Aviones de investigacion VTOL

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McDonnell XV-1 Convertiplano en vuelo
El desafío para el equipo de ingeniería del XV-1 era permitir que una sola planta de energía alimentara tanto el rotor como la hélice sin el uso de dos transmisiones separadas, con su penalización de peso adicional. La solución fue usar chorros de aire comprimido, que no requerían una transmisión mecánica o un rotor de cola antipar. McDonnell se benefició enormemente de la experiencia de Friedrich von Doblehoff, un austriaco que había volado el primer helicóptero de propulsión con éxito durante la Segunda Guerra Mundial. El XV-1 se basó en un método eficiente de propulsión de punta. Dos compresores orientados al motor forzaron el aire a alta presión a través de las tuberías en las palas del rotor hacia una cámara de combustión en cada una de las tres puntas del rotor, donde un quemador encendió combustible para aumentar el empuje, lo que impulsó los rotores y permitió que el avión volara como Un helicóptero convencional. La transición de vuelo rotativo a vuelo de ala fija se realizó cuando la velocidad del aire era mayor que la velocidad de bloqueo del ala fija. Luego, el piloto tiraría de una palanca en la cabina, que soltó un freno en la hélice del empujador, causando que la transmisión diferencial desacople los compresores y proporcione energía a la hélice.
 

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Bell XV-15 tiltrotor en vuelo
El Bell XV-15 es un avión estadounidense VTOL tiltrotor. Fue la segunda aeronave experimental con éxito del rotor inclinable y la primera en demostrar el rendimiento de alta velocidad del concepto en relación con los helicópteros convencionales. Sorprendentemente, aunque voló por primera vez en 1977, no se retiró hasta 2003.
 

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El vehículo de prueba aérea -Air Test Vehicle- (ATV) Bell Modelo 65 era un avión VTOL inclinable experimental construido por Bell utilizando piezas de varios aviones de aviación general.


Bell utilizó el fuselaje de un planeador Schweizer 1-23 con el ala de un Cessna 170 y el tren de aterrizaje de un helicóptero Bell 47.

Se montaron dos motores turborreactores Fairchild J44 de 1.000 lbf (4,4 kN) de empuje, como los que se utilizan en drones, misiles y JATO, uno a cada lado del avión, debajo del ala. Estos podrían inclinarse de horizontal a vertical. Un turbocompresor Turbomeca Palouste accionaba pequeños propulsores en la cola y las puntas de las alas para proporcionar un sistema de control de reacción durante el vuelo estacionario.

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El avión realizó su primer vuelo estacionario el 16 de noviembre de 1954. Esto se realizó con el avión elevado sobre una plataforma para evitar la reingestión de sus gases de escape. Al avión se le añadió un tren de aterrizaje con ruedas, procedente de un Cessna, y en 1955 realizó vuelos horizontales. Resultó capaz de realizar conversiones parciales en altitud, pero carecía de suficiente empuje del motor para completar la transición.

El programa del Modelo 65 finalizó en 1955 para permitir el desarrollo del Bell X-14; sin embargo, la experiencia adquirida en aviones basculantes se utilizó para desarrollar el concepto de caza Bell XF-109 V/STOL de la Fuerza Aérea de los EE. UU.

El Modelo 65 se encuentra actualmente almacenado en las Instalaciones de Preservación, Restauración y Almacenamiento Paul E. Garber del Museo Nacional del Aire y el Espacio del Smithsonian en Suitland, Maryland.


 

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El Lippisch-Dornier Aerodyne era la designación de un avión no tripulado VTOL "sin alas". Concebido por Alexander Lippisch, fue desarrollado y construido por Dornier por encargo del Ministerio Federal de Defensa de Alemania.


El principio detrás del Aerodyne es la combinación de producción de elevación y empuje en una sola unidad de construcción y canal de flujo, es decir, un ventilador canalizado. Las aletas al final del ventilador desvían el aire que sale para producir elevación, empuje o una combinación de ambos. Como resultado, el Aerodyne podría dirigirse y volarse en todo el rango entre el vuelo estacionario y el vuelo hacia adelante.

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Para el vuelo hacia adelante, el Aerodyne tenía una unidad de cola convencional en la parte trasera, que permitía controlar el cabeceo y la guiñada. El equipo no estaba tripulado y operado por control remoto.

Estaba destinado a ser un dron (UAV) apoyado en tierra o barco para reconocimiento aéreo.

 

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Prototipo VTOL Lockheed XV-4 Hummingbird (1963)


El Lockheed XV-4 Hummingbird (originalmente designado VZ-10) fue un proyecto del Ejército de EE. UU. para demostrar la viabilidad del uso de VTOL para un avión de vigilancia que transportaba equipos sensoriales y de adquisición de objetivos. Fue diseñado y construido por Lockheed Corporation en la década de 1960, uno de los muchos intentos de producir un avión de despegue y aterrizaje vertical V/STOL. Ambos prototipos de aviones quedaron destruidos en accidentes.


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A diferencia de los dos anteriores Tailsur VTOL, el X-13 Vertijet realmente manejó un despegue vertical, luego un vuelo horizontal seguido de un aterrizaje vertical. Como se puede ver arriba, el X-13 aterrizó en una plataforma por el uso de un gancho, presumiblemente para hacer visiblemente menos de un problema como el piloto sólo tiene que mirar a los lados y no sobre su hombro? El desempeño de Vertijet fue decepcionante, siendo incluso más lento que los combatientes de la Segunda Guerra Mundial. Los militares no encontraron la necesidad de un culo lento VTOL que no podía arrastrar muchas armas, los Tailsitters demostrado ser un callejón sin salida en el desarrollo de la aviación. Aunque en los últimos años, ha habido conversaciones de usar propulsados tailsitter drones para reemplazar el MQ-8 Firescout, tailsitters no tripulados, obviamente, eliminar la cuestión de la mala visibilidad durante el aterrizaje.
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Primer prototipo del Ryan X-13 Vertijet (#54-1619) equipado con tren de aterrizaje temporal para probar el vuelo horizontal en 1955.


El principal objetivo del proyecto era demostrar la capacidad de un avión puro para despegar verticalmente, flotar, pasar a vuelo horizontal hacia adelante y aterrizar verticalmente. Justo después de la Segunda Guerra Mundial, los ingenieros de Ryan se preguntaron si el proyecto Ryan/U.S. Navy FR-1 Fireball, que tenía una relación empuje-peso de 1:1 con bajas cantidades de combustible, despegaría verticalmente. En 1947, la Oficina de Aeronáutica de la Armada de los Estados Unidos le otorgó a Ryan un contrato, originalmente bajo la designación F3R, para investigar el desarrollo de un caza a reacción de lanzamiento vertical. Esto era parte de un programa para evaluar la viabilidad de aviones submarinos. Ryan realizó pruebas de plataforma atada VTOL por control remoto de 1947 a 1950 y una plataforma voladora en 1951. Ryan recibió un contrato de la Fuerza Aérea en 1953 para desarrollar un avión VTOL real propulsado por un jet volador, al que se le dio la designación X-13. La nave se diseñó utilizando cálculos en un REAC 100 y finalmente se construyeron dos prototipos.


El segundo prototipo (#54-1620), el 11 de abril de 1957, realizó un despegue vertical desde el remolque elevado verticalmente, pasó al vuelo horizontal y viceversa. Luego regresó al remolque vertical y aterrizó enganchando el cable de aterrizaje. El morro del avión tenía un gancho en la parte inferior y un poste corto para medir la distancia desde el remolque. El gancho se utilizó para colgar el Vertijet de la plataforma de aterrizaje vertical del remolque. Después de asegurar la aeronave verticalmente, el remolque se bajó a la posición horizontal y luego se usó para transportar la aeronave en tierra. El control de cabeceo y guiñada en vuelo estacionario fue proporcionado por el empuje del motor vectorial. El control de balanceo lo proporcionaban chorros "puffer" (también conocidos como "control de reacción de chorro") montados fuera de las placas terminales de las puntas del ala.

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Ala basculante Canadair CL-84 Dynavert equipada con un pod Minigun de 7,62 mm durante las pruebas


El Canadair CL-84 "Dynavert", designado por las Fuerzas Canadienses como CX-131, era un monoplano de ala basculante con turbina V/STOL diseñado y fabricado por Canadair entre 1964 y 1972. Sólo cuatro de estos aviones experimentales se construyeron y tres entraron en vuelo. pruebas. Dos de los CL-84 se estrellaron debido a fallas mecánicas, sin que se produjeran muertes en ninguno de los accidentes. A pesar de que el CL-84 tuvo éxito en las pruebas experimentales y operativas realizadas entre 1972 y 1974, ninguno de los posibles clientes realizó ningún pedido para el tipo.

La potencia del CL-84-1 como plataforma de armas quedó dramáticamente ilustrada en una película promocional de Canadair. Equipado con una cápsula General Electric SUU 11A/A con una minigun de 7,62 mm, Adkins mantuvo una posición estable como una roca mientras disparaba contra un objetivo terrestre. El cañón giratorio "Gatling" de seis cañones disparaba 3.000 disparos por minuto.
 

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EWR/Fairchild AVS
Diseño de Fairchild Republic para un avión alemán V/STOL. Observe las puertas laterales abatibles con cuatro motores de ventilador con conductos
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En 1966, Estados Unidos y Alemania Occidental estaban trabajando en el concepto de un avión de ataque vertical avanzado (AVS, por sus siglas en inglés) desarrollado por Fairchild y EWR. El AVS estaba destinado a ser un avión de ataque de geometría variable propulsado por dos motores principales de empuje vectorial propuestos como motores Pratt & Whitney JTF16 o motores General Electric GE 1/10 en la parte trasera del fuselaje para vuelo vertical y horizontal, con tomas de aire en la parte superior del fuselaje y 2 motores de elevación vertical a cada lado del fuselaje delantero (detrás de la cabina) que estaban destinados a girar hacia afuera para el despegue y el aterrizaje. Como muchos diseños de combate V/STOL en este período, era demasiado complicado y costoso de construir, pero no digamos de vender. Con la llegada del desarrollo del Panavia Tornado que comenzó en 1968, el proyecto se canceló antes de salir de la mesa de dibujo.
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McDonnell-Douglas Model 260 VSTOL​

Variable Steam Control Engine - MCAIR (V/Stol Vertical Short Take Off Landing)
El Motor de Control de Vapor Variable (MCAIR) fue un concepto de propulsión de despegue y aterrizaje vertical corto (V/STOL) desarrollado por McDonnell Aircraft (McAir) en la década de 1970. Este diseño de motor incorporaba un sistema único de dos corrientes para el control independiente de los flujos de escape, lo que permitía mejoras significativas en la reducción de ruido, el ahorro de combustible y el rendimiento en diferentes condiciones de vuelo, en comparación con los motores a reacción supersónicos anteriores.
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Durante los últimos 10 años, aproximadamente, McDonnell Aircraft Company (MCAIR) ha realizado estudios de aeronaves utilitarias V/STOL de velocidad media. Los conceptos candidatos incluían aeronaves con ventiladores de sustentación acoplados mecánicamente y de gas. Varios de estos conceptos se probaron en túneles de viento. Paralelamente a esta actividad de ventiladores de sustentación, MCAIR dirigió el programa AV-8B y adquirió una valiosa experiencia en el diseño de conceptos de empuje vectorial. Esta experiencia se aplicó recientemente (1980) al diseño de otro concepto de velocidad media con un sistema de sustentación propulsiva de "dos columnas".
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El primer concepto, propuesto en 1973 para consideración de la Armada, fue una aeronave propulsada por gas (Modelo 260) que utilizaba un sistema de propulsión de tres ventiladores, sustentación más sustentación/crucero. En este sistema, el control de cabeceo y alabeo se logra mediante la transferencia de energía entre los conjuntos de ventiladores, y el control de guiñada se logra mediante la vectorización diferencial del empuje. La vectorización del empuje de los motores de sustentación/crucero se proporciona mediante una tobera "D" ventilada desarrollada por MCAIR. La tobera consta de campanas deflectoras móviles y un conjunto de álabes de guiñada divididos/puerta de cierre, fijado a una única viga de soporte ubicada centralmente en la parte inferior de la estructura de la tobera. En modo crucero, las puertas de los álabes de guiñada se cierran para formar un conducto de fondo plano y una zona de salida en forma de "D" . Para la transición a vuelo vertical, cada una de las puertas de cierre se gira 90° para formar un único álabe de guiñada dividido. La vectorización longitudinal del empuje se logra mediante la rotación de los elementos de la campana deflectora. La vectorización lateral se obtiene mediante la deflexión del álabe de guiñada dividido.
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La tobera "0" utiliza un concepto denominado "ventilación". Esto se logra eliminando la pared interior del codo de un diseño de tobera deflectora convencional, lo que ha demostrado mejorar el rendimiento de la vectorización de 90°. Las características de rendimiento de la tobera ventilada "D" se demostraron en un programa de pruebas Ames/MCAIR de la NASA (1981) con un motor TF34.
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En 1977, MCAIR propuso a la Armada una versión del Modelo 260 con propulsión mecánica. La aeronave base contaba con un ala baja, tres motores y un sistema de tres ventiladores con propulsión mecánica. Este concepto de propulsión y control de vuelo vertical. El tercer motor, montado delante del alerón vertical, se utiliza únicamente durante la operación V/STOL. Todo el control de las aeronaves a reacción se realiza mediante la operación diferencial y la deflexión del sistema de propulsión, eliminando la necesidad de un sistema de control de reacción independiente. Los tres motores de turboeje y ventiladores son idénticos, lo que minimiza los costes de desarrollo y mantenimiento. El empuje de sustentación/crucero de cada uno de los conjuntos de ventilador/motor de accionamiento directo montados en el ala se proporciona a través de la tobera ventilada en "D".

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El McDonnell-Douglas 260, un prototipo que participó en el programa VSTOL Tipo A de la Marina de 1978, nunca superó la fase de túnel de viento.
 

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McDonnell-Douglas Model 260 VSTOL​

Variable Steam Control Engine - MCAIR (V/Stol Vertical Short Take Off Landing)
El Motor de Control de Vapor Variable (MCAIR) fue un concepto de propulsión de despegue y aterrizaje vertical corto (V/STOL) desarrollado por McDonnell Aircraft (McAir) en la década de 1970. Este diseño de motor incorporaba un sistema único de dos corrientes para el control independiente de los flujos de escape, lo que permitía mejoras significativas en la reducción de ruido, el ahorro de combustible y el rendimiento en diferentes condiciones de vuelo, en comparación con los motores a reacción supersónicos anteriores.
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El McDonnell-Douglas 260, un prototipo que participó en el programa VSTOL Tipo A de la Marina de 1978, nunca superó la fase de túnel de viento.
Otras propuestas rivales?

Rockwell RI V/STOL​

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Boeing V/STOL​

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Grumman 698​

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Ling-Temco-Vought, Fixed Nacelle VTOL​

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Nord Aviation N 500 Cadet
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El Nord 500 era un avión de investigación monoplaza, financiado por la empresa. Su misión era evaluar los principios del concepto de propulsión Tilt Duct para aviones VTOL. La cabina cerrada contenía un asiento eyectable. Dos motores turboeje Allison T63-A-5A de 317 hp (o Allison T63-A5T, o 250-C18, dependiendo de la fuente) estaban ubicados uno al lado del otro en la parte trasera del fuselaje. Impulsaban dos hélices de 1,5 m de diámetro a través de ejes interconectados. Las paletas móviles en la corriente de la hélice controlaban aerodinámicamente las posiciones de los conductos. No había otros controles mecánicos para rotar los conductos. Los conductos se inclinaban, junto con una sección corta del ala. Durante el vuelo estacionario, el control de balanceo se realizaba mediante empuje diferencial, mientras que el control de cabeceo se realizaba mediante la inclinación colectiva de los conductos. No había disposición para el control de actitud del fuselaje porque los conductos pivotaban libremente. La velocidad máxima prevista era de 218 millas por hora.

El primer prototipo se completó en la primavera de 1967 y se utilizó para pruebas mecánicas y en tierra. El segundo prototipo realizó su primer vuelo con cables en julio de 1968.
 

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Curtiss-Wright X-19,
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El Curtiss-Wright X-19, designación de compañía Model 200, fue una aeronave de rotores basculantes experimental estadounidense de principios de los años 60 del siglo XX. Fue notable por ser la última aeronave de cualquier tipo fabricada por Curtiss-Wright.
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