【冷门飞行器73】垂直起降的起点——肖特SC.1

军心安营扎寨 2024-01-05 04:54:12

冷门飞行器73

本文2135字,45图,预计阅读时间10分钟

肖特 SC1

零跑道长度起降

肖特 SC1

人类建造的固定翼飞行器复制了鸟类的飞行能力,但是有一点在20世纪上半叶始终没有做到,鸟类可以原地起飞和降落,但固定翼飞机必须要有跑道滑行才能起降。20世界40年代末,受到战争期间技术大爆发影响,主要的航空强国都开始规划战后全新设计的新一代战斗机。工程师们将技术眼光放到了无需跑道的垂直起降(VTOL)技术上,他们认为逐渐稳定成熟的喷气式推进技术将会很容易实现这一功能。@nordland 今日头条 原创首发

罗-罗推力测量平台

SC1 XG905,试飞员汤姆·布鲁克-史密斯和罗-罗推力测量平台

50年代初,英国推进VTOL的主导公司是著名的发动机制造商罗尔斯-罗伊斯公司。他们在1954年完成了“罗-罗推力测量平台”(TMR),一种无机翼的验证飞行器,成功的使用喷气式引擎进行了垂直起飞和着陆,但这个简单的平台验证了VTOL的概念,但并不具备像传统飞机一样的飞行能力。显然进一步验证VTOL技术,需要一架可以常规飞行并且垂直起降的验证机。

肖特 SC1

肖特SC.1

肖特 SC1

英国供应部 (MoS) 于1953年9月发布的垂直起飞研究飞机招标请求 ER.143T,用于开发研究垂直和水平飞行模式之间过渡期间的行为的验证机,确定在过渡过程中自动稳定器所需的配平方式,发现可能的操作问题,并为飞行员开发相关的支持辅助工具和设备,以及开发全天候进近和着陆系统。

肖特 SC1

肖特兄弟公司随后递交了一份设计文件,命名为哈德兰(Harland)PD.11。1954年10月15日,肖特的PD.11方案战胜了阿芙罗、费尔雷的方案,获得供应部批准,并立即签订了两架飞机的合同。

肖特 SC1

肖特建造了两个原型,命名为XG900和XG905,值得一提到是,只有肖特提交的设计是全新方案,其余的参与者都提交了现有型号的改进。当这两架飞机被制造出来时,它们已被重新命名为SC.1,1955 年春天,第一架 SC1 XG900 的金属切割工作开始。

PD.11

肖特PD.11早期方案,没有推进引擎

肖特的PD.11方案草图,注意尾部的巡航发动机喷口位置略有不同

SC.1的设计尽可能简单,尽管喷气式VTOL还处于起步阶段,但已经考虑了将这一概念应用于超音速飞机的可能性。SC1选择了高速前景不错的三角翼布局,虽然这个项目本身并不能超音速飞行。机翼前缘后掠角54°,而相对较低的速度要求使得可以采用厚度/弦比为10%的厚对称机翼截面。

肖特 SC.1

SC.1总重量约为 8,000 磅(垂直飞行最大重量为 7,700 磅)。它由四台垂直安装的罗-罗RB.108升力发动机提供动力,提供8,600磅的总垂直推力,以及飞机后部的单台RB.108巡航发动机,为向前飞行提供推力。升力发动机垂直成对安装在中央舱中,以便它们的合成推力线靠近飞机的重心。这些发动机可以前后旋转,以产生矢量推力,以便沿飞机的纵轴进行操纵。

一架改造的格罗斯特流星VZ608 用于 RB.108测试

博物馆中的 RB.108 背后是VZ608

在常规飞行期间,升力发动机将关闭,在开始从水平飞行到垂直飞行的过渡之前,它们将使用来自巡航发动机的压缩空气启动。压缩空气提供了发动机的初始旋转,但从进气到排气存在压降,因为仅靠压缩空气不足以达到怠速。进气口还需要飞行速度补偿,而不会产生喘振或过度振动。在一组 7 个空气活门的帮助下实现了所需的流动均匀性,这些活门打开到朝前的位置,将空气引导到供应发动机的增压室中。

座舱

驾驶舱采用传统布局,但为了垂直起降的操控观察,使用了全气泡式舱盖,视野极佳。SC.1还配备了第一个安装在VTOL飞机上的“电传操纵”控制系统。包括自动稳定器,不仅传输来自驾驶舱控制的信号,如操纵杆的位置,而且还监控来自伺服系统的反馈信号,以提供系统本身的自动稳定,这对于复杂的垂直起降过程是必要的。

SC.1配备了前三点起落架和耐热机轮,不可缩回,但有两个位置分别适应常规起降与垂直起降。与其他垂直起降飞机一样,肖特SC.1会由于地面效应而造成垂直推力损失。对比例模型进行的研究表明,对于SC.1,这些损失在起落架高度处将在15%至20%之间,这时将由起落架缓冲机构承担,坚固的盘式缓冲器能够承受每秒18英尺(5.5米)的下降速度。

升力引擎布局

侧面看空气活门

推进发动机喷口

先驱

肖特 SC1试飞中

第一架SC.1原型机XG900在肖特位于北爱尔兰的贝尔法斯特工厂建造,在发动机试车后通过海路运往英国,最初只装有推进发动机的XG900被交付给皇家飞机制造厂(RAE),开始飞行测试计划。1957年4月2日,XG900原型机进行了首次传统飞行。

1957年 XG900常规着陆

XG905 和系留架

一年多后,1958年5月26日,第二架原型机进行了第一次系留垂直飞行。并开始在系留架上进行飞行员培训。同年10月25日,SC.1进行了第一次“自由”垂直飞行。1960年4月6日,完成首次垂直和水平飞行之间的转换飞行。尽管有些笨拙,这是载入航空史的一刻,喷气式VTOL飞机第一完成转换飞行。

系留试飞

起飞和转换飞行过程

SC.1 于 1958 年和 1960 年在范堡罗航展上公开展出,它还出现在 1961 年的巴黎航展上进行了示范飞行。

1960 年在范堡罗航展上公开展出

1963年10月2日,第二架原型机在贝尔法斯特坠毁,飞行员J.R.格林遇难,原因后来被确定为控制系统故障。事故发生后,飞机被重建并返回飞行进行进一步测试,两架飞机都继续飞行到1967年。共有14名不同的飞行员驾驶过SC.1。

考虑到飞机及其动力装置的实验性质,罗-罗RB.108发动机的表现堪称完美,发动机的问题远比预期的要少得多。根据航空部的一份报告,SC.1被认为是一种有效的研究工具,但仍然需要一架更大的飞机来进行更广泛的测试。

SC.1飞行了十多年,在此期间,它提供了大量数据,这些数据影响了后来的设计概念,例如霍克西德利的 P.1127上的“河豚喷气式飞机”控制装置,这套系统成为了“鹞式”战斗机的前身。SC.1上开启的与VTOL控制技术有关的飞行测试工作是无价是,并帮助英国进一步巩固了在VTOL领域的领先地位。除其他外,SC.1证明了没有必要仅仅为了升空和着陆而携带额外的四个发动机,升力发动机带来的死重将严重影响VTOL飞机的性能。@nordland 今日头条 原创首发

两架原型机在博物馆安享晚年

0 阅读:9

军心安营扎寨

简介:感谢大家的关注