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|---|---|
.jpg/500px-Bell-NASA_XV-15_(cropped).jpg) ホバリング中のXV-15 | |
| 一般情報 | |
| タイプ | 実験用VTOL航空機 |
| 国籍 | アメリカ合衆国 |
| メーカー | ベルヘリコプター テキストロン |
| 状態 | プロトタイプ |
| プライマリユーザー | 米航空宇宙局（NASA） |
| 建造数 | 2 |
| 歴史 | |
| 初飛行 | 1977年5月3日 |
| 引退 | 2003 |
| に発展した | V-22 オスプレイ アグスタウェストランド AW609 |
Bell XV-15は、アメリカのティルトローター VTOL機です。これは、実験的に成功した 2 番目のティルトローター機であり、従来のヘリコプターに比べてこのコンセプトの高速性能を実証した最初の機体です。
発達
初期のVTOLローター航空機
翼端にヘリコプターのようなローターを備えたVTOL機を製造するというアイデアは、1930 年代に生まれました。現代のティルトローターに似た最初の設計は、1930 年 5 月にジョージ・レーバーガーによって特許を取得しましたが、彼はそのコンセプトをさらに発展させることはありませんでした。第二次世界大戦では、フォッケ・アハゲリス Fa 269と呼ばれるドイツの 試作機が 1942 年から開発されましたが、飛行することはありませんでした。
飛行に成功した試作機は、1人乗りのトランセンデンタル モデル 1-Gと2人乗りのトランセンデンタル モデル 2 の2機で、どちらも単一のレシプロエンジンを搭載していました。モデル 1-G の開発は1947年に開始され、1954年に飛行しました。モデル 1-G は、1955年7月20日にチェサピーク湾で墜落するまで飛行していました。この事故で試作機は破壊されましたが、パイロットは重傷を負いませんでした。トランセンデンタル 1-G は、飛行した最初のティルトローター機であり、ヘリコプターから航空機への移行の大部分を、真の水平飛行の10度以内で達成しました。モデル 2 はその後すぐに開発され、飛行しましたが、ホバリングテスト以外はほとんど飛行しませんでした。アメリカ空軍は、ベル XV-3を支持して資金提供を撤回しました。
ベル XV-3 は 1955 年に初飛行しました。その前身機と同様に、XV-3 は胴体内にエンジンを搭載し、駆動シャフトが傾斜翼端ローター アセンブリに動力を伝達していました。
その後の設計では、減速ローター、停止ローター、折りたたみ式ローター、可変直径ローターなどの他のローターコンセプトが検討されましたが、ベルのエンジニアであるケネス・ワーニッケとボブ・リヒテンは、XV-3プロジェクトの経験と比較して、それらは実現不可能であると判断しました。[1]
技術の進歩
初期のティルトローター航空機の設計における大きな問題の 1 つは、胴体から翼端ローターに動力を伝えるドライブシャフト、および翼端のギアボックスとティルト機構にかなりの負荷がかかり、重量が重いことでした。航空機の動力伝達システムでは、大量の動力とトルクが長距離にわたって伝達されていました。
XV-15 実験機は、設計概念の大きな進歩をもたらしました。XV-15 では、エンジンを胴体内ではなく、回転翼端ポッドの外側に取り付け、ローターに直接連結しました。通常の動力経路は、エンジンから減速ギアボックス、そしてローター/プロペラに直接伝わり、長いシャフトは使用されません。エンジン故障時に反対側のローターに動力を伝達するための緊急用として、翼に沿ってドライブシャフトがまだありましたが、そのシャフトは通常は動力負荷を担わないため、軽量化が可能でした。
傾斜エンジンのコンセプトにより、水平方向から垂直方向への動作切り替えを可能にするために、エンジンとエンジン ポッドの設計が複雑になりました。これらの問題は、XV-15 プログラムのかなり早い段階で解決されました。
1960 年代後半から 1970 年代前半にかけて、NASAと他の研究者は、さまざまなローター ポッドの理論および風洞試験に重点的に取り組みました。研究と設計提案には、ベル ヘリコプターとボーイング バートルの 2 社が関与しました。焦点は、ティルト ローター ポッド、ティルト ローターと航空機の翼および胴体の統合、およびローターが傾斜したときの気流の研究でした。固定ローターと折りたたみ式ローターを備えたティルト ローターが調査されました。
XV-15プロジェクト
XV-15 プログラムは、1971 年にNASA エイムズ研究センターで開始されました。予備作業の後、プロトタイプ設計の 50 万ドルの研究開発契約 2 件を授与するためのコンペが開催されました。応募した企業には、シコルスキー エアクラフト、グラマン エアクラフト、ボーイング バートル、ベル ヘリコプターなど がありました。
1972 年 10 月 20 日にベル ヘリコプター社とボーイング バートル社に研究開発契約が発行されました。両社の設計提案は 1973 年 1 月 22 日に提出されました。
競合するデザイン
ボーイング・バートル社はモデル 222 (後のベル 222従来型ヘリコプターと混同しないでください) を提案しました。このモデルでは、エンジンは各翼の端に固定されたポッド内にあり、ローター付きの小さな回転ポッドは翼の胴体に少し近い位置にあります。この設計により、傾斜ローターへの非常に長いドライブシャフトを必要とせず、常に水平に保つことでエンジンの設計が簡素化されました。
ベルの設計であるベル モデル 301 では、エンジンとローター アセンブリがポッド内で固定された状態で、翼端ポッド全体が水平と垂直の間を回転します。これにより動力伝達が簡素化されましたが、エンジン設計の要件がより複雑になり、ボーイングの提案よりもわずかに重くなりました。
両方の提案を検討した後、NASAはベル301をさらに開発対象として選択し、1973年7月31日にさらなる研究開発の契約が発行されました。その後4年間、徹底的なエンジニアリングとテストが行われ、ようやく航空機の開発が完了しました。2機のベルXV-15のうち最初の機体である機体番号N702NAは、1977年5月3日に初飛行しました。ベルの試験施設で最小限の飛行試験を行った後、航空機はカリフォルニア州サニーベールのエイムズ研究センターに移され、そこで大型のエイムズ風洞に設置されて、さまざまな模擬飛行環境で徹底的なテストが行われました。
アメリカ国防総省の統合垂直離着陸実験（JVX）航空機プログラムのために、ベル・ヘリコプターとボーイング・バートルは1983年にXV-15の拡大版の入札に協力した。ベル・ボーイングチームはその年に予備設計契約を獲得し、ベル・ボーイングV-22オスプレイが誕生した。[2]
飛行試験
ベルによる風洞試験と飛行試験の後、この航空機はカリフォルニア州高地砂漠のエドワーズ空軍基地にあるNASAドライデンに移送されました。XV-15の飛行試験では、飛行範囲の拡大が続きました。ヘリコプターと通常の航空機の両方の飛行モードで正常に動作し、2つのモード間をスムーズに移行できました。航空機の試験が十分であると判断されると、さらに試験を行うためにエイムズ研究センターに戻されました。
XV-15は十分にテストされたと判断され、1機が1981年のパリ航空ショーにデモ飛行のため持ち込まれた。ニューヨークタイムズ紙はその性能を称賛した。「愛すべき飛行機があるとすれば、それはベルXV-15である...ショーのヒットとなったこの機体は、観衆に向かってお辞儀をするなど、一連の操縦を行った。」[3]翌年、バリー・ゴールドウォーター上院議員、ジョン・レーマン海軍長官、その他の当局者は、軍事開発のためのティルトローター技術を促進するために、ゲスト副操縦士として飛行する機会を与えられた。[4]
XV-15 は、1980 年代の数年間、同じ場所にあるモフェット フィールド海軍航空基地で毎年夏に開催される航空ショーの標準的なデモンストレーション機でした。両方の XV-15 は、1980 年代を通じて積極的に飛行し、その後に続く可能性のある民間および軍用航空機の空気力学とティルトローターの用途をテストしました。
国際航空連盟はXV -15をロータリーエンジンに分類しており、時速456キロメートル（283マイル）の速度記録を保持しています。 [5]また、3キロメートル[6]および6キロメートルの上昇時間も保持しています。[7]
さらなるテスト
最初の XV-15 プロトタイプ機である N702NA は、ベル社に返送され、会社の開発とデモ用に使用されました。1992 年 8 月 20 日、ゲスト テスト パイロットが操縦中に機体が墜落しました。パイロットが最後のホバリングのために離陸したとき、1 つのパイロンの集合制御システムからボルトが外れ、そのローターがフルピッチになりました。機体は制御不能に陥り、逆さまに墜落しました。機体は大きな損傷を受けましたが、構造上はほぼ無傷で、パイロットと副操縦士は墜落による軽傷で済みました。機体のコックピットは回収され、フライト シミュレーターとして使用するために改造されました。
2番目のXV-15プロトタイプであるN703NAは、軍用V-22オスプレイプログラムとベル/アグスタBA609民間輸送機（2023年現在もアグスタウェストランドAW609として開発中）をサポートするテストに使用されました。2003年9月まで主にNASAのテスト運用で継続されました。最短離陸距離はナセルを75度の角度にしたときに達成されました。[8]
N703NAは試験運用から退役した後、ワシントンDCのスミソニアン国立航空宇宙博物館に寄贈された。XV-15はテキサス州フォートワースから同博物館まで全米を横断飛行し、その後退役して展示された。現在はワシントン・ダレス国際空港のスティーブン・F・ウドバー・ヘイジー・センターに展示されている。
仕様（XV-15）
| 外観イメージ | |
|---|---|
 XV-15の断面図 |
ジェーンズ・オール・ザ・ワールド・エアクラフト1988-89のデータ[9]
一般的な特徴
- 乗員:ロックウェル・コロンバス LW-3B射出座席に 2 名
- 定員:座席を装備した場合最大9名 / 最大積載量3,400ポンド (1,542 kg) STOL
- 幅: 57フィート2インチ (17.42 m) ローター回転時
- 高さ:尾びれを含めて12フィート8インチ (3.86 m)
- ナセル垂直時 15 フィート 4 インチ (5 メートル)
- 翼面積: 169平方フィート (15.7 m 2 )
- 翼型： 翼- NACA 64A015 [10]
- 自重: 9,570 ポンド (4,341 kg)
- 総重量: 13,000 ポンド (5,897 kg) VTO
- 最大離陸重量: 15,000 ポンド (6,804 kg) STO
- 燃料容量: 4つの翼タンクに229米ガロン（191英ガロン、867リットル）
- 動力源:テキストロン・ライカミングLTC1K-4K ターボシャフト/ターボプロップエンジン2基、各1,550馬力（1,160kW）通常離陸出力（10分最大）[11]
- 1,802 shp (1,344 kW) 非常用電力 (最大 2 分)
- (改造されたライカミングT53-L-13B)
- メインローター直径: 2 × 25 フィート (7.6 m)
- メインローター面積:合計981.8平方フィート (91.21 m 2 )
- ブレード断面（オリジナル）： -根元： NACA 64-935/528/118 ;先端： NACA 64-(1.5)12/208 [10]
- ブレード断面（ボーイングATB）： -根元： V43030-1.58/VR-7;先端：ボーイングVR-8 [10]
パフォーマンス
- 最高速度:高度17,000フィート(5,182メートル)で332ノット(時速382マイル、615キロメートル)
- 巡航速度:高度16,500フィート(5,029メートル)で最大303ノット(349 mph、561 km/h)
- 高度20,000フィート（6,096メートル）で200ノット（230マイル/時、370キロメートル/時）
- 速度を決して超えないでください: 364 kn (419 mph、674 km/h)
- 航続距離:最大燃料で445海里（512マイル、824キロ）
- 実用上昇限度: 29,000 フィート (8,800 メートル)
- 実用上昇限度（OEI）： 15,000フィート（4,572メートル）
- ホバリング高度上限 IGE: 10,500 フィート (3,200 メートル)
- ホバリング高度（OGE）： 8,650フィート（2,637メートル）
- 上昇率:海面で3,150フィート/分 (16.0 m/秒)
- ディスク荷重: 15.2 ポンド/平方フィート (74 kg/m 2 )
- 出力/質量: 0.45 hp/lb (1 kW/kg) [12]
参照
関連開発
同等の役割、構成、時代の航空機
関連リスト
参考文献
注記
- ^ ミラー、ジェイ。「種の起源」。エア＆スペース/スミソニアン、2004年7月。アクセス日：2012年3月17日。
- ^ ノートン 2004、22-33ページ。
- ^ アンダーソン、スーザン・ヘラー（1981年6月14日）。「パリ航空ショー：軍事力のための飲食と取引」ニューヨーク・タイムズ。
- ^ R. ホイットル『ドリームマシン』95～100頁。
- ^ "FAI レコード ID #1553ウェイバック マシンで 2013 年 12 月 3 日にアーカイブ"国際航空連盟記録日 1990 年 4 月 6 日。アクセス日: 2013 年 11 月 18 日。
- ^ 「FAI 記録 ID #1551 - Rotodyne、3000 m の高さまで上昇するまでの時間 Archived 2013-12-03 at the Wayback Machine」Fédération Aéronautique Internationale記録日 1990 年 3 月 15 日。アクセス日: 2013 年 11 月 18 日。
- ^ 「FAI 記録 ID #1552 - Rotodyne、高度 6000 m まで上昇するまでの時間 Archived 2013-12-03 at the Wayback Machine」Fédération Aéronautique Internationale記録日 1990 年 3 月 15 日。アクセス日: 2013 年 11 月 18 日。
- ^ メイゼル2000、70ページ。
- ^ テイラー、ジョンWR編 (1988)。ジェーンズ・オール・ザ・ワールド・エアクラフト 1988-89 (第79版)。ロンドン：ジェーンズ・インフォメーション・グループ。pp. 347–348。ISBN 0-7106-0867-5。
- ^ abc Lednicer, David. 「The Incomplete Guide to Airfoil Usage」m-selig.ae.illinois.edu . 2019年4月16日閲覧。
- ^ マイゼル2000、130-132頁。
- ^ ワーウィック、グラハム（1992年2月）。「ターゲットへのティルティング」。フライト・インターナショナル：44。
文献
- Maisel, Martin D.、Demo J. Giulianetti、Daniel C. Dugan。NASA SP-2000-4517、「XV-15 ティルトローター研究航空機の歴史: 構想から飛行まで」(PDF)。NASA 、 2000 年。
- マークマン、スティーブ、ビル・ホルダー。「ベル XV-15」。ストレート・アップ：垂直飛行の歴史。アトグレン、ペンシルバニア州：シファー・パブリッシング、2000年。ISBN 0-7643-1204-9。
- ノートン、ビル。ベル・ボーイング V-22 オスプレイ、ティルトローター戦術輸送機。アール・シルトン、レスター、イギリス：ミッドランド出版、2004年。ISBN 1-85780-165-2。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ベル XV-15に関連するメディアがあります。
- ホバリング飛行中のXV-15の画像