Lần trước, chúng ta đã xem xét các dự án máy bay hình đĩa được tạo ra ở Đức Quốc xã. Không ai trong số họ đạt đến trạng thái tinh tế hơn hoặc kém hơn. Thiết kế thành công nhất, máy bay AS-6, đã tiến vào các cuộc bay thử nghiệm và thậm chí còn cố gắng cất cánh. Tuy nhiên, tất cả những điều này đạt được đều phải trả giá bằng một số tai nạn. Kết quả là Đức, dù đã đầu tư rất nhiều tiền, vẫn chưa bao giờ nhận được một chiếc máy bay nào có hình dạng tròn không chuẩn. Một vài năm trước người Đức, các dự án tương tự đã được bắt đầu bởi các kỹ sư Mỹ. Và vì nhiều lý do khác nhau, những chiếc "đĩa" từ Hoa Kỳ hóa ra lại thành công hơn nhiều so với những chiếc đĩa của Đức, mặc dù chúng cũng không được sản xuất hàng loạt.
"Pancakes" của Zimmermann
Trong tất cả các kỹ sư người Mỹ, Charles Zimmerman đã đạt được thành công đầu tiên trong lĩnh vực máy bay hình đĩa. Cần lưu ý rằng ý tưởng làm cho cánh tròn trong kế hoạch đã có từ trước. Chỉ còn lại những ý tưởng trước đó ở giai đoạn lên ý tưởng hoặc phác thảo sơ bộ về diện mạo của máy bay. Năm 1933, Zimmerman nhận được một công việc tại Chance Vought và có thể bắt đầu nghiên cứu về những chiếc cánh có tỷ lệ khung hình cực thấp. Mục đích công việc của ông là nghiên cứu các đặc tính của một chiếc cánh với tỷ lệ khung hình là sự thống nhất, cũng như các dạng khác nhau của các cạnh đầu và cuối của cánh. Trong vài năm, Zimmermann đã thử nghiệm các cấu hình khí động học khác nhau cho đến khi ông đi đến kết luận rằng các đặc điểm của bề mặt ổ trục, có hình tròn trong kế hoạch, là tốt.
Vought V-173 "Bánh kếp bay"
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cánh hình đĩa mặc dù có lực cản không khí tương đối cao nhưng lực nâng rất tốt. Ngoài ra, trên các mô hình thử nghiệm, người ta thấy rằng có thể cải thiện các đặc tính khí động học của một chiếc máy bay có cánh như vậy chỉ bằng cách bố trí đúng động cơ và cánh quạt. Để làm được điều này, cánh sau phải được đặt sao cho dòng chảy do chúng tạo ra sẽ rửa bề mặt trên và dưới của cánh. Đến năm 1939, dự án của Zimmermann đã đến giai đoạn có thể ngừng thử nghiệm các mô hình và bắt đầu thiết kế một chiếc máy bay chính thức.
Chiếc máy bay có chỉ số V-173 và tên không chính thức Flying Pancake ("Bánh kếp bay") đã kết hợp tất cả những ý tưởng mới của Zimmermann. Đơn vị chính của cấu trúc là một thân tàu có cánh, gần với hình tròn. Trong trường hợp này, biên dạng cánh là đối xứng. Hai cánh quạt của máy bay được đưa về phía trước của cánh và mỗi cánh có đường kính hơn 5 mét. Nhờ đó, cũng như tốc độ quay được lựa chọn đặc biệt của các cánh quạt, lực nâng của cánh cao hơn nhiều lần so với các máy bay có cánh thẳng cùng nhịp. Ngoài ra, các cánh quạt quay để các xoáy ra khỏi các cánh quay theo hướng ngược lại với chuyển động của các xoáy thức ở đầu cánh. Đặc điểm thiết kế này đã tăng độ mở rộng mặt phẳng chịu lực hiệu quả từ một lên bốn. Đồng thời, không yêu cầu thay đổi kích thước của máy bay.
Bên trong cánh thân tàu được đặt hai động cơ piston Continental A80 với công suất chỉ 80 mã lực mỗi động cơ. Mỗi chiếc trong số chúng được kết nối với cánh quạt riêng và được đồng bộ hóa với động cơ khác thông qua một trục bổ sung. Cần lưu ý rằng để đảm bảo dòng chảy hiệu quả xung quanh cánh, một hộp số riêng biệt phải được đưa vào cơ chế đồng bộ hóa: một động cơ quay cánh quạt của nó theo chiều kim đồng hồ, và động cơ kia ngược chiều kim đồng hồ. Tuy nhiên, ngay cả với một nhà máy điện phức tạp và bất thường như vậy, V-173 chỉ nặng không quá 1400 kg. Ở trung tâm của phần trước của cánh tàu được đặt một buồng lái với một mái che hình giọt nước. Để thuận tiện cho phi công, mặt dưới của cánh trước được làm bằng kính. Thực tế là khi phần này của máy bay được bịt kín bằng bạt hoặc ván ép, phi công thường không thể nhìn về phía trước và nhìn xuống, điều này có thể gây ảnh hưởng cực kỳ nghiêm trọng đến việc hạ cánh của máy bay. Việc hạ cánh và cất cánh được lên kế hoạch thực hiện theo cách truyền thống, sử dụng đường băng. V-173 được trang bị một thiết bị hạ cánh không thu vào được có thanh giằng đơn giản. Đối với một chiếc máy bay thử nghiệm thuần túy, điều này được coi là đủ. Việc điều khiển chuyến bay được thực hiện bằng cách sử dụng hai ke có bánh lái và hai thiết bị ổn định có bánh lái, được gọi là "thang máy". Như được hình thành bởi Zimmermann, chúng đồng thời đóng vai trò của cả ailerons và thang máy. Một thời gian sau, một cơ quan quản lý như vậy sẽ được gọi là thuật ngữ "Elevon".
Khi bắt đầu lắp ráp nguyên mẫu, Cục Hàng không Hải quân Hoa Kỳ đã bắt đầu quan tâm đến dự án này. Ngay sau đó, họ thay đổi quan tâm của mình để chú ý đến và yêu cầu V-173 phải được phát triển hơn nữa có tính đến khả năng hoạt động trên tàu sân bay. Tuy nhiên, sự xuất hiện của chiếc máy này quá bất thường khiến các nhà chức trách hải quân yêu cầu đầu tiên phải thổi mô hình hoàn chỉnh của chiếc "Pancake" trong một đường hầm gió. Nó đến mức một trong những đô đốc đã hỏi một câu hỏi như "vật này có thể bay được không?" Vào ngày 15 tháng 9 năm 1941, các thí nghiệm trong đường hầm gió đã hoàn thành và không ai từ các cấp chính quyền còn nghi ngờ về tiềm năng của chiếc máy bay mới. Một ngày sau khi kết thúc các cuộc thử nghiệm mô hình hoàn chỉnh, Hải quân đề nghị Chance Vought hợp đồng phát triển một máy bay chiến đấu chính thức dựa trên tàu sân bay.
Trong quá trình thanh lọc, một số lỗi thiết kế đã được xác định và chúng sẽ sớm được sửa chữa. Vào mùa hè năm 42, một chiếc V-173 đầy kinh nghiệm đã được thử nghiệm. Lúc đầu, các phi công thử nghiệm chỉ giới hạn trong việc chạy taxi và chạy bộ. Chuyến bay đầu tiên của máy bay chỉ diễn ra vào ngày 23/11. Đồng thời, ngay trong những chuyến bay đầu tiên "Bánh kếp bay" đã cho thấy những đặc điểm xuất sắc và hoàn toàn khẳng định tính đúng đắn của nhà thiết kế. Ví dụ, tốc độ cất cánh khi cất cánh không vượt quá 45-50 km / h, và hai động cơ chỉ 80 mã lực mỗi chiếc. đã tăng tốc nó lên 240 km một giờ. Đối với một nhà máy điện yếu như vậy, điều này còn hơn cả tốt. Không phải không có tai nạn. Vào đầu năm 1943, cả hai động cơ đều được tắt trên máy bay nguyên mẫu trong quá trình bay. Phi công đã phải lướt đến bãi biển gần nhất và hạ cánh khẩn cấp. Do "lớp phủ" cát không đủ cường độ, máy bay bị lật mũi và hư hỏng các cánh quạt. Tuy nhiên, việc sửa chữa chỉ diễn ra trong vài ngày.
Vào thời điểm nguyên mẫu V-173 được chế tạo lại, Zimmerman, phối hợp với các nhà thiết kế của Chance Vout dưới sự chỉ đạo của Y. Greenwood, đã hoàn thành việc phát triển một phiên bản mới của Flying Pancake. Lần này, thiết kế dành cho quân đội. Chỉ có quân đội, chúng ta hãy đối mặt với nó, không cho thấy nhiều quan tâm đến máy bay ban đầu. Đúng, hiệu suất cất cánh và hạ cánh trông có vẻ hứa hẹn, nhưng cần phải cơ cấu lại sản xuất, giới thiệu công nghệ mới, v.v. rõ ràng đã không thêm sự lạc quan. Do đó, việc bố trí máy bay mới với chỉ số XF5U chỉ được thông qua vào tháng 7 năm 1943, và hợp đồng chế tạo hai nguyên mẫu được ký kết một năm sau đó. Máy bay chiến đấu mới nhận được biệt danh Skimmer - "Người hớt váng".
Thiết kế chung của XF5U tương tự như V-173. Tuy nhiên, không giống như cấu trúc bằng gỗ của chiếc máy bay cũ, người ta đã đề xuất chế tạo chiếc mới từ kim loại. Vật liệu này là sự kết hợp của các bộ phận balsa được bao phủ bởi tấm nhôm. Metalite có giá trị độ bền tốt và rất nhẹ. Ngoài ra, có khả năng sản xuất các bộ phận kim loại bằng cách dập, hứa hẹn sẽ giảm đáng kể chi phí sản xuất. Tuy nhiên, XF5U lớn hơn so với người tiền nhiệm của nó, tuy nhiên, không ảnh hưởng đến tải trọng cho phép. Toàn bộ hệ thống điều khiển vẫn được giữ nguyên, nhưng buồng lái đã được thay đổi đáng kể. Nhờ một khung metalite mới, chắc chắn, buồng lái đã được di chuyển lên trên, điều này cũng giúp cho việc loại bỏ cửa sổ ở mặt dưới của mặt trước của cánh. Sáu khẩu súng máy 12,7 mm Browning M2 được đặt ở hai bên buồng lái. Ở hai bên nơi làm việc của phi công có hai hệ thống lắp đặt ba khẩu súng máy. Đối với giữa những năm 40, những vũ khí như vậy được coi là đủ, nhưng trong tương lai, người ta đã lên kế hoạch thay thế súng máy bằng đại bác 20 ly. Ngoài vũ khí trang bị nòng, máy bay có thể mang tên lửa không điều khiển, bom, v.v. Đối với họ, có sáu giá treo dưới phần giữa của máy bay.
Riêng biệt, điều đáng nói là nhà máy điện mới XF5U. Một máy bay chiến đấu chính thức dựa trên tàu sân bay được trang bị động cơ piston Pratt & Whitney R2000-7 có công suất 1350 mã lực. Cùng với các động cơ mới, "Pancake" được cập nhật đã nhận được các cánh quạt mới. Đối với XF5U, Hamilton Standard đã phát triển một hình dạng cánh quạt lưỡi nguyên bản. So với loại cũ, chúng hiệu quả hơn ở tốc độ thấp và trung bình. Ngoài ra, các cánh quạt bốn cánh mới đã được tối ưu hóa cho hiệu suất RPM tương đối thấp. Tổng công suất của nhà máy điện vượt quá hai nghìn rưỡi mã lực. Kết hợp với các cánh quạt hiệu quả và trọng lượng cất cánh tối đa 7600 kg, điều này thậm chí còn giúp nó có thể cất cánh theo phương thẳng đứng. Chỉ vì điều này, nó là cần thiết để cài đặt máy bay trên một đoạn đường nối đặc biệt.
Vào giữa tháng 6 năm 1945, nguyên mẫu đầu tiên của Shumovka đã sẵn sàng. Tính mới của thiết kế và thậm chí là ý tưởng của nó trong một thời gian dài đã ngăn cản việc bắt đầu thử nghiệm. Ban lãnh đạo Hải quân Hoa Kỳ thỉnh thoảng ban hành lệnh cấm mới đối với các chuyến bay. Do đó, chuyến taxi đầu tiên chỉ có thể thực hiện được vào cuối ngày 46. Đến lượt mình, chuyến bay đầu tiên diễn ra vào ngày 12/1/1947. May mắn thay, có rất ít vấn đề với việc hỗ trợ quân đội. Đến đầu ngày 47, Hải quân cũng cắt giảm kinh phí. Vì lý do này, chương trình bay thử nghiệm đã phải rút ngắn. Tuy nhiên, trong khi duy trì hiệu suất cất cánh và hạ cánh, nó có thể tăng tốc máy bay lên hơn 800 km một giờ. Đối với năm 1945, đây là một chỉ số rất tốt, nhưng không phải là chỉ số 48. Vào thời điểm đó, máy bay chiến đấu phản lực bắt đầu nhập ngũ và "Shumovka" chỉ đơn giản là không tìm thấy một vị trí trong danh pháp máy bay hải quân. Đầu năm 1948, chương trình bị đóng băng, và một thời gian sau, cả hai nguyên mẫu đều bị tháo rời.
XF5U-1
Về mặt lý thuyết, khí động học của "Flying Pancake" và "Skimmer" giúp nó có thể thực hiện các thao tác mà các máy bay khác không thể thực hiện được. Ngoài ra, cách bố trí của XF5U Skimmer có thể giúp cuộc sống của các phi hành đoàn tàu sân bay dễ dàng hơn nhiều. Tuy nhiên, sự mới lạ mang tính cách mạng của thiết kế là yếu tố đặt dấu chấm hết cho toàn bộ dự án. Trong số tất cả các máy bay hình đĩa Zimmermann được sản xuất, chỉ có một nguyên mẫu V-173, được lưu giữ trong Bảo tàng Smithsonian, còn tồn tại cho đến ngày nay.
Đĩa bay không bay
Trong vài năm sau khi các dự án của Zimmermann đóng cửa, những ý tưởng về bố cục phi tiêu chuẩn chỉ trở lại một cách khoa học. Nó không đến mức xây dựng nguyên mẫu. Điều này đã thay đổi vào năm 1952 khi nhân viên John "Jack" Frost của Avro Canada khởi xướng dự án Avro VZ-9 Avrocar. Điều đáng chú ý là, không giống như những thiết kế được mô tả trước đây, ý tưởng của Frost hoàn toàn phù hợp với những gì mà hầu hết mọi người tưởng tượng khi họ nói “máy bay hình đĩa”. Nhà thiết kế người Canada quyết định không làm chiếc cánh dưới dạng đĩa mà xoay theo một ý tưởng ban đầu khác.
Avrocar S / N 58-7055 (đánh dấu AV-7055)
Frost quyết định sử dụng lực đẩy phản lực đã quen thuộc vào thời đó kết hợp với cái gọi là. hiệu ứng Coanda. Bản chất của hiện tượng này nằm ở chỗ, một dòng chất lỏng hoặc khí, di chuyển bên cạnh bất kỳ vật thể nào, đều có xu hướng tiếp cận nó hoặc thậm chí là "dính". Theo ý tưởng của Frost, hành vi này của không khí được cho là để tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều động bộ máy. Đầu tiên, các kỹ sư của Avro Canada đã chế tạo một bộ máy nhỏ để thể hiện ý tưởng của họ. Mô hình với đường kính chỉ 11 cm có thể bay lên không trung đến độ cao nhỏ, nhưng bất kỳ cơ cấu điều động nào đều không phù hợp với nó. Tuy nhiên, bộ quân sự Canada bắt đầu quan tâm đến ý tưởng này và đã phân bổ khoảng 400 nghìn đô la Mỹ để tiếp tục công việc. Ngay sau đó, dự án đã nhận được chỉ số Y2.
Ở giai đoạn này, Avrocar tương lai trở thành mục tiêu của một bộ phim truyền hình về điệp viên. Kể từ năm 1952, CIA đã cố gắng tìm hiểu xem một số quốc gia có thiết kế máy bay mới hay không. Hồi 53, các trinh sát biết được sự tồn tại của chuyên án Y2 nên đã báo cáo việc này với cấp trên. Ngay sau khi chuyển tài liệu cho các quý ông “trên lầu” Lầu Năm Góc đã liên lạc với quân đội Canada và mời họ tiếp tục chế tạo Y2 chung. Canada đã chấp nhận lời đề nghị. Trong số những thứ khác, điều này có ý nghĩa tài chính dễ chịu. Người đứng đầu Bộ phận Nghiên cứu Không quân Hoa Kỳ, Trung tướng D. Putt, đã huy động được 2 triệu đô la tài trợ mỗi năm. Rất táo bạo cho một dự án mới mang tính cách mạng. Tuy nhiên, số tiền đã được phân bổ và Avro tiếp tục công việc nghiên cứu của mình. Đến giữa thập kỷ này, dự án VZ-9 đã sẵn sàng, trên thực tế, dự án này đã trở thành "bài hát thiên nga" của chương trình Y2.
Đĩa dài mười lăm mét với sáu tuốc bin phản lực, phun khí ra ngoài qua các vòi phun của riêng chúng, đồng thời cung cấp năng lượng cho một tuabin lớn, về mặt lý thuyết có thể leo lên bất kỳ độ cao nào và bay theo bất kỳ hướng nào. Khách hàng, đại diện là quân đội Mỹ và Canada, đã phê duyệt dự án, nhưng trước tiên yêu cầu thử nghiệm công nghệ mới trên một phương tiện có người lái nhỏ hơn. Bởi vì điều này, "tấm" đã bị ép đến đường kính khoảng sáu mét. Nhà máy điện cũng được thay đổi tương ứng: bây giờ chỉ có ba động cơ được đặt xung quanh tuabin trung tâm. Hệ thống điều khiển chuyến bay thật thú vị. Đối với quá trình đi lên hoặc đi xuống, nó được cho là thay đổi lực đẩy của tất cả các động cơ cùng một lúc, điều này ảnh hưởng đến tốc độ của tuabin nâng. Để nghiêng theo hướng này hay hướng khác, Avrocar đã có một hệ thống đặc biệt thay đổi lực đẩy của các động cơ riêng lẻ để thân của thiết bị, do sự khác biệt của nó, nghiêng theo đúng hướng. Tôi đã phải mày mò rất nhiều với hệ thống này: cần tính đến phản ứng ga của động cơ, độ ổn định của toàn bộ bộ máy và rất nhiều thông số khác.
Một vài bức ảnh trong chuyến bay
Vào giữa năm 1959, nguyên mẫu đầu tiên của Avrocar đã sẵn sàng. Đã đến lúc thử nghiệm. Những tuần đầu tiên được dành để tìm hiểu sự tương tác của các động cơ và hệ thống điều khiển của chúng. Đó là một công việc kinh doanh khó khăn, nhưng người Canada và người Mỹ đã làm được. Đến tháng 11 cùng năm, VZ-9 đã sẵn sàng cho chuyến bay đầu tiên. Ngày 12/11, "đĩa bay" cất cánh từ mặt đất và bay lơ lửng ở độ cao thấp. Theo thời gian, họ bắt đầu bổ sung lực kéo và đưa thiết bị lên độ cao hơn một chút. Ở khoảng cách khoảng một mét so với mặt đất, Avrocar treo tự do, cơ động và có thể di chuyển theo bất kỳ hướng nào. Nhưng khi phải leo lên độ cao ít nhất vài mét, một đặc điểm rất khó chịu của dự án đột nhiên xuất hiện. Nhà máy điện tương đối yếu của nguyên mẫu chỉ có thể cung cấp độ ổn định và khả năng điều khiển đạt yêu cầu ở độ cao tối đa một mét rưỡi. Với sự nổi lên hơn nữa của "Avrocar" chỉ dựa vào hiệu ứng Coanda. Hiệu ứng màn hình lần lượt biến mất và máy bay mất đi sự ổn định trước đây. Sau hàng loạt chuyến bay thử nghiệm, các kỹ sư của Avro Canada phải quay lại phía sau các ngăn tủ. Trong khi đó, quân đội Canada, không hài lòng với kết quả, đi đến kết luận rằng dự án là vô ích và từ chối tiếp tục phát tiền.
Trong những tháng tiếp theo, một nhóm các nhà thiết kế do J. Frost dẫn đầu đã cố gắng tìm ra giải pháp cho vấn đề được phát hiện và đảm bảo sự ổn định thích hợp. Ở giai đoạn này của công việc, một số mô hình khác đã được thu thập, từ đó đưa ra những ý tưởng mới. Tuy nhiên, không một mẫu xe nào leo lên được độ cao có thể chịu đựng được mà vẫn không bị lật. Trong số các lý do giải thích cho hành vi này của các phương tiện là thiếu sự hỗ trợ bổ sung của không khí (cùng hiệu ứng mặt đất), và các yêu cầu thiết kế để cân bằng chính xác và chính xác, và nhu cầu đồng bộ hóa hoạt động của các động cơ. Tất cả điều này có thể được sửa chữa chỉ với sự trợ giúp của một thay đổi thiết kế triệt để. Cuối năm 1960, Frost bắt đầu thiết kế lại dự án theo kinh nghiệm mà ông đã thu thập được. Kể từ năm 1959, dự án Y2 chỉ được tài trợ bởi Hoa Kỳ. Theo thời gian, các quan chức Mỹ chịu trách nhiệm về chương trình bắt đầu nghi ngờ tính hiệu quả của nó. Do đó, ngay sau khi bắt đầu hiện đại hóa hồng y, tài trợ cho Avrokar đã ngừng. Các nhân viên Lầu Năm Góc rất cứng rắn và gian xảo. Văn bản về việc chấm dứt công việc chỉ ra sự vô ích của dự án, cũng như không có bất kỳ kết quả khả quan nào với chi phí khoảng 12 triệu đô la.
Tuy nhiên, "chiếc đĩa" không có chuyến bay đã được đưa đến bảo tàng hàng không vũ trụ
Cả hai nguyên mẫu được chế tạo của Avrocar, được lưu giữ trong các bảo tàng hàng không của Hoa Kỳ, đã tồn tại cho đến thời đại của chúng ta. Khoảng mười năm trước, một số nhà sử học Canada đã ủng hộ việc chuyển giao một trong những "Avrokars" vào tay của Canada. Họ thúc đẩy điều này bởi sự cần thiết phải ghi nhận công lao của đất nước họ trong việc tạo ra dự án. Đồng thời, chủ đề tài trợ cổ phần bằng cách nào đó đã bị bỏ qua, mặc dù Hoa Kỳ đã chi nhiều tiền hơn mười lần cho chương trình Y2 so với nước láng giềng phía bắc. Đặc biệt, và do đó, những cuộc trò chuyện vào đầu những năm 2000 vẫn chỉ là những cuộc trò chuyện, và cả hai chiếc VZ-9 được chế tạo vẫn còn ở trong các viện bảo tàng của Mỹ.
