Kort SC.1 - Short SC.1

SC.1
Kort SC.1 Farnborough 1958.jpg
Kort SC.1 XG900 på Farnborough SBAC Show september 1958
Roll Eksperimentelle fly
nasjonal opprinnelse Storbritannia
Produsent Korte brødre
Første fly 2. april 1957 (CTOL)
26. mai 1958 (VTOL)
Pensjonert 1971
Status Pensjonert og bevart
Primær bruker Royal Aircraft Establishment
Antall bygget 2

Den korte SC.1 var den første britisk faste vinger vertikal oppstigning og landing ( VTOL ) jetfly . Den ble utviklet av Short Brothers . Den ble drevet av et arrangement med fem Rolls-Royce RB.108 turbojets , hvorav fire ble brukt til vertikal flyging og en for konvensjonell horisontal flyging. SC.1 hadde skillet fra å være det første britiske VTOL-flyet med fast ving og det første som gikk over mellom vertikal og horisontal flymodus; det var også det første VTOL-kompatible flyet med et fly-by-wire kontrollsystem.

SC.1 ble designet og produsert som svar på et departement for forsyning (MoS) for et passende fly for å gjennomføre flystudier til VTOL-flyging, samt spesifikt overgangen mellom vertikal og horisontal flyging. To prototyper ble brukt til flygtesting mellom 1957 og 1971. Forskningsdata fra SC.1 testprogrammet bidro til utviklingen av Hawker Siddeley P.1127 og det påfølgende Hawker Siddeley Harrier , det første operative VTOL-flyet.

I oktober 2012 mottok Short SC.1 Nord-Irlands første Engineering Heritage Award som en anerkjennelse for sin betydelige prestasjon innen ingeniørfeltet.

Utvikling

I løpet av 1940-tallet ble forskjellige nasjoner interessert i å utvikle levedyktige fly som var i stand til vertikale start og landinger (VTOL). I løpet av 1950-tallet hadde Storbritannia flytestet det spesialbygde Rolls-Royce Thrust Measuring Rig , et grovt, men banebrytende VTOL-fly som vellykket fløy som forutsett, og demonstrerte konseptets levedyktighet, samt ga nyttige data å bygge videre på. Mens Thrust Measuring Rig hadde gitt verdifull innsikt i utformingen av VTOL-fly, for eksempel kravet om et automatisk stabiliseringssystem, led det imidlertid av noen mangler som undergravde verdien som en plattform for ytterligere detaljert forskning, som kontrollforsinkelse og en mangel på aerodynamiske overflater. Det var behov for et fly som ville utnytte erfaringene fra Thrust Measuring Rig, og for å utforske områder utenfor dets begrensede evne.

SC.1 har sin opprinnelse i et innlegg fra Short Brothers for å møte en forsyningsdepartementets (MoS) anmodning om anbud (ER.143T) for et vertikal startforskningsfly, som ble utstedt i september 1953. 15. oktober 1954 ble den foreslåtte utformingen akseptert av departementet, og det ble straks plassert en kontrakt om at to fly skulle oppfylle spesifikasjonen ER.143D . Som planlagt skulle flyet brukes til en rekke flygtester for å undersøke dets oppførsel under overgangen mellom vertikal og horisontal flymodus, for å bestemme det optimale og minimale nivået på assistanse som kreves av auto-stabilisatoren under overgangsprosessen, for å avdekke sannsynlige operasjonelle problemer, og å utvikle relaterte støttehjelpemidler og utstyr for piloten til å utvikle en all-weather innflyging og landing system.

Kort konstruerte to prototyper, betegnet XG900 og XG905 .

Design

Den korte SC.1 var en enkelt-sete lav vinge hale deltaving luftfartøy på omtrent 8.000 lb all-up vekt (maks. 7,700 lb for vertikal uren). Den ble drevet av fire vertikalt monterte, lette Rolls-Royce RB.108 heismotorer som ga en total vertikal skyvekraft på 8.600 lb, sammen med en enkelt RB.108 cruisemotor på baksiden av flyet for å gi skyvekraft for fremre flytur. Heismotorene ble montert vertikalt i par ved siden av hverandre i en sentral bukt slik at deres resulterende skyvlinje passerte nær flyets tyngdepunkt. Disse parene av motorer kan svinges frem og tilbake for å produsere vektorkraft for akselerasjon / retardasjon langs flyets lengdeakse.

XG900 Short SC.1 på SBAC- utstillingen i 1961, som viser oleo-benkledningene og løftemotorens automatiske innløpsgitter satt til i midten av 1960

Under konvensjonell flyging ville heismotorene bli stengt; før overgangen fra horisontal til vertikal flyging begynte, ville de startes med trykkluft fra den ene cruisemotoren. Trykkluften sørget for motorens opprinnelige rotasjon, men et trykkfall fra inntak til eksos måtte også være tilstede, siden trykkluften alene ikke var tilstrekkelig for å oppnå tomgangshastighet. Betydelig vindtunnel og flyutvikling av luftinntaket var nødvendig fordi ved begynnelsen av overgangen fra horisontal flyt vertikalt monterte motorer må tåle en sidevind som er lik hastigheten fremover uten svingende eller overdreven vibrasjon. Den nødvendige jevnheten i strømningen ble oppnådd ved hjelp av et sett med 7 hengslede gjeller som åpnet seg forovervendt for å lede luft inn i et plenum som forsynte motorene. Oppførselen til en vertikalt montert RB.108 når det gjelder gjeninntak og jorderosjon, ble undersøkt med en representant for installasjonen som var beregnet på SC.1 under bakken i en meteor ved Hucknall Aerodrome . I utgangspunktet ble det montert en serie skytter på utløpsdysene på løftemotorene for å opprettholde et lavtrykksmiljø under motorene for å sikre at motorrotoren ville være "vindmølling" i riktig retning før den komprimerte luften tilføres for start; på grunn av effektiviteten av inntak og motordesignendringer, ble skiftene unødvendige.

Cockpitoppsettet var hovedsakelig konvensjonelt, men komplisert av det store antallet systemer piloten måtte overvåke. For sin rolle som forskningsfly hadde den omfattende registreringsutstyr.

Den vanlige gasspaken for de fire vertikale løftemotorene var den eneste ekstra primærkontrollen i cockpiten; den ble betjent på en lignende måte som for det rotorfartøyets kollektive tonehøyde. Det var to måter å kontrollere flyets holdning på, avhengig av fart fremover; aerodynamiske overflater ble brukt under konvensjonell flyging, og luftstråledyser for overgang fra horisontal flyging, sveving og vertikal flyging. Luft fra de fire løftemotorene (omtrent 10 prosent av inntaksluftstrømmen) ble levert til de varierende dysene på nese-, hale- og vingespissene for kontroll av stigning , rull og gir ved lave hastigheter der det ikke ville være tilstrekkelig luftstrøm over den aerodynamiske luften. overflater for at konvensjonelle kontroller skal være effektive.

SC.1 var også utstyrt med det første " fly-by-wire " kontrollsystemet som ble montert på et VTOL-fly. Dette elektrisk signaliserte styresystemet, som også omfattet auto-stabilisatoren, overførte ikke bare signaler fra cockpitkontrollene, for eksempel posisjonen til pinnen, men overvåket også tilbakemeldingssignaler fra servoene for å gi stabiliteten til selve systemene. Totalt tre moduser for kontroll for de aerodynamiske overflatene og / eller dysekontrollene var tillatt av systemet:

  1. Aerodynamiske overflater og luftstråledyser styrt elektrisk via tre uavhengige servomotorer (med "treveis parallell" eller "triplex" feilsikker drift) i forbindelse med tre autostabilisatorstyringssystemer ("full fly-by-wire")
  2. Hybrid-modus, hvor dysene ble kontrollert av servo / autostabilisator og de aerodynamiske overflatene ble koblet direkte til de manuelle kontrollene
  3. Direkte modus, der alle kontroller var koblet til kontrollpinnen
XG900 kort SC.1 fargeprofil

Modus 1 og 2 ble valgt på bakken; hver gang autostabilisatoren var i bruk, hadde piloten en nødoverstyringsspak tilgjengelig for å gå tilbake til direkte kontrollmodus under flyturen. Utgangene fra de tre kontrollsystemene ble sammenlignet og en "flertallsregel" ble håndhevet, og sørget for at en feil i et enkelt system ble overstyrt av de to andre (antagelig riktige) systemene. Enhver feil i en "fly-by-wire" -bane ble indikert for piloten som en advarsel, som han enten kunne velge å ignorere eller svare på ved å bytte til direkte (manuell) kontroll.

I likhet med andre VTOL-fly led Short SC.1 av tap av vertikalt trykk på grunn av bakkeeffekten . Forskning på dette utført på skalamodeller antydet at for SC.1 ville disse tapene være mellom 15 prosent og 20 prosent i understellshøyde . Drivstofftanker var plassert langs vingekanten og i "bag" -tanker montert mellom de viktigste vingespalene. SC.1 var utstyrt med en trehjulssykkelunderstell ; mens ikke trekkes tilbake, kan landingsutstyret stilles mellom to alternative posisjoner, tilpasset enten konvensjonell og vertikal landing. De faste bena til understellet ble designet spesielt for vertikal flyging; hvert bein hadde et par varmebestandige hjul, mens det bakre understellet også var utstyrt med skivebremser. Langtakte oleoer ble brukt til å dempe vertikale landinger. Det robuste utstyret tålte en nedstigningshastighet på 5,5 meter per sekund.

Testing

Den første Short SC.1, XG900 , på SBAC- showet 1958 i Farnborough

Konstruert ved Short's Belfast- fabrikk i Nord-Irland , gjennomførte den første SC.1-prototypen, XG900 , første motorkjøring på dette anlegget. Etter å ha blitt transportert sjøveien til England , ble XG900, som i utgangspunktet bare var utstyrt med fremdriftsmotoren, levert til Royal Aircraft Establishment (RAE) på Boscombe Down for å starte flyprøveprogrammet . 2. april 1957 gjennomførte prototypen typens jomfrutur , som også var den første konvensjonelle start- og landingsflyvningen (CTOL).

Litt over et år senere, 26. mai 1958, tok den andre prototypen den første bundet vertikale flukten. Innledende flyreiser av typen ble utført mens de var festet til et spesialutviklet portal , som kun rommer en begrenset mengde frihet, opp til 15 fot vertikalt og 10 fot utenfor sentrum i hvilken som helst retning, og vertikal hastighet var også begrenset til mindre enn 10 fot /sekund; progressiv arrestering av flyet skjedde utenfor disse begrensningene. Det vil ta av fra en nettplattform plassert 6 fot over selve bakken for å omgå fenomenet bakkeeffekt; betydelig innsats fra Shorts hadde blitt gjort under utviklingen av en passende plattform for å eliminere den negative effekten av bakkeeffekten og ble redesignet flere ganger. Portalanlegget ble brukt til å begynne med opplæring og fortrolighetsformål for de første 8 pilotene som skulle fly SC.1.

25. oktober samme år utførte typen den første 'gratis' vertikale flyvningen. 6. april 1960 ble den første overgangen mellom vertikal og horisontal flyging vellykket gjennomført. Selv om det var vellykket å gå over mellom de to modusene, hadde Short SC.1 rykte om å være noe ugudelig som et fly.

SC.1 ble offentlig vist på Farnborough Airshow i 1958 og 1960; den dukket også opp på Paris Air Show i 1961, der den utførte en demonstrasjonsflyging. 2. oktober 1963 styrtet det andre testflyet i Belfast og drepte piloten, JR Green; årsaken ble senere bestemt å ha vært en kontrollfeil. Etter ulykken ble flyet ombygd og returnert til fly for videre testing, begge fortsatte å fly til 1967. Innen 1965 hadde totalt 14 forskjellige piloter fløyet typen.

Som et resultat av egnethetsprøver ble det bestemt at konvensjonell rullebanebetong, fortau og til og med gressstrimler ville være tilstrekkelig for vertikal start og landing av SC.1; rusk som kan tvinges ut fra ufullkomne overflater vil imidlertid utgjøre en risiko for personellet, men ikke for selve flyet. Testprogrammet tillot også erfaring med vedlikehold og brukervennlighet til et VTOL-fly, selv om dette ikke var hovedmålene for designet eller forskningsinnsatsen; gjennom hele programmet ble det gjennomført et gjennomsnitt på 2,6 flyreiser per uke. Mens det ble rapportert om mange feil med auto-stabilisatoren under flyreiser, oppstod det aldri noen feil som truet flyet eller hadde noen innvirkning på kontrollen.

Testing fant betydelige problemer med å måle faktisk motorkraft, noe som førte til ytterligere tester med forbedret inntak og instrumentering. Til slutt viste motorene seg å være langt mindre problematiske enn man kunne ha forventet med tanke på den eksperimentelle naturen til flyet og dets kraftverk; og når feil oppstod i triplex auto-stabilisator var de enkle å lokalisere, delvis på grunn av systemets selvkontrollende natur. I henhold til en Ministry of Aviation rapport ble SC.1 bestemt til å ha vært en effektiv forskning kjøretøy når det opereres innenfor de grenser som settes av sin lille størrelse og begrenset kapasitet; det ble imidlertid funnet at et større fly ville være nødvendig for mer omfattende tester av instrumentene og veiledningsutstyret.

SC.1 fløy i over ti år, hvor den ga mye data som tjente til å påvirke senere designkonsepter som "puffer jet" -kontrollene på Hawker Siddeley P.1127 , forløperen til Hawker Siddeley Harrier . Flytestingsarbeidet knyttet til vertikale start- og landingsteknikker og teknologier viste seg også å være uvurderlig, og hjalp til med å fremme Storbritannias ledelse i feltet. Short SC.1 ble til syvende og sist foreldet av den nye Harrier, som blant annet viste at det var unødvendig å bære ytterligere fire motorer utelukkende for løfting og landing.

Fly utstilt

Den første SC-1 ( XG900 ) ble en del av Science Museums flysamling i South Kensington , London. Det hadde blitt brukt til 1971 for VTOL-forskning.

Den andre SC-1 ( XG905 ) ble også bevart og vises på statisk visning på Flight Experience-utstillingen på Ulster Folk and Transport Museum , Cultra, Nord-Irland .

Operatører

  Storbritannia

Spesifikasjoner

Frem skroget og cockpit til en kort SC.1
Skroget bak og vingen på en SC.1. Legg merke til luftinntaket ved foten av halen for cruisemotoren RB.108, samt grillen over den midterste skroget som inneholder vertikale løftemotorer.

Data fra Shorts Aircraft siden 1900 , Luftfartsdepartementet

Generelle egenskaper

  • Mannskap: 1
  • Lengde: 7,77 m (25 ft 6 in)
  • Vingespenn: 7,16 m (23 ft 6 in)
  • Høyde: 3,25 m
  • Vinge område: 211,5 sq ft (19,65 m 2 )
  • Størrelsesforhold: 2,61: 1
  • Airfoil : NACA 0010
  • Tom vekt: 6.260 lb (2.839 kg)
  • Bruttovekt: 7.493 lb (3.493 kg) ( VTOL- operasjoner)
  • Maks startvekt: 3.650 kg ( CTOL- operasjoner)
  • Kraftverk: 1 × Rolls-Royce RB.108 turbojet , 2130 lbf (9,5 kN) skyvekraft (foroverflyging)
  • Kraftverk: 4 × Rolls-Royce RB.108 turbojets, 2.130 lbf (9.5 kN) skyver hver (løftemotorer)

Opptreden

  • Maksimal hastighet: 246 mph (396 km / t, 214 kn)
  • Rekkevidde: 150 mi (240 km, 130 nm)
  • Servicetak: 2.400 m (8.000 fot)
  • Stigningshastighet: 3,6 m / s (700 ft / min)
  • Vingelaste: 38,1 Ib / sq ft (186 kg / m 2 )
  • Trykk / vekt :
    • (CTOL): 0,265
    • (VTOL): 1.11

Se også

Fly med sammenlignbar rolle, konfigurasjon og tid

Beslektede lister

Referanser

Merknader

Bibliografi

Eksterne linker