Coda-sitter - Tail-sitter

Il Convair Pogo era un design tailsitter.

Un tail-sitter , o tailsitter , è un tipo di aereo VTOL che decolla e atterra sulla sua coda , quindi si inclina orizzontalmente per il volo in avanti.

Nato negli anni '20 con l'inventore Nikola Tesla , il primo aereo ad adottare una configurazione a coda di rondine fu sviluppato dalla Germania nazista durante la seconda guerra mondiale . Lo sviluppo di tali velivoli aumentò durante la fine degli anni '40 e '50 quando i progettisti di aeromobili e i pianificatori della difesa riconobbero allo stesso modo il valore potenziale degli aerei ad ala fissa che non solo potevano eseguire sia un decollo verticale che un atterraggio verticale, ma anche la transizione dentro e fuori dal volo convenzionale anche. I problemi intrinseci con gli aerei tail-sitter erano la scarsa visibilità del pilota e le difficoltà di controllo, specialmente durante la discesa verticale e l'atterraggio. I programmi per lo sviluppo di tail-sitter con equipaggio erano tipicamente terminati sotto forma del più pratico approccio del vettore di spinta , utilizzato da aerei come l' Hawker Siddeley Harrier e lo Yakovlev Yak-38 .

Descrizione

Un tail-sitter si siede verticalmente sulla coda per il decollo e l'atterraggio, quindi inclina l'intero aereo in avanti per il volo orizzontale. Questo è molto diverso dai molti altri tipi di tecnologie VTOL , che hanno fusoliere orientate orizzontalmente.

I tail-sitter cambiano l'orientamento della fusoliera dopo il decollo. Iniziano con la parte posteriore dell'aereo a terra (... un orientamento verticale), e poi si riorientano in un orientamento orizzontale in volo.

Alcuni tail-sitter sono poi atterrati convenzionalmente in configurazione orientata orizzontalmente, mentre altri avevano un obiettivo molto più ambizioso di atterrare verticalmente con la schiena dell'aereo a terra, una procedura altamente pericolosa per molte ragioni, la prima delle quali era l'aumento del consumo di carburante e il pilota limitato visibilità.

Storia

Primi lavori

Il concetto di un velivolo a coda di rondine può essere attribuito all'origine dell'inventore Nikola Tesla , che ha depositato un brevetto associato nel 1928. Tuttavia, nessun tentativo immediato di implementare questo concetto in un aereo funzionale sarebbe emerso per quasi due decenni.

Durante la seconda guerra mondiale , la Germania nazista lavorò al caccia Focke-Wulf Triebflügel (azionato dalle ali) che incorporava il concetto di coda nel suo design. Era caratterizzato da tre ali che erano montate radialmente come un rotore su una sezione rotante della fusoliera, queste erano azionate da piccoli motori a reazione posizionati sulle estremità delle ali per spingere l'aereo attraverso questa rotazione dell'ala. Per il decollo e l'atterraggio, volerebbe verticalmente (simile a un elicottero ) prima di inclinarsi orizzontalmente per volare come un'ala semovente generando sia portanza che spinta. Il progetto contemporaneo di Heinkel Lerche aveva un'ala anulare che formava un condotto attorno a un'elica convenzionale, e nel passaggio dal volo verticale a quello in avanti la portanza si sarebbe trasferita all'ala.

Era della Guerra Fredda

Durante gli anni '50, i progettisti di aeromobili di tutto il mondo si impegnarono in programmi per sviluppare velivoli ad ala fissa in grado non solo di eseguire sia un decollo verticale che un atterraggio verticale, ma anche di entrare e uscire dal volo convenzionale. Come osservato dall'autore dell'aviazione Francis K. Mason, un aereo da combattimento che possedesse tali qualità avrebbe effettivamente eliminato la tradizionale dipendenza da piste relativamente vulnerabili decollando e atterrando verticalmente rispetto all'approccio orizzontale convenzionale. Di conseguenza, lo sviluppo di velivoli a decollo e atterraggio verticale praticabili (VTOL) era particolarmente interessante per i pianificatori militari del primo dopoguerra . Poiché il rapporto spinta-peso dei motori a turbogetto è aumentato a sufficienza da consentire a un singolo motore di sollevare un aereo, i progettisti hanno iniziato a studiare modi per mantenere la stabilità mentre un aereo volava nella fase di volo VTOL.

Una società che scelse di impegnarsi nella ricerca VTOL fu il produttore di motori francese Snecma che, a partire dal 1956, costruì una serie di banchi di prova senza ali chiamati Atar Volant . Solo il primo di questi era senza pilota e il secondo volava liberamente, entrambi stabilizzati da getti di gas su tubi stabilizzatori Il terzo aveva un sedile basculante per permettere al pilota di stare seduto in posizione eretta quando la fusoliera era in piano e aveva le prese d'aria laterali previste per il volo libero aereo, sebbene operasse sempre attaccato a una culla mobile. Il pilota di questi esperimenti era Auguste Morel. Tuttavia, l'Atar Volant non era fine a se stesso; il suo scopo a lungo termine era quello di fungere da precursore di un velivolo ad ala fissa più grande. Indipendentemente da questo lavoro, un'influenza sostanziale sulla direzione dello sviluppo venne dall'ingegnere progettista austriaco Helmut von Zborowski , che aveva progettato un'innovativa ala anulare a forma di ciambella che poteva funzionare "come centrale elettrica, cellula di un aereo ad ala volante e riduzione della resistenza aerodinamica". abitativo”. Si è teorizzato che tale ala un potrebbe fungere da statoreattore motore e spingere un aeromobile supersonico velocità, adatto per un aeromobile intercettore .

Il team di progettazione di Snecma ha deciso di integrare questo radicale design dell'ala annuale nei propri sforzi VTOL. Di conseguenza, da questa decisione è emersa la configurazione base del C.450 Coléoptère . Nel dicembre 1958, il Coléoptère lasciò il terreno per la prima volta con il proprio potere, sebbene fosse attaccato a un cavalletto. Sono state osservate diverse caratteristiche di volo impegnative, come la tendenza del velivolo a ruotare lentamente sul proprio asse durante un volo stazionario verticale; il suo pilota notò anche che l'indicatore di velocità verticale era irrealistico e che i comandi non erano in grado di guidare l'aereo con precisione durante la fase critica di atterraggio. Gli atterraggi con il bastone morto sono stati considerati impossibili. Uno dei voli dell'aeromobile prevedeva un'esposizione pubblica della sua esibizione al passaggio del mouse davanti a un pubblico riunito. Il design accattivante del Coléoptère ha rapidamente suscitato scalpore nel pubblico, anche intenzionalmente; l'autore Jeremy Davis ha osservato che l'aereo aveva persino influenzato gli sforzi intenzionali, avendo presumibilmente spinto la Marina degli Stati Uniti a incaricare il produttore di elicotteri americano Kaman Aircraft di progettare il proprio veicolo ad ala anulare, soprannominato Flying Barrel.

Di conseguenza, gli Stati Uniti hanno sperimentato i propri tail-sitters, che tipicamente coinvolgevano configurazioni di design a elica con ali fisse relativamente convenzionali. Il Convair XFY Pogo era uno di questi velivoli, caratterizzato da un'ala a delta con configurazione a coda cruciforme ; i primi voli di prova sono stati condotti all'interno di un hangar per dirigibili navali a Moffett Field a Mountain View, in California. L'XFY dimostrò con successo la completa transizione tra le modalità di volo il 5 novembre 1954. Un aereo in qualche modo simile era il Lockheed XFV Salmon , che accoppiava un'ala dritta con una coda a X ; tuttavia, l'XFV non ha mai raggiunto la transizione di volo cruciale. Tuttavia, durante i test di volo è apparso evidente che tali velivoli VTOL sarebbero stati pilotati solo dai piloti più esperti, anche se tutti i problemi tecnici fossero stati ignorati; quindi, non era possibile posizionare caccia VTOL, come precedentemente sperato, su ogni nave. Inoltre, mentre i caccia con motore a reazione avevano velocità massime che si avvicinavano a Mach 2, il caccia turboelica VTOL era in svantaggio a causa della sua velocità massima inferiore a Mach 1. Come risultato di queste circostanze, il lavoro sull'XFY è stato interrotto. Durante il 1955, gli Stati Uniti iniziarono i test di volo di un progetto a propulsione a reazione, il Ryan X-13 Vertijet . Furono costruiti due prototipi, entrambi volarono, effettuarono con successo transizioni da e verso il volo orizzontale e atterrarono . L'ultimo volo di prova dell'X-13 fu condotto vicino a Washington DC nel 1957.

Un problema intrinseco a tutti questi modelli di tail-sitter era la scarsa visibilità del pilota, specialmente del suolo, durante la discesa verticale e l'atterraggio. Alla fine, la maggior parte del lavoro sull'applicazione del concetto verso gli aerei con equipaggio è stato abbandonato all'arrivo di una forma più pratica di VTOL, sotto forma di vettore di spinta , utilizzato da velivoli di produzione come l' Hawker Siddeley Harrier e Yakovlev Yak-38 . Un velivolo senza pilota (UAV) non soffre il problema dell'atteggiamento del pilota. Il Dornier Aerodyne ha una configurazione a ventola intubata simile a un coleottero e un UAV di prova ha volato con successo in modalità hover nel 1972, prima che lo sviluppo fosse interrotto. Un altro progetto UAV contemporaneo è stato il NSRDC BQM-108 sviluppato dalla Marina degli Stati Uniti ; sebbene il lavoro sia stato interrotto quasi immediatamente dopo il suo unico volo di prova riuscito.

Durante gli anni '70, furono realizzati diversi studi e modelli in galleria del vento di una versione a coda di rondine del General Dynamics F-16 Fighting Falcon che era destinata all'uso a bordo delle navi; tuttavia, è stato deciso di non perseguire ulteriori sviluppi del concetto a causa della grande richiesta di spinta richiesta, nonché della necessità di un apparato esteso per gestire il decollo e l'atterraggio.

Ora

Attualmente, la maggior parte dei progetti o delle proposte di tail sitter rientrano nella categoria degli aerei senza pilota come Bell Apt o Northrop Grumman Tern .

Elenco dei tail-sitter

Guarda anche

• Vettore di spinta
• Tilttrotor
• Tiltjet
• Tiltwing
• coleottero
• VTOL

Riferimenti

citazioni

Bibliografia