W trakcie rozwoju technologii lotniczej często proponowano śmiałe i nietypowe pomysły, co oznacza odrzucenie zwykłych schematów samolotów. Na początku lat pięćdziesiątych próby stworzenia technologii z pionowym startem i lądowaniem doprowadziły do pojawienia się samolotów klasy Tailsitter. Testowanie niezwykłych pomysłów stojących za tą koncepcją zaplanowano w ramach dwóch projektów pilotażowych firm Lockheed i Convair. Ten ostatni zaprezentował do testów samolot Convair XFY-1 Pogo.
Pomysł samolotu typu Tailsitter („Siedzący na ogonie”) pojawił się w wyniku analizy doświadczeń użytkowania samolotów pokładowych oraz szeregu nowych opracowań. Ze względu na wszystkie swoje zalety myśliwce i bombowce na pokładach lotniskowców potrzebowały dużego lotniskowca i z definicji nie mogły bez niego działać. Pod koniec lat czterdziestych zaproponowano oryginalny pomysł, który umożliwił umieszczenie myśliwca na prawie każdym statku lub statku. Zaproponowano opracowanie i budowę samolotu bojowego pionowego startu.
Prototyp Convair XFY-1 podczas testów. Zdjęcie 456fis.org
W zamyśle autorów nowej koncepcji, na ziemi lub na pokładzie transportowca, obiecujący „tailsitter” miał być ustawiony pionowo. To pozwoliło mu wystartować bez biegu, a następnie przejść do lotu poziomego „jak samolot”. W związku z tym przed lądowaniem trzeba było ponownie powrócić do lotu pionowego. Bez potrzeby posiadania dużego pasa startowego lub pokładu lotniczego, taki samolot mógłby opierać się na szerokiej gamie statków z wystarczającą ilością wolnej przestrzeni. W rezultacie wzbudził duże zainteresowanie sił morskich.
Program stworzenia obiecującego bojowego „tailsittera” został uruchomiony w 1948 roku. Na pierwszych etapach organizacje badawcze zajmowały się obliczeniami teoretycznymi i eksperymentami, których wyniki wkrótce umożliwiły rozpoczęcie tworzenia pełnoprawnych projektów. Opracowanie nowej technologii powierzono dwóm wiodącym producentom samolotów – Lockheed i Convair. Mieli duże doświadczenie w tworzeniu techniki lotniczej, w tym nietypowych schematów. Wykonawcy, wraz ze swoim doświadczeniem, musieli wykorzystać dane zebrane z ostatnich badań.
Schemat maszyny. Rysunek Airwar.ru
Początkowo wykonawcy stanęli przed dość trudnym zadaniem. Musieli opracować samoloty siedzące na ogonie, nadające się do praktycznego wykorzystania w siłach zbrojnych. Ponadto dowództwo Marynarki Wojennej zamierzało porównać dwie otrzymane próbki i wybrać najbardziej udaną. Ten samochód miał zostać wprowadzony do produkcji i wysłany do wojska. Niemniej jednak szybko okazało się, że takie podejście do tworzenia nowego sprzętu wojskowego nie może zostać wprowadzone w życie. Najpierw trzeba było przetestować nowe oryginalne pomysły podczas testów, ocenić ich perspektywy, a dopiero potem podjąć się stworzenia pełnoprawnego wozu bojowego.
W związku z tym w 1950 r. Lockheed i Convair otrzymali nowe zadanie. Teraz musieli stworzyć eksperymentalne samoloty, które mogłyby posłużyć do przetestowania koncepcji Tailsittera. Przy pomyślnym zakończeniu tego etapu projektu można było podjąć się tworzenia samolotów bojowych.
Przygotowanie do testów w hangarze. Zdjęcie 456fis.org
19 kwietnia 1951 roku US Navy podpisała kontrakty na budowę prototypów. Zgodnie z zawartą umową Convair miał zbudować i poddać testom dwa prototypy. Następnie firma proaktywnie postanowiła zbudować trzy maszyny, które miały przejść różnego rodzaju testy. Projekt Convair na tym etapie otrzymał oficjalne oznaczenie XFY-1, utworzone zgodnie z zasadami nazewnictwa sprzętu lotniczego floty. Pierwsza litera oznaczenia wskazywała na eksperymentalny charakter projektu, litera „F” odnosiła samolot do myśliwców, a litera „Y” oznaczała firmę Convair. Jednostka w związku z tym pokazała, że był to pierwszy projekt w swojej linii.
Proponowana operacja na okrętach sił morskich i inne wymagania doprowadziły do powstania nietypowej konstrukcji samolotu. „Tailsitter” Convair XFV-1 w zasadzie miał przypominać istniejący samolot, ale główne rozwiązania techniczne nadały mu niecodzienny wygląd. W projekcie zaproponowano budowę turbośmigłowego samolotu środkowego z dużym skośnym skrzydłem, pozbawionym poziomego usterzenia. W tym samym czasie miał być użyty duży kil i grzbiet brzuszny. Aby uzyskać wymagany ciąg, zastosowano dwa śmigła o dużej średnicy. Dzięki temu samochód miał rozpoznawalny wygląd.
Lot na smyczy. Zdjęcie 456fis.org
Bezogonowy samolot otrzymał oryginalny projekt kadłuba. Jednostka ta miała opływowy kształt o zmiennej powierzchni przekroju. Tuż za kołpakiem i piastą śmigła kadłub znacznie wzrósł na wysokość, zachowując pierwotną szerokość. Górna część kadłuba tworzyła wyraźny „garb” niezbędny do pomieszczenia kabiny pilota. Za latarnią znajdowała się nieduża dnocha, na której znajdowały się mocowania stępki. Zastosowano bardzo oryginalny układ kadłuba. Część nosowa została podana pod reduktor silnika oraz piastę śrub współosiowych. Silnik znajdował się za skrzynią biegów nad dołem. Nad nim znajdowała się kabina pilota. Przedziały ogonowe kadłuba mieściły część zbiorników paliwa, a także długą rurę wydechową silnika. Ten ostatni był wyświetlany na tylnej części kadłuba.
Dla samolotu opracowano nowe skrzydło o dużym nachyleniu, którego główna część zajmowała większość boków kadłuba. Elevony zostały umieszczone na tylnej krawędzi niewielkiego łuku. Skrzydło otrzymało zakończenia kontenerowe, w których znajdowały się dodatkowe zbiorniki paliwa. Zastosowany kształt skrzydła pozwolił na uzyskanie maksymalnej możliwej powierzchni przy ograniczonych wymiarach.
Doświadczony samolot na wózku transportowym. Zdjęcia Airwar.ru
Cechą charakterystyczną Convair Tailsitter jest duży kil i grzbiet brzuszny. Dzięki zastosowaniu dużego skrzydła można było zrezygnować ze stabilizatorów o klasycznej konstrukcji. Stabilność i sterowność w trybie pionowego startu oraz stateczność kierunkową w locie poziomym miał zapewnić przede wszystkim usterzenie pionowe. Zastosowano dwie pionowe płaszczyzny z zagiętą krawędzią natarcia i zaokrągloną końcówką. Na spływowej krawędzi stępki i grzbietu znajdowały się stery. Obie płaszczyzny były symetryczne względem osi wzdłużnej maszyny. W tym przypadku jednak, ze względu na asymetryczną konstrukcję kadłuba, wystająca nad niego stępka miała mniejszą powierzchnię i inny kształt części nasadowej.
Ze względu na swoje charakterystyczne położenie na parkingu lub podczas startu samolot „siedzący na ogonie” otrzymał oryginalne podwozie. W pobliżu końcówek skrzydeł-pojemników skrzydła oraz w pobliżu końcówek usterzenia pionowego znajdowały się osłony rurowe, w których znajdowały się stałe zastrzały podwozia. Samolot tailsitter otrzymał czteropunktowe podwozie z amortyzatorami i małymi kołami. Stojaki z kółkami samonastawnymi pozwalały samolotowi zająć pozycję pionową, a także manewrować podczas holowania.
Wnętrze kabiny. Zdjęcia Airwar.ru
W centralnej części kadłuba, bezpośrednio pod kokpitem, znajdował się silnik turbośmigłowy Allison YT40-A-6 o mocy 5100 KM. Doprowadzanie powietrza atmosferycznego do silnika odbywało się za pomocą dwóch urządzeń dolotowych umieszczonych po bokach przed krawędzią skrzydła. Na dole przewidziano wlot powietrza do grzejników. Do aparatu dyszowego silnika przymocowano rurę, która sięgała do ogona kadłuba i usuwała reaktywne gazy na zewnątrz. Samolot wyposażono w dwa współosiowe śmigła trójłopatowe o średnicy 4,88 m, opracowane przez Curtiss-Wrighta. Łopaty zostały zamontowane na wspólnej tulei o stosunkowo złożonej konstrukcji. Napęd śmigła został wyposażony w hamulec hydrauliczny.
Jeden pilot, który był w kokpicie, miał sterować maszyną. Jego miejsce pracy było wyposażone w dużą tablicę przyrządów z czujnikami zegarowymi oraz kilka tablic z różnorodnym wyposażeniem. Sterowanie miało odbywać się za pomocą standardowych systemów „myśliwskich”: drążków sterowania samolotem i silnikiem, a także dwóch pedałów. Kokpit otrzymał fotel wyrzucany z nietypowymi elementami montażowymi. Dla większej wygody w pracy w różnych trybach, krzesło może huśtać się w szerokim sektorze. W przypadku nieudanego lądowania pilot mógł opuścić samolot i zejść na ziemię za pomocą liny o długości 25 stóp (7,6 m) zamocowanej w kokpicie. Latarnia o dużej powierzchni chroniła pilota przed napływającym strumieniem. W jego składzie znajdował się stały daszek oraz główna część, odsuwana do tyłu.
Pilot testowy James F. Coleman. Zdjęcie wykonane przez US Navy
Eksperymentalny samolot nie potrzebował broni, ale kwestia ta była wciąż opracowywana na etapie projektowania. Przy zachowaniu dotychczasowych parametrów gabarytów i masy Convair XFY-1 mógł przenosić do czterech działek automatycznych 20 mm lub kilkudziesięciu pocisków niekierowanych. Ze względu na brak innych wolnych woluminów proponowano montowanie ich w pojemnikach na końcach skrzydła.
Pomimo wszelkich wysiłków zmierzających do zmniejszenia rozmiarów, obiecujący samolot tailsitter okazał się dość duży. Długość pojazdu osiągnęła 10,66 m, rozpiętość skrzydeł 8,43 m. Rozpiętość ogona w pionie wynosiła około 7 m. Pusty samolot miał masę 5,33 tony, maksymalny start określono na poziomie 7, 37 ton lot poziomy miał przekroczyć 980 km/h. Zaplanowano uzyskanie wysokich charakterystyk prędkości wznoszenia: w tym celu śruby musiały pełnić funkcje nośników ładunku.
Pilot testowy John Knebel. Zdjęcie Thetartanterror.blogspot.fr
Do transportu samolotu z określonym podwoziem opracowano specjalny wózek holowany. Rama z czterema kołami mieściła dwie wahliwe belki z siłownikami hydraulicznymi. Na wolnych końcach belek, za pomocą własnych zawiasów i oddzielnych napędów, zamocowano mniejsze uchwyty. Podczas ładowania samolotu te ostatnie zostały przeniesione pod jego środkową część i połączone z nim za pomocą zamków. Hydraulika umożliwiła przestawienie maszyny do pozycji poziomej i za pomocą oddzielnego ciągnika przestawienie wózka do żądanej pozycji. W ramach przygotowań do startu samolot został przeniesiony do pozycji pionowej, po czym odłączył się i stanął na własnych kołach.
Pod koniec 1953 roku Convair zaczął budować sprzęt eksperymentalny. Postanowiono zbudować trzy identyczne maszyny zaprojektowane do rozwiązywania różnych problemów w ramach szeroko zakrojonego programu testowego. Pierwszy szybowiec powinien być wyposażony w zespół napędzany śmigłem, układ paliwowy i stery. Taki prototyp był przeznaczony do wstępnych przeglądów elektrowni. Trzecia próbka została wysłana do testów statycznych. Sprawdzony na ziemi, wyrzucony na smycz w powietrze, a za lotem swobodnym podążał drugi doświadczony Tailsitter.
Przygotowanie do startu, silnik pracuje. Zdjęcia Airwar.ru
Po sprawdzeniu działania silnika na pierwszym prototypie uzyskano pozwolenie na przeprowadzenie kolejnych testów z naziemnymi testami sprzętu i późniejszym wznoszeniem się w powietrze. Na miejsce tych kontroli wybrano lotnisko Moffett (Kalifornia), a mianowicie jedną z jego pochylni, niegdyś zbudowaną dla sterowców. Pod dachem hangaru na prawie 60 m znajdowała się belka dźwigowa, która miała stać się zabezpieczeniem. Przygotowując doświadczonego XFY-1 do lotów, specjaliści firmy deweloperskiej zdemontowali owiewkę piasty śmigła, pod którą znajdowała się specjalna konstrukcja mocująca. Za pomocą tego ostatniego samolot powinien być zawieszony na haku dźwigara. Wybierając i zwalniając linę, operator dźwigu może zapobiec upadkowi samolotu.
29 kwietnia 1954 samolot miał wystartować po raz pierwszy z użyciem asekuracji. Pilot James F. Coleman był odpowiedzialny za obsługę prototypu. Inżynier Bob McGreary obsługiwał żurawia i monitorował długość wolnego kabla. Po doprowadzeniu silnika do wymaganej mocy pilot testowy był w stanie podnieść samochód z ziemi, ale zaraz po tym zaczęły się problemy. W powietrzu samolot zaczął obracać się w niekontrolowany sposób wokół osi podłużnej. Dzięki terminowej reakcji operatora dźwigu maszyna została uratowana przed upadkiem. Po zakończeniu pierwszego lotu testowego samochód z trudem usiadł.
Samochód stoi na parkingu. Zdjęcia Airwar.ru
Prawdopodobnie na tym etapie, ze względu na specyfikę tłumienia sprężyn podwozia, samolot otrzymał przydomek Pogo (od Pogo-stick - pocisku sportowego „Grasshopper”). Następnie nieoficjalna nazwa projektu stała się powszechnie znana i jest obecnie używana tak często, jak oficjalne oznaczenie nadawane przez klienta.
Samolot wykazał się zdolnością do pionowego startu i lądowania, ale niekontrolowany obrót w tych trybach nie pozwolił na wykorzystanie wszystkich zalet oryginalnego schematu. Konieczne było poznanie przyczyn takich problemów i ich wyeliminowanie. W tym celu zewnętrzne powierzchnie płatowca oklejono „jedwabnymi nitkami”, których obserwacja pozwoliła na zidentyfikowanie problemów o charakterze aerodynamicznym. Takie testy szybko dały wyniki. Okazało się, że nawet istniejąca duża hangar na łodzie nie jest wystarczająco duża dla pojazdu eksperymentalnego. Strumień powietrza ze śmigieł uderzał w podłogę konstrukcji, przesuwał się na boki, odbijał od ścian i wracał z powrotem. To liczne wiry uniemożliwiały samolotowi tailsitter utrzymanie wymaganej pozycji.
Convair XFY-1 Pogo startuje w pionie, 30 listopada 1954. Zdjęcie: US Navy
Testerzy wzięli ten fakt pod uwagę, ale nadal byli zmuszeni do kontynuowania testów w zamkniętej strukturze. Prototypowa maszyna wciąż wymagała ubezpieczenia, które można było przeprowadzić tylko dźwigiem szkutniczym. Instalacja takiego sprzętu na otwartej przestrzeni nie była możliwa. W tak trudnych warunkach J. F. Coleman wykonał kilkadziesiąt lotów testowych o łącznym czasie trwania około 60 godzin. Ze względu na niestabilne zachowanie maszyny podczas pierwszych testów i kolejnych lotów pilot testowy nigdy nie zamknął lampy. Spowodowało to pewne niedogodności, ale Coleman uznał je za akceptowalną cenę za możliwość szybkiego opuszczenia samolotu.
W połowie 1954 prototyp został wywieziony na otwartą przestrzeń do lotów swobodnych. Już pierwszego dnia takich testów pilot testowy był w stanie wspiąć się na wysokość 6 m, a następnie pokonać poprzeczkę 45 m. Sterowanie maszyną nie było bardzo proste, ale brak ścian i dachu miał pozytywny wpływ na charakterystykę sprzętu. Korzystając z tego, J. F. Coleman kontynuował loty pionowe z licznymi startami, manewrami helikoptera i późniejszym lądowaniem.
Lot helikopterem. Zdjęcie wykonane przez US Navy
Wkrótce doświadczony „tailsitter” został przeniesiony do Brown Field (Kalifornia), gdzie testy miały być kontynuowane pod nadzorem przedstawicieli resortu wojskowego. W nowej lokalizacji wykonano jeszcze 70 lotów pionowych, po czym postanowiono przetestować prototyp w trybach przejściowych oraz w locie poziomym.
2 listopada 1954 doświadczony XFY-1 wystartował po raz pierwszy pionowo, a po wzniesieniu przeszedł do lotu poziomego. Następnie samochód został przywrócony do pozycji pionowej i podłożony. Lot trwał 21 minut, z czego 7 było lotem samolotowym. Początek takich kontroli umożliwił określenie rzeczywistych charakterystyk lotu poziomego. Stwierdzono więc, że nawet przy minimalnym ciągu silnika samolot tailsitter rozwija prędkość ponad 480 km/h. Samolot nie był wyposażony w hamulce pneumatyczne, co utrudniało kontrolę prędkości. Z tego powodu wielokrotnie mimowolnie wyprzedzał towarzyszący mu samolot zapasowy.
Lot poziomy. Zdjęcia Airwar.ru
Po potwierdzeniu obliczonych cech prototyp wykazywał pewne wady. Przede wszystkim stwierdzono, że XFY-1 jest trudny do kontrolowania, zwłaszcza w warunkach przejściowych. Aby zapewnić bezpieczne lądowanie, doświadczony pilot J. F. Coleman musiał ustawić samochód do pozycji pionowej na wysokości około 300 m, a następnie delikatnie opuścić go na ziemię. Ostatnie metry zniżania wiązały się ze szczególnymi trudnościami, ponieważ liczne wiry przeszkadzały w lądowaniu, a dodatkowo pilot ze swojego kokpitu nie mógł właściwie monitorować sytuacji. Aby częściowo rozwiązać ten problem, na jednym z etapów testów prototyp otrzymał radiowysokościomierz z alarmami świetlnymi: zielone i pomarańczowe lampy sygnalizowały normalne zniżanie, a czerwone sygnalizowały przekroczenie bezpiecznej prędkości pionowej.
J. F. Coleman latał jednym Pogo do połowy 1955 roku. Doświadczony pilot zdołał opanować wszystkie subtelności sterowania taką maszyną w trudnych trybach. Jednocześnie stało się jasne, że zwykli piloci z jednostek bojowych raczej nie będą w stanie nauczyć się pilotować taką technikę. Co więcej, takie zadania były poza zasięgiem nawet profesjonalnych testerów. Tak więc w połowie maja 1955 roku do testów miał dołączyć pilot John Knebel. Podczas swojego pierwszego lotu bez asekuracji nie był w stanie utrzymać samochodu na miejscu i prawie go rozbił. Następnie wszystkie nowe loty zostały przydzielone tylko Colemanowi.
Widok z tyłu. Zdjęcia Airwar.ru
16 czerwca 1955 J. F. Coleman po raz ostatni wysłał doświadczonego Tailsittera do swobodnego lotu. Następnie samochód został wysłany do hangaru podczas badania wyników testów, finalizowania projektu itp. Wiosną przyszłego roku podjęto decyzję o przeprowadzeniu nowych testów przez siły morskie, na które studiowało dwóch pilotów lotnictwa morskiego. Jednak nigdy nie udało im się dołączyć do pracy.
Podczas lotów testowych jedyny model lotu Convair XFY-1 Pogo zdołał opracować większość zasobów. Podczas kolejnej kontroli w oleju ze skrzyni biegów znaleziono wióry. Samochód wymagał naprawy i renowacji przed nowymi testami. Jednak klient uznał, że remont samolotu jest zbędny. Oryginalny projekt przestał go już interesować, co sprawiło, że przywrócenie prototypu stało się bezsensowne.
"Pogo" w kolorze. Zdjęcia Airwar.ru
Po zbadaniu sukcesów dwóch projektów pilotażowych firm Lockheed i Convair, Dowództwo Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych wyciągnęło wnioski na temat praktycznych korzyści samolotów siadających na ogonie. Technika ta miała zauważalne zalety zarówno nad samolotami, jak i śmigłowcami, ale jednocześnie nie była pozbawiona charakterystycznych wad. Testy prototypu „Pogo” wykazały, że taka maszyna jest bardzo trudna w pilotażu i wymagająca na lądowiskach. Kontrolę nad taką techniką z trudem mógłby opanować przeciętny pilot. Ponadto lądowanie na bujanym pokładzie statku było praktycznie niemożliwe.
Niezwykłe projekty miały znaczenie techniczne i naukowe. Pokazali fundamentalną możliwość tworzenia niestandardowych samolotów pionowego startu. Jednocześnie zmiany te miały określony stosunek cech pozytywnych i negatywnych. Produkcja seryjna, eksploatacja i masowy rozwój takiego sprzętu nie miały sensu.
Eksperymentalna maszyna jako eksponat, sierpień 1957. Fot. Wikimedia Commons
W 1956 roku projekt XFY-1 został zamknięty z powodu braku realnych perspektyw. Prototypy pierwszy i trzeci, przeznaczone do testów naziemnych i statycznych, zostały zdemontowane jako niepotrzebne. Jedyne latające Pogo znajdowało się przez jakiś czas w bazie sił powietrznych Norfolk (Kalifornia). Został on później przekazany do Narodowego Muzeum Lotnictwa i Kosmosu Smithsonian Institution. Unikatowy element wyposażenia przechowywany jest w filii muzeum w mieście Suiteland (Maryland).
Zamknięcie eksperymentalnego projektu Convair XFY-1 doprowadziło do zakończenia prac nad samolotem Tailsitter, prowadzonych od końca lat czterdziestych na zlecenie Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. Dwa projekty pokazały fundamentalną możliwość opracowania i budowy sprzętu o nietypowym wyglądzie, ale jednocześnie pokazały nadmierną złożoność jego działania. Pierwotnie planowano, że wynikiem dwóch projektów będzie pojawienie się myśliwca pokładowego, ale później te zmiany stały się eksperymentalne. Dwa projekty z powodzeniem rozwiązały podobny problem.
