27 września 2023

 

tailsitters vtol

Koncepcje samolotów pionowego startu i lądowania rozpalały wyobraźnię konstruktorów lotniczych na długo zanim rozwój techniki umożliwił realizację takich ambitnych projektów. Dziś pojęcie pionowzlotu kojarzy nam się z takimi konstrukcjami jak V-22 Osprey czy Harrier, kiedyś jednak samoloty pionowego startu i lądowania (ang. VTOL) wyobrażano sobie zupełnie inaczej.

Jacek Zbierski

Koncepcje samolotów pionowego startu i lądowania rozpalały wyobraźnię konstruktorów lotniczych na długo zanim rozwój techniki umożliwił realizację takich ambitnych projektów. Dziś pojęcie pionowzlotu kojarzy nam się z takimi konstrukcjami jak V-22 Osprey czy Harrier, kiedyś jednak samoloty pionowego startu i lądowania (ang. VTOL) wyobrażano sobie zupełnie inaczej.

Niespełna sto lat temu, w 1928 roku, słynny wynalazca Nicola Tesla opatentował koncepcję statku powietrznego (U.S. Patent 1,655,114) zdolnego wznosić się pionowo jak helikopter, a następnie przechodzić do lotu poziomego z wykorzystaniem siły nośnej, generowanej przez skrzydła – jak samolot. Analogicznie, aby wylądować, aparat miałby zwalniać, przechodzić do zawisu i opuszczać się na ziemię. W odróżnieniu od znacznie późniejszych zmiennopłatów (np. Hiller X-18 czy LTV XC-142) i tiltrotorów (V-22 Osprey czy V-290 Valor), Tesla nie uwzględnił w swoim wynalazku obrotu płatów skrzydeł ani silników o 90° w celu realizacji przejścia z lotu pionowego do poziomego i w drugą stronę, lecz zakładał przyjęcie odpowiedniej trajektorii lotu płynnie przechodzącego z płaszczyzny wertykalnej do horyzontalnej i z powrotem. Wychyleniu miały za to podlegać fotele załogi. Aparat latający według patentu Tesli nie miał klasycznego ogona, tylko platformę, na której opierał się stojąc na ziemi. Tym samym jest to historycznie pierwszy reprezentant ciekawej, nieco zapomnianej gałęzi samolotów startujących pionowo w pozycji wertykalnej, w języku angielskim określanych wdzięczną nazwą tail-sitters (siedzących na ogonie).

Świadomy konieczności uzyskania stosunku ciągu do masy większego niż 1:1, a także braku dostatecznie mocnego napędu do takich potrzeb, w swoim opisie pionowzlotu Tesla odniósł się do zaproponowanego przez siebie projektu turbiny (U. S. Patent 1,061,206). Upłynęło jednak kilkanaście lat zanim powstały silniki o odpowiednio dużej mocy, by sprostać wymaganiom pionowzlotów. Opracowywane podczas II wojny światowej w niemieckich biurach konstrukcyjnych ciekawe koncepcje samolotów w konfiguracji tail-sitter również musiały ustąpić miejsca bardziej realistycznym konstrukcjom, między innymi także z powodu braku odpowiedniego napędu.

Jednak koniec wojny przyniósł przełom w dziedzinie napędów lotniczych. Pojawiły się silniki odrzutowe/turbinowe. Pierwszym samolotem, który mógł pochwalić się stosunkiem ciągu do masy (na sucho, a więc nie licząc paliwa) wynoszącym 1:1 był Ryan FR Fireball, napędzany tłokowym silnikiem Wright Cyclone o mocy 1350 KM i turboodrzutowym GE I-16 (J31) o ciągu 1600 lbf (7,1 kN). To właśnie wówczas w Stanach Zjednoczonych zaczęto na poważne zastanawiać się nad budową samolotów pionowego startu i lądowania.

Nie były to jednak wyłącznie teoretyczne dywagacje. Doświadczenia z walk w Europie i na Pacyfiku wskazywały na lotniska i lotniskowce jako główne cele ataków nieprzyjaciela, których bombardowanie w pierwszych momentach wojny mogło skutkować uziemieniem stacjonujących na nich samolotów, odpowiedzialnych za obronę przestrzeni powietrznej. Uniezależnienie samolotów myśliwskich od lotnisk było więc atrakcyjną perspektywą dla sił powietrznych. Z kolei marynarka wojenna była zainteresowana możliwością wyposażenia różnych statków i okrętów w samoloty pokładowe niewymagające dodatkowej aparatury startowej. Pod koniec lat czterdziestych XX wieku Amerykanie wyasygnowali więc fundusze na rozwój samolotów pionowego startu i lądowania.

Do udziału w programie US Navy zaproszono najważniejsze amerykańskie koncerny lotnicze. Zgodnie z wymogami koncepcyjnymi opracowanymi przez US Navy Bureau of Aeronautics, zawartymi w specyfikacji OS-122, nowy myśliwiec pokładowy miał być zbudowany w konfiguracji tail-sitter. Do jego napędu przewidziano silnik turbośmigłowy Allison T-40, powstały poprzez sparowanie dwóch turbin T-38 z jedną przekładnią, przenoszącą moc na parę trójpłatowych śmigieł obracających się w przeciwnych kierunkach. Założono stosunek ciągu do masy wynoszący 1,2:1 przy pełnym obciążeniu. Na potrzeby przetargu powstały modele i demonstratory technologii. Z przedstawionych propozycji w 1951 roku wyselekcjonowano projekty Convair’a i Lockheed’a, którym zlecono budowę prototypów. Tak doszło do budowy jednych z najbardziej nietypowych samolotów w historii lotnictwa.

 

Cały artykuł dostępny jest w wydaniu płatnym 1/2 (184/185) Styczeń/Luty 2023

Jak zakupić