L'ultima volta abbiamo esaminato i progetti di velivoli a forma di disco creati nella Germania nazista. Nessuno di loro ha raggiunto uno stato più o meno raffinato. Il progetto di maggior successo, l'aereo AS-6, è riuscito a entrare nei test di volo e ha persino tentato di decollare. Tuttavia, tutto questo è stato ottenuto a costo di diversi incidenti. Di conseguenza, la Germania, avendo investito molti soldi, non ha mai ricevuto un singolo aereo con una forma rotonda non standard. Alcuni anni prima dei tedeschi, progetti simili furono avviati da ingegneri americani. E per vari motivi, i "dischi" degli Stati Uniti si sono rivelati molto più efficaci di quelli tedeschi, sebbene non siano entrati nella produzione di massa.
"Pancake" di Zimmermann
Di tutti gli ingegneri americani, Charles Zimmerman ha ottenuto il primo successo nel campo degli aerei a forma di disco. Va notato che l'idea di realizzare l'ala rotonda in pianta esisteva prima. Solo le idee precedenti sono rimaste nelle fasi di idee o schizzi preliminari dell'aspetto dell'aereo. Nel 1933, Zimmerman ottenne un lavoro alla Chance Vought e fu in grado di iniziare la ricerca sulle vele con rapporto d'aspetto ultrabasso. Lo scopo del suo lavoro era studiare le proprietà di un'ala con un rapporto di aspetto di circa l'unità, così come le varie forme dei bordi d'attacco e d'uscita dell'ala. Nel corso di diversi anni, Zimmermann ha testato diverse configurazioni aerodinamiche fino a quando non è giunto alla conclusione che le caratteristiche della superficie di appoggio, che aveva una forma rotonda in pianta, erano buone.
Vought V-173 "Pancake Volante"
Gli studi hanno dimostrato che un'ala a forma di disco, nonostante la resistenza dell'aria relativamente elevata, ha un'ottima portanza. Inoltre, è stato riscontrato sui modelli di prova che era possibile migliorare le caratteristiche aerodinamiche di un aeromobile con tale ala solo mediante la corretta disposizione di motori ed eliche. Per fare ciò, quest'ultimo dovrebbe essere posizionato in modo che il flusso creato da loro lavi le superfici superiore e inferiore dell'ala. Nel 1939, il progetto di Zimmermann aveva raggiunto la fase in cui era possibile interrompere la sperimentazione sui modelli e iniziare a progettare un aereo a tutti gli effetti.
L'aereo con l'indice V-173 e il nome non ufficiale Flying Pancake ("Flying Pancake") ha incorporato tutte le nuove idee di Zimmermann. L'unità principale della struttura era uno scafo ad ala, a forma di cerchio. In questo caso, il profilo dell'ala era simmetrico. Due eliche del velivolo sono state portate avanti dell'ala e ciascuna aveva un diametro di oltre cinque metri. Grazie a ciò, oltre alla velocità di rotazione delle eliche appositamente selezionata, la portanza dell'ala era diverse volte superiore a quella degli aerei con un'ala dritta della stessa apertura. Inoltre, le eliche ruotavano in modo che i vortici provenienti dalle pale ruotassero nella direzione opposta al movimento dei vortici di scia alle estremità dell'ala. Questa caratteristica di progettazione ha aumentato l'estensione effettiva del piano di appoggio da uno a quattro. Allo stesso tempo, non erano necessarie modifiche alle dimensioni dell'aeromobile.
All'interno dello scafo alare sono stati collocati due motori a pistoni Continental A80 con solo 80 cavalli ciascuno. Ciascuno di essi era collegato alla propria elica e sincronizzato con l'altro motore tramite un albero aggiuntivo. Vale la pena notare che per garantire un flusso efficace attorno all'ala, nel meccanismo di sincronizzazione doveva essere introdotto un cambio separato: un motore ruotava la sua elica in senso orario e l'altro in senso antiorario. Tuttavia, anche con una centrale così complessa e insolita, il V-173 non pesava più di 1400 kg. Al centro della parte anteriore dello scafo alare era collocato un pozzetto con tettuccio a goccia. Per comodità del pilota, la parte inferiore della parte anteriore dell'ala era in vetro. Il fatto è che quando questa parte dell'aereo era sigillata con una tela o un compensato, il pilota non poteva normalmente guardare avanti e verso il basso, il che potrebbe avere un effetto estremamente deplorevole sull'atterraggio dell'aereo. L'atterraggio e il decollo dovevano essere effettuati in modo tradizionale, utilizzando la pista. Il V-173 era dotato di un semplice carrello di atterraggio non retrattile rinforzato. Per un velivolo puramente sperimentale, questo è stato considerato sufficiente. Il controllo di volo doveva essere effettuato utilizzando due chiglie con timoni e due stabilizzatori con timoni, detti "elevatori". Come concepiti da Zimmermann, svolgevano contemporaneamente il ruolo di alettoni e ascensori. Un po 'più tardi, un tale organo di governo sarà chiamato il termine "Elevon".
All'inizio dell'assemblaggio del prototipo, l'US Navy Bureau of Aeronautics si interessò al progetto. Poco dopo, hanno cambiato il loro interesse per prestare attenzione e hanno chiesto che il V-173 fosse ulteriormente sviluppato tenendo conto della possibile operazione su portaerei. Tuttavia, l'aspetto della macchina era così insolito che le autorità navali chiesero prima che il modello in scala reale del "Pancake" venisse soffiato in una galleria del vento. È arrivato al punto che uno degli ammiragli ha fatto una domanda del tipo "questa cosa può volare?" Il 15 settembre 1941 furono completati gli esperimenti in galleria del vento e nessuno delle alte autorità dubitò più delle potenzialità del nuovo velivolo. Il giorno dopo la fine dei test del modello in scala reale, la Marina ha offerto a Chance Vought un contratto per sviluppare un caccia a tutti gli effetti basato su portaerei.
Durante lo spurgo sono stati individuati diversi difetti di progettazione, che sono stati presto corretti. Nell'estate del 42, un esperto V-173 è andato a testare. All'inizio, i piloti collaudatori si limitavano solo al rullaggio e al jogging. Il primo volo dell'aereo ha avuto luogo solo il 23 novembre. Allo stesso tempo, già nei primi voli "Flying Pancake" ha mostrato caratteristiche eccellenti e ha pienamente confermato la correttezza del suo progettista. Ad esempio, la velocità di decollo durante il decollo non superava i 45-50 km / h e due motori solo 80 CV ciascuno. ha accelerato a 240 chilometri all'ora. Per una centrale così debole, questo era più che buono. Non senza incidenti. All'inizio del 1943, entrambi i motori furono spenti sul velivolo prototipo durante il volo. Il pilota ha dovuto planare fino alla spiaggia più vicina ed effettuare un atterraggio di emergenza. A causa dell'insufficiente resistenza del "rivestimento" sabbioso, l'aereo ha ribaltato il muso e danneggiato le eliche. Tuttavia, la riparazione ha richiesto solo pochi giorni.
Quando il prototipo V-173 fu ricostruito, Zimmerman, in collaborazione con i designer Chance Vout sotto la direzione di Y. Greenwood, aveva completato lo sviluppo di una nuova versione del Flying Pancake. Questa volta, il design era destinato all'uso militare. Solo i militari, ammettiamolo, non hanno mostrato molto interesse per l'aereo originale. Sì, le prestazioni di decollo e atterraggio sembravano promettenti, ma la necessità di ristrutturare la produzione, introdurre nuove tecnologie, ecc. chiaramente non ha aggiunto ottimismo. Pertanto, il layout del nuovo velivolo con l'indice XF5U fu adottato solo nel luglio 1943 e il contratto per la costruzione di due prototipi fu firmato un anno dopo. Il nuovo combattente ha ricevuto il soprannome di Skimmer - "Skimmer".
Il design generale dell'XF5U era simile al V-173. Tuttavia, a differenza della struttura in legno del velivolo più vecchio, è stato proposto di realizzare il nuovo in metallo. Questo materiale era un composto di parti di balsa ricoperte da un foglio di alluminio. Metalite aveva buoni valori di resistenza ed era molto leggera. Inoltre, c'era la possibilità di produrre parti metalliche mediante stampaggio, che prometteva di ridurre significativamente i costi di produzione. L'XF5U è più grande del suo predecessore, che tuttavia non ha alcun impatto sui carichi consentiti. Il sistema di controllo nel suo insieme è rimasto lo stesso, ma la cabina di pilotaggio è stata notevolmente modificata. Grazie ad un nuovo, robusto telaio in metalite, l'abitacolo è stato spostato verso l'alto, il che ha permesso anche di rimuovere il finestrino sul lato inferiore della parte anteriore dell'ala. Sei mitragliatrici Browning M2 da 12,7 mm sono state posizionate ai lati della cabina di pilotaggio. Ai lati del posto di lavoro del pilota c'erano due installazioni di tre mitragliatrici. Per la metà degli anni '40, tali armi erano considerate sufficienti, ma in futuro si prevedeva di sostituire le mitragliatrici con cannoni da 20 mm. Oltre all'armamento a botte, l'aereo potrebbe trasportare missili non guidati, bombe, ecc. Per loro, c'erano sei piloni sotto la parte centrale dell'aereo.
Separatamente, vale la pena parlare della nuova centrale elettrica XF5U. Un caccia a tutti gli effetti basato su portaerei doveva essere alimentato da motori a pistoni Pratt & Whitney R2000-7 con una capacità di 1350 CV. Insieme ai nuovi motori, il "Pancake" aggiornato ha ricevuto nuove eliche. Per l'XF5U, Hamilton Standard ha sviluppato un'originale forma dell'elica a pale. Rispetto ai vecchi, erano più efficienti alle basse e medie velocità. Inoltre, le nuove eliche a quattro pale sono state ottimizzate per prestazioni RPM relativamente basse. La potenza totale della centrale superava i duemilacinquecento cavalli. In combinazione con eliche efficienti e un peso massimo al decollo di 7600 kg, questo ha permesso anche di decollare verticalmente. Solo per questo è stato necessario installare l'aereo su una rampa speciale.
A metà giugno 1945, il primo prototipo dello Shumovka era pronto. La novità del design e anche del suo stesso concetto per lungo tempo ha impedito l'inizio dei test. La dirigenza della Marina degli Stati Uniti ogni tanto emanava nuovi divieti di volo. Per questo motivo il primo rullaggio è stato possibile solo alla fine del 46. A sua volta, il primo volo ebbe luogo il 12 gennaio 1947. Per fortuna, c'erano pochi problemi nel sostenere i militari. All'inizio del 47, anche la Marina tagliò i fondi. Per questo motivo è stato necessario accorciare il programma dei test di volo. Tuttavia, pur mantenendo le prestazioni di decollo e atterraggio, è stato possibile accelerare l'aereo a più di 800 chilometri all'ora. Per il 1945, questo era un ottimo indicatore, ma non per il 48°. A quel tempo, i caccia a reazione iniziarono ad entrare nelle truppe e "Shumovka" semplicemente non trovò un posto nella nomenclatura degli aerei navali. All'inizio del 1948, il programma fu congelato e poco dopo entrambi i prototipi furono smontati.
XF5U-1
In teoria, l'aerodinamica del "Flying Pancake" e dello "Skimmer" ha permesso di eseguire manovre di cui altri aerei semplicemente non erano capaci. Inoltre, il layout dell'XF5U Skimmer potrebbe rendere la vita molto più semplice agli equipaggi delle portaerei. Tuttavia, la novità rivoluzionaria del design è stato il fattore che ha posto fine all'intero progetto. Di tutti i velivoli a forma di disco Zimmermann prodotti, solo un prototipo V-173, conservato allo Smithsonian Museum, è sopravvissuto fino ad oggi.
Il disco volante che non ha volato
Per diversi anni dopo la chiusura dei progetti di Zimmermann, le idee di layout non standard sono tornate solo in modo scientifico. Non è arrivato al punto di costruire prototipi. La situazione è cambiata nel 1952 quando il dipendente di Avro Canada John "Jack" Frost ha avviato il progetto Avro VZ-9 Avrocar. Vale la pena notare che, a differenza dei progetti descritti in precedenza, l'idea di Frost era pienamente coerente con ciò che la maggior parte delle persone immagina quando dice "aereo a forma di disco". Il designer canadese ha deciso di non realizzare l'ala sotto forma di disco, ma di oscillare su un'altra idea originale.
L'Avrocar S/N 58-7055 (contrassegnato AV-7055)
Frost ha deciso di utilizzare la spinta del getto già familiare per quel tempo in combinazione con il cosiddetto. l'effetto Coanda. L'essenza di questo fenomeno sta nel fatto che un flusso di liquido o gas, muovendosi accanto a qualsiasi oggetto, tende ad avvicinarsi o addirittura ad "attaccarsi". Secondo l'idea di Frost, questo comportamento dell'aria avrebbe dovuto facilitare la manovra dell'apparato. In primo luogo, gli ingegneri di Avro Canada hanno realizzato un piccolo apparato per dimostrare le loro idee. Il modello con un diametro di soli 11 centimetri poteva sollevarsi in aria a una piccola altezza, ma qualsiasi meccanismo di manovra non si adattava. Tuttavia, il dipartimento militare canadese si interessò all'idea e stanziò circa 400 mila dollari USA per continuare il lavoro. Poco dopo, il progetto ha ricevuto l'indice Y2.
In questa fase, il futuro Avrocar divenne il bersaglio di un dramma di spionaggio. Dal 1952, la CIA ha cercato di scoprire se alcuni paesi hanno nuovi progetti di aerei. Nel 53, gli scout hanno appreso dell'esistenza del progetto Y2 e lo hanno riferito ai loro superiori. Subito dopo il trasferimento dei documenti al "piano di sopra" i signori del Pentagono hanno contattato l'esercito canadese e li hanno invitati a continuare la creazione di Y2 congiuntamente. Il Canada ha accettato l'offerta. Tra l'altro, questo ha avuto piacevoli implicazioni finanziarie. Il capo della divisione di ricerca dell'aeronautica americana, il tenente generale D. Putt, ha raccolto 2 milioni di dollari in finanziamenti all'anno. Molto audace per un nuovo progetto rivoluzionario. Tuttavia, il denaro è stato stanziato e Avro ha continuato la sua ricerca. A metà del decennio, il progetto VZ-9 era pronto, che, di fatto, divenne il "canto del cigno" del programma Y2.
Il disco di quindici metri con sei turboreattori, che espellevano gas attraverso i propri ugelli e alimentava anche una grande turbina, poteva teoricamente salire a qualsiasi altezza e volare in qualsiasi direzione. Il cliente, rappresentato dall'esercito americano e canadese, ha approvato il progetto, ma ha chiesto prima di testare la nuova tecnologia su un veicolo con equipaggio più piccolo. Per questo motivo, il "piatto" è stato schiacciato a un diametro di circa sei metri. Anche la centrale è stata modificata di conseguenza: ora solo tre motori sono stati posizionati attorno alla turbina centrale. Interessante il sistema di controllo del volo. Per la salita o la discesa, avrebbe dovuto cambiare la spinta di tutti i motori contemporaneamente, il che influiva sulla velocità della turbina di sollevamento. Per inclinare in una direzione o nell'altra, Avrocar aveva un sistema speciale che cambiava la spinta dei singoli motori in modo che il corpo del dispositivo, a causa della sua differenza, si inclinasse nella giusta direzione. Ho dovuto armeggiare molto con questo sistema: era necessario tenere conto della risposta dell'acceleratore dei motori, della stabilità dell'intero apparato e di molti altri parametri.
Qualche fotografia in volo
A metà del 1959, il primo prototipo dell'Avrocar era pronto. È arrivato il momento della prova. Le prime settimane sono state spese per elaborare l'interazione dei motori e dei loro sistemi di controllo. È stato un affare difficile, ma i canadesi e gli americani lo hanno fatto. A novembre dello stesso anno, il VZ-9 era pronto per il suo primo volo. Il 12 novembre, il "disco volante" decollò da terra e si librava a bassa quota. Nel corso del tempo, hanno iniziato ad aumentare la trazione e a portare il dispositivo ad altitudini leggermente più elevate. Ad una distanza di circa un metro da terra, Avrocar pendeva liberamente, manovrava e poteva muoversi in qualsiasi direzione. Ma quando si è trattato di salire a un'altezza di almeno pochi metri, è emersa improvvisamente una caratteristica molto spiacevole del progetto. La centrale elettrica relativamente debole del prototipo potrebbe fornire stabilità e controllabilità soddisfacenti solo a un'altezza fino a un metro e mezzo. Con l'ulteriore ascesa di "Avrocar" ha dovuto fare affidamento solo sull'effetto Coanda. L'effetto schermo, a sua volta, è scomparso e l'aereo ha perso la sua precedente stabilità. Dopo una serie di voli di prova, gli ingegneri di Avro Canada hanno dovuto tornare dietro i cassetti. Nel frattempo, l'esercito canadese, insoddisfatto dei risultati, è giunto alla conclusione che il progetto era inutile e si è rifiutato di continuare a distribuire denaro.
Nei mesi successivi, un team di designer guidati da J. Frost ha cercato di trovare una soluzione al problema scoperto e garantire un'adeguata stabilità. In questa fase del lavoro sono stati raccolti molti altri modelli, su cui sono state elaborate nuove idee. Tuttavia, nessuno dei modelli è stato in grado di salire a un'altezza tollerabile e di non ribaltarsi. Tra le ragioni di questo comportamento dei veicoli c'era la mancanza di supporto aereo aggiuntivo (lo stesso effetto suolo), i requisiti di progettazione per un bilanciamento accurato e accurato e la necessità di sincronizzare il funzionamento dei motori. Tutto questo potrebbe essere corretto solo con l'aiuto di un cambiamento radicale del design. Alla fine del 1960, Frost iniziò a ridisegnare il progetto secondo l'esperienza che aveva raccolto. Dal 1959, il progetto Y2 è stato finanziato solo dagli Stati Uniti. Nel corso del tempo, i funzionari americani responsabili del programma iniziarono a dubitare della sua opportunità. Pertanto, poco dopo l'inizio della modernizzazione cardinale, i finanziamenti per Avrokar cessarono. Il personale del Pentagono era duro e laconico. Il documento sulla fine dei lavori indicava l'inutilità del progetto, nonché l'assenza di un risultato soddisfacente per un costo di circa dodici milioni di dollari.
Il "piattino" incapace di volare è stato comunque portato al museo aerospaziale
Entrambi i prototipi costruiti di Avrocar, che sono conservati nei musei dell'aviazione degli Stati Uniti, sono sopravvissuti fino ai nostri giorni. Circa dieci anni fa, un certo numero di storici canadesi ha sostenuto il trasferimento di uno degli "Avrokar" nelle mani del Canada. Lo hanno motivato dalla necessità di riconoscere i meriti del loro Paese nella creazione del progetto. Allo stesso tempo, il tema del finanziamento delle azioni è stato in qualche modo aggirato, sebbene gli Stati Uniti abbiano speso più di dieci volte più soldi per il programma Y2 rispetto al loro vicino settentrionale. In particolare, e quindi, le conversazioni dell'inizio degli anni 2000 sono rimaste solo conversazioni, ed entrambi i VZ-9 costruiti sono ancora nei musei americani.
