Bell XV-15 - Bell XV-15

XV-15
XV-15 em um pairar
Função	Aeronave VTOL experimental
origem nacional	Estados Unidos
Fabricante	Bell Helicopter Textron
Primeiro voo	3 de maio de 1977
Aposentado	2003
Usuário primário	NASA
Número construído	2
Desenvolvido dentro	V-22 Osprey

O Bell XV-15 é uma aeronave Tiltrotor VTOL americana. Foi a segunda aeronave tiltrotor experimental bem-sucedida e a primeira a demonstrar o desempenho de alta velocidade do conceito em relação aos helicópteros convencionais.

Desenvolvimento

Primeira aeronave com rotor VTOL

A ideia de construir aeronaves VTOL usando rotores semelhantes a helicópteros nas pontas das asas teve origem na década de 1930. O primeiro projeto semelhante a tiltrotores modernos foi patenteado por George Lehberger em maio de 1930, mas ele não desenvolveu mais o conceito. Na Segunda Guerra Mundial , um protótipo alemão chamado Focke-Achgelis Fa 269 foi desenvolvido a partir de 1942, mas nunca voou.

Dois protótipos que conseguiram voar foram o Transcendental Modelo 1-G de um assento e o Modelo 2 Transcendental de dois lugares, ambos equipados com motores alternativos únicos. O desenvolvimento do Modelo 1-G começou em 1947, e voou em 1954. O Modelo 1-G voou até um acidente na Baía de Chesapeake em 20 de julho de 1955, destruindo a aeronave protótipo, mas não ferindo gravemente o piloto. O Transcendental 1-G foi a primeira aeronave tiltrotor a voar, e realizou a maior parte da transição helicóptero-aeronave em vôo para dez graus do verdadeiro vôo horizontal da aeronave. O Modelo 2 foi desenvolvido e voou logo depois, mas não voou muito além dos testes de pairar. A Força Aérea dos Estados Unidos retirou o financiamento em favor do Bell XV-3.

O Bell XV-3 voou pela primeira vez em 1955. Como seus predecessores, o XV-3 tinha os motores na fuselagem e eixos de transmissão transferindo potência para conjuntos de rotor de ponta de asa inclinados.

Outros conceitos de rotor, como rotores desacelerados , rotores parados, rotores dobráveis ​​e rotores de diâmetro variável, foram investigados para projetos subsequentes, mas os engenheiros da Bell, Kenneth Wernicke e Bob Lichten, os consideraram inviáveis ​​em comparação com a experiência com o projeto XV-3.

Avanços tecnológicos

Um dos principais problemas com os primeiros projetos de aeronave oscilante era que os eixos de transmissão transportando energia da fuselagem para os rotores da ponta da asa, junto com a caixa de engrenagens e mecanismos de inclinação nas pontas das asas, tinham cargas substanciais colocadas sobre eles e eram pesadas. Eles estavam transferindo grandes quantidades de potência e torque a longas distâncias para um sistema de transmissão de energia de uma aeronave.

A aeronave experimental XV-15 introduziu um grande avanço no conceito de design: em vez de motores na fuselagem, o XV-15 moveu os motores para os pods de ponta de asa giratórios, diretamente acoplados aos rotores. O caminho normal para a potência era diretamente do motor para uma caixa de engrenagens de redução de velocidade e para o rotor / hélice sem quaisquer eixos longos envolvidos. Ainda havia um eixo de transmissão ao longo das asas para uso de emergência para transferir energia para o rotor oposto em caso de falha do motor, mas esse eixo normalmente não carregava nenhuma carga de energia, tornando-o mais leve.

O conceito de motor de inclinação introduziu complexidades no design dos motores e nas cápsulas de motor para poder mudar de operação horizontal para operação vertical. Esses problemas foram resolvidos bem no início do programa XV-15.

No final dos anos 1960 e no início dos anos 1970, a NASA e outros pesquisadores trabalharam extensivamente em testes teóricos e em túnel de vento de vários pods de rotor. Duas empresas estiveram envolvidas na pesquisa e na proposição de projetos: Bell Helicopter e Boeing Vertol . O foco estava em pods de rotor de inclinação, integração dos rotores de inclinação com as asas e fuselagem da aeronave e estudo do fluxo de ar conforme os rotores inclinavam. Rotores de inclinação com rotores fixos e rotores dobráveis ​​foram investigados.

Projeto XV-15

O que viria a ser o programa XV-15 foi lançado em 1971 no Centro de Pesquisa Ames da NASA . Após o trabalho preliminar, foi realizada uma competição para conceder dois contratos de pesquisa e desenvolvimento de US $ 0,5 milhão para projetos de protótipos. As empresas que responderam foram Sikorsky Aircraft , Grumman Aircraft , Boeing Vertol e Bell Helicopter.

Os contratos de P&D foram emitidos para a Bell Helicopter e a Boeing Vertol em 20 de outubro de 1972. As propostas de projeto das duas empresas foram entregues em 22 de janeiro de 1973.

Projetos concorrentes

A Boeing Vertol propôs seu Modelo 222 (não deve ser confundido com o posterior helicóptero convencional Bell 222 ), no qual os motores estavam em pods fixos no final de cada asa, e um pequeno pod giratório com o rotor estava ligeiramente mais próximo da fuselagem na asa. Este projeto simplificou o projeto do motor, mantendo-o sempre na horizontal, sem ter eixos de transmissão muito longos para os rotores de inclinação.

No projeto Bell, Bell Model 301, todo o pod da ponta da asa girava entre a horizontal e a vertical, com o motor e o conjunto do rotor fixados juntos dentro do pod. Isso simplificou a transmissão de força, mas tinha requisitos mais complicados para o projeto do motor e provavelmente era um pouco mais pesado do que a proposta da Boeing.

Após uma revisão de ambas as propostas, a NASA selecionou o Bell 301 para desenvolvimento posterior, e um contrato para pesquisa e desenvolvimento adicional foi emitido em 31 de julho de 1973. Engenharia e testes extensivos levaram os próximos quatro anos para concluir o desenvolvimento da aeronave. O primeiro de dois Bell XV-15s, cauda número N702NA , voou pela primeira vez em 3 de maio de 1977. Após testes mínimos de voo na instalação de teste da Bell, a aeronave foi transferida para o Ames Research Center em Mountain View, Califórnia, onde foi montada em o grande túnel de vento de Ames e amplamente testado em vários ambientes de simulação de voo.

Para o programa de aeronaves Experimentais de decolagem / aterrissagem verticais do Departamento de Defesa dos EUA (JVX), a Bell Helicopter e a Boeing Vertol se uniram para apresentar uma proposta para uma versão ampliada do XV-15 em 1983. A equipe da Bell Boeing recebeu um contrato de projeto preliminar naquele ano, que resultou no Bell Boeing V-22 Osprey .

Teste de vôo

Após o túnel de vento e os testes de vôo da Bell, a aeronave foi transferida para a NASA Dryden , que fica na Base Aérea de Edwards, no Alto Deserto da Califórnia. Os testes de vôo do XV-15 continuaram expandindo seu envelope de vôo. Ele foi capaz de operar com sucesso nos modos de voo de helicóptero e aeronave normal e fazer uma transição suave entre os dois. Uma vez que a aeronave foi considerada suficientemente testada, ela foi devolvida ao Centro de Pesquisa Ames para mais testes.

Os XV-15 foram considerados suficientemente testados e uma aeronave foi levada ao Paris Air Show de 1981 para voos de demonstração. O New York Times elogiou seu desempenho. “E se alguma vez houve um avião adorável, é o Bell XV-15 ... A máquina, o hit do show, executava uma série de manobras que incluíam se curvar para a multidão.” No ano seguinte, o senador Barry Goldwater, o secretário da Marinha John Lehman e outros oficiais receberam voos de co-piloto para promover a tecnologia de tiltrotor para desenvolvimento militar.

Os XV-15 foram uma demonstração padrão no show aéreo anual de verão na co-localizada Moffett Field Naval Air Station por vários anos durante a década de 1980. Os dois XV-15 voaram ativamente ao longo da década de 1980, testando aerodinâmica e aplicações de tiltrotor para os tipos de aeronaves civis e militares que viriam a seguir, incluindo o programa V-22 e AW609.

A Fédération Aéronautique Internationale classifica o XV-15 como um Rotodyne e, como tal, detém o recorde de velocidade de 456 quilômetros por hora (283 mph) e o tempo de escalada de 3 km e 6 km.

Teste aprofundado

O primeiro protótipo de aeronave XV-15, N702NA, foi transferido de volta para a Bell para desenvolvimento da empresa e uso de demonstração. Em 20 de agosto de 1992, a aeronave caiu enquanto era pilotada por um piloto de teste convidado. Ele estava decolando para um vôo final quando um parafuso escapou do sistema de controle coletivo em um poste, fazendo com que o rotor ficasse a todo vapor. A aeronave rolou de cabeça para baixo fora de controle e caiu invertida. Embora significativamente danificada, a aeronave estava em grande parte estruturalmente intacta e tanto o piloto quanto o copiloto escaparam com ferimentos leves no acidente. A cabine da aeronave foi recuperada e convertida para uso como simulador de vôo .

O segundo protótipo XV-15, N703NA, foi usado para testes de suporte ao programa de tiltrotor militar V-22 Osprey e aeronaves civis de transporte de tiltrotor médio Bell / Agusta BA609 . Ele continuou principalmente em operações de teste da NASA até setembro de 2003. A distância de decolagem mais curta foi alcançada com as nacelas em um ângulo de 75 graus.

Depois que o N703NA foi retirado das operações de teste, ele foi doado ao Smithsonian National Air and Space Museum em Washington, DC O XV-15 foi transportado de Fort Worth, Texas, para o museu, antes de ser desativado para exibição. Agora está em exibição no Steven F. Udvar-Hazy Center, no Aeroporto Internacional Washington Dulles .

Especificações (XV-15)

Imagem externa
Desenho em corte de XV-15

Dados do Jane's All the World Aircraft 1988-89

Características gerais

• Tripulação: 2 em assentos ejetáveis Rockwell-Columbus LW-3B
• Capacidade: até 9 passageiros se houver assentos / 3.400 lb (1.542 kg) máx. carga útil STOL
• Largura: 57 pés 2 pol (17,42 m) no total com rotores girando
• Altura: 3,86 m (12 pés 8 pol.) Sobre as aletas da cauda

5 m (15 pés 4 pol.) Com naceles verticais

• Área da asa: 169 pés quadrados (15,7 m ² )
• Aerofólio : Asas - NACA 64A015
• Peso vazio: 9.570 lb (4.341 kg)
• Peso bruto: 13.000 lb (5.897 kg) VTO
• Peso máximo de decolagem: 15.000 lb (6.804 kg) STO
• Capacidade de combustível: 229 US gal (191 imp gal; 867 l) em tanques de quatro asas
• Potência: 2 × Textron Lycoming LTC1K-4K turboshaft / turboélice motores, 1550 SHP (1.160 kW) cada tomada de força normal (10 min max)

1.802 shp (1.344 kW) de energia de emergência (2 min máx.)

(Lycoming T53-L-13B modificado)

• Diâmetro do rotor principal: 2 × 25 pés (7,6 m)
• Área do rotor principal: 981,8 pés quadrados (91,21 m ² ) no total
  
• Seção da lâmina (original): - raiz: NACA 64-935 / 528/118 ; dica: NACA 64- (1,5) 12/208
• Seção de lâmina (Boeing ATB): - raiz: V43030-1.58 / VR-7; dica: Boeing VR-8

atuação

• Velocidade máxima: 332 kn (382 mph, 615 km / h) a 17.000 pés (5.182 m)
• Velocidade de cruzeiro: 303 kn (349 mph, 561 km / h) máx. a 16.500 pés (5.029 m)

200 kn (230 mph; 370 km / h) a 20.000 pés (6.096 m)

• Nunca exceda a velocidade : 364 kn (419 mph, 674 km / h)
• Alcance: 445 nm (512 mi, 824 km) com combustível máximo
• Teto de serviço: 29.000 pés (8.800 m)
  
• Teto de serviço OEI: 15.000 pés (4.572 m)
• Teto flutuante IGE: 10.500 pés (3.200 m)
• Teto flutuante OGE: 8.650 pés (2.637 m)
• Taxa de subida: 3.150 pés / min (16,0 m / s) ao nível do mar
• Carregamento do disco: 15,2 lb / pés quadrados (74 kg / m ² )
• Potência / massa : 0,45 hp / lb (1 kW / kg)

Veja também

Desenvolvimento relacionado

• Bell XV-3
• Bell Boeing V-22 Osprey
• AgustaWestland AW609

Aeronave de função, configuração e época comparáveis

• Canadair CL-84 Dynavert
• Sikorsky S-69
• Sikorsky S-72

Listas relacionadas

• Lista de aeronaves VTOL

Referências

Notas

Bibliografia

links externos

• Imagem do XV-15 em voo pairando