Kort SC.1

Short SC.1 Farnborough 1958.jpg
SC.1
Short SC.1 XG900 på Farnborough SBAC Show september 1958
Roll Experimentflygplan
Nationellt ursprung Storbritannien
Tillverkare Korta bröder
Första flygningen
2 april 1957 (CTOL) 26 maj 1958 (VTOL)
Pensionerad 1971
Status Pensionerad och bevarad
Primär användare Royal Aircraft Etablissement
Antal byggt 2

Short SC.1 var det första brittiska fastvingade vertikala start- och landningsflygplanet ( VTOL ) . Det utvecklades av Short Brothers . Den drevs av ett arrangemang av fem Rolls-Royce RB.108 turbojets , varav fyra användes för vertikal flygning och en för konventionell horisontell flygning. SC.1 hade utmärkelsen att vara det första brittiska med fast vingar och det första som gick över mellan vertikala och horisontella flyglägen; det var också det första VTOL-kapabla flygplanet med ett fly-by-wire- kontrollsystem.

SC.1 designades och tillverkades som svar på ett krav från Ministeriet för försörjning (MoS) på ett lämpligt flygplan för att genomföra flygstudier i VTOL-flygning, såväl som specifikt i övergången mellan vertikal och horisontell flygning. Två prototyper användes för flygtestning mellan 1957 och 1971. Forskningsdata från testprogrammet SC.1 bidrog till utvecklingen av Hawker Siddeley P.1127 och den efterföljande Hawker Siddeley Harrier , det första operativa VTOL-flygplanet.

I oktober 2012 mottog Short SC.1 Nordirlands första Engineering Heritage Award som ett erkännande för dess betydande prestation inom ingenjörsområdet.

Utveckling

Under 1940-talet blev olika nationer intresserade av att utveckla livskraftiga flygplan med förmåga till vertikala starter och landningar ( VTOL). Under 1950-talet hade Storbritannien flygtestat den specialbyggda Rolls-Royce Thrust Measuring Rig, ett rått men banbrytande VTOL-flygplan som framgångsrikt flög som man tänkt sig, vilket visade konceptets hållbarhet och gav användbar data att bygga vidare på. Men medan Thrust Measuring Rig hade gett värdefull insikt för design av VTOL-flygplan, såsom kravet på ett autostabiliseringssystem, led den av vissa brister som undergrävde dess värde som en plattform för ytterligare detaljerad forskning, såsom kontrollfördröjning och en brist på aerodynamiska ytor. Det fanns ett behov av ett flygplan som skulle utnyttja erfarenheterna från Thrust Measuring Rig och utforska områden utanför dess begränsade kapacitet.

SC.1 har sitt ursprung i en inlaga från Short Brothers för att möta en anbudsförfrågan från Ministry of Supply (MoS) (ER.143T) för ett forskningsflygplan för vertikal start, som hade utfärdats i september 1953. Den 15 oktober 1954 accepterades den föreslagna designen av ministeriet och ett kontrakt lades omedelbart för två flygplan för att uppfylla specifikation ER.143D . Som förutsetts skulle flygplanet användas för en serie flygtester för att undersöka dess beteende under övergången mellan vertikala och horisontella flyglägen, för att bestämma den optimala och lägsta nivån av assistans som krävdes från autostabilisatorn under övergångsprocessen, för att avslöja troliga driftsproblem och att utveckla relaterade stödhjälpmedel och utrustning för piloten att utveckla ett allvädersinflygning och landningssystem.

Short konstruerade två prototyper, betecknade XG900 och XG905 .

Design

Short SC.1 var ett ensitsigt lågvingat svanslöst deltavingeflygplan med en totalvikt på ungefär 8 000 pund (max. 7 700 pund för vertikal flygning). Den drevs av fyra vertikalt monterade, lätta Rolls-Royce RB.108- lyftmotorer som gav en total vertikal dragkraft på 8 600 lb, tillsammans med en enda RB.108-kryssningsmotor i den bakre delen av flygplanet för att ge dragkraft för framåtflygning. Liftmotorerna monterades vertikalt i par sida vid sida i ett centralt fack så att deras resulterande dragkraft passerade nära flygplanets tyngdpunkt. Dessa motorpar skulle kunna svängas framåt och bakåt för att producera vektorstyrd dragkraft för acceleration/retardation längs flygplanets längdaxel.

XG900 Short SC.1 på SBAC- mässan 1961, som visar oleo-benkåpan och lyftmotorns automatiska inloppsgaller som lades till i mitten av 1960

Under konventionell flygning skulle hissmotorerna stängas av; innan övergången från horisontell till vertikal flygning påbörjades, skulle de startas med hjälp av tryckluft från motorn med enkel kryssning. Den komprimerade luften gav den initiala rotationen av motorn men ett tryckfall från insug till avgas behövde vara närvarande också eftersom tryckluften ensam inte var tillräcklig för att nå tomgång. Avsevärd vindtunnel- och flygutveckling av luftintaget krävdes eftersom vertikalt monterade motorer i början av övergången från horisontell flygning måste tolerera en sidvind lika med flyghastigheten framåt utan svallande eller överdrivna vibrationer. Den erforderliga likformigheten i flödet uppnåddes med hjälp av en uppsättning av 7 gångjärnsförsedda gälar som öppnades till ett framåtriktat läge för att rikta luft in i en kammare som försörjde motorerna. Beteendet hos en vertikalt monterad RB.108 när det gäller återintag och markerosion hade undersökts med en installation som var representativ för den som är avsedd för SC.1 under markdrift i en Meteor på Hucknall Aerodrome . Inledningsvis monterades en serie slungor på hissmotorernas utgångsmunstycken för att upprätthålla en lågtrycksmiljö under motorerna för att säkerställa att motorrotorn skulle "vindkvarna" i rätt riktning innan den tillförde tryckluften för start; på grund av effektiviteten av insugs- och motordesignändringar blev slingorna onödiga.

Cockpitlayouten var huvudsakligen konventionell, men komplicerad av det stora antalet system som piloten var tvungen att övervaka. För sin roll som forskningsflygplan hade det omfattande inspelningsutrustning.

Den gemensamma gasreglaget för de fyra vertikala lyftmotorerna var den enda extra primära kontrollen i sittbrunnen; den manövrerades på ett liknande sätt som den kollektiva stigningsnivån för en rotorfarkost. Två sätt att kontrollera flygplanets attityd krävdes beroende på dess framåthastighet; aerodynamiska ytor användes under konventionell flygning och luftjetmunstycken för övergång från horisontell flygning, svävning och vertikal flygning. Avtappningsluft från de fyra lyftmotorerna (cirka 10 procent av insugningsluftflödet) tillfördes de variabla nos-, stjärt- och vingspetsmunstyckena för kontroll av stigning , rullning och girning vid låga hastigheter under vilka det skulle vara otillräckligt luftflöde över den aerodynamiska ytor för att konventionella kontroller ska vara effektiva.

SC.1 var också utrustad med det första " fly-by-wire " styrsystemet som skulle monteras på ett VTOL-flygplan. Detta elektriskt signalerade kontrollsystem, som också omfattade den automatiska stabilisatorn, överförde inte bara signaler från cockpitkontroller som t.ex. spakens position, utan övervakade även återkopplingssignaler från servon för att ge stabilitet i själva systemen. Totalt tre kontrolllägen för de aerodynamiska ytorna och/eller munstyckskontrollerna tilläts av systemet:

  1. Aerodynamiska ytor och luftstrålemunstycken styrs elektriskt via tre oberoende servomotorer (med "tre-vägs parallell" eller "triplex" felsäker drift) i kombination med tre autostabilisatorkontrollsystem ("full fly-by-wire")
  2. Hybridläge, där munstyckena styrdes av servo/autostabilisator och de aerodynamiska ytorna var kopplade direkt till de manuella kontrollerna
  3. Direktläge, där alla kontroller var kopplade till kontrollspaken
XG900 Kort SC.1 färgprofil

Lägen 1 och 2 valdes på marken; närhelst autostabilisatorn användes hade piloten en nödspak tillgänglig för att återgå till direktkontrollläge under flygning. Resultaten från de tre kontrollsystemen jämfördes och en "majoritetsregel" tillämpades, vilket säkerställde att ett fel i ett enda system åsidosattes av de andra två (förmodligen korrekta) systemen. Varje fel i en "fly-by-wire"-bana indikerades för piloten som en varning, som han antingen kunde välja att ignorera eller svara på genom att byta till direkt (manuell) kontroll.

I likhet med andra VTOL-flygplan led Short SC.1 av vertikal dragkraftsförlust på grund av markeffekten . Forskning om detta utförd på skalamodeller antydde att för SC.1 skulle dessa förluster vara mellan 15 procent och 20 procent på underredeshöjd . Bränsletankar var placerade längs vingarnas framkanter och i "påse"-tankar monterade mellan huvudvingarna. SC.1:an var utrustad med ett underredesarrangemang för trehjulingar ; medan landningsstället inte är indraget kan det ställas in mellan två alternativa lägen, lämpade för antingen konventionella och vertikala landningar. De fasta underredets ben utformades specifikt för vertikal flygning; varje ben bar ett par värmetåliga rullhjul, medan det bakre underredet också var försett med skivbromsar. Långslagiga oleos användes för att dämpa vertikala landningar. Den robusta växeln kunde motstå en nedstigningshastighet på 18 fot (5,5 m) per sekund.

Testning

Den första Short SC.1, XG900 , på SBAC- mässan 1958 i Farnborough

Den första SC.1-prototypen, XG900 , som byggdes på Shorts fabrik i Belfast i Nordirland, genomförde första motorkörningar vid denna anläggning. Efter att ha transporterats sjövägen till England , levererades XG900, som ursprungligen endast var utrustad med framdrivningsmotorn, till Royal Aircraft Establishment (RAE) vid Boscombe Down för att påbörja flygtestprogrammet. Den 2 april 1957 genomförde prototypen typens första flygning , som också var dess första konventionella start och landning (CTOL).

Drygt ett år senare, den 26 maj 1958, gjorde den andra prototypen den första tjudrade vertikala flygningen. Inledande flygningar av denna typ utfördes samtidigt som de var fästa vid en speciellt utformad portal , som endast rymde en begränsad mängd frihet, upp till 15 fot vertikalt och 10 fot utanför centrum i vilken riktning som helst, den vertikala hastigheten var också begränsad till mindre än 10 fot /andra; gradvis arrestering av flygplanet skedde utöver dessa begränsningar. Den skulle lyfta från en rutnätsplattform placerad 6 fot ovanför själva marken för att kringgå fenomenet markeffekt; avsevärda ansträngningar från Shorts sida hade gjorts under utvecklingen av en lämplig plattform för att eliminera den negativa effekten av markeffekt och designades om flera gånger. Gantry-anläggningen användes för ab initio tränings- och bekantskapsändamål för de första 8 piloterna som flög SC.1.

Den 25 oktober samma år utförde typen den första "fria" vertikala flygningen. Den 6 april 1960 genomfördes den första övergången under flygning mellan vertikal och horisontell flygning framgångsrikt. Även om den var framgångsrik i övergången mellan de två lägena, hade Short SC.1 ett rykte om att vara något otympligt som ett flygplan.

SC.1 visades offentligt på Farnborough Airshow 1958 och 1960; den dök också upp på Paris Air Show 1961, där den utförde en demonstrationsflygning. Den 2 oktober 1963 kraschade det andra testflygplanet i Belfast och dödade piloten JR Green; Orsaken fastställdes senare vara ett kontrollfel. Efter olyckan byggdes flygplanet om och återgick till flygning för ytterligare tester, båda fortsatte att flyga till 1967. År 1965 hade totalt 14 piloter flugit typen.

Som ett resultat av marklämplighetstester fastställdes det att konventionell banbetong, trottoar och till och med gräsremsor skulle vara tillräckliga för vertikal start och landning av SC.1; dock skulle skräp som kan tvingas ut från ofullkomliga ytor utgöra en risk för personalen men inte för själva flygplanet. Testprogrammet gjorde det också möjligt att förvärva erfarenhet av underhåll och användbarhet av ett VTOL-flygplan, även om dessa inte var de primära målen för designen eller forskningsansträngningen; under hela programmet genomfördes ett totalt genomsnitt på 2,6 flygningar per vecka. Även om många fel med den automatiska stabilisatorn rapporterades under flygningar, inträffade aldrig något fel som äventyrade flygplanet eller hade någon effekt på dess kontroll.

Tester visade betydande svårigheter med att mäta faktisk motorkraft, vilket ledde till ytterligare tester med hjälp av förbättrade intag och instrumentering. I slutändan visade sig motorerna vara mycket mindre problematiska än man kunde ha förväntat sig med tanke på flygplanets och dess kraftverks experimentella natur; och när fel uppstod i triplex-autostabilisatorn var de lätta att lokalisera, delvis på grund av systemets självkontrollerande karaktär. Enligt en från luftfartsministeriet var SC.1 fast besluten att ha varit ett effektivt forskningsfordon när den användes inom de gränser som sattes av dess ringa storlek och begränsade kapacitet; man fann dock att ett större flygplan skulle behövas för mer omfattande tester av instrument och styrutrustning.

SC.1:an flög i över tio år, under vilka den gav en hel del data som tjänade till att påverka senare designkoncept som "pufferjet"-kontrollerna på Hawker Siddeley P.1127 , föregångaren till Hawker Siddeley Harrier . Flygtestarbetet med tekniker och tekniker för vertikal start och landning visade sig också vara ovärderligt och bidrog till att ytterligare leda Storbritanniens ledande ställning på området. Short SC.1 gjordes slutligen föråldrad av den framväxande Harrier, vilket bland annat bevisade att det var onödigt att bära ytterligare fyra motorer enbart i syfte att lyfta och landa.

Flygplan utställda

Den första SC-1 ( XG900 ) blev en del av Science Museums flygplanssamling i South Kensington, London. Den hade använts fram till 1971 för VTOL-forskning.

Den andra SC-1 ( XG905 ) bevarades också och visas statisk på Flight Experience-utställningen på Ulster Folk and Transport Museum, Cultra, Nordirland .

Operatörer

  Storbritannien

Specifikationer

Framkropp och cockpit på en Short SC.1
Bakkropp och vinge på en SC.1. Notera luftintaget vid botten av svansen för kryssningsmotorn RB.108, samt grillen ovanför det mittersta flygkroppsutrymmet som inrymmer vertikallyftsmotorerna

Data från Shorts Aircraft sedan 1900 , luftfartsministeriet

Generella egenskaper

  • Besättning: 1
  • Längd: 25 fot 6 tum (7,77 m)
  • Vingspann: 23 fot 6 tum (7,16 m)
  • Höjd: 3,25 m (10 fot 8 tum)
  • Vingarea: 211,5 sq ft (19,65 m 2 )
  • Bildförhållande: 2,61:1
  • Flygplan : NACA 0010
  • Tomvikt: 6 260 lb (2 839 kg)
  • Bruttovikt: 7 700 lb (3 493 kg) ( VTOL -drift)
  • Max startvikt: 8 050 lb (3 651 kg) ( CTOL -operationer)
  • Motor: 1 × Rolls-Royce RB.108 turbojet , 2 130 lbf (9,5 kN) dragkraft (framåtgående)
  • Motor: 4 × Rolls-Royce RB.108 turbojets, 2 130 lbf (9,5 kN) dragkraft vardera (lyftmotorer)

Prestanda

  • Maxhastighet: 246 mph (396 km/h, 214 kn)
  • Räckvidd: 150 mi (240 km, 130 nmi)
  • Servicetak: 8 000 fot (2 400 m)
  • Klättringshastighet: 700 fot/min (3,6 m/s)
  • Vingbelastning: 38,1 lb/sq ft (186 kg/m 2 )
  • Dragkraft/vikt :
    • (CTOL): 0,265
    • (VTOL): 1.11

Se även

Flygplan med jämförbar roll, konfiguration och era

Relaterade listor

Anteckningar

Bibliografi

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Short_SC.1&oldid=1123510908 "