Хиллер-Воут-Райан ХС-142А

Военно-транспортный СВВП ХС-142А начал разрабатываться группой американских фирм «Хиллер», «Линг-Темко-Воут» и «Райан» по объединенному заказу армии, ВВС и флота США. В начале 1961 г. проект самолета ХС-142А был представлен на конкурс проектов фронтового вертикально взлетающего транспортного самолета для вооруженных сил США, а в сентябре 1961 г. проект как победитель конкурса был одобрен и принят для разработки и постройки.

Самолет ХС-142А, выполненный по схеме с поворотным крылом и винтами, был разработан с учетом требований вооруженных сил к оперативной переброске войск, оборудования и снаряжения с десантных судов или наземных аэродромов на неподготовленные площадки в сложных метеорологических условиях. Самолет предполагалось использовать также для выполнения поисковых и спасательных работ. Объединенными ТТТ предусматривались крейсерская скорость не менее 460 км/ч, тактический радиус действия более 370 км, платная нагрузка свыше 3600 кг, грузовая кабина (размерами 9x2x2,5 м3) с люком в хвостовой части, возможность полета на малых высотах, способность висеть в течение 10 мин над местом назначения. Особое внимание при разработке проекта уделялось достижению высоких летных характеристик и улучшению наземного обслуживания самолета.

СВВП ХС-142А рассматривался как часть общей комплексной системы для поддержки наземных войск. При его создании было решено в первую очередь учитывать требования ВВС и армии; требования флота о возможности базирования самолета на авианосце и выдерживании определенных габаритных размеров конструкции первоначально не учитывались. Руководство объединенной программой проектирования и постройки самолета было возложено на ВВС.

Военно-транспортный СВВП Хиллер-Воут-Райан ХС-142А

Программа разработки контролировалась специально созданным объединенным управлением армии, флота и ВВС по проектированию вертикально взлетающих или с малой длиной разбега и пробега самолетов. Стоимость общей программы разработки, предусматривавшей постройку и испытания пяти опытных самолетов, оценивалась в 100 млн. долл. Ответственным изготовителем была назначена фирма «Линг-Темко-Воут», которая в январе 1962 г. получила от МО США заказ па разработку и постройку пяти опытных самолетов. Фирма «Линг-Темко-Воут» разрабатывала конструкцию планера, крыла и шасси самолета; фирма «Хиллер» занималась проектированием и изготовлением трансмиссии, винтов и системы механизации крыла; фирме «Райан» было поручено проектирование и изготовление хвостового оперения, гондол и монтаж двигателей.

При разработке СВВП ХС-142А был изготовлен ряд моделей для испытаний в аэродинамической трубе фирмы «Линг-Темко-Воут» (сечения рабочей части 2x3 м2 и 6,5x7 м2), где исследовались характеристики устойчивости и управляемости в горизонтальном полете и на переходном режиме и характер обтекания с целью выявления оптимальной конфигурации крыла и обводов хвостовой части фюзеляжа, определялось оптимальное число оборотов винтов. Были проведены испытания по исследованию управления самолетом па режиме висения и решению проблем, связанных с влиянием близости земли. Были изготовлены два тренажера с моделирующими и цифровыми устройствами для ознакомления летного состава с особенностями пилотирования СВВП и его оценки.

В 1962 г. был изготовлен натурный макет самолета, а в 1963 г. фирмы приступили к постройке первых опытных СВВП; в соответствии с программой постройка всех пяти опытных самолетов должна была завершиться в течение 1963-1964 гг., но несколько задержалась. В июне 1964 г. была завершена сборка первого СВВП, который предназначался для прочностных испытаний на специальном стенде, рассчитанных на 50 часов.

Второй опытный СВВП ХС-142А предназначался для исследования переходных режимов. Первый полет состоялся 29 сентября 1964 г. Взлет и посадка совершались с обычным разбегом и пробегом при угле поворота крыла 10°, самолет достиг максимальной скорости 280 км/ч па высоте до 3000 м в горизонтальном полете с выпущенным шасси. Самолет совершил также серию полетов с частично отклоненным крылом. Один полет выполнялся при угле поворота крыла 40° и минимольной скорости полета 48 км/ч на высоте 3000 м. При угле поворота крыла 15° и мощности двигателей, составлявшей 60% номинальной, самолет взлетал с разбегом 150 м. 29 декабря 1964 г. самолет совершил первый вертикальный взлет и полеты на режиме висения па высоте 15 м при взлетном весе 16 555 кг.

В январе 1965 г. третий СВВП совершил первый переход из вертикального режима полета в горизонтальный. Выполнение перехода от висения к горизонтальному полету происходило на участке длиной 1220 м.

В течение 1965- 1966 гг. остальные два СВВП были переданы для оценочных испытаний армии, флоту и ВВС США. Полная программа испытаний пяти СВВП была рассчитана на 900 часов и включала демонстрационные полеты и оценочные испытания. Программой предусматривалась оценка возможностей СВВП для тактических операций по транспортировке личного состава и военной техники, поисковых и спасательных операций и при эксплуатации с авианосцев.

Типичное задание для самолета ХС-142А предусматривало перевозку 32 снаряженных десантников или 3630 кг платной нагрузки на расстояние 370 км с крейсерской скоростью 460 км/ч и возвращение на базу с грузом 1815 кг без заправки топливом с той же крейсерской скоростью; причем вертикальный взлет и посадка совершаются на неподготовленные аэродромы; предусматривался полет на режиме висения в течение 10 мин в пункте назначения; при выполнении обратного рейса самолет должен совершать вертикальный взлет и посадку с одним неработающим двигателем; запас топлива на самолете 2625 кг.

При взлете с разбегом нагрузка может быть увеличена до 5445 кг, при этом взлетная дистанция не должна превышать 120 м при высоте препятствия 15 м. В перегоночном варианте с дополнительными топливными баками при взлетном весе 21 085 кг самолет должен обладать дальностью 6100 км, при этом самолет должен совершать взлет с разбегом длиной 210 м и вертикальную посадку.

Испытания СВВП ХС-142А на режиме висения

В феврале 1965 г. два СВВП ХС-142 впервые демонстрировались публично, выполняя вертикальные взлеты с переходом к горизонтальному полету. В последующих летных испытаниях произошли две аварии СВВП ХС-142А. Первая из них со вторым опытным СВВП произошла 31 марта 1965 г. из-за потери путевой устойчивости и раскачивания на высоте 8 -9 м при скорости 39 км/ч и угле поворота крыла на 45° и закрылок на 60°. Самолет совершил грубую посадку, от ударов о землю при раскачивании были повреждены концы крыла. Экипаж не пострадал. Авария была вызвана образованием области пониженного давления впереди и позади элеронов из-за перетекания воздуха вблизи земли. До аварии самолет налетал 23,5 ч. Самолет был отремонтирован, и испытания его возобновились. Было предложено отклонять закрылки на угол 90°.

Отремонтированный самолет 19 октября 1965 г. в 11-м полете вновь потерпел аварию из-за самопроизвольного перехода на малый шаг крайнего левого винта за секунду до касания земли при обычной посадке. При пробеге самолет развернулся и упал на левое крыло из-за разрушения шасси. Экипаж не пострадал. Самолет был сильно разрушен, по затем восстановлен. Авария была вызвана утечкой в гидросистеме механизма привода шасси винта. Была отмечена также недостаточная прочность шасси, рассчитанного на меньшую посадочную массу.

К концу 1965 г. все пять СВВП ХС-142А совершили 207 полетов, налетав 157 часов. Испытаниями СВВП заинтересовалось командование флота, предполагая использовать их с авианосцев. Было проведено 30 вертикальных взлетов и посадок па авианосец «Бенингтон».

В мае 1965 г. СВВП ХС-142 демонстрировали взлет с укороченным разбегом с увеличенной платной нагрузкой, а также сбрасывание грузов на режиме висения. В конце 1966 г. были проведены демонстрационные полеты представителями МО США, FAA и NASA с показом транспортировки грузов и проведения спасательных операций. Во время отработки техники спасения экипажей сбитых самолетов 10 мая 1966 г. произошла катастрофа из-за потери управляемости на режиме висения, самолет разбился и сгорел. Погибли все три члена экипажа.

К февралю 1966 г. все СВВП ХС-142А совершили 420 полетов общей продолжительностью 350 ч, в которых была достигнута максимальная скорость 544 км/ч и высота 7260 м. В 1968 г. один СВВП ХС-142А был передан в NASA для оценочных испытаний. Последний из пяти опытных СВВП совершил 4 мая 1970 г. последний полет, перелетев на базу ВВС Райт-Патерсон, где был сдан в музей. К этому времени самолеты ХС-142А налетали более 600 часов, исчерпав расчетный срок службы. Увеличение срока службы самолетов ХС-142А путем модификации конструкции было сочтено нецелесообразно и ассигнования на программу не были выделены.

Фирма «Линг-Темко-Воут» рассчитывала, что проект СВВП ХС-142А будет одобрен НАТО. В связи с этим рассматривалась возможность объединения ТТТ США с аналогичными ТТТ НАТО MBR.4. Выл разработан проект противолодочного варианта самолета, вооруженного двумя торпедами Мк.46 для эксплуатации с авианосцев. Предлагался также гражданский вариант самолета ХС-142А для использования на авиалиниях малой протяженности.

Самолет ХС-142А представляет собой моноплан с высокорасположенным крылом, четырьмя ТВД и трехопорным шасси. Самолет спроектирован с использованием опыта разработки экспериментального СВВП Хиллер Х-18.

Фюзеляж цельнометаллический, полумонококовой конструкции, с небольшим удлинением, имеет прямоугольное сечение со скругленными углами. Обшивка самолета слоистой конструкции изготовлена из листов алюминия, склеенных с бальзой.

В носовой части фюзеляжа расположена двухместная кабина экипажа с большой площадью остекления. Кабина оснащена стандартным оборудованием. Сиденья летчиков катапультные, разделяются необычно широкой консолью с приборами. Предусмотрено третье откидное сиденье для командира экипажа или командира десантной группы. Кабина оснащена двойным комплектом управления. Рычаги управления обычного типа; дополнительно установлен рычаг управления общим шагом винтов для управления вертикальными перемещениями самолета на режиме висения с кнопкой управления поворотом крыла. Имеется указатель углов поворота крыла.

Грузовая кабина самолета, примыкающая к кабине экипажа, спроектирована с учетом возможности перевозки армейских транспортных средств, легких и средних артиллерийских установок и зенитных пусковых установок. По своим размерам - 9,1x2,3x2,1 м3 - кабина соответствует кабине армейского транспортного вертолета Вертол СН-47А «Чинук». В кабине могут разместиться 32 вооруженных десантника на откидных сиденьях вдоль бортов фюзеляжа, или гаубица калибром 105 мм с тягачом грузоподъемностью 3/4 т, или элементы зенитной установки Рэйтеон «Хоук» общим весом 3600 кг. Для крепления груза в полу кабины предусмотрены специальные швартовочные узлы. Санитарный вариант самолета рассчитан на перевозку 24 раненых на носилках и четырех сопровождающих. Для облегчения погрузки дверь грузового люка в хвостовой части фюзеляжа откидывается вниз, образуя рампу. С правого борта имеется дополнительная дверь.

Демонстрация СВВП ХС-142А для спасения пострадавшего на море

Крыло прямое, трапециевидной формы в плане, с небольшой стреловидностью по передней кромке, неразрезное, двухлонжеронной конструкции, имеет небольшое отрицательное поперечное V и относительное удлинение 8,6. Технологически крыло состоит из трех частей: центроплана кессонной конструкции с постоянным сечением в пределах фюзеляжа и двух консолей. Крыло крепится к фюзеляжу на четырех шарнирах.

При разработке крыла особое внимание уделялось проблеме обеспечения безотрывного обтекания крыла потоком от винтов. Проведенные исследования поворотного крыла показали, что с увеличением его утла атаки на переходных режимах возникает опасность появления на крыле срыва потока. При этом могут возникнуть такие условия, когда крыло достигает критических углов атаки до создания винтами необходимой подъемной силы. Для устранения этих явлений крыло было снабжено мощной системой механизации, состоящей из двухщелевых закрылок по всему размаху и предкрылков на участках, обдуваемых потоком от винтов. Двухщелевые закрылки используются для увеличения подъемной силы на вертикальных режимах и при крейсерском полете с малой скоростью. Секции закрылок на концах крыла могут использоваться также в качестве дополнительных элеронов. Предкрылки должны предотвращать срыв потока на крыле от винтов на переходных режимах. При взлете и посадке крыло должно устанавливаться в вертикальное положение; при отклонении крыла на угол 100° самолет может висеть в воздухе, не перемещаясь при попутном ветре. При повороте крыла в вертикальное положение примыкающие к крылу передняя и задняя панели в верхней части фюзеляжа откидываются вверх на некоторый угол для обеспечения более плавного обтекания центральной части фюзеляжа. Управление поворотом крыла производится с помощью кнопки, расположенной на рычаге управления общим шагом винтов. Скорость поворота крыла может устанавливаться в пределах 1 - 8 °/с.

Привод поворота крыла механический, поворот осуществляется с помощью двойных синхронизированных винтовых домкратов. Выпуск закрылок осуществляется с помощью винтовых домкратов, расположенных в обтекателях на нижней поверхности крыла. В варианте самолета для флота консоли крыла должны складываться для удобства размещения самолета на авианосце или в ангаре. Для этого крыло устанавливается в вертикальном положении, и консоли его отклоняются назад, устанавливаясь параллельно фюзеляжу.

Оперение цельнометаллическое, однокилевое, обычной конструкции, с рулем направления. Вертикальное оперение отличается большими размерами. Конструктивно киль и руль направления состоят из двух частей. Предусмотрена возможность складывания вертикального оперения во время стоянки; при этом верхняя часть оперения откидывается вниз. Нижняя часть киля, выполненная заодно с фюзеляжем, переходит в вынесенную назад хвостовую балку. На кило установлен управляемый горизонтальный неразрезной стабилизатор размахом 8,13 м трапециевидной формы в плане. Для улучшения продольной устойчивости самолета увеличение угла поворота крыла сопровождается одновременным отклонением стабилизатора. Все основные рулевые поверхности на самолете имеют дублированные гидравлические приводы.

На хвостовой балке располагается в горизонтальной плоскости трехлопастный рулевой винт изменяемого шага для продольного управления самолетом на режиме висения и переходных режимах. Хвостовая балка с винтом может складываться влево, чтобы предохранить конструкцию от повреждений во время погрузочно-разгрузочных работ.

Шасси убирающееся, трехопорной схемы, с носовой опорой. Все опоры шасси снабжены сдвоенными колесами с пневматиками низкого давления. Носовая опора убирается, отклоняясь вперед. Колеса главных опор шасси убираются в фюзеляж и закрываются обтекателями. База шасси 6.6 м, колея 5,4 м.

Силовая установка состоит из четырех ТВД Дженерал Электрик T64-GE-1 взлетной мощностью по 2850 л.с., отличающихся малой удельной массой 0,114 кг/л.с. Двигатели установлены в гондолах под крылом, воздухозаборники снабжены фильтрами. ТВД обеспечивают привод четырех воздушных винтов и хвостового винта. В горизонтальном полете ТВД обеспечивают большую избыточную мощность, поэтому для привода винтов используются только два двигателя, на вертикальных режимах полета должны работать все четыре ТВД. Имеется вспомогательная силовая установка, размещенная в обтекателе правой главной стойки шасси.

Топливо содержится в двух топливных баках, впереди и за крылом, расходным является задний бак. Предусматривалась установка дополнительного бака в фюзеляже.

Воздушные винты изменяемого шага, четырехлопастные, конструкции фирмы «Гамильтон Стандарт». Диаметр винтов 4,72 м. Лопасти имеют симметричный профиль; изготовлены из стеклопластика со стальным лонжероном методом склейки. Лопасти рулевого винта аналогичной конструкции. Для устранения гироскопического эффекта и обеспечения более плавного обтекания крыла потоком от винтов левая пара винтов вращается но часовой стрелке в направлении полета, а правая пара - против часовой стрелки.

Система трансмиссии, включающая соединительные валы, редукторы и муфты сцепления, соединяет все четыре двигателя с воздушными винтами и хвостовым винтом. Каждый воздушный винт имеет привод от отдельного двигателя, но все они связаны между собой общим синхронизирующим валом, проходящим в носке крыла и обеспечивающим равномерное распределение мощности между винтами; автоматическое отключение двигателя при выходе из строя выполняется с помощью муфты свободного хода. Два редуктора средних двигателей дополнительно снабжены муфтами сцепления, с помощью которых летчик может отсоединить эти двигатели в крейсерском полете, когда имеется избыточная мощность, или в аварийном случае. При отключении этих двигателей винты устанавливаются во флюгерное положение.

Управление самолетом в горизонтальном полете аналогично управлению обычным самолетом и осуществляется с помощью аэродинамических рулей, рулевой винт застопорен. При переходе из горизонтального на вертикальный режим полета продольное управление переключается от стабилизатора на рулевой винт, поперечное управление - от элеронов на систему дифференциального управления общим шагом винтов и элеронами, находящимися я потоке от винтов. Для обеспечения плавности перехода рабочие диапазоны систем управления на вертикальных и горизонтальных режимах полета перекрываются. Связь органов управления в кабине летчика с поверхностями управления при изменении угла отклонения крыла осуществляется автоматически с помощью механического интегрирующего устройства.

Дублированная стабилизирующая система обеспечивает стабилизацию самолета по крену, рысканью и тангажу, а также по высоте во время полета по приборам; на режиме висения и на переходных режимах система обеспечивает стабилизацию продольного и поперечного положения самолета и стабилизацию по угловой скорости тангажа и крена, а также демпфирование рысканья и изменений высоты.

Гидравлическая система самолета состоит из пяти автономных систем, которые используются для запуска двигателей, в системе бустерного управления, в системе стабилизации, а также для привода целого ряда агрегатов и в качестве аварийной системы. Системы питания гидроусилителей дублируют друг друга. Гидравлические приводы используются для выпуска и убирания шасси, в системе механизации крыла, в механизмах складывания крыла и хвостового оперения.

Схема ХС-142А

Комплект электрооборудования самолета включает генератор переменного тока с постоянной частотой и генератор переменного тока с переменной частотой (последний используется для питания противообледенительной системы винтомоторной группы). Имеется дополнительный генератор переменного тока с постоянной частотой с приводом от вспомогательной силовой установки, который используется для наземной проверки агрегатов или замены в полете основных генераторов в случае их отказа. В аварийных условиях этот генератор должен обеспечивать обогрев переднего стекла кабины экипажа.

Размеры:

размах крыла 20,6 м

длина самолета 17,78 м

высота самолета 7,95 м

площадь крыла 49г65 м2

Двигатели 4 ТВД

Дженерал Электрик T-64-GE-6

взлетная мощность 4x2850 л.с. Массы и нагрузки: нормальная взлетная

при вертикальном взлете 17 000 кг максимальная при взлете

с разбегом 60 м 21 090 кг

пустого самолета 10 250 кг

топлива 2625 кг

нормальная платная нагрузка 3630 кг

максимальная платная нагрузка 5445 кг

удельная нагрузка на крыло 342 кгс/м2

на ометаемую площадь 243 кгс/м2 Летные данные (расчетные):

максимальная скорость у земли 658 км/ч

на высоте 6100 м 693 км/ч

на высоте 6100 м 407 км/ч

статический потолок 1830 м

практический потолок 7620 м максимальная скороподъемность у земли 34,5 м/с радиус действия

при вертикальном взлете 370 км

перегоночная дальность 6100 км взлетная дистанция при взлете с разбегом с взлетной массой 18 120 кг 120 м посадочная дистанция при посадке с пробегом 200 м