El Bell XV-3 és un tiltrotor experimental nord-americà. Va fer el seu primer vol el 23 d’agost de 1955. La primera transició del vol vertical a l’horitzontal va ser el 18 de desembre de 1958. En total, el 1966 es van completar més de 250 vols de prova, cosa que va demostrar la possibilitat fonamental de crear un tiltrotor amb cargols rotatius. Les proves d’aquest avió es van reconèixer com a reeixides, per la qual cosa es va decidir crear sobre la seva base un aparell ja amb motors rotatius, cosa que va conduir a la creació del tiltrotor Bell XV-15.
L’experimental Bell XV-3 tenia un fuselatge gran dissenyat per a 4 passatgers, ales fixes amb una envergadura de 9,54 metres i un motor Pratt & Whitney R-985, que desenvolupava una potència màxima de 450 CV. L'hèlix del rotor, que es trobava a la consola de cada ala, es va transferir a la posició requerida amb l'ajut de motors elèctrics: cap amunt - per al vol vertical, cap endavant - per al vol horitzontal.
Per tal d’obtenir un avió que pogués combinar les característiques d’un avió i un helicòpter, es van fer molts intents de crear una varietat de màquines d’ales rotatives, incloses les hèlixs rotatives, que a l’oest s’anomenaven tiltrotor, i al nostre país - un helicòpter-avió. Aquests avions estaven equipats amb hèlixs rotatives de gran diàmetre amb pales articulades i una petita càrrega a la zona escombrada, com en els helicòpters, que proporcionaven a aquestes màquines la capacitat de realitzar enlairament vertical amb una potència del motor instal·lada relativament baixa..
Les hèlixs de tiltrotor s’accionaven directament des dels motors, que es podien instal·lar a les nacelles, girant amb les hèlixs, o des del motor / motors, que es trobaven al fuselatge del cotxe o en nacelles separades, mentre que només les hèlixs giraven quan canviant a un altre model de vol. Durant el vol horitzontal, el tiltrotor es controlava com un avió - amb l'ajuda de controls normals d'avions, i quan es canviava al vol vertical - com un helicòpter, amb l'ajuda de controlar el pas general i cíclic de les hèlixs. Es va suposar que en cas de mal funcionament de la central elèctrica, els tiltrotors podrien aterrar com un avió amb una planificació i inclinació parcial de les hèlixs, o, com un helicòpter, en mode d’autorotació.
Tiltrotor Bell XV-3
Durant molts anys, l’empresa Bell ha dut a terme una gran quantitat d’investigacions i treballs experimentals en el camp de la creació de tiltrotors, el treball en aquesta direcció va ser dirigit pels dissenyadors Arthur Young i Bertrand Kelly, més tard Robert Lichten els va unir. A la competició de l’exèrcit nord-americà del 1950 per obtenir el millor disseny d’avions per als serveis de reconeixement i rescat de primera línia, Bell va presentar un disseny de rotors inclinables amb hèlixs de rotor inclinat. En total, la comissió va considerar 17 projectes diferents, dels quals només es van seleccionar 3 projectes d'avions d'ala rotativa, inclòs el projecte dels dissenyadors de la companyia "Bell". Com a resultat de la competició celebrada el 1951, la Força Aèria dels Estats Units va signar un contracte amb aquesta companyia per a la construcció de dos convertidors experimentals per a les posteriors proves de vol dels vehicles.
La construcció del primer tiltrotor Bell, que va rebre inicialment la denominació Bell XH-33, i posteriorment Bell XV-3, es va endarrerir, l'obra es va completar només a principis de 1955 i el 10 de febrer del mateix any el primer oficial es va fer una demostració de la novetat. L’11 d’agost de 1955 es van produir els primers vols verticals d’enlairament i enlairament verticals, i després es van fer transicions cap al vol horitzontal, quan les hèlixs van inclinar-se fins als 15 graus (pilot de prova Floyd Carlson). En les proves posteriors del tiltrotor, que van tenir lloc el 25 d’octubre de 1956 a l’aire a una altitud de 60 metres amb les hèlixs inclinades 20 graus, el dispositiu va perdre el control a causa de la inestabilitat mecànica i va caure, mentre que la Bell XV-3 era destruït i el pilot de proves Dick Stensbury com a conseqüència de la caiguda, va resultar greument ferit.
A causa del desastre, més proves de vol del tiltrotor van continuar només el 1958 en la segona instància del Bell XV-3. Al principi, tenia unes hèlixs de dues pales, però aviat van ser substituïdes per unes de tres pales. Per primera vegada, es va dur a terme una transició completa del vol vertical al vol horitzontal amb el posterior aterratge vertical el 18 de desembre de 1958, en aquest vol, el tiltrotor va ser controlat pel pilot de proves Bill Quinlen. En vols posteriors, el dispositiu va aconseguir una velocitat de 212 km / h a una altitud de 1220 metres. El 1962, aquesta unitat va ser transferida per a proves posteriors al Centre de Recerca Langley de la NASA. En aquest centre, la Bell XV-3 va volar amb èxit en modes verticals i va realitzar transicions incompletes al mode d'avió amb un pas d'hèlix de 30-40 graus.
A més, el tiltrotor es va provar en un estand especial, on es va realitzar una transició completa al mode de vol "avió". En canviar de mode de vol en helicòpter a un d’avió, les hèlixs es van inclinar 90 graus mitjançant un engranatge sense fi de motors elèctrics. El procés de transició sol trigar només 15-20 segons. Al mateix temps, el tiltrotor Bell XV-3 va poder continuar volant en qualsevol posició intermèdia de les hèlixs durant la transició. En total, aquest tiltrotor ha realitzat més de 250 vols de prova i 110 transicions completes entre modes de vol, havent volat unes 450 hores durant aquest temps. Durant aquests vols, es va assolir una velocitat màxima de 290 km / h, així com una altitud de 3660 metres. Les proves de Tiltrotor van continuar el 1965, però ja en un túnel del vent. Aquestes proves es van aturar a causa del despreniment de la nacela amb l'hèlix i els danys rebuts per la Bell XV-3.
La Força Aèria i l'exèrcit nord-americà tenien moltes esperances en el desenvolupament d'aquest tipus d'avions, creient que els convertidors són els més adequats per a operacions de reconeixement, comunicacions i rescat. Bell ha creat una sèrie de projectes per a models tant militars com civils d’aquest tipus d’avions d’ala rotativa. En alguns d'ells, es preveia instal·lar dos motors de turbina de gas situats en gòndoles sota l'ala, mentre que la velocitat màxima se suposava que era d'uns 400 km / h.
El tiltrotor Bell XV-3 tenia la mateixa disposició que els avions convencionals. El més senzill i adequat era la disposició, en què les hèlixs estaven situades als extrems de les ales: quan es giraven, el tiltrotor es feia similar a un helicòpter transversal de doble rotor. Durant l’enlairament vertical, el flux de les hèlixs es va inhibir, bufant per sobre de l’ala, que va ser el motiu de la pèrdua d’hèlixs en empenta, i la velocitat màxima del tiltrotor va ser relativament petita a causa del baix pes-pes proporció de l'avió experimental.
Exteriorment, el tiltrotor experimental Bell XV-3 és un monoplà amb un motor i dues hèlixs rotatives de tres pales, a més d’un xassís de patinatge d’un disseny molt senzill, la pista del xassís tenia 2, 8 metres. Al mateix temps, el fuselatge de l'avió es distingia per bones formes aerodinàmiques. A la seva proa hi havia una cabina amb una gran superfície de vidre. En aquesta cabina hi havia un pilot, un copilot o un observador, a més de dos passatgers, en lloc d’ells era possible col·locar una persona ferida en una llitera amb un ordenat. L'ala del tiltrotor era recta i tenia una superfície relativament petita, ja que es calculava que només creava elevació a la velocitat del vol de creuer. Als extrems de l’ala hi havia petites gòndoles amb cargols rotatius. Els representants del servei tècnic podrien retirar la recobriment de la punta de l’ala per accedir als components de la transmissió. L'ala també tenia solapes i alerons retràctils. La unitat de cua era la mateixa que la dels avions convencionals: amb un timó, amb una cua vertical gran, a la quilla hi havia un estabilitzador amb un abast de 4 metres amb ascensors.
A causa del seu disseny, el tiltrotor Bell XV-3 tenia diverses funcions operatives úniques. Per exemple, la transmissió creuada, que era típica dels avions multimotors, estava absent. En cas de fallada de la central elèctrica, les hèlixs Bell XV-3 es portaven automàticament a una posició vertical, de manera que el tiltrotor podia baixar en autorotació com un helicòpter ordinari o un giroplà convencional. Al mateix temps, les hèlixs es van inclinar cap endavant per crear empenta, però, durant el vol horitzontal, una part de l'elevador va ser creada per l'ala de l'aparell.
El més difícil per als enginyers de Bell va ser la selecció d’hèlices del diàmetre òptim per al tiltrotor Bell XV-3. L’objectiu és que, per a l’enlairament vertical del vehicle, es necessitaven hèlixs de gran diàmetre, mentre que en vol horitzontal era més rendible l’ús d’hèlixs petites. En definitiva, el diàmetre de compromís dels cargols de gir era de 7,6 metres. Les hèlixs de tres pales d’aquest diàmetre estaven situades en góndoles a les puntes de les ales. Les mànigues de cargol tenien frontisses verticals i horitzontals intersectades situades a una distància de 0,44 metres de l'eix de rotació, així com compensadors de gir. Els cubs de l'hèlix estaven coberts amb carenats. Les fulles encolades de tot metall tenien una forma rectangular i un gir geomètric de 20 graus.
El tiltrotor experimental Bell XV-3 estava alimentat per un motor de pistons radials refrigerats per aire Pratt & Whitney. Era el R-985-AN-1 i el motor tenia una potència màxima de 450 CV. a 2300 rpm a 450 metres d’altitud i durant l’enlairament. El motor es va instal·lar a la part central del fuselatge. A causa de la poca potència de la central, la velocitat màxima es va limitar a 280 km / h, tot i que el tiltrotor va mostrar un valor més gran durant les proves. Es va aconseguir una velocitat més alta substituint el motor per un de més potent. En particular, hi havia previst instal·lar un GTE Lycoming T-53 de doble eix, que desenvolupava una potència de 825 CV.
Després de completar les proves de Bell XV-3, la idea d’un tiltrotor no es va abandonar als Estats Units. Després d’ell, va néixer un nou model. El nou avió estava equipat amb motors que ja giraven. Va rebre la designació de Bell XV-15 i va fer el seu primer vol el maig de 1977. I el 19 de març de 1989, el tiltrotor Bell V-22 Osprey va enlairar-se al cel, que està en servei des del 2005. Serveix al Cos de Marines i al Comandament d’Operacions Especials de la Força Aèria dels Estats Units. A partir del 2016, s'han construït més de 300 vehicles d'aquest tipus i el subministrament d'aquests convertidors a les forces armades nord-americanes continua.
Característiques tècniques de vol del tiltrotor XV-3:
Dimensions generals: longitud - 9, 2 m, alçada - 4 m, envergadura - 9, 5 m, diàmetre dels cargols rotatius - 7, 6 m.
Pes buit: 1907 kg.
Pes de l'enlairament: 2218 kg.
La central elèctrica és un teatre Pratt Whitney R-985-AN-1 amb una capacitat de 450 CV.
La velocitat màxima és de 290 km / h.
Velocitat de creuer: 269 km / h.
Distància pràctica: 411 km.
Sostre de servei: 4600 m.
La velocitat de pujada és de 6,3 m / s.
Tripulació: 1 persona.
