidad que no se había intentado anteriormente. Cuando el piloto intentaba alcanzar el punto de prueba de 110 nudos a una altitud de aproximadamente 1500 pies sobre el nivel del suelo, el sistema del rotor se volvió inestable y destruyó el vehículo en vuelo. El piloto no pudo saltar en paracaídas y murió. Dado que el avión operaba en la categoría experimental, la NTSB no realizó una investigación del accidente. ^[10]

Filper Research cesó sus operaciones en abril de 1968. No se realizaron más operaciones de vuelo después del 27 de noviembre de 1967. Se interrumpió la fabricación de fuselajes. Se desconoce el destino del N5000F y de los fuselajes incompletos. Varios de los principios volvieron a Lockheed.

Helicóptero Copperfield (N9712C)

Banco de pruebas de concepto único con un motor Continental IO-360E de 200 hp ,

Banco de pruebas de Fliper

Banco de pruebas de "prueba de concepto" con bastidor tubular abierto de un solo asiento, una unidad construida y probada en vuelo.

Filtro Beta 200A (N5000F)

Prototipo biplaza con motor Continental IO-360E de 210 CV, uno construido y probado en vuelo y pensado como modelo para producción comercial.

Filtro Beta 300

Versión propuesta de seis asientos impulsada por un motor de turbina Allison 250-C18 de 317 shp ; solo concepto de diseño.

Filtro Beta 400A (N5005F)

Prototipo de cuatro asientos con un motor Continental IO-520 de 250 hp, uno construido y probado en vuelo y destinado a servir como modelo para la producción comercial.

Datos de ^{[4] [9] [1]}

Características generales

• Tripulación: dos
• Capacidad: dos (rotor de tres palas)
• Longitud: 17 pies 6 pulgadas (5,33 m)
• Altura: 2,8 m (9 pies 2 pulgadas)
• Peso vacío: 1.000 lb (453 kg)
• Peso bruto: 1.700 lb (771 kg)
• Planta motriz: 1 motor de pistón Continental IO-360 E de 210 hp, 200 hp (147,1 kW)
• Diámetro del rotor principal: 2 × 20 pies 5 pulgadas (6,22 m)

Actuación

• Velocidad máxima: 150 mph (241 km/h, 130 nudos)
• Alcance: 400 millas (642 km, 350 millas náuticas)

Los datos presentados anteriormente sobre peso en vacío, peso bruto, velocidad máxima y alcance no fueron verificados. Se utilizaron para promocionar los helicópteros Beta.

• Historia del filtro Beta 200 1966
• Historia del Filper Beta 400 1967
• Historial de Filper Beta 200