Krótki SC.1 - Short SC.1

SC.1
Krótki SC.1 Farnborough 1958.jpg
Krótki SC.1 XG900 na wystawie Farnborough SBAC we wrześniu 1958 roku
Rola Eksperymentalny samolot
Pochodzenie narodowe Zjednoczone Królestwo
Producent Krótcy bracia
Pierwszy lot 2 kwietnia 1957 (CTOL)
26 maja 1958 (VTOL)
Na emeryturze 1971
Status Emerytowany i zakonserwowany
Główny użytkownik Utworzenie Royal Aircraft
Numer zbudowany 2

Short s.c.1 był pierwszym brytyjskim stałopłatowymi pionowego startu i lądowania ( VTOL ) samolot odrzutowy . Został opracowany przez Short Brothers . Był napędzany układem pięciu silników turboodrzutowych Rolls-Royce RB.108 , z których cztery były używane do lotu pionowego, a jeden do konwencjonalnego lotu poziomego. SC.1 wyróżniał się tym, że był pierwszym brytyjskim statkiem powietrznym VTOL ze stałym skrzydłem i pierwszym, który przechodził między trybami lotu pionowego i poziomego; był to również pierwszy samolot obsługujący VTOL z systemem sterowania typu fly-by-wire .

SC.1 został zaprojektowany i wyprodukowany w odpowiedzi na wymóg Ministerstwa Zaopatrzenia (MoS) dotyczący odpowiedniego statku powietrznego do prowadzenia badań lotu nad lotem VTOL, a także w szczególności przy przejściu między lotem pionowym i poziomym. W latach 1957–1971 do testów w locie wykorzystano dwa prototypy. Dane badawcze z programu testowego SC.1 przyczyniły się do opracowania samolotu Hawker Siddeley P.1127, a następnie Hawker Siddeley Harrier , pierwszego działającego samolotu VTOL.

W październiku 2012 r. Short SC.1 otrzymał pierwszą nagrodę Engineering Heritage Award w Irlandii Północnej w uznaniu jego znaczących osiągnięć w dziedzinie inżynierii.

Rozwój

W latach czterdziestych różne narody zainteresowały się opracowaniem rentownych samolotów zdolnych do pionowych startów i lądowań (VTOL). W latach pięćdziesiątych Wielka Brytania przeprowadziła testy w locie specjalnie zbudowanego Rolls-Royce Thrust Measuring Rig , prymitywnego, ale pionierskiego samolotu VTOL, który z powodzeniem latał zgodnie z przewidywaniami, demonstrując wykonalność tej koncepcji, a także dostarczając użytecznych danych do wykorzystania. Jednakże, chociaż Thrust Measuring Rig dostarczył cennych informacji do projektowania samolotów VTOL, takich jak wymóg dotyczący systemu automatycznej stabilizacji, cierpiał z powodu pewnych niedociągnięć, które podważyły ​​jego wartość jako platformy do dalszych szczegółowych badań, takich jak opóźnienie sterowania i brak powierzchni aerodynamicznych. Potrzebny był samolot, który wykorzystywałby doświadczenie zdobyte dzięki platformie do pomiaru ciągu i badał obszary wykraczające poza jego ograniczone możliwości.

SC.1 ma swoje początki w przedłożeniu przez Short Brothers spotkać Ministerstwo Zaopatrzenia (MOS) Wniosek o przetargu (ER.143T) do pionowego startu samolotu badawczego, który został wydany we wrześniu 1953. W dniu 15 października 1954 zaproponowany projekt został zaakceptowany przez Ministerstwo i szybko zawarto kontrakt na dwa samoloty spełniające specyfikację ER.143D . Zgodnie z przewidywaniami, samolot miał zostać wykorzystany do serii prób w locie w celu zbadania jego zachowania podczas przejścia między trybami lotu pionowego i poziomego, w celu określenia optymalnego i minimalnego poziomu wspomagania wymaganego od autostabilizatora podczas procesu przejścia do odkryć prawdopodobne problemy operacyjne i opracować powiązane pomoce pomocnicze i sprzęt dla pilota w celu opracowania systemu podejścia i lądowania w każdych warunkach pogodowych.

Short skonstruował dwa prototypy, oznaczone jako XG900 i XG905 .

Projekt

Short SC.1 był jednomiejscowym dolnopłatem, bezogonowym samolotem typu delta o masie około 8000 funtów (maks. 7700 funtów dla lotu pionowego). Był napędzany czterema pionowo zamontowanymi, lekkimi silnikami podnośnymi Rolls-Royce RB.108 , które zapewniały całkowity pionowy ciąg 8600 funtów, wraz z pojedynczym silnikiem wycieczkowym RB.108 z tyłu samolotu, zapewniającym ciąg do lotu do przodu. Silniki windowe zostały zamontowane pionowo w parach obok siebie w centralnym przęśle, tak że ich wypadkowa linia ciągu przechodziła blisko środka ciężkości samolotu. Te pary silników mogą być obracane do przodu i do tyłu w celu wytworzenia wektorowego ciągu przyspieszania / hamowania wzdłuż osi podłużnej samolotu.

XG900 Short SC.1 na wystawie SBAC w 1961 roku, pokazujący owiewki nóg oleo i automatyczne żaluzje wlotowe silnika podnoszenia dodane w połowie 1960 r.

Podczas lotu konwencjonalnego silniki wind byłyby wyłączone; przed rozpoczęciem przechodzenia z lotu poziomego do pionowego byłyby uruchamiane przy użyciu sprężonego powietrza z jednego silnika przelotowego. Sprężone powietrze zapewniało początkowy obrót silnika, ale spadek ciśnienia od wlotu do wylotu musiał być również obecny, ponieważ samo sprężone powietrze nie było wystarczające do osiągnięcia prędkości biegu jałowego. Wymagany był znaczny tunel aerodynamiczny i rozwój wlotu powietrza, ponieważ na początku przejścia z lotu poziomego silniki montowane pionowo muszą tolerować wiatr boczny równy prędkości lotu do przodu bez gwałtownych skoków i nadmiernych wibracji. Wymaganą jednorodność przepływu osiągnięto za pomocą zestawu 7 zawiasowych skrzeli, które otwierały się do przodu, kierując powietrze do komory, która zasilała silniki. Zachowanie zamontowanego pionowo RB.108 pod względem ponownego wchłonięcia i erozji gruntu zostało zbadane za pomocą instalacji reprezentatywnej dla tej przeznaczonej dla SC.1 podczas operacji naziemnej w meteorze na lotnisku Hucknall . Początkowo na wylotowych dyszach silników podnoszących zamontowano serię iluminatorów, aby utrzymać środowisko niskiego ciśnienia pod silnikami, aby zapewnić, że wirnik silnika będzie „obracał się wiatrem” we właściwym kierunku przed dostarczeniem sprężonego powietrza do rozruchu; ze względu na skuteczność zmian konstrukcyjnych dolotu i silnika iluminatory stały się niepotrzebne.

Układ kokpitu był głównie konwencjonalny, ale skomplikowany z powodu dużej liczby systemów, które pilot musiał monitorować. Jako samolot badawczy posiadał kompleksowy sprzęt rejestrujący.

Wspólna dźwignia przepustnicy dla czterech silników z pionowym skokiem była jedynym dodatkowym głównym elementem sterującym w kokpicie; był obsługiwany w podobny sposób jak w przypadku zbiorczego poziomu skoku wiropłatu. Wymagane były dwa sposoby kontrolowania położenia samolotu w zależności od jego prędkości do przodu; Podczas lotu konwencjonalnego zastosowano powierzchnie aerodynamiczne, a dysze powietrzno-strumieniowe do przejścia z lotu poziomego, zawisu i lotu pionowego. Powietrze odpowietrzane z czterech silników windowych (około 10% przepływu powietrza dolotowego) było dostarczane do dysz o zmiennej długości nosa, ogona i końcówki skrzydeł, w celu kontroli pochylenia , przechylenia i odchylenia przy niskich prędkościach, podczas których przepływ powietrza byłby niewystarczający nad aerodynamiką. powierzchni, aby konwencjonalne kontrole były skuteczne.

SC.1 był również wyposażony w pierwszy system sterowania typu „ fly-by-wire ”, który został zamontowany w samolocie VTOL. Ten system sterowania z sygnalizacją elektryczną, który obejmował również autostabilizator, nie tylko przekazywał sygnały z elementów sterujących w kokpicie, takie jak położenie drążka, ale także monitorował sygnały zwrotne z serwomechanizmów, aby zapewnić stabilność samych systemów. W sumie trzy tryby sterowania powierzchniami aerodynamicznymi i / lub elementami sterującymi dyszami były dozwolone przez system:

  1. Powierzchnie aerodynamiczne i dysze strumieniowe sterowane elektrycznie przez trzy niezależne serwomotory (z bezpiecznym działaniem „trójstronnie równoległym” lub „potrójnym”) w połączeniu z trzema systemami sterowania autostabilizatorem („full fly-by-wire”)
  2. Tryb hybrydowy, w którym dysze były sterowane przez serwo / autostabilizator, a powierzchnie aerodynamiczne były bezpośrednio połączone z ręcznymi elementami sterującymi
  3. Tryb bezpośredni, w którym wszystkie elementy sterujące były połączone z drążkiem sterowym
Profil kolorów XG900 Short SC.1

Tryby 1 i 2 zostały wybrane na ziemi; za każdym razem, gdy używany był autostabilizator, pilot miał dostępną dźwignię sterowania awaryjnego, za pomocą której mógł powrócić do trybu bezpośredniego sterowania podczas lotu. Porównano wyniki z trzech systemów sterowania i wymuszono „zasadę większości”, zapewniając, że awaria pojedynczego systemu została zastąpiona przez pozostałe dwa (prawdopodobnie prawidłowe) systemy. Wszelkie awarie na ścieżce typu „fly-by-wire” były sygnalizowane pilotowi jako ostrzeżenie, które mógł zignorować lub zareagować przełączając się na sterowanie bezpośrednie (ręczne).

Podobnie jak inne samoloty VTOL, Short SC.1 cierpiał na utratę ciągu pionowego z powodu efektu ziemi . Badania nad tym przeprowadzone na modelach zmniejszonych sugerowały, że w przypadku SC.1 straty te wyniosłyby między 15% a 20% na wysokości podwozia . Zbiorniki paliwa znajdowały się wzdłuż przednich krawędzi skrzydeł oraz w zbiornikach „workowych” umieszczonych pomiędzy dźwigarami głównego skrzydła. SC.1 był wyposażony w trójkołowe podwozie ; bez chowania podwozie można ustawić między dwoma alternatywnymi położeniami, dostosowanymi do lądowania konwencjonalnego i pionowego. Stałe nogi podwozia zostały zaprojektowane specjalnie do lotu pionowego; na każdej nodze znajdowały się odporne na wysoką temperaturę odlewane koła, podczas gdy tylne podwozie było również wyposażone w hamulce tarczowe. Do amortyzacji pionowych lądowań używano oleosów o długim skoku. Solidny sprzęt był w stanie wytrzymać prędkość opadania 18 stóp (5,5 m) na sekundę.

Testowanie

Pierwszy Short SC.1 , XG900 , na wystawie SBAC w Farnborough w 1958 roku

Zbudowany w fabryce Shorta w Belfaście w Irlandii Północnej , pierwszy prototyp SC.1 , XG900 , po raz pierwszy przeszedł testy silnika w tym zakładzie. Po przetransportowaniu drogą morską do Anglii XG900, który początkowo był wyposażony tylko w silnik napędowy, został dostarczony do Royal Aircraft Establishment (RAE) w Boscombe Down, aby rozpocząć program testów w locie. W dniu 2 kwietnia 1957 r. Prototyp wykonał dziewiczy lot tego typu , który był jednocześnie pierwszym lotem konwencjonalnym do startu i lądowania (CTOL).

Nieco ponad rok później, 26 maja 1958 r., Drugi prototyp wykonał pierwszy pionowy lot na uwięzi. Początkowe loty tego typu były wykonywane po podłączeniu do specjalnie zaprojektowanej suwnicy , która zapewniała tylko ograniczoną swobodę, do 15 stóp w pionie i 10 stóp poza środkiem w dowolnym kierunku, prędkość pionowa była również ograniczona do mniej niż 10 stóp /druga; postępujące zatrzymanie samolotu nastąpiło poza tymi ograniczeniami. Startowałby z platformy siatki umieszczonej 6 stóp nad ziemią w celu obejścia zjawiska efektu ziemi; Shorts dołożył znacznych starań podczas opracowywania odpowiedniej platformy, aby wyeliminować negatywny wpływ efektu ziemi, i był wielokrotnie przebudowywany. Suwnica była wykorzystywana do szkolenia ab initio i do celów zapoznawczych dla pierwszych 8 pilotów latających na SC.1.

25 października tego roku typ wykonał pierwszy „darmowy” lot pionowy. W dniu 6 kwietnia 1960 r. Pomyślnie przeprowadzono pierwsze w locie przejście z lotu pionowego na poziomy. Chociaż z powodzeniem przechodził między tymi dwoma trybami, Short SC.1 miał reputację nieco niezgrabnego samolotu.

SC.1 był publicznie pokazywany na Farnborough Airshow w 1958 i 1960; pojawił się również na Paris Air Show w 1961 roku, podczas którego wykonał lot demonstracyjny. W dniu 2 października 1963 r. Drugi samolot testowy rozbił się w Belfaście, zabijając pilota JR Greena; później ustalono, że przyczyną była awaria sterowania. Po wypadku samolot został odbudowany i przywrócony do lotu w celu dalszych testów, oba kontynuowały loty do 1967 roku. Do 1965 roku na tym typie latało łącznie 14 różnych pilotów.

W wyniku testów przydatności do podłoża ustalono, że konwencjonalny beton drogi startowej, chodnik, a nawet pas trawy będą wystarczające do pionowego startu i lądowania SC.1; jednak szczątki, które mogą zostać wypchnięte z niedoskonałych powierzchni, stanowiłyby zagrożenie dla personelu, ale nie dla samego statku powietrznego. Program testów pozwolił również na zdobycie doświadczenia w zakresie konserwacji i serwisowania samolotu VTOL, mimo że nie były to główne cele projektu ani prac badawczych; w całym programie wykonano średnio 2,6 lotów tygodniowo. Chociaż podczas lotów zgłaszano liczne błędy autostabilizatora, nigdy nie wystąpiła żadna usterka, która zagroziłaby dronowi lub miała jakikolwiek wpływ na jego sterowanie.

Testy wykazały znaczną trudność w pomiarze rzeczywistego ciągu silnika, co doprowadziło do dalszych testów z wykorzystaniem ulepszonych wlotów i oprzyrządowania. Ostatecznie silniki okazały się znacznie mniej problematyczne, niż można było oczekiwać, biorąc pod uwagę eksperymentalny charakter samolotu i jego elektrowni; a kiedy w autostabilizatorze triplex pojawiły się usterki, były one łatwe do zlokalizowania, po części ze względu na samokontrolę systemu. Według raportu Ministerstwa Lotnictwa SC.1 został uznany za skuteczny pojazd badawczy, gdy był eksploatowany w granicach narzuconych przez jego mały rozmiar i ograniczoną pojemność; Stwierdzono jednak, że większy statek powietrzny byłby niezbędny do bardziej szczegółowych testów przyrządów i wyposażenia naprowadzającego.

SC.1 latał przez ponad dziesięć lat, podczas których dostarczył wielu danych, które wpłynęły na późniejsze koncepcje projektowe, takie jak sterowanie "puffer jet" w Hawker Siddeley P.1127 , prekursorze Hawker Siddeley Harrier . Testy w locie związane z technikami i technologiami pionowego startu i lądowania również okazały się nieocenione i pomogły Wielkiej Brytanii uzyskać wiodącą pozycję w tej dziedzinie. Short SC.1 został ostatecznie zdezaktualizowany przez powstającego Harriera, który między innymi udowodnił, że nie jest konieczne przenoszenie dodatkowych czterech silników wyłącznie do startu i lądowania.

Samoloty na wystawie

Pierwszy SC-1 ( XG900 ) stał się częścią kolekcji samolotów Science Museum w South Kensington w Londynie. Był używany do 1971 roku w badaniach VTOL.

Drugi SC-1 ( XG905 ) również został zachowany i jest wystawiany statycznie na wystawie Flight Experience w Ulster Folk and Transport Museum w Cultra w Irlandii Północnej .

Operatorzy

  Zjednoczone Królestwo

Specyfikacje

Kadłub dziobowy i kokpit Short SC.1
Tylny kadłub i skrzydło SC.1. Zwróć uwagę na wlot powietrza u podstawy ogona dla silnika rejsowego RB.108, a także kratkę nad środkową wnęką kadłuba, w której znajdują się silniki podnoszenia pionowego

Dane z Shorts Aircraft od 1900 r. , Ministerstwo Lotnictwa

Charakterystyka ogólna

  • Załoga: 1
  • Długość: 25 stóp 6 cali (7,77 m)
  • Rozpiętość: 23 stóp 6 cali (7,16 m)
  • Wysokość: 10 stóp 8 cali (3,25 m)
  • Powierzchnia skrzydła: 211,5 sq ft (19,65 m 2 )
  • Współczynnik proporcji: 2,61: 1
  • Płat : NACA 0010
  • Masa własna: 6,260 funtów (2839 kg)
  • Masa brutto: 7700 funtów (3493 kg) ( operacje VTOL )
  • Maksymalna masa startowa: 8050 funtów (3651 kg) ( operacje CTOL )
  • Silnik: 1 x Rolls-Royce RB.108 turboodrzutowy , ciąg 2130 lbf (9,5 kN) (lot do przodu)
  • Zespół napędowy: 4 silniki turboodrzutowe Rolls-Royce RB.108 o ciągu 2130 funtów siły (9,5 kN) każdy (silniki podnoszenia)

Wydajność

  • Prędkość maksymalna: 246 mph (396 kilometrów na godzinę, 214 kn)
  • Zasięg: 240 km (130 mil)
  • Pułap: 8000 stóp (2400 m)
  • Szybkość wznoszenia: 700 stóp / min (3,6 m / s)
  • Skrzydło ładowanie: 38,1 funta / stopę kwadratową (186 kg / m 2 )
  • Ciąg / waga :
    • (CTOL): 0,265
    • (VTOL): 1.11

Zobacz też

Samoloty o porównywalnej roli, konfiguracji i epoce

Powiązane listy

Bibliografia

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki