Herrick HV-2A Vertaplane

Herrick HV-2 Vertaplane (Herrick Vertoplane-2) był jednym z pierwszych zmiennopłatów na świecie i został zaprojektowany przez Gerarda P. Herricka, pioniera w dziedzinie VTOL w latach trzydziestych XX wieku. Koncepcja Herricka zakładała samolot, który miał stałe dolne skrzydło i górne skrzydło, które mogło obracać się wokół osi pionowej. Górne skrzydło wirnika można było zatrzymać lub uruchomić zarówno na ziemi, jak iw powietrzu. HV-2 był pierwszym samolotem z wirnikiem zatrzymywanym w locie, który faktycznie wykorzystywał ten złożony system do generowania siły nośnej i napędu w wielu lotach testowych oraz do wykonywania przejścia w locie.

Nowoczesne odpowiedniki wykorzystujące podobną koncepcję napędu to Sikorsky S-72 i Boeing X-50 .

Historia

Główną motywacją do opracowania zmiennopłata było zbudowanie samolotu odpornego na przeciągnięcia . Herrick wyobraził sobie obracające się skrzydło jako rodzaj spadochronu do użycia w sytuacjach awaryjnych podczas krytycznych faz startu i lądowania. W tym celu skrzydło wirnika miało mieć możliwość startu i zatrzymania zarówno w locie, jak i na ziemi. Projekty Herricka, realizowane w latach 1931-1937, różniły się od nowoczesnych koncepcji wirnika zatrzymującego tym, że wirnik nie był aktywnie napędzany, ale działał w wiatrakowca .

W fazie rozwoju Herrick kilkakrotnie zmieniał nazwę swojego samolotu, używając oznaczeń Vertoplane, Vertaplane, Convertoplane i Convertaplane. Kongres Samolotów Zamiennych nazwał go również ojcem zmiennopłata, przyznając mu tablicę za całokształt twórczości.

HV-1

HV-1 był pierwszym samolotem zaprojektowanym przez Herricka. Jednomiejscowy samolot miał 40-konny silnik Poyer i był wyposażony w dolne skrzydło o krótkiej rozpiętości i górne skrzydło wirnika o średnicy 11,00 m na pylonie nad kokpitem. Prototyp HV-1 miał swój pierwszy lot jako stałopłat w Niles w stanie Michigan , 6 listopada 1931 r. Późniejsze starty były również wykonywane z wirnikiem obracającym się jako wiatrakowiec automatyczny, ale kiedy górne skrzydło zostało wystrzelone w locie, uderzyło w statecznik pionowy i zatrzymało się w pozycji równoległej do kadłuba. Chociaż pilot, Merrill Lambert, był w stanie wyskoczyć, zginął, gdy jego spadochron nie otworzył się. HV-1 został zniszczony w wypadku.

HV-2A

Herrick, z pomocą inżyniera lotnictwa Ralpha McLarena, rozpoczął następnie budowę poprawionego wariantu oznaczonego jako HV-2A. Podobnie jak HV-1, prototyp został zbudowany przez firmę Heath Aircraft, małego producenta samolotów domowej roboty . Górne skrzydło miało rozpiętość zaledwie 7,32 m, aby zapobiec kontaktowi ze statecznikiem pionowym.

Loty testowe HV-2A wykonał 22-letni George Townson, który nie miał wcześniejszego doświadczenia z wiatrakowcami. Zapłacono mu 25 USD za każdą godzinę lotu, 12,50 USD za godziny kołowania i 1,50 USD za godziny konsultacji. Pierwszy lot jako stałopłat odbył się 31 października 1936 r., A następnie przeprowadzono testy na lotnisku Boulevard w zewnętrznych dzielnicach Filadelfii . Potem nastąpiły wstępne testy kołowania i loty w trybie wiatrakowca. Loty przebiegały w taki sposób, że wirnik był wprawiany w ruch poprzez krótkie uderzenie nim podczas postoju, następnie samolot toczył się po obrzeżach pola w celu zwiększenia prędkości wirnika, w końcu kołował na początek pasa startowego i wystartował pod wiatr. Wszystkie loty odbywały się po prostym torze lotu na maksymalnej wysokości zaledwie około 15 m. Prędkość przeciągnięcia w trybie stałego skrzydła wynosiła 64 km/h, aw trybie wiatrakowca 56 km/h, co dowodzi, że wirnik może pełnić funkcję podnoszenia. Poniżej 56 km/h pionowe opadanie następowało bez efektu przeciągnięcia.

Loty na wyższych wysokościach 400 m i pierwsze zakręty odbywały się między lotniskiem Boulevard a mniejszym lotniskiem oddalonym o około 1,6 km. Pierwsze przejście między konfiguracją stałopłata a wiatrakowca miało miejsce 26 lipca 1937 roku. W tym celu procedura polegała na naprężeniu gumowej linki w górnym skrzydle dwoma obrotami wirnika i po starcie z prędkością 80 km/h na wysokości 45 m zwolnij górną blokadę skrzydła. Podczas pierwszej takiej próby Townson zmagał się z silnymi oscylacjami wokół wszystkich trzech osi, które nie ustępowały, dopóki prędkość wirnika nie osiągnęła 250 obr./min. Ten lot jest uważany za pierwszą udaną zmianę samolotu wymiennego. Druga udana próba miała miejsce 30 lipca 1937 r., tym razem pod lupą mediów i członków NACA i sztaby wojskowe.

W latach 1937-1939, kiedy samolot przeszedł na emeryturę, wykonano jeszcze około 100 zmian w powietrzu. Samolot został następnie przeniesiony do Narodowego Muzeum Lotnictwa i Przestrzeni Kosmicznej, gdzie został wystawiony zwisający z sufitu budynku 23 w Silver Hill w stanie Maryland .

Projekt

Koncepcja HV-1 i HV-2 różniła się od późniejszych projektów tym, że wirnik Herricka nie był zasilany, ale działał tylko w trybie wiatrakowca. HV-2A był napędzany 5-cylindrowym silnikiem gwiazdowym Kinner. Dolne skrzydło miało płat Clark-Y, konstrukcję z drewna z poszyciem ze sklejki. Górne skrzydło, również zbudowane z drewna z płatem Herrick M-7-II, miało podwójne poszycie. Symetryczny płat z zakrzywioną górą i płaskim dnem miał głębokość 1,20 m pośrodku i zwężał się do 0,60 m na końcach skrzydeł. Kadłub i usterzenie ogonowe były pokryte tkaniną i konwencjonalnie zbudowane ze spawanych rur. Koszt budowy określono na 1500 dolarów.

Obrotowa powierzchnia nie miała układu sterowania i była wyposażona jedynie w dźwignię odblokowującą. W pozycji zablokowanej górne skrzydło było ustawione równolegle do dolnego skrzydła; po odblokowaniu górne skrzydło zaczęło się obracać jako wirnik. Podobnie jak w przypadku HV-1, ten został zamontowany na osi. Przegub zawiasowy umożliwiał ruch „kołysający”, tj. wirnik poruszał się w górę, gdy obracał się w kierunku nosa, iw dół, gdy obracał się do tyłu. Hydrauliczny system tłumienia ograniczał wahania.

W celu uruchomienia wirnika po zwolnieniu blokady wirnika, nawet w ewentualnych sytuacjach awaryjnych, w których obrót nie został zainicjowany automatycznie, HV-2A posiadał specjalny układ zapłonowy Bendix. Składał się z małej turbiny, wału napędowego i zatrzasku zawierającego nabój z zapalnikiem. Po otwarciu zatrzasku zapalnik został wyzwolony elektrycznie. Gazy z naboju, które przechodziły przez rurkę, napędzały turbinę, która działała na wał napędowy. To spowodowało, że wirnik osiągnął prędkość około 60 na minutę w ciągu kilku obrotów. Strumień powietrza zapewnił następnie ostatecznie ustalenie stałej prędkości około 250/min. Jednak ten system awaryjny nigdy nie był używany podczas testów.

Jeżeli wirnik był już wprawiony w ruch na ziemi, odbywało się to według następującej procedury: Przy pomocy czterech osób (po dwie na każdą końcówkę wirnika) gumowy kabel, który znajdował się w rurze wewnątrz skrzydła, został rozciągnięty przez obrócenie wirnika o dwa obroty do tyłu. Kabel był podłączony do innego kabla, który był owinięty wokół bębna na głowicy wirnika. Po zwolnieniu linki rotor rozpędzał się do prędkości około 60 obr/min.