С конца сороковых годов прошлого века конструкторы многих авиационных предприятий работали над созданием новых летательных аппаратов, способных осуществлять вертикальный взлет и посадку. Одной из альтернатив уже существующим вертолетам должны были стать конвертопланы с поворотными несущими винтами, в том числе и машины с изменяемым положением вала винта. Первым образцом подобного класса, доведенным до испытаний, стал экспериментальный американский конвертоплан Transcendental Model 1G.

История проекта Model 1G фактически началась задолго до первого полета опытной машины. В 1947 году в г. Нью-Касл (шт. Делавэр) была основана новая авиастроительная фирма Transcendental Aircraft Company. Основателями этой организации стали инженеры Марио А. Гуэррьери и Боб Лихтен, ранее работавшие в компании Kellet Aircraft. Двумя годами ранее, еще на старом месте работы, специалисты начали изучение перспективных схем летательных аппаратов с улучшенными взлетно-посадочными характеристиками. Результатом этих работ стало формирование облика будущего конвертоплана.
 


Конвертоплан Transcendental Model 1G на аэродроме. Фото Airworld.tistory.com

 

 

Не имея возможности реализовать свои наработки и идеи на производственных мощностях компании «Келлет», М. Гуэррьери и Б. Лихтен решили основать свое собственное предприятие. Таким образом, сразу после своего открытия компания Transcendental Aircraft Company приступила к продолжению развития уже существующего проекта. За несколько лет конструкторы-основатели и их коллеги завершили проработку основных моментов нового проекта, а также подготовили всю требуемую документацию. Фактически вся деятельность новой авиастроительной компании заключалась именно в работах по созданию перспективного летательного аппарата.

Экспериментальный конвертоплан, необходимый для демонстрации новых идей и решений, предлагалось строить по схеме Tiltshaft. Эта концепция подразумевала использование крупных несущих винтов, которые могли менять свое положение при помощи наклона приводных валов. Все прочие элементы планера, силовой установки и трансмиссии при этом должны были оставаться неподвижными. Подобная архитектура летательного аппарата вертикального взлета предлагалась и ранее, но именно компании Transcendental Aircraft Company удалось довести оригинальные идеи не только до стадии проектирования, но и до летных испытаний.

В начале пятидесятых годов инженеры завершили разработку проекта, после чего попытались заинтересовать потенциального заказчика в лице военного ведомства. В тот период министерство обороны Соединенных Штатов проявляло большой интерес к перспективным летательным аппаратам всех классов, в том числе новых. Ознакомившись с техническим предложением, военные решили поддержать проект. В 1952 и 1953 годах появились два соглашения между Пентагоном и компанией Transcendental, в соответствии с которыми последняя при поддержке первого должна была завершить разработку проекта, построить опытную технику и провести все необходимые испытания.
 


Испытания на наземном стенде. Фото Airworld.tistory.com

Проектом с рабочим обозначением Model 1G предлагалось строительство цельнометаллического летательного аппарата, оснащенного крылом сравнительно большого размаха. На концах крыла должны были располагаться гондолы с валами двух несущих винтов. С целью получения требуемой подъемной силы и определенного упрощения конструкции было решено использовать винты большого диаметра. Планировалось использовать один поршневой двигатель и трансмиссию соответствующей конструкции. Следует отметить, что создание трансмиссии с требуемыми характеристиками оказалось одной из самых сложных задач в рамках нового проекта.

Новый конвертоплан должен был стать демонстратором технологий, из-за чего к нему были неприменимы некоторые требования, прямо связанные с возможной практической эксплуатацией. В то же время, М.А. Гуэррьери, Б. Лихтену и их коллегам все равно пришлось разрабатывать с нуля почти все элементы конструкции. Итогом этот стало появление опытной машины, не имеющей заметного сходства с другой техникой своего времени.

Основные узлы и агрегаты машины должны были размещаться в фюзеляже. Специально для экспериментального летательного аппарата был разработан цельнометаллический фюзеляж требуемой формы, способный вместить все необходимые изделия. Его основой являлась рама, состоявшая из многочисленных металлических деталей. Значительная часть рамы прикрывалась обшивкой, тогда как центральный отсек оставили открытым. Узнаваемой чертой конвертоплана Model 1G стал крупный носовой агрегат, вмещавший кабину пилота. Позади пилотского кресла в нем находилась часть бортовых агрегатов, в том числе топливный бак. Носовая часть фюзеляжа имела нижний элемент обшивки в форме лотка. Спереди и сбоку пилот прикрывался остеклением больших размеров. Позади него обшивка отсутствовала.
 


Центроплан машины. Фото Airworld.tistory.com

Сзади с носовым агрегатом фюзеляжа соединялась ферма, служившая основой для монтажа центроплана и силовой установки. Позади двигателя сечение фермы уменьшалось, после чего она переходила в каркас хвостовой балки. На последней устанавливался киль большой высоты, оснащенный рулем направления. В основании киля предусматривались крепления для стабилизатора с рулем высоты.

Машина комплектовалась трехточечным шасси. Под кабиной пилота находилась неубираемая носовая стойка с колесом малого диаметра. Две основные стойки крепились к крылу. Для большей жесткости конструкции вертикальная стойка соединялась с фермой фюзеляжа при помощи двух горизонтальных балок.

Конвертоплан получил прямое крыло большого размаха, крепившееся над центральной частью фюзеляжа. Для повышения жесткости планера крыло получило пару подкосов небольшой длины, соединявших его с фермой фюзеляжа. На законцовке крыла располагался сравнительно сложный механизм, отвечавший за удержание несущего винта в требуемом положении. В корпусе каплевидной формы находился редуктор, обеспечивавший передачу крутящего момента на винт. За пределами корпуса на валу винта располагался автомат перекоса традиционной конструкции. В связи с подвижностью вала и втулки было решено использовать набор из трех соосных труб, помещенных одна в другую. Внутренняя выполняла функции вала, центральная отвечала за управление в канале циклического шага, внешняя – за общий шаг.

Машину предложили оснащать двумя одинаковыми трехлопастными несущими винтами. Каждый винт имел диаметр 5,18 м. Вращение винтов осуществлялось навстречу друг другу, что позволяло компенсировать их реактивные моменты.
 


Законцовка крыла с механизмами управления винтами. Фото Airworld.tistory.com

Корпус редуктора винта оснащался собственным электрическим двигателем, при помощи которого мог качаться в вертикальной плоскости. Перемещение осуществлялось в пределах сектора от +90° относительно горизонтали до +8°. На полный перевод винтов из крайнего в крайнее положение уходило около трех минут. Механизмы поворота двух винтов были синхронизированы при помощи отдельного вала, проходящего через крыло.

В центральной части фюзеляжа за крылом разместили шестицилиндровый поршневой бензиновый двигатель Lycoming 0-290-A мощностью 160 л.с. Рядом с ним следовало монтировать коробку передач, обеспечивающую снижение оборотов до приемлемых значений. Поскольку характеристики тянущего и несущего винта заметно отличаются, авторы проекта Model 1G предусмотрели два режима работы трансмиссии. Первый предназначался для полетов «по-вертолетному». В таком случае на коробку передач приходило до 3000 оборотов в минуту, а винт делал не более 240. В «самолетном» режиме несущие винты могли вращаться со скоростью до 633 оборотов в минуту.

Коробка передач соединялась с двумя продольными валами крыла, доходившими до редукторов на законцовках. Крыльевые редукторы могли качаться вместе с винтами, изменяя их положение. В конструкции этих изделий предусматривалось использование обгонных муфт. Таким образом, в случае проблем с двигателем или трансмиссией конвертоплан мог перейти на режим авторотации и совершить безопасную посадку.
 


Вертикальный взлет. Фото Airworld.tistory.com

Управлять конвертопланом-тилтшафтом Transcendental Model 1G должен был один пилот. Его рабочее место помещалось в носовой части фюзеляжа, в открытой сверху кабине. Предложенный фонарь прикрывал пилота спереди и сбоку, но защита сверху осуществлялась только небольшим козырьком. На пилотском месте имелись приборная доска с необходимыми индикаторами, а также рычаги управления и педали, аналогичные применяемым на вертолетах. Положение воздушных винтов контролировалось отдельным рычагом. Управление на всех режимах осуществлялось при помощи одного набора устройств.

Выполняя вертикальный взлет или посадку, пилот мог изменять тягу несущих винтов при помощи ручек управления двигателем и общим шагом. Дифференцированное изменение тяги позволяло управлять машиной по крену. По тангажу и рысканью конвертоплан управлялся при помощи изменения циклического шага винтов. На переходных режимах, в зависимости от скорости полета, сохранялось управление вертолетного типа, но затем в работу включались аэродинамические рули хвостового оперения.

Длина конвертоплана Model 1G составляла 7,93 м, размах крыла – 6,4 м, ширина с учетом несущих винтов – 11,6 м, высота – 2,13 м. Собственный вес конструкции составлял всего 658 кг, максимальная взлетная масса – 794 кг. При горизонтальном положении винтов летательный аппарат мог развивать скорость до 200 км/ч. В полете «по-самолетному» скорость должна была превышать 250 км/ч. Потолок в горизонтальном полете достигал 1500 м.
 


Конвертоплан в полете. Фото Airworld.tistory.com

В начале 1954 года компания Transcendental Aircraft Company завершила разработку нового проекта и приступила к строительству опытного летательного аппарата. В начале лета машину вывели на аэродром, где начались наземные проверки. В течение нескольких следующих месяцев конвертоплан проверяли на стоянке и в ходе полетов на привязи. Установив реальные характеристики машины, испытатели приступили к полноценным полетам без страховки.

Первый самостоятельный свободный взлет конвертоплана-тилтшафта состоялся 13 декабря 1954 года. Машина вертикально поднялась в воздух, выполнила несколько несложных маневров и села. Через несколько дней машину подняли в воздух в режиме укороченного разбега, для чего винты были наклонены вперед на допустимый угол. Следующие месяцы ушли на новые летные испытания, во время которых опытная машина летала на разных режимах и с различным положением несущих винтов. Кроме того, осуществлялся переход между режимами в полете. К апрелю 1955 года отклонение осей винтов от вертикального положения удалось довести до 70°. При этом летательный аппарат развивал скорость до 250 км/ч, крыло создавало до 90% от суммарной подъемной силы, а на винты приходилось всего 10%.

20 июля 1955 года первый опытный конвертоплан Transcendental Model 1G был потерян. Во время очередного тестового полета летчик-испытатель должен был вновь изменить положение винтов. Во время этой процедуры произошла поломка механизма управления общим шагом винтов. С такой неполадкой машина не могла продолжать полет и стала снижаться. В этот момент конвертоплан находился над рекой Делавэр, и пилот попытался направить его к берегу. Ему удалось не упасть в воду, но из-за недостатка высоты и скорости при приземлении машина скапотировала. Пилот отделался легкими травмами, но прототип восстановлению не подлежал. К этому времени машина успела сделать более сотни полетов общей продолжительностью свыше 60 часов.
 

Экспериментальный конвертоплан Transcendental Model 1G (США)
Недостроенная машина Model 2. Фото Aviastar.org

Восстановление разбитого опытного образца было невозможным. Строительство второй подобной машины посчитали нецелесообразным. В ходе испытаний первого прототипа был собран большой объем данных, которые теперь можно было использовать в новом проекте. В 1956 году компанией Transcendental был построен новый конвертоплан, получивший название Model 2. От предшественника он отличался увеличенными размерами и иным составом оборудования. Так, теперь предлагалось использование поршневого двигателя Lycoming O-435-23 мощностью 250 л.с. Это позволило увеличить взлетный вес до 1020 кг при наличии 300-кг полезной нагрузки в виде двух пилотов и нескольких пассажиров.

В обозримом будущем новый прототип конвертоплана с поворотными валами винтов должен был выйти на испытания. Вновь планировалась наземная проверка, после которой машину могли отправить в свободный полет. Все эти задачи были успешно выполнены, но вскоре испытания были приостановлены. Более того, в дальнейшим их полностью прекратили. Причины этого были связаны с успехами конкурирующих организаций.

Одновременно с компанией М.А. Гуэррьери и Б. Лихтена тематику конвертопланов-тилтшафтов изучали другие организации. Более того, к этому времени компания Bell Aircraft уже успела построить и испытать свою машину XV-3. Этот летательный аппарат показал неплохие характеристики и, в целом, решил все поставленные перед ним задачи. Теперь его можно было использовать в ходе различных исследований, необходимых для дальнейшего развития перспективного направления. На фоне успешного Bell XV-3 проекты Transcendental Model 1G и Model 2 смотрелись не слишком удачными, и поэтому теперь вряд ли могли представлять интерес для военных.
 


Второй прототип был крупнее первого и имел иной фюзеляж. Фото Sites.google.com-site-stingrayslistofrotorcraft

В конце 1956 года Пентагон определился с дальнейшими путями развития нового направления. В качестве летающей лаборатории для изучения техники нового класса предполагалось использовать уже существующий и успешно летающий конвертоплан Bell XV-3. Его конкуренты, созданные компанией Transcendental Aircraft Company, более не были нужны военному ведомству. Все финансирование проектов класса Tiltshaft теперь перенаправлялось на дальнейшее развитие XV-3

Пентагон отказался от дальнейшей поддержки проектов компании Transcendental, а сама она имела весьма ограниченные финансовые возможности. Из-за этого разработку существующих проектов пришлось прекратить. Отказ военных не позволил компании продолжать нормальную деятельность, из-за чего вскоре хозяева были вынуждены продать ее. Фирма вошла в состав более крупной компании Republic Aviation. По некоторым данным, недостроенный прототип Model 2 впоследствии нашел применение в рамках неких новых исследовательских программ.

Небольшая и не слишком известная авиастроительная компания Transcendental Aircraft Company смогла оставить заметный след в истории американской и мировой авиации. В инициативном порядке она разработала и построила конвертоплан с поворотными валами несущих винтов, которому удалось первым в мире выйти на испытания и подняться в воздух. Летательный аппарат Model 1G был проверен на практике и, в целом, неплохо себя показал, однако авария привела к прекращению испытаний. Новый проект, основывавшийся на тех же идеях, мог представлять интерес для заказчика в лице военных, однако они выбрали альтернативную разработку другой компании. Это решение фактически поставило точку в истории проектов Model 1G и Model 2, а также привело к прекращению самостоятельный деятельности компании-разработчика.

По материалам сайтов:
https://vertipedia.vtol.org/
http://prototypes.free.fr/
http://airworld.tistory.com/
https://sites.google.com/site/stingrayslistofrotorcraft/
http://helis.com/