Tiltrotor expérimental Bell XV-3

2024 Auteur: Matthew Elmers | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 22:08

Le Bell XV-3 est un tiltrotor expérimental américain. Il effectua son premier vol le 23 août 1955. La première transition du vol vertical au vol horizontal a eu lieu le 18 décembre 1958. Au total, plus de 250 vols d'essai ont été effectués en 1966, ce qui a prouvé la possibilité fondamentale de créer un tiltrotor avec des vis rotatives. Les tests de cet avion étant reconnus comme réussis, il a été décidé de créer sur sa base un appareil déjà doté de moteurs rotatifs, ce qui a conduit à la création du tiltrotor Bell XV-15.

Le Bell XV-3 expérimental avait un grand fuselage conçu pour 4 passagers, des ailes fixes d'une envergure de 9,54 mètres et un moteur Pratt & Whitney R-985, qui développait une puissance maximale de 450 ch. Le rotor-hélice, situé sur la console de chaque aile, a été transféré dans la position requise à l'aide de moteurs électriques: vers le haut - pour le vol vertical, vers l'avant - pour le vol horizontal.

Afin d'obtenir un avion qui pourrait combiner les caractéristiques d'un avion et d'un hélicoptère, de nombreuses tentatives ont été faites pour créer une variété d'engins à voilure tournante, y compris des hélices rotatives, appelées à l'ouest des rotors basculants, et dans notre pays - un hélicoptère-avion. Ces avions étaient équipés d'hélices rotatives de grand diamètre avec des pales articulées et une faible charge sur la zone balayée, comme dans les hélicoptères, ce qui permettait à ces machines d'effectuer un décollage vertical avec une puissance relativement faible du moteur installé sur eux..

Les hélices du tiltrotor étaient entraînées directement à partir des moteurs, qui pouvaient être installés dans les nacelles, tournant avec les hélices, ou à partir du ou des moteurs, qui étaient situés dans le fuselage de la voiture ou dans des nacelles séparées, tandis que seules les hélices tournaient lorsque passer à un autre modèle de vol. En vol horizontal, le tiltrotor était contrôlé comme un avion - à l'aide des commandes d'avion ordinaires, et lors du passage en vol vertical - comme un hélicoptère, à l'aide du contrôle du pas général et cyclique des hélices. On a supposé qu'en cas de dysfonctionnement de la centrale, les tiltrotors seraient capables d'atterrir comme un avion avec planification et inclinaison partielle des hélices, ou, comme un hélicoptère, en mode autorotation.

Tiltrotor Bell XV-3

Pendant de nombreuses années, la société Bell a réalisé un grand nombre de travaux de recherche et d'expérimentation dans le domaine de la création de tiltrotors, les travaux dans ce sens ont été menés par les designers Arthur Young et Bertrand Kelly, plus tard Robert Lichten les a rejoints. Lors du concours de l'armée américaine de 1950 pour la meilleure conception d'avion pour les services de reconnaissance et de sauvetage de première ligne, Bell a présenté une conception de rotor basculant avec des hélices à rotor basculant. Au total, la commission a examiné 17 projets différents, dont seuls 3 projets d'avions à voilure tournante ont été retenus, dont le projet des concepteurs de la société "Bell". À la suite du concours organisé en 1951, l'US Air Force a signé un contrat avec cette société pour la construction de deux convertisseurs expérimentaux pour les essais en vol ultérieurs des véhicules.

La construction du premier tiltrotor Bell, qui a d'abord reçu la désignation Bell XH-33, puis Bell XV-3, a été retardée, les travaux n'ont été achevés qu'au début de 1955 et le 10 février de la même année, le premier démonstration de la nouveauté a eu lieu. Le 11 août 1955, les premiers vols verticaux de décollage et de vol stationnaire ont eu lieu, puis les transitions vers le vol horizontal, lorsque l'inclinaison des hélices a atteint 15 degrés (pilote d'essai Floyd Carlson). Lors des tests ultérieurs du tiltrotor, qui ont eu lieu le 25 octobre 1956 dans les airs à une altitude de 60 mètres avec les hélices inclinées de 20 degrés, l'appareil a perdu le contrôle en raison d'une instabilité mécanique et est tombé, tandis que Bell XV-3 était détruit, et pilote d'essai Dick Stensbury à la suite de la chute, il a été grièvement blessé.

En raison de la catastrophe, d'autres essais en vol du tiltrotor ne se sont poursuivis qu'en 1958 sur la deuxième instance du Bell XV-3. Au début, il avait des hélices à deux pales, mais bientôt elles ont été remplacées par des hélices à trois pales. Pour la première fois, une transition complète du vol vertical au vol horizontal suivi d'un atterrissage vertical a été effectuée le 18 décembre 1958. Lors de ce vol, le tiltrotor était contrôlé par le pilote d'essai Bill Quinlen. Lors des vols suivants, l'appareil a pu atteindre une vitesse de 212 km/h à une altitude de 1220 mètres. En 1962, cette unité a été transférée pour d'autres tests au NASA Langley Research Center. Dans ce centre, Bell XV-3 a volé avec succès en modes verticaux et a effectué des transitions incomplètes vers le mode avion avec un pas d'hélice de 30 à 40 degrés.

De plus, le tiltrotor a été testé sur un support spécial, où une transition complète vers le mode de vol "avion" a été effectuée. Lors du passage d'un mode de vol hélicoptère à un mode avion, les hélices étaient inclinées de 90 degrés à l'aide d'un engrenage à vis sans fin de moteurs électriques. Le processus de transition ne prenait généralement que 15 à 20 secondes. Dans le même temps, le tiltrotor Bell XV-3 a pu continuer à voler à n'importe quelle position intermédiaire des hélices pendant la transition. Au total, ce tiltrotor a effectué plus de 250 vols d'essai et 110 transitions complètes entre les modes de vol, ayant volé environ 450 heures pendant cette période. Lors de ces vols, une vitesse maximale de 290 km/h a été atteinte, ainsi qu'une altitude de 3660 mètres. Les essais de basculeurs se sont poursuivis en 1965, mais déjà en soufflerie. Ces tests ont été arrêtés en raison du détachement de la nacelle avec l'hélice et des dommages subis par le Bell XV-3.

L'Air Force et l'US Army avaient de très grands espoirs pour le développement de ce type d'avion, estimant que les convertisseurs sont les mieux adaptés aux opérations de reconnaissance, de communication et de sauvetage. Bell a créé un certain nombre de projets pour les modèles militaires et civils de tels aéronefs à voilure tournante. Sur un certain nombre d'entre eux, il était prévu d'installer deux moteurs à turbine à gaz situés dans des gondoles sous l'aile, alors que la vitesse maximale était censée être d'environ 400 km/h.

Le tiltrotor Bell XV-3 avait la même configuration que les avions conventionnels. Le plus simple et le plus approprié était la disposition, dans laquelle les hélices étaient situées aux extrémités des ailes: lorsqu'elles étaient tournées, le tiltrotor devenait similaire à un hélicoptère transversal à deux rotors. Lors du décollage vertical, le flux des hélices était inhibé, soufflant sur l'aile, ce qui était la raison de la perte de poussée des hélices, et la vitesse maximale du tiltrotor était relativement faible en raison du faible rapport poids/puissance rapport de l'avion expérimental.

Extérieurement, le tiltrotor expérimental Bell XV-3 est un monoplan avec un moteur et deux hélices tripales rotatives, ainsi qu'un châssis à patins d'une conception très simple, la piste du châssis était de 2, 8 mètres. Dans le même temps, le fuselage de l'avion se distinguait par de bonnes formes aérodynamiques. Dans sa proue, il y avait un cockpit avec une grande surface vitrée. Dans cette cabine il y avait un pilote, copilote ou observateur, ainsi que deux passagers, à la place d'eux il était possible de placer un blessé sur une civière avec un infirmier. L'aile du tiltrotor était droite et avait une surface relativement petite, car elle était calculée pour créer une portance uniquement à la vitesse de vol de croisière. Aux extrémités de l'aile se trouvaient de petites gondoles à vis rotatives. Le revêtement de bout d'aile pourrait être retiré par les représentants du service technique pour accéder aux composants de la transmission. L'aile avait également des volets et des ailerons rétractables. L'empennage était le même que celui des avions conventionnels - avec un gouvernail, avec une grande queue verticale, sur la quille il y avait un stabilisateur d'une envergure de 4 mètres avec des gouvernes de profondeur.

En raison de sa conception, le tiltrotor Bell XV-3 avait un certain nombre de caractéristiques opérationnelles uniques. Par exemple, la transmission croisée, typique des avions multimoteurs, était absente. En cas de panne de la centrale électrique, les hélices du Bell XV-3 étaient automatiquement amenées en position verticale, ce qui permettait au tiltrotor de descendre en autorotation comme un hélicoptère ordinaire ou un autogire conventionnel. Dans le même temps, les hélices se penchaient vers l'avant pour créer une poussée, cependant, en vol horizontal, une partie de la portance était néanmoins créée par l'aile de l'appareil.

La chose la plus difficile pour les ingénieurs de Bell était la sélection des hélices du diamètre optimal pour le tiltrotor Bell XV-3. L'essentiel était que pour le décollage vertical du véhicule, des hélices de grand diamètre étaient nécessaires, alors qu'en vol horizontal, il était plus rentable d'utiliser de petites hélices. En fin de compte, le diamètre de compromis des vis tournantes était de 7,6 mètres. Des hélices tripales de ce diamètre étaient situées dans des nacelles en bout d'aile. Les douilles à vis avaient des charnières verticales et horizontales croisées situées à une distance de 0,44 mètre de l'axe de rotation, ainsi que des compensateurs de balancement. Les moyeux des hélices étaient recouverts de carénages. Les lames collées tout en métal en plan avaient une forme rectangulaire et une torsion géométrique de 20 degrés.

Le tiltrotor expérimental Bell XV-3 était propulsé par un moteur à pistons radiaux refroidi par air Pratt & Whitney. C'était le R-985-AN-1 et le moteur avait une puissance maximale de 450 ch. à 2300 tr/min à une altitude de 450 mètres et au décollage. Le moteur était installé dans la partie centrale du fuselage. En raison de la puissance insuffisante de la centrale, la vitesse maximale a été limitée à 280 km / h, bien que le tiltrotor ait montré une valeur plus élevée lors des tests. Atteindre une vitesse plus élevée était possible en remplaçant le moteur par un plus puissant. En particulier, il était prévu d'installer un GTE Lycoming T-53 à deux arbres, qui développait une puissance de 825 ch.

Après l'achèvement des tests du Bell XV-3, l'idée d'un tiltrotor n'a pas été abandonnée aux États-Unis. Après lui, un nouveau modèle est né. Le nouvel avion était équipé de moteurs déjà en rotation. Il reçut la désignation Bell XV-15 et effectua son vol inaugural en mai 1977. Et le 19 mars 1989, le tiltrotor Bell V-22 Osprey a décollé dans le ciel, en service depuis 2005. Il sert dans le Corps des Marines et le Commandement des opérations spéciales de l'US Air Force. En 2016, plus de 300 véhicules de ce type ont été construits et la fourniture de ces convertisseurs aux forces armées américaines se poursuit.