Glocke XV-15 - Bell XV-15

XV-15
Bell-NASA XV-15 (beschnitten).jpg
XV-15 im Schwebeflug
Rolle Experimentelles VTOL-Flugzeug
nationale Herkunft Vereinigte Staaten
Hersteller Bell Helikopter Textron
Erster Flug 3. Mai 1977
Im Ruhestand 2003
Hauptbenutzer NASA
Anzahl gebaut 2
Entwickelt zu V-22 Fischadler

Die Bell XV-15 ist ein amerikanisches Tiltrotor- VTOL- Flugzeug. Es war das zweite erfolgreiche experimentelle Kipprotorflugzeug und das erste, das die Hochgeschwindigkeitsleistung des Konzepts im Vergleich zu herkömmlichen Hubschraubern demonstrierte.

Entwicklung

Frühe VTOL-Rotorflugzeuge

Die Idee, VTOL- Flugzeuge mit helikopterähnlichen Rotoren an den Flügelspitzen zu bauen, entstand in den 1930er Jahren. Das erste Design, das modernen Tiltrotoren ähnelt, wurde im Mai 1930 von George Lehberger patentiert, aber er entwickelte das Konzept nicht weiter. Im Zweiten Weltkrieg wurde ab 1942 ein deutscher Prototyp namens Focke-Achgelis Fa 269 entwickelt, der jedoch nie flog.

Zwei Prototypen, die es zum Flug schafften, waren das einsitzige Transcendental Model 1-G und das zweisitzige Transcendental Model 2, die beide von einzelnen Hubkolbenmotoren angetrieben wurden. Die Entwicklung des Modells 1-G begann 1947 und es flog 1954. Das Modell 1-G flog bis zu einem Absturz in der Chesapeake Bay am 20. Juli 1955, wobei der Prototyp des Flugzeugs zerstört, der Pilot jedoch nicht ernsthaft verletzt wurde. Die Transcendental 1-G war das erste Tiltrotor-Flugzeug, das geflogen wurde, und erreichte den größten Teil des Übergangs von Hubschrauber zu Flugzeug im Flug bis auf zehn Grad des wahren horizontalen Fluges. Das Model 2 wurde entwickelt und flog kurz darauf, aber es flog nicht viel über Schwebetests hinaus. Die US-Luftwaffe zog die Finanzierung zugunsten der Bell XV-3 zurück.

Die Bell XV-3 wurde 1955 zum ersten Mal geflogen. Wie ihre Vorgänger hatte die XV-3 die Triebwerke im Rumpf und die Antriebswellen, die die Kraft auf kippbare Flügelspitzen-Rotoren übertragen.

Andere Rotorkonzepte wie verlangsamte Rotoren , gestoppte Rotoren, Faltrotoren und Rotoren mit variablem Durchmesser wurden für nachfolgende Designs untersucht, aber die Bell-Ingenieure Kenneth Wernicke und Bob Lichten hielten sie im Vergleich zu den Erfahrungen mit dem XV-3-Projekt für nicht machbar.

Technologische Fortschritte

XV-15 startet bei NASA Dryden

Eines der Hauptprobleme bei den frühen Konstruktionen von Tiltrotor- Flugzeugen bestand darin, dass die Antriebswellen, die die Kraft vom Rumpf zu den Flügelspitzenrotoren führten, zusammen mit dem Getriebe und den Kippmechanismen an den Flügelspitzen erhebliche Belastungen aufwiesen und schwer waren. Sie übertragen große Mengen an Leistung und Drehmoment über weite Strecken für ein Flugzeugantriebssystem.

Das Versuchsflugzeug XV-15 führte einen bedeutenden Fortschritt im Designkonzept ein: Anstelle von Triebwerken im Rumpf verlegte das XV-15 die Triebwerke in die rotierenden Flügelspitzenkapseln, die direkt mit den Rotoren gekoppelt sind. Der normale Weg für die Leistung führte direkt vom Motor in ein Untersetzungsgetriebe und in den Rotor/Propeller ohne lange Wellen. Es gab noch eine Antriebswelle entlang der Tragflächen für den Notfall, um im Falle eines Triebwerkausfalls die Kraft auf den gegenüberliegenden Rotor zu übertragen, aber diese Welle trug normalerweise keine Leistungslasten, was sie leichter machte.

Das kippbare Triebwerkskonzept führte zu Komplexitäten bei der Konstruktion der Triebwerke und Triebwerkskapseln, um vom horizontalen zum vertikalen Betrieb wechseln zu können. Diese Probleme wurden ziemlich früh im XV-15-Programm angegangen.

In den späten 1960er und frühen 1970er Jahren arbeiteten die NASA und andere Forscher intensiv an theoretischen und Windkanaltests verschiedener Rotorkapseln. Zwei Unternehmen waren an der Forschung beteiligt und schlugen Entwürfe vor: Bell Helicopter und Boeing Vertol . Der Fokus lag auf Kipprotor-Pods, der Integration der Kipprotoren in die Flügel und dem Rumpf des Flugzeugs und die Untersuchung des Luftstroms beim Kippen der Rotoren. Es wurden Kipprotoren mit Festrotoren und mit Faltrotoren untersucht.

XV-15-Projekt

Was später das XV-15-Programm werden sollte, wurde 1971 im NASA Ames Research Center ins Leben gerufen . Nach Vorarbeiten wurde ein Wettbewerb ausgeschrieben, um zwei Forschungs- und Entwicklungsaufträge im Wert von 0,5 Millionen US-Dollar für Prototypendesigns zu vergeben. Zu den Unternehmen, die geantwortet haben, gehörten Sikorsky Aircraft , Grumman Aircraft , Boeing Vertol und Bell Helicopter.

Am 20. Oktober 1972 wurden Bell Helicopter und Boeing Vertol F&E-Aufträge erteilt. Die Konstruktionsvorschläge der beiden Unternehmen wurden am 22. Januar 1973 vorgelegt.

Konkurrierende Designs

Eine XV-15 in USCG- Lackierung landet auf dem Rasen des Pentagon, September 1999
XV-15 im Vorwärtsflug

Boeing Vertol schlug sein Modell 222 vor (nicht zu verwechseln mit dem späteren konventionellen Hubschrauber Bell 222 ), bei dem sich die Triebwerke in festen Kapseln am Ende jedes Flügels befanden und eine kleine, rotierende Kapsel mit dem Rotor etwas näher am Rumpf war auf dem Flügel. Dieses Design vereinfachte das Motordesign, indem es jederzeit horizontal gehalten wurde, ohne sehr lange Antriebswellen zu den Kipprotoren zu haben.

Beim Bell-Design, Bell Model 301, drehte sich die gesamte Flügelspitzenkapsel zwischen horizontal und vertikal, wobei der Motor und die Rotorbaugruppe innerhalb der Kapsel miteinander verbunden waren. Dies vereinfachte die Kraftübertragung, stellte jedoch kompliziertere Anforderungen an das Triebwerksdesign und war wahrscheinlich etwas schwerer als der Boeing-Vorschlag.

Nach Prüfung beider Vorschläge wählte die NASA die Bell 301 für die weitere Entwicklung aus, und am 31. Juli 1973 wurde ein Vertrag über weitere Forschung und Entwicklung ausgestellt. Umfangreiche Konstruktions- und Testarbeiten dauerten die nächsten vier Jahre, um die Entwicklung des Flugzeugs abzuschließen. Die erste von zwei Bell XV-15 mit der Hecknummer N702NA flog erstmals am 3. Mai 1977. Nach minimalen Flugtests in der Bell-Testanlage wurde das Flugzeug zum Ames Research Center in Mountain View, Kalifornien, verlegt, wo es dann in den großen Ames-Windkanal und ausgiebig in verschiedenen simulierten Flugumgebungen getestet.

Für das Joint-Service Vertical Take-Off/Landing Experimental (JVX)-Flugzeugprogramm des US-Verteidigungsministeriums haben sich Bell Helicopter und Boeing Vertol 1983 zusammengetan, um ein Angebot für eine vergrößerte Version der XV-15 einzureichen Vorentwurfsvertrag in diesem Jahr, der zur Bell Boeing V-22 Osprey führte .

Flugerprobung

Nach Windkanal- und Flugtests durch Bell wurde das Flugzeug dann zu NASA Dryden auf der Edwards Air Force Base in der kalifornischen High Desert verlegt. Die Flugerprobung XV-15 erweiterte ihren Flugbereich weiter. Es war in der Lage, sowohl im Hubschrauber- als auch im normalen Flugzeugflugmodus erfolgreich zu arbeiten und reibungslos zwischen den beiden zu wechseln. Sobald das Flugzeug als ausreichend getestet galt, wurde es für weitere Tests an das Ames Research Center zurückgeschickt.

Die XV-15 galten als ausreichend getestet, und ein Flugzeug wurde 1981 für Demonstrationsflüge zur Paris Air Show gebracht . Die New York Times lobte seine Leistung. "Und wenn es jemals ein liebenswertes Flugzeug gegeben hat, dann ist es die Bell XV-15... Die Maschine, der Hit der Show, führte eine Reihe von Manövern aus, einschließlich einer Verbeugung vor der Menge." Im Laufe des nächsten Jahres wurden Senator Barry Goldwater, Marineminister John Lehman und anderen Beamten Kopiloten-Gastflüge angeboten, um die Tiltrotor-Technologie für die militärische Entwicklung zu fördern.

Die XV-15 waren in den 1980er Jahren mehrere Jahre lang eine Standarddemonstration bei der jährlichen Sommerflugshow in der Moffett Field Naval Air Station . Beide XV-15 wurden während der 1980er Jahre aktiv geflogen, um Aerodynamik und Tiltrotor-Anwendungen für zivile und militärische Flugzeugtypen zu testen, die folgen könnten, einschließlich des V-22- und AW609-Programms.

Die Fédération Aéronautique Internationale stuft den XV-15 als Rotodyne ein und hält als solcher den Geschwindigkeitsrekord von 456 Stundenkilometern (283 mph) und die 3 km und 6 km Steigzeit.

Weitere Tests

XV-15 N702NA auf der Paris Air Show 1981

Der erste XV-15-Prototyp, N702NA, wurde für die Unternehmensentwicklung und Demonstrationszwecke an Bell zurückgebracht. Am 20. August 1992 stürzte das Flugzeug im Flug eines Gasttestpiloten ab. Er hob gerade für einen letzten Schwebeflug ab, als an einem Pylon ein Bolzen aus dem kollektiven Kontrollsystem rutschte, wodurch der Rotor auf volle Steigung ging. Das Flugzeug rollte kopfüber außer Kontrolle und stürzte mit dem Rücken ab. Obwohl das Flugzeug erheblich beschädigt war, war es strukturell weitgehend intakt und sowohl der Pilot als auch der Copilot kamen mit nur leichten Verletzungen aus dem Absturz. Das Cockpit des Flugzeugs wurde geborgen und für den Einsatz als Flugsimulator umgebaut .

Der zweite XV-15-Prototyp, N703NA, wurde für Tests verwendet, um das militärische Tiltrotor-Programm V-22 Osprey und das zivile mittlere Tiltrotor-Transportflugzeug Bell/Agusta BA609 zu unterstützen . Es wurde bis September 2003 hauptsächlich im NASA-Testbetrieb fortgesetzt. Die kürzeste Startstrecke wurde mit den Gondeln im 75-Grad-Winkel erreicht.

Nachdem die N703NA aus dem Testbetrieb zurückgezogen wurde, wurde sie dem Smithsonian National Air and Space Museum in Washington, DC gespendet. Die XV-15 wurde von Fort Worth, Texas, querfeldein zum Museum geflogen, bevor sie zur Ausstellung außer Dienst gestellt wurde. Es ist jetzt im Steven F. Udvar-Hazy Center am Washington Dulles International Airport ausgestellt .

Spezifikationen (XV-15)

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title=Schnittzeichnung
Externes Bild
Bildsymbol Schnittzeichnung von XV-15

Daten von Janes All the World's Aircraft 1988-89

Allgemeine Eigenschaften

  • Besatzung: 2 auf Rockwell-Columbus LW-3B Schleudersitzen
  • Kapazität: bis zu 9 Passagiere, wenn Sitze vorhanden sind / 3.400 lb (1.542 kg) max. Nutzlast STOL
  • Breite: 57 ft 2 in (17,42 m) über alles mit rotierenden Rotoren
  • Höhe: 3,86 m (12 Fuß 8 Zoll) über Heckflossen
15 ft 4 in (5 m) mit vertikalen Gondeln
  • Flügelfläche: 169 sq ft (15,7 m 2 )
  • Tragfläche : Flügel - NACA 64A015
  • Leergewicht: 9.570 lb (4.341 kg)
  • Bruttogewicht: 13.000 lb (5.897 kg) VTO
  • Max. Startgewicht: 15.000 lb (6.804 kg) STO
  • Kraftstoffkapazität: 229 US gal (191 imp gal; 867 l) in vier Flügeltanks
  • Triebwerk: 2 × Textron Lycoming LTC1K-4K Turbowellen- / Turboprop- Motoren, 1.550 PS (1.160 kW) jede normale Startleistung (max. 10 min)
1.802 shp (1.344 kW) Notstrom (2 min max)
(modifiziertes Lycoming T53-L-13B)

Leistung

  • Höchstgeschwindigkeit: 332 kn (382 mph, 615 km/h) bei 17.000 Fuß (5.182 m)
  • Reisegeschwindigkeit: 303 kn (349 mph, 561 km/h) max. bei 16.500 Fuß (5.029 m)
200 kn (230 mph; 370 km/h) bei 20.000 Fuß (6.096 m)
  • Überschreiten Sie niemals die Geschwindigkeit : 364 kn (419 mph, 674 km/h)
  • Reichweite: 445 sm (512 mi, 824 km) mit maximalem Kraftstoff
  • Service-Obergrenze: 29.000 Fuß (8.800 m)
  • Service-Obergrenze OEI: 15.000 ft (4.572 m)
  • Schwebedecke IGE: 10.500 Fuß (3.200 m)
  • Schwebedecke OGE: 8.650 Fuß (2.637 m)
  • Steiggeschwindigkeit: 3,150 ft/min (16,0 m/s) auf Meereshöhe
  • Plattenbelastung: 15,2 lb/sq ft (74 kg/m 2 )
  • Leistung/Masse : 0,45 PS/lb (1 kW/kg)

Siehe auch

Zugehörige Entwicklung

Flugzeuge vergleichbarer Rolle, Konfiguration und Epoche

Verwandte Listen

Verweise

Anmerkungen

Literaturverzeichnis

Externe Links