修泼马林的VTOL设计——TOR.4040

军心安营扎寨 2024-12-02 04:17:12

“滚回绘图板”被淘汰的飞行器方案382

本文1665字,25图,预计阅读时间8分钟

TOR.4040 作者见水印

垂直起降

TOR.4040

修泼马林公司(Supermarine),这家飞机公司的名字(直译:超级海军)就能看出和海军的关系。这家公司在1909年成立以来一直致力于水上飞机的开发。在20-30年代,开发了S系列竞赛飞机,这是一种专门为施耐德杯水上飞机竞速大赛开发的极速水上飞机,但其表现远超预期,S不只是拿下奖杯,一度打破了世界纪录,这种带着两个浮筒的水上飞机曾经以665km/h的速度打破飞机速度世界纪录。破天荒的皇家空军要求修泼马林以S型为基础开发战斗机,于是活塞战斗机的巅峰“喷火”式战斗机诞生。

TOR.4040

整个战争期间修泼马林公司的项目基本上围绕着“喷火”式战斗机的改进升级。但这并不代表修泼马林忘记了皇家海军。比如本文的项目。

TOR.4040

1944年,从焦头烂额的战况中腾出手来的皇家海军开始规划下一代空中力量,当时的战场经验表明,在高强度作战中,机场和空军基地的跑道很难保持随时完好。很多战机因为返航后跑道受损而被迫迫降损失。依赖机场本身已经成为传统飞机的劣势。同时在海面上,航母的甲板同样脆弱,在一次势均力敌的对等战役过后,很多舰载机飞行员找不到可以降落的甲板,而被迫降落海面。

因此,皇家海军提出了一个垂直起降 (VTOL) 截击机的概念,希望这种飞机可以作为摆脱跑道依赖的尝试。

TOR.4040 方案草图

修泼马林公司的技术办公室对这种飞机进行了研究,并且以技术办公室报告(TOR)的形式发布了研究方案。该报告编号为TOR.4040,因此这个未能获得公司正式项目编号的飞机方案,被称为修泼马林TOR.4040,或者修泼马林 4040。

TOR.4040 方案草图

修泼马林的工程师认为,螺旋桨本身可以承担垂直起降时的飞机重力,这在很多早期直升机上已经得到证实,如果喷火式战斗机有一个足够大的螺旋桨,那么就可以原地垂直起飞。设想中的降落将是起飞过程的倒放。和德国、苏联以及美国的同行一样,修泼马林也构建出了尾座式垂直起降方案的雏形。

TOR.4040 方案草图

TOR.4040

TOR.4040

TOR.4040是一架单翼飞机,配备了一个位于驾驶舱后面的中央发动机,可能的动力系统是罗尔斯-罗伊斯的狮鹫 (Griffon)引擎,发动机驱动两个直径 19 英尺的大型四叶片反向旋转螺旋桨,这样做的原因是为了抵消巨大的螺旋桨扭矩。经过计算动机在2,500 马力功率运转时,螺旋桨可产生15,000lb的静态推力,足够完成垂直起降。

三视图

4040采用十字形尾翼,没有常规起落架,也无法常规起降,在每个尾翼顶端装有起落架和一共四个轮子,用于垂直起降和地面移动。

Justo Miranda 绘制的三视图

为了水平飞行,4040只需要不超过 100 平方英尺的机翼面积,相比之下,“喷火”的机翼面积为 230 平方英尺,面积下降的原因是因为不再需要常规着陆,因此机翼无需考虑低速性能,同时大型螺旋桨也会在水平飞行中提供了相当大的升力。

作者见水印

常规起落架被取消 ,飞机使用垂直姿态着陆并使用尾部的四个轮子保持直立。由此节省的结构重量补偿了大型螺旋桨带来的重量的增加。

初步的武器为4 x 20 毫米加农炮,成对放置在位于机翼尖端的两个武器舱中。这个位置大型机炮弹道可以避开大型反转螺旋桨,因此也不需要复杂的反转螺旋桨发射同步装置。

工程师认为这样的设计很可能性能上不如传统布局飞机,由于大直径螺旋桨大自身限制速度难以超过450英里/小时,但垂直起降的优势是无可比拟的。如果改用涡轮螺旋桨动力,可以在高速阶段将螺旋桨顺桨,使用喷气推进,此时将可能超出450英里/小时的限制。他们也考虑了军事成熟以后应用在小型民用飞机上的可能。

转换飞行和性能估算

放弃

By Head in the clouds.

并没有资料显示皇家海军对这个概念的最终意见,然而4040概念从未超越绘图板阶段,估计是因为需要解决的技术难题太多,这包括垂直模式下的控制系统,转换飞行的步骤以及飞行员的操纵设备和适应训练等。

尾座式VTOL概念,在40年代几乎是在全部航空强国同时产生,苏联()、德国、法国、美国都进行了各自的设计尝试。

XFY-1

XFV-1

但在 1940 年代末只有美国人完成了原型机建造,康维尔XFY-1是唯一完成了垂直起降和转换飞行的螺旋桨尾座式VTOL飞机,洛克希德XFV-1和修泼马林4040方案非常接近,但虽然完成了水平飞行和悬停的转换飞行,但没有尝试垂直起降。美国人的试飞发现这个想法太复杂了,同时性能又比同时代喷气式飞机落后太多,因此被放弃了。@nordland 今日头条 原创首发

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