Установка для измерения тяги Rolls-Royce

Установка для измерения тяги
	На выставке в Музее науки в Лондоне.
Роль	Экспериментальный вертикальный взлет
Национальное происхождение	Великобритания
Производитель	Роллс-Ройс
Первый полет	3 августа 1954 г. (бесплатно)
Количество построенных	2

( Установка для измерения тяги Rolls-Royce TMR) была новаторским самолетом с вертикальным взлетом и посадкой ( VTOL ), разработанным компанией Rolls-Royce в 1950-х годах. Он известен как «первый реактивный самолет, совершивший полет в любую точку мира». ^[1]

Конструкция ПМР уникальна. Он был оснащен парой двигателей Nene турбореактивных , которые были установлены спина к спине горизонтально внутри стального каркаса; в свою очередь, этот каркас был поднят на четырех ножках, снабженных колесиками для колес. У TMR отсутствовали какие-либо несущие поверхности, например крылья ; вместо этого подъемная сила создавалась исключительно за счет тяги, направленной вниз. Из-за нестандартного внешнего вида его прозвали Кроватью Летающей . ^[1]

TMR был задуман специально для проведения исследований, в частности для изучения потенциальных применений недавно разработанной на тот момент реактивной тяги для выполнения вертикальных полетов. Первый полет состоялся в августе 1954 года. В ходе серии испытательных полетов были проведены обширные исследования того, как можно обеспечить стабилизацию во время зависания самолета. Это способствовало лучшему пониманию уровня мощности и соответствующих способов стабилизации, используемых в самолетах вертикального взлета и посадки, а также доказало осуществимость концепции в целом. ^[2]

Разработка

Человеком, в значительной степени ответственным за разработку TMR, был доктор Алан Арнольд Гриффит , который работал над проектированием газовых турбин в Королевском авиационном заводе (RAE) в 1920-х годах и был пионером в области реактивной подъемной технологии. В 1939 году Гриффит работал в компании Rolls-Royce. ^[3] В 1940-х годах он задумал использовать реактивное движение как метод непосредственного обеспечения вертикальной подъемной силы для создания самолета, который мог бы взлетать вертикально. Построить такой самолет для исследовательских целей предложил Гриффит. ^[1]

Будучи впечатленным концепцией Гриффита, а также стремясь изучить и использовать возможности недавно разработанной линейки реактивных двигателей, компания Rolls-Royce начала строительство самолета на заводе компании на аэродроме Хакнолл , в Ноттингемшире Англия. ^[1] Важный автостабилизатор для самолета был разработан и изготовлен Отделом приборов и аэрофотосъемки Королевского авиастроительного завода (RAE). Самолет получил обозначение Thrust Measuring Rig (TMR), два из них были построены для программы испытаний. ^[1]^[4]

19 августа 1953 года первый TMR совершил свой первый полет на аэродроме Хакнелл. ^[1] Для выполнения этих полетов в Хакнелле было разработано и собрано специальное портальное устройство, которое, хотя и не ограничивало движение самолета в пределах определенного пространства, но не позволяло ему выходить за эту границу; он также предотвращал чрезмерную скорость снижения, допуская максимальную скорость снижения 10 футов в секунду (3 м / с), чтобы избежать повреждений, и позволял борющимся пилотам легко закрыть дроссели без возникновения аварии. ^[5] В течение первого года полетов самолет оставался привязанным к портальной системе для летных испытаний. 3 августа 1954 года TMR совершил свой первый свободный полет, пилотируемый Рональдом Томасом Шепардом , главным летчиком-испытателем компании Rolls-Royce. ^[1]

В конце 1954 года TMR был передан в исследовательские центры РАЭ, сначала приписан к РАЭ Фарнборо . ^[6] В июне 1956 года он был переведен в RAE Bedford , Бедфордшир , для проведения дальнейших летных испытаний. Хотя практические вопросы, связанные с управляемостью, рассматривались во время пребывания в Хакнелле, RAE были больше заинтересованы в использовании TMR для определения необходимости искусственной стабилизации для таких самолетов как во время зависания, так и на этапах полета на малых скоростях, а также для изучить желаемые характеристики для достижения стабильного вертикального полета. ^[6]

Информация о типичных полетах была получена в основном на основе сообщаемого опыта пилотов. ^[7] Во время испытаний на устойчивость более поддающиеся количественной оценке данные были получены путем указания нескольким пилотам выполнять одну и ту же последовательность маневров, многие из которых были предназначены для имитации перехода самолета вертикального взлета и посадки в режим зависания; также было задействовано несколько наблюдателей. На испытательные полеты было наложено несколько ограничений безопасности: TMR обычно не выполнял полеты, если скорость ветра составляла 10 узлов или выше, он мог летать только при погодных условиях, при которых самолетом можно было управлять в случае неисправности. ^[8] Пилоты могли выполнять взлет и контролируемую посадку, но обнаружили, что оба действия были более трудными при наличии ветра, особенно если TMR требовалось наклонять, чтобы противодействовать воздействию ветра. ^[9]

Сообщается, что пилоты обнаружили, что основной первоначальной трудностью при управлении TMR было регулирование высоты самолета; Частично это произошло из-за медленной реакции двигателя на движения дроссельной заслонки по команде пилота. ^[10] Интервал задержки между нажатием дроссельной заслонки и реакцией двигателя часто составлял около одной-двух секунд; пилоты обычно адаптируются к этой особенности самолета и приобретают навыки управления высотой. Были предприняты две попытки улучшить контроль высоты: добавление упрощенного триммера на дроссельную заслонку для ограничения возможной скорости движения и установка «дроссельных упреждающих устройств», которые не работали должным образом. ^[11] TMR эффективно продемонстрировал, что задержка реакции управления высотой будет основной трудностью для самолетов вертикального взлета и посадки, а двигатели более поздних самолетов вертикального взлета и посадки обычно имели более быстрое время отклика. ^[11]^[12]

Самолет пережил отказ системы управления вектором тяги 16 сентября 1957 года, когда его пилотировал командир звена Стэн Хаббард из RAE. ^[13] 28 ноября 1957 года второй TMR, серийный XK426 , был уничтожен во время испытательного полета, в результате чего погиб командир звена Х.Г.Ф. Ларсен, который впервые пилотировал самолет. ^[14]^[15]

Исследования программы испытаний TMR имели значительную ценность для будущих самолетов вертикального взлета и посадки, по крайней мере, в некоторых областях: в официальном отчете, опубликованном Министерством авиации, резюмировалось, что «основной вывод, который следует сделать из этого опыта, заключается в том, что любой практический реактивный подъемник самолет должен иметь некоторую искусственную стабилизацию во время зависания, если он должен работать в условиях, отличных от очень благоприятных погодных условий ... основная трудность в обучении управлению самолетом заключалась в управлении высотой; любое уменьшение постоянной времени реакции двигателя могло бы привести к потере скорости; проблема облегчения обучения управлению реактивным самолетом». ^[16] После относительно успешных испытаний TMR компания Rolls-Royce решила приступить к разработке Rolls-Royce RB108 турбореактивного двигателя с прямой подъемной силой ; пять из этих двигателей использовались для питания первого настоящего британского самолета вертикального взлета и посадки Short SC.1 . ^[17]

Дизайн

Установка для измерения тяги Rolls-Royce (TMR) представляла собой самолет вертикального взлета и посадки, разработанный для изучения практичности, характеристик и требований к такому самолету. ^[2] Он был широко известен под прозвищем « Летающая кровать» из-за его радикально нетрадиционного для самолета внешнего вида, состоящего в основном из прямоугольной трубчатой конструкции, построенной вокруг двигателей, и платформы, наверху которой размещалась платформа для размещения одного пилота. Он не имел аэродинамической формы, не имел ни крыльев, ни хвостового оперения; вместо этого он создавал всю свою подъемную силу, направляя тягу двигателей прямо вниз. ^[18] Из-за своих небольших размеров максимальная продолжительность полета TMR составляла всего шесть минут. ^[4]

Он был оснащен парой двигателей Nene турбореактивных , которые были установлены по схеме «спина к спине». ^[6] Выход струй был направлен к центру тяжести установки; одна струя выбрасывается вниз через центральное сопло, а другая струя выбрасывается вниз через два сопла меньшего размера с каждой стороны; это было сделано для того, чтобы в случае отказа одного двигателя во время полета не произошло резкого встречного движения. Были приняты значительные меры предосторожности, чтобы безопасно пережить такой отказ двигателя; Четырехопорная ходовая часть была спроектирована так, чтобы поддерживать вертикальную скорость 34 фута в секунду (10 м/с) и выдерживать приземление с одним двигателем с любой высоты ниже 50 футов (15 м). ^[6] TMR обладал лишь незначительной избыточной мощностью, что усложняло управление самолетом; это еще больше усугублялось медленным временем реакции двигателей на изменения дроссельной заслонки. Соответственно, существовала значительная степень ожидания использования мощности двигателя, необходимой для предотвращения превышения заданной высоты и обеспечения плавного приземления при приземлении. ^[11]

Всего из установки выходили четыре выносных рычага, по одному с каждой стороны и по одному спереди и сзади, через которые сжатый воздух выпускался для управления креном , тангажем и рысканьем в полете. ^[19] В то время как органы управления рысканием и высотой были механическими, органы управления тангажем и креном имели электрическую сигнализацию, без каких-либо условий для возврата к механическому управлению. Первоначально ключевые компоненты электрической системы управления были дублированы; однако, чтобы сделать обнаружение неисправностей безошибочным, на этапе свободных летных испытаний RAE была принята более безопасная схема частичного триплекса. ^[20] Поскольку TMR не обладал собственной устойчивостью , в него была включена экспериментальная система автоматического стабилизатора. ^[21] Во время многочисленных испытательных полетов стабилизатор выполнялся в различной степени, в том числе в некоторых случаях, когда стабилизация вообще не работала. ^[22]

Самолет на выставке

Первая машина (серийный XJ314 ) хранится и выставлена на всеобщее обозрение в Музее науки в Лондоне, Англия. ^[23]^[24]

Технические характеристики (установка для измерения тяги)

Общие характеристики

Длина: 28 футов 0 дюймов (8,53 м)
Ширина: 14 футов 0 дюймов (4,27 м)
Высота: 12 футов 8 дюймов (3,86 м), без учета пилона.
Пустой вес: 6000 фунтов (2722 кг)
Полная масса: 7500 фунтов (3402 кг)
Силовая установка: 2 турбореактивных двигателя Rolls-Royce Nene центробежного типа с тягой 4050 фунтов силы (18,0 кН) каждый.

Производительность

Тяга/вес : 1,08

Авионика

Автоматическая стабилизация

См. также

Сопоставимые самолеты

Ссылки

Цитаты

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Иллингворт 1961, с. 2.
^ Jump up to: ^а ^б Иллингворт 1961, стр. 2–3.
^ Полет на Bedstead – Часть 2 . - Самолет Ежемесячник. Апрель 1985 года.
^ Jump up to: ^а ^б Фрикер 1962, с. 25.
^ Иллингворт 1961, стр. 2, 17.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Иллингворт 1961, с. 3.
^ Иллингворт 1961, с. 6.
^ Иллингворт 1961, стр. 6-7.
^ Иллингворт 1961, с. 8.
^ Иллингворт 1961, с. 7.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Иллингворт 1961, стр. 7-8.
^ Фрикер 1962, стр. 60-61.
^ «Командир звена Стэн Хаббард — некролог» . Дейли Телеграф . 1 января 2015 г.
^ «ВЕРТИКАЛЬНЫЙ РЕАКТИВ КРУШИТСЯ; британский «Летающий Bedstead» не прошел испытания — пилот погиб» . Нью-Йорк Таймс . 29 ноября 1957 года. Страница 6, графа 5 . Проверено 23 мая 2023 г.
^ «В этот день 29 ноября 1957 года» . Таймс . Лондон. 29 ноября 2007 года . Проверено 23 мая 2023 г.
^ Иллингворт 1961, стр. 13.
^ Фрикер 1962, с. 60.
^ Иллингворт 1961, стр. 3, 13.
^ Иллингворт 1961, стр. 3-4.
^ Иллингворт 1961, с. 4.
^ Иллингворт 1961, с. 12.
^ Иллингворт 1961, стр. 9-10.
^ "Летающая кровать Rolls-Royce, 1954". Makingthemodernworld.org.uk , дата обращения: 7 января 2016 г.
^ "Установка для измерения тяги вертикального взлета Rolls-Royce, 1954 год." Музей науки , дата обращения: 7 января 2016 г.

Библиография

Баттлер, Тони и Жан-Луи Делезен. X-Planes Европы: секретные исследовательские самолеты золотого века 1946-1974 гг . Манчестер, Великобритания: Hikoki Publications, 2012. ISBN 978-1-902-10921-3
Фрикер, Джон. «Реактивный лифт: концепция Rolls-Royce». Журнал Flying Magazine , июль 1962 г. Том. 71, № 1. С. 24–25, 60–64.
Иллингворт, JKB «Летные испытания парящего реактивного самолета (Rolls-Royce Flying Bedstead)». Министерство авиации , май 1961 г.

Внешние ссылки

[ill_2-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Иллингворт 1961, с. 2.

[ill_2_3-2] Jump up to: ^а ^б Иллингворт 1961, стр. 2–3.

[3] Полет на Bedstead – Часть 2 . - Самолет Ежемесячник. Апрель 1985 года.

[fricker_25-4] Jump up to: ^а ^б Фрикер 1962, с. 25.

[ill_2_17-5] Иллингворт 1961, стр. 2, 17.

[ill_3-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Иллингворт 1961, с. 3.

[ill_6-7] Иллингворт 1961, с. 6.

[ill_6_7-8] Иллингворт 1961, стр. 6-7.

[ill_8-9] Иллингворт 1961, с. 8.

[ill_7-10] Иллингворт 1961, с. 7.

[ill_7_8-11] Jump up to: ^а ^б ^с Иллингворт 1961, стр. 7-8.

[fricker_60_61-12] Фрикер 1962, стр. 60-61.

[13] «Командир звена Стэн Хаббард — некролог» . Дейли Телеграф . 1 января 2015 г.

[14] «ВЕРТИКАЛЬНЫЙ РЕАКТИВ КРУШИТСЯ; британский «Летающий Bedstead» не прошел испытания — пилот погиб» . Нью-Йорк Таймс . 29 ноября 1957 года. Страница 6, графа 5 . Проверено 23 мая 2023 г.

[15] «В этот день 29 ноября 1957 года» . Таймс . Лондон. 29 ноября 2007 года . Проверено 23 мая 2023 г.

[ill_13-16] Иллингворт 1961, стр. 13.

[fricker_60-17] Фрикер 1962, с. 60.

[ill_3_13-18] Иллингворт 1961, стр. 3, 13.

[ill_3_4-19] Иллингворт 1961, стр. 3-4.

[ill_4-20] Иллингворт 1961, с. 4.

[ill_12-21] Иллингворт 1961, с. 12.

[ill_9_10-22] Иллингворт 1961, стр. 9-10.

[23] "Летающая кровать Rolls-Royce, 1954". Makingthemodernworld.org.uk , дата обращения: 7 января 2016 г.

[24] "Установка для измерения тяги вертикального взлета Rolls-Royce, 1954 год." Музей науки , дата обращения: 7 января 2016 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]