Opiekun ogona

Convair Pogo był projektem jednego ogona.

Tail -sitter lub tailsitter to rodzaj samolotu VTOL , który startuje i ląduje na ogonie , a następnie przechyla się poziomo do lotu do przodu.

Zapoczątkowany w latach dwudziestych XX wieku przez wynalazcę Nikolę Teslę , pierwszy samolot, w którym zastosowano konfigurację ogona, został opracowany przez nazistowskie Niemcy podczas drugiej wojny światowej . Rozwój takich samolotów przyspieszył w późnych latach czterdziestych i pięćdziesiątych XX wieku, gdy zarówno projektanci samolotów, jak i planiści obrony dostrzegli potencjalną wartość stałopłatów, które mogłyby wykonywać zarówno pionowy start, jak i pionowe lądowanie, jednocześnie przechodząc do i wychodząc z lotu konwencjonalnego. Nieodłącznymi problemami z samolotami z ogonem była słaba widoczność pilota i trudności w sterowaniu, zwłaszcza podczas pionowego zniżania i lądowania. Programy rozwoju załogowych opiekunów ogona były zazwyczaj kończone w formie bardziej praktycznej z wektorowaniem ciągu , stosowane w samolotach, takich jak Hawker Siddeley Harrier i Jakowlew Jak-38 .

Opis

Osoba siedząca na ogonie siedzi pionowo na ogonie podczas startu i lądowania, a następnie przechyla cały samolot do przodu w celu lotu poziomego. Różni się to bardzo od wielu innych rodzajów VTOL , które mają kadłuby zorientowane poziomo.

Opiekunowie ogona zmieniają orientację kadłuba po starcie. Zaczynają z tyłem samolotu do ziemi (… orientacja pionowa), a następnie zmieniają orientację w locie na orientację poziomą.

Niektórzy opiekunowie lądowali następnie konwencjonalnie w konfiguracji poziomej, podczas gdy inni mieli znacznie ambitniejszy cel lądowania w pionie z samolotem skierowanym tyłem do ziemi, co było wysoce niebezpieczną procedurą z wielu powodów, z których głównym było zwiększone zużycie paliwa i ograniczona liczba pilotów widoczność.

Historia

Wczesna praca

Koncepcję samolotu siedzącego na ogonie można przypisać wynalazcy Nikoli Tesli , który złożył wniosek o patent w 1928 r. Jednak przez prawie dwie dekady nie pojawiła się żadna natychmiastowa próba wdrożenia tej koncepcji w funkcjonalnym samolocie.

Podczas drugiej wojny światowej nazistowskie Niemcy pracowały nad myśliwcem Focke-Wulf Triebflügel (napędzanym skrzydłami), który uwzględniał w swoim projekcie koncepcję siadania na ogonie. Zawierał trzy skrzydła, które były zamontowane promieniowo jako wirnik na obracającej się części kadłuba, były one napędzane małymi silnikami odrzutowymi umieszczonymi na końcach skrzydeł, aby napędzać samolot poprzez ten obrót skrzydła. Do startu i lądowania latałby pionowo (podobnie jak helikopter ) przed przechyleniem w poziomie, aby latać jako samobieżne skrzydło generujące zarówno siłę nośną, jak i ciąg. Współczesny Heinkel Lerche miał pierścieniowe skrzydło tworzące kanał wokół konwencjonalnego śmigła, a przy przejściu z lotu pionowego do lotu do przodu winda przeniosłaby się na skrzydło.

Epoka zimnej wojny

W latach pięćdziesiątych projektanci samolotów na całym świecie zaangażowali się w programy mające na celu opracowanie stałopłatów, które byłyby w stanie nie tylko wykonywać zarówno pionowy start, jak i pionowe lądowanie, ale także wchodzić i wychodzić z lotu konwencjonalnego. Jak zauważył autor lotnictwa Francis K. Mason, samolot bojowy, który posiadałby takie cechy, skutecznie wyeliminowałby tradycyjne poleganie na stosunkowo wrażliwych pasach startowych, startując i lądując pionowo, w przeciwieństwie do konwencjonalnego podejścia poziomego. W związku z tym rozwój realnego pionowego startu i lądowania (VTOL) samoloty były szczególnie atrakcyjne dla planistów wojskowych wczesnego okresu powojennego . Ponieważ stosunek ciągu do masy silników turboodrzutowych wzrósł wystarczająco, aby pojedynczy silnik był w stanie unieść samolot, projektanci zaczęli badać sposoby utrzymania stabilności podczas lotu samolotu w fazie lotu VTOL.

Jedną z firm, która zdecydowała się zaangażować w badania VTOL, był francuski producent silników SNECMA , który od 1956 roku zbudował serię bezskrzydłych platform testowych o nazwie Atar Volant . Tylko pierwszy z nich był niepilotowany, a drugi latał swobodnie, oba stabilizowane strumieniami gazu na rurach wysięgników. Trzeci miał odchylane siedzenie, aby pilot mógł usiąść prosto, gdy kadłub był poziomy i miał boczne wloty powietrza zaplanowane dla samolotu swobodnie latającego, chociaż zawsze działał przymocowany do ruchomej kołyski. Pilotem tych eksperymentów był Auguste Morel. Jednak Atar Volant nie był celem samym w sobie; jego długoterminowym celem było służyć jako prekursor większego samolotu ze stałymi skrzydłami. Niezależnie od tych prac duży wpływ na kierunek rozwoju miał austriacki konstruktor Helmut von Zborowski , który zaprojektował nowatorskie pierścieniowe skrzydło w kształcie pączka który mógłby funkcjonować „jako elektrownia, płatowiec latającego samolotu i obudowa zmniejszająca opór powietrza”. Wysunięto teorię, że takie skrzydło mogłoby funkcjonować jako odrzutowy i napędzać samolot z prędkością naddźwiękową , odpowiednią dla samolotu przechwytującego .

Zespół projektowy SNECMA postanowił zintegrować ten radykalny roczny projekt skrzydła z wysiłkami VTOL. W związku z tym z tej decyzji wyłoniła się podstawowa konfiguracja C.450 Coléoptère . W grudniu 1958 roku Coléoptère po raz pierwszy opuścił ziemię o własnych siłach, chociaż był przymocowany do suwnicy. Zaobserwowano kilka trudnych charakterystyk lotu, takich jak tendencja do powolnego obracania się samolotu wokół własnej osi podczas pionowego zawisu; jego pilot zauważył również, że wskaźnik prędkości pionowej był nierealistyczny i że elementy sterujące nie były w stanie precyzyjnie sterować samolotem podczas wykonywania krytycznej fazy lądowania. Lądowanie w martwym punkcie uznano za niemożliwe. Jeden z lotów samolotu obejmował publiczny pokaz jego osiągów w zawisie przed zgromadzoną publicznością. Przyciągający wzrok projekt Coléoptère szybko wywołał fale w świadomości opinii publicznej, nawet celowo; autor Jeremy Davis zauważył, że samolot miał nawet wpływ na celowe wysiłki, rzekomo motywując Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych zleciła amerykańskiemu producentowi śmigłowców Kaman Aircraft zaprojektowanie własnego pojazdu z pierścieniowymi skrzydłami, zwanego Flying Barrel.

W związku z tym Stany Zjednoczone eksperymentowały z własnymi ogonami, zwykle obejmującymi konfiguracje projektowe napędzane śmigłem ze stosunkowo konwencjonalnymi stałymi skrzydłami. Convair XFY Pogo był jednym z takich samolotów, wyposażonym w skrzydło typu delta z ogonem w kształcie krzyża ; wstępne loty testowe przeprowadzono w hangarze sterowca marynarki wojennej w Moffett Field w Mountain View w Kalifornii. XFY z powodzeniem zademonstrował pełne przejście między trybami lotu 5 listopada 1954 r. Nieco podobnym samolotem był Lockheed XFV Salmon , który łączył proste skrzydło z ogonem X ; jednak XFV nigdy nie osiągnął kluczowego przejścia do lotu. Jednak podczas testów w locie stało się jasne, że takie samoloty VTOL będą latać tylko przez najbardziej doświadczonych pilotów, nawet jeśli pominie się wszystkie problemy techniczne; w związku z tym nie było możliwe umieszczenie myśliwców VTOL - jak wcześniej oczekiwano - na każdym statku. Ponadto, podczas gdy myśliwce z silnikami odrzutowymi osiągały prędkość maksymalną zbliżoną do 2 machów, turbośmigłowy myśliwiec VTOL był w niekorzystnej sytuacji, ponieważ jego maksymalna prędkość była poniżej 1 macha. W wyniku tych okoliczności prace nad XFY zostały wstrzymane. W 1955 roku Stany Zjednoczone rozpoczęły testy w locie projektu z napędem odrzutowym, Ryan X-13 Vertijet . Zbudowano dwa prototypy, z których oba latały, pomyślnie przechodziły do iz lotu poziomego i lądowały . Ostatni lot testowy X-13 odbył się w pobliżu Waszyngtonu w 1957 roku.

Nieodłącznym problemem związanym ze wszystkimi tymi konstrukcjami z ogonem była słaba widoczność pilota, zwłaszcza ziemi, podczas pionowego zniżania i lądowania. Ostatecznie większość prac nad zastosowaniem koncepcji w samolotach załogowych została porzucona po pojawieniu się bardziej praktycznej formy VTOL, w postaci wektorowania ciągu, stosowanego w samolotach produkcyjnych, takich jak Hawker Siddeley Harrier i Jakowlew Jak-38 . Bezzałogowy statek powietrzny (UAV) nie ma problemu z nastawieniem pilota. Dornier Aerodyne ma konfigurację wentylatora kanałowego podobną do a coleopter i testowy UAV z powodzeniem przeleciał w trybie zawisu w 1972 roku, zanim zaprzestano prac rozwojowych. Innym współczesnym projektem UAV był NSRDC BQM-108 , który został opracowany przez Marynarkę Wojenną Stanów Zjednoczonych ; chociaż prace przerwano niemal natychmiast po jednym udanym locie testowym.

W latach siedemdziesiątych wykonano kilka badań i modeli w tunelach aerodynamicznych wersji samolotu General Dynamics F-16 Fighting Falcon z siedzeniem na ogonie , który był przeznaczony do użytku na pokładach statków; zdecydowano się jednak nie kontynuować dalszego rozwoju koncepcji ze względu na duże zapotrzebowanie na ciąg, a także potrzebę posiadania rozbudowanej aparatury do obsługi startu i lądowania.

W teraźniejszości

Obecnie większość projektów lub propozycji związanych z ogonem należy do kategorii bezzałogowych statków powietrznych, takich jak Bell Apt lub Northrop Grumman Tern .

Lista opiekunów ogona

Typ	Kraj	Data	Rola	Status	Opis
AeroVironment SkyTote	USA	2010	UAV	Prototyp	Nic
Bachem Ba 349	Niemcy	1944	Przechwytywacz	Prototyp	Wzbił się na pionową wieżę i wylądował na spadochronach.
Apartament Bell	USA	2019	UAV	Prototyp	Planowane do dostarczenia
Bolków P 110.1	Zachodnie Niemcy	1950	Myśliwiec VTOL	Projekt	Nic
Suchoj Szkwał	ZSRR	1960	Przechwytywacz	Rozwój ustał, częściowa makieta	wyposażony w konwencjonalne podwozie. Silniki z dopalaczem side-by-side.
CDADI VD200	Chiny	2014	UAV	Projekt	Nic
Convair XFY-1 Pogo	USA	1954	Wojownik	Prototyp	Nic
Aerodyna Dorniera	Niemcy	1972	UAV	Prototyp	Nic
Focke-Wulf Triebflügel	Niemcy	1944	Przechwytywacz	Projekt	Skrzydło wirnika wokół środka kadłuba. Przejście podczas lotu nigdy nie zostało rozwiązane.
Focke Wulf Fw 860	Zachodnie Niemcy	1950	Myśliwiec VTOL	Projekt	Nic
Heinkel Lerche	Niemcy	1944	Wojownik	Projekt	Nic
Heinkla He 231	Zachodnie Niemcy	1950	Myśliwiec VTOL	Projekt	Nic
Kormorana Lockheeda Martina	USA	2008	UAV	Prototyp	Nic
Lockheed XFV-1	USA	1954	Wojownik	Prototyp	Nic
Messerschmitta Me X1-21	Zachodnie Niemcy	1950	Myśliwiec VTOL	Projekt	Nic
Maskonur NASA	USA	2010	Prywatny	Projekt	Nic
Rybitwa Northrop Grumman	USA	2018	UCAV	Prototyp	Nic
NSRDC BQM-108	USA	1976	UAV	Nic	Nic
Rakieta rotacyjna Roton ATV	USA	1999	Eksperymentalny	Prototyp	Pojazd testowy wiropłatów dla proponowanej wyrzutni kosmicznej SSO .
Ryan X-13 Vertijet	USA	1955	Eksperymentalny	Prototyp	Nic
SNECMA Coléoptère	Francja	1959	Eksperymentalny	Prototyp	Nigdy nie osiągnięto przejścia. Miał jedno cylindryczne skrzydło.

Zobacz też

Cytaty

Bibliografia

Allen, Francis J. „Bolt Upright: myśliwce VTOL Convaira i Lockheeda”. Air Enthusiast (Key Publishing) Tom 127, styczeń / luty 2007, s. 13–20. ISSN 0143-5450.
Brown, Kevin. „Samolot, który sprawia, że lotniska stają się przestarzałe”. Popular Mechanics , 133 (6), czerwiec 1970, s. 80–83.
Eilertson, WH (1977). Pojazd do startu i lądowania w pionie XBQM-108A . Waszyngton, DC: Centrum Informacji Technicznej Obrony. ASIN B00073EVPK .
Gaillard, Pierre (1990). Les Avions Francais de 1944 do 1964 . Paryż: Éditions EPA. ISBN 2-85120-350-9 .
Taylor, John WR i Michael JH Jane's Pocket Book of Research and Experimental Aircraft . Collier Books: Nowy Jork, 1977 ISBN 0-356-08405-1 .
Wilsona, Stewarta. Samoloty bojowe od 1945 roku . Fyshwick, Australia: Aerospace Publications, 2000. ISBN 1-875671-50-1 .
Winchester, Jim. „Łosoś Lockheed XFV-1”. Samolot koncepcyjny: prototypy, samoloty X i samoloty eksperymentalne . Kent, Wielka Brytania: Grange Books plc., 2005. ISBN 978-1-84013-809-2 .