Экспериментальный СВВП с турбовентиляторной силовой установкой XV-5 Vertifan

Исследования самолета вертикального взлета и посадки XV-5 Vertifan с турбовентиляторной силовой установкой были начаты фирмами «Ryan Aeronautical» и «General Electric» в 1959 году, сперва по предварительному контракту с армией США, а в 1961 году был заключен контракт с управлением транспортных средств армии США.
Постройка самолетов XV-5 Vertifan была завершена в 1963 г., они предназначались для оценочных испытаний турбовентиляторной силовой установки. 25 мая 1964 г. на базе ВВС им. Эдвардса состоялся первый полет первого экспериментального самолета, а 4 ноября 1964 г. самолет XV-5 Vertifan совершил первый переход от вертикального взлета к горизонтальному полету. Первая фаза испытаний предусматривала проведение 100 полетов с общим налетом более 42 ч, была достигнута скорость 725 км/ч. В проведении первой фазы летных испытаний участвовала фирма «Рипаблик».

Вторая фаза летных испытаний двух самолетов XV-5, начавшаяся 28 января 1965 г., проводилась под руководством армии США и предусматривала испытания в течение шести месяцев с участием летчиков армии, ВВС и флота США, а также FAA и NASA. Однако 27 апреля 1965 г. во время демонстрационного полета первый экспериментальный самолет потерпел катастрофу. При торможении на скорости 260 км/ч на высоте 240 м для перехода на вертикальный режим произошло сваливание в пикирование под углом 30 - 40°. Летчик катапультировался на малой высоте, но парашют не раскрылся, и летчик погиб (катапультное кресло Вебер WZ-2). Самолет был полностью разрушен. Катастрофа была вызвана механическими неполадками, не связанными с аэродинамикой и конструкцией самолета. До катастрофы оба СВВП налетали 63 часа, в том числе 16 часов на вертикальном режиме, и выполнили 100 переходов (в 165 полетах).

Летные испытания второго СВВП XV-5A были продолжены до 5 октября 1966 г., когда с ним при имитации спасательной операции произошла катастрофа из-за попадания троса спасательной лебедки в вентилятор. При развороте на малой высоте самолет снизился, ударился о землю колесами, летчик катапультировался, по парашют не раскрылся, и летчик погиб. До второй катастрофы самолеты совершили 238 полетов, налетав 138 часов, в полетах принимали участие 15 летчиков.
По контракту с NASA стоимостью 1 млн. долл. второй СВВП XV-5A был восстановлен и модифицирован в июне 1968 г., получив обозначение XV-5B, и начал проходить рулежные испытания, а 15 июля 1968 г. совершил первый полет. Затем СВВП был передан в NASA, где успешно проходил испытания до мая 1977 г.
Самолет XV-5 представляет собой цельнометаллический моноплан со среднерасположенным крылом, турбовентиляторной силовой установкой и трехопорным шасси.
Фюзеляж полумонококовой конструкции. В носовой части фюзеляжа расположен передний вентилятор для продольного управления. Кабина экипажа двухместная с расположенными рядом катапультными сиденьями. В кабине помимо ручки управления и рулевых педалей обычного типа имеется рычаг управления вентиляторами, аналогичный рычагу общего шага на вертолетах.

Крыло малого удлинения (Х=3,42), трапециевидной формы в плане, корневая хорда 3,65 м, концевая - 1,09 м, профиль модифицированный NASA 0012-64А. В крыле расположены вентиляторы для создания подъемной силы, определяющие форму и размеры крыла. Конструкция крыла двухлонжеронная с усилением в месте расположения кольцевых каналов. Крыло снабжено закрылками и элеронами. При открытых створках вентиляторов подъемная сила крыла уменьшается на 25%.
Оперение однокилевое, Т-образное, с управляемым стабилизатором, расположенным сверху киля. Размах стабилизатора 4,02 м, площадь 4,9 м2.
Шасси убирающееся трехопорное с носовой опорой, все опоры убираются в фюзеляж, база шасси 3,57 м, колея шасси 2,55 м.

Силовая установка турбовентиляторная, состоит из двух ТРД «General Electric» J 85, установленных сверху фюзеляжа, двух вентиляторов диаметром 1,59 м, расположенных в крыле, и вентилятора меньшего диаметра, расположенного в носовой части фюзеляжа. Двигатели J 85 имеют общий воздухозаборник, размещенный сверху фюзеляжа на некотором расстоянии от кабины, чтобы не мешать катапультированию экипажа. За турбинами двигателей установлены перепускные заслонки, которые на вертикальных режимах полета направляют газы ТРД в систему каналов, ведущих к вентиляторам. Система каналов обеспечивает подвод газов от каждого ТРД ко всем вентиляторам. При выходе из строя одного двигателя вентиляторы создают 60% их расчетной тяги, что позволяет производить безопасную вертикальную посадку самолета.

Температура поступающих в улитки вентиляторов газов 535 -595°С. Поток газов направляется на лопатки турбин, приводящих во вращение вентиляторы. Максимальная скорость вращения вентилятора 3640 об/мин. После прохождения через турбины и смешивания с протекающим через вентилятор воздухом температура газов понижается до 92 -93°С. На горизонтальных режимах полета газы ТРД вытекают через реактивные сопла. На концах сопел установлены реверсирующие щитки, позволяющие при малой поступательной скорости полета использовать полную тягу двигателей для раскрутки вентиляторов.
Расположенный в крыле узел турбовентилятора Х353-5 состоит из ротора, створок вентилятора, передней рамы, задней рамы и жалюзи. Полукруглые створки вентиляторов во время крейсерского полета закрываются, образуя верхнюю поверхность крыла. Ротор имеет 36 лопаток. Выходные жалюзи вентилятора могут отклоняться в пределах от - 15 до +40°. Жалюзи приводятся в действие гидроцилиндрами, включенными в двойную гидросистему, насосы которой установлены на каждом двигателе. В закрытом положении жалюзи образуют нижнюю поверхность крыла.
Передний турбовентилятор СЕ-Х376, расположенный в носовой части фюзеляжа, устроен аналогично крыльевым турбовентиляторам, за исключением того, что створки на входе заменены рядом узких решеток, чтобы не ограничивать обзор для летчика. На выходе из вентилятора установлены две изогнутые створки, используемые в качестве реверсивного устройства.

Управление самолетом XV-5 на горизонтальном режиме полета осуществляется обычными рулевыми поверхностями, па вертикальных режимах - при помощи вентиляторов. Система управления положением самолета через механический смеситель связана с вентиляторами и рулевыми поверхностями.
Вертикальный взлет и переход к горизонтальному полету может быть произведен при сохранении горизонтального положения самолета. Для осуществления вертикального взлета двигатель развивает полную мощность, а газы ТРД направляются в улитки вентиляторов. Перемещая вверх рычаг управления вентиляторами, летчик отклоняет выходные жалюзи вентиляторов вниз. При достижении высоты 20 м убирается шасси. При достижении высоты 25 м летчик при помощи кнопки па ручке управления отклоняет жалюзи назад, благодаря чему создается горизонтальная составляющая тяги вентиляторов. Перепускные заслонки направляют в реактивные сопла все большую часть газов ТРД. При достижении скорости 220 км/ч весь поток газов ТРД поступает в реактивные сопла, вентиляторы останавливаются и жалюзи закрываются.

При вертикальной посадке летчик отклоняет реверсирующие щитки для уменьшения поступательной скорости. Двигатель переводится на максимальную мощность. Газы ТРД направляются в улитки вентиляторов; одновременно с этим автоматически открываются створки и жалюзи вентиляторов. Жалюзи вентиляторов поворачиваются вперед на - 10°, чтобы снизить поступательную скорость почти до нуля. Вертикальная скорость спуска, составляющая 1 - 1,5 м/сек, уменьшается перед приземлением почти до нуля.

Поперечное и путевое управление самолетом на вертикальных режимах осуществляется путем дифференциального отклонения жалюзи крыльевых вентиляторов. Продольное управление обеспечивается передним вентилятором. Когда створки, установленные на выходе из вентилятора открыты, они разделяют идущий от вентилятора поток газов на три части. Поток, проходящий между створками, не отклоняется и создает тягу, направленную вверх. Поток газов, проходящий вне створок, отклоняется наружу и вверх, создавая тягу, направленную вниз. Продольное управление осуществляется путем изменения положения створок. Максимальная тяга вентилятора, направленная вверх, равна 136 кг, направленная вниз - 36 кг.
Система управления обеспечивает максимальную скорость крена 30 град/с, разворота 50 град/с, тангажа 20 град/с. На вертикальных режимах полета нагрузки на рычагах управления создаются пружинными автоматами. Во время перехода от вертикального полета к горизонтальному угол установки стабилизатора изменяется для обеспечения продольной устойчивости.
Самолет XV-5 был снабжен системой автоматической стабилизации, осуществляющей управление через отдельные электромеханические рулевые машинки.
На двух построенных самолетах XV-5A было установлено оборудование для проведения летных испытаний. После незначительных модификаций эти самолеты могли использоваться для проведения эксплуатационных испытаний и моделирования условий полета самолетов различного назначения. На самолете, предназначенном для проведения эксплуатационных испытаний, могло быть установлено разведывательное электронное оборудование. Самолет предполагалось также снабдить оборудованием для полетов в сложных метеорологических условиях.
Самолет XV-5 мог быть вооружен пулеметами типа «Миниган», установленными на внешней подвеске или внутри фюзеляжа, предполагалось также использовать НАР и авиационные бомбы.

Летно-технические характеристики СВВП XV-5A:
Размах крыла, м: 9,25;
Длина, м: 13,75;
Высота, м: 4,5;
Площадь крыла, м2: 24,2;
Масса, кг: пустого самолета – 5450, нормальная взлетная – 7690;
Тип двигателя: 2 ТРД general Electric J85-GE-5;
Тяга нефорсированная, кгс (кН): 2 х 1200 (11,75);
Максимальная скорость, км/ч: 880;
Практическая дальность, км: 1600;
Практический потолок, м: 12200;
Экипаж, чел.: 2