Herrick HV-2A Vertaplane

Herrick HV-2 Vertaplane (Herrick Vertoplane-2) var ett av världens första konvertiplan och designades av Gerard P. Herrick, en pionjär inom området VTOL på 1930-talet. Herricks koncept krävde ett flygplan som hade en fast nedre vinge och en övre vinge som kunde rotera runt den vertikala axeln. Den övre rotorvingen kunde stoppas eller startas både på marken och i luften. HV-2 var det första flygplanet med en stoppbar rotor under flygningen som faktiskt använde detta sammansatta system för att generera lyftkraft och framdrivning i ett antal testflygningar och för att utföra en övergång under flygning.

Moderna motsvarigheter som använder ett liknande framdrivningskoncept inkluderar Sikorsky S-72 och Boeing X-50 .

Historia

Den främsta motivationen för att utveckla konvertiplanet var att bygga ett stallsäkert flygplan. Herrick föreställde sig den roterande vingen som en typ av fallskärm som skulle användas i en nödsituation under kritiska start- och landningsfaser. För detta ändamål skulle rotorvingen kunna startas eller stoppas både under flygning och på marken. Herricks projekt, som genomfördes mellan 1931 och 1937, skilde sig från moderna stopprotorkoncept genom att rotorn inte drevs aktivt utan kördes i autogyroläge .

Under utvecklingsfasen bytte Herrick namnet på sitt flygplan flera gånger med beteckningarna Vertoplane, Vertaplane, Convertoplane och Convertaplane. The Convertible Aircraft Congress hänvisade också till honom som konvertiplanets fader när han tilldelade honom en plakett för hans livsverk.

HV-1

HV-1 var det första flygplanet designat av Herrick. Enkelsitsaren hade en 40 hästkrafters Poyer-motor och var utrustad med en nedre vinge med kort spännvidd och en övre rotorvinge av vipptyp med en diameter på 11,00 meter på en pylon ovanför sittbrunnen. HV-1-prototypen hade sin första flygning som ett flygplan med fasta vingar i Niles, Michigan , den 6 november 1931. Senare uppskjutningar gjordes också med rotorn roterande som ett autogyro, men när den övre vingen sjösattes under flygning träffade den vertikala stabilisatorn och stannade i läget parallellt med flygkroppen. Även om piloten, Merrill Lambert, kunde rädda sig, dödades han när hans fallskärm inte kunde öppnas. HV-1:an förstördes i olyckan.

HV-2A

Herrick, med hjälp av flygingenjören Ralph McLaren, började sedan bygga en reviderad variant kallad HV-2A. Liksom HV-1 byggdes prototypen av Heath Aircraft, en liten tillverkare av hembyggda flygplan . Den övre vingen hade en spännvidd på endast 7,32 m för att förhindra kontakt med den vertikala stabilisatorn.

Testflygningar av HV-2A gjordes av 22-årige George Townson, som inte hade någon tidigare erfarenhet av autogyros. Han betalades $25 för varje flygtimme, $12,50 för taxitimmar och $1,50 vardera för konsulttimmar. Den första flygningen som ett flygplan med fasta vingar gjordes den 31 oktober 1936, med efterföljande tester på Boulevard Airport i de yttre stadsdelarna av Philadelphia . Detta följdes av initiala taxitester och flygningar i autogyroläge. Flygningarna fortskred på ett sådant sätt att rotorn sattes i rörelse genom att kort stöta den medan den stod stilla, flygplanet rullade sedan längs fältets periferi för att öka rotorns hastighet, taxade slutligen till startbanan och lyfte i vinden. Flygningarna var alla i en rak flygbana på en maximal höjd av endast cirka 15 m. Stallhastigheten i fastvingsläge var 64 km/h och i autogyroläge 56 km/h, vilket visar att rotorn kunde utföra en lyftfunktion. Under 56 km/h skedde vertikal nedstigning utan stalleffekter.

Flygningar på högre höjder av 400 m och första svängar skedde mellan Boulevard Airport och ett mindre flygfält cirka 1,6 kilometer bort. Den första övergången mellan fastvinge och autogyrokonfiguration ägde rum den 26 juli 1937. För att göra detta var proceduren att spänna gummilinan i den övre vingen med två rotorvarv och efter start i 80 km/h på höjd på 45 m, släpp det övre vinglåset. Vid det första försöket av detta slag kämpade Townson med svåra svängningar kring alla tre axlarna som inte avtog förrän rotorhastigheten nådde 250 rpm. Denna flygning anses vara den första framgångsrika övergången av ett konvertibelt flygplan. Ett andra framgångsrikt försök inträffade den 30 juli 1937, denna gång under granskning av media och medlemmar av NACA och militära staber.

Mellan 1937 och 1939, året då flygplanet togs i pension, gjordes ytterligare cirka 100 övergångar i luften. Flygplanet överfördes sedan till National Air and Space Museum, där det visades hängande i taket på byggnad 23 i Silver Hill, Maryland .

Design

HV-1 och HV-2-konceptet skilde sig från senare konstruktioner genom att Herricks rotor inte drevs, utan endast fungerade i autogyroläge. HV-2A drevs av en 5-cylindrig Kinner radialmotor. Den nedre vingen hade en Clark-Y aerofoil, en struktur av trä med plywoodplank. Den övre vingen, även den konstruerad av trä med en Herrick M-7-II vingprofil, hade dubbel plank. Den symmetriska bärytan, med en böjd topp och platt botten, hade ett djup på 1,20 m i mitten, avsmalnande till 0,60 m vid vingspetsarna. Flygkroppen och empennage var tygklädda och konventionellt konstruerade av svetsade rör. Byggkostnaden uppges ha varit 1 500 dollar.

Den roterande ytan hade inget kontrollsystem och var endast utrustad med en upplåsningsspak. I låst läge var den övre vingen orienterad parallellt med den undre vingen; efter upplåsning började den övre vingen att rotera som en rotor. Precis som med HV-1, var denna monterad på en pivot. En gångjärnsled tillät en "gungande" rörelse, dvs. rotorn rörde sig uppåt när den svängdes mot nosen och nedåt när den svängdes bakåt. Ett hydrauliskt dämpningssystem begränsade svängningarna.

För att få igång rotorn att rotera efter att rotorlåset släppts, även i möjliga nödsituationer där rotation inte initierades automatiskt, hade HV-2A ett speciellt Bendix-tändningssystem. Denna bestod av en liten turbin, en drivaxel och en spärr som innehöll en patron med tändare. Efter att spärren öppnats utlöstes tändröret elektriskt. Gaserna från patronen, som passerade genom ett rör, drev turbinen som verkade på drivaxeln. Detta förde upp rotorn till en hastighet av cirka 60 per minut inom några få varv. Luftströmmen säkerställde sedan att en stabil hastighet på ca 250/min så småningom etablerades. Detta nödsystem användes dock aldrig under testning.

Om rotorn redan var inställd i rotation på marken gjordes detta enligt följande procedur: Med hjälp av fyra personer (två vid varje rotorspets) gjordes en gummikabel, som var placerad i ett rör inuti vingen. sträcks genom att vrida rotorn två varv bakåt. Kabeln kopplades till en annan kabel som lindades runt en trumma på rotorhuvudet. Efter att ha lossat kabeln accelererade rotorn till en hastighet av ca 60 r/min.