กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 12 นาที

อัฟโร แคนาดา VZ-9 อัฟโรคาร์

เครื่องบินAvro Canada VZ-9 Avrocarเป็น เครื่องบิน VTOLที่พัฒนาโดยAvro Canadaซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการทางทหารลับของสหรัฐฯ

อัฟโร แคนาดา VZ-9 อัฟโรคาร์

วีซี-9 อัฟโรคาร์
เครื่องบิน Avrocar หมายเลขประจำเครื่อง58-7055 (มีเครื่องหมายAV-7055 ) ขณะกำลังเคลื่อนย้ายออกจากแท่นปล่อย
ข้อมูลทั่วไป
พิมพ์เครื่องบินทดลอง " VTOL" เพื่อพิสูจน์แนวคิด
สัญชาติแคนาดา
ผู้ผลิตอัฟโร แคนาดา
นักออกแบบ
ผู้ใช้งานหลักกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกา (ที่ตั้งใจไว้)
จำนวนที่สร้าง2
ประวัติศาสตร์
ผลิตพ.ศ. 2491–2492
วันที่แนะนำ1958
เที่ยวบินแรก12 พฤศจิกายน 2502
เกษียณแล้ว1961

เครื่องบินAvro Canada VZ-9 Avrocarเป็น เครื่องบิน VTOLที่พัฒนาโดยAvro Canadaซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการทางทหารลับของสหรัฐฯ ที่ดำเนินการในช่วงต้นสงครามเย็น[ 1 ] [ 2 ] Avrocar มีจุดประสงค์เพื่อใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ Coandă เพื่อสร้างแรงยกและแรงขับจาก "turborotor" ตัวเดียว ที่ พ่นไอเสียออกมาจากขอบของเครื่องบินรูปทรง จานบินในอากาศ มันจะมีลักษณะคล้ายจานบิน[ 3 ]

เดิมทีได้รับการออกแบบให้เป็น เครื่องบิน คล้ายเครื่องบินรบที่สามารถทำความเร็วและระดับความสูงได้สูงมาก โครงการนี้ถูกลดขนาดลงเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป และ ในที่สุด กองทัพอากาศสหรัฐฯก็ยกเลิกโครงการนี้ไป การพัฒนาจึงถูกนำไปดำเนินการโดยกองทัพบกสหรัฐฯ เพื่อตอบสนองความต้องการเครื่องบินรบทางยุทธวิธี ซึ่งเป็น เฮลิคอปเตอร์ สมรรถนะ สูงชนิดหนึ่ง[ 4 ] ในการทดสอบการบิน Avrocar พิสูจน์แล้วว่ามีปัญหาเรื่องแรงขับและเสถียรภาพที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข ซึ่งจำกัดให้มีประสิทธิภาพ การบินที่ลดลงและต่ำลง ต่อมาโครงการนี้จึงถูกยกเลิกในเดือนกันยายน พ.ศ. 2504

ตลอดประวัติศาสตร์ของโครงการ โครงการนี้ถูกเรียกด้วยชื่อต่างๆ กัน บริษัท Avro เรียกความพยายามนี้ว่า โครงการ Y โดยมีรถแต่ละคันรู้จักกันในชื่อ Spade และ Omega ต่อมาโครงการ Y-2 ได้รับทุนสนับสนุนจากกองทัพอากาศสหรัฐฯ ซึ่งเรียกโครงการนี้ว่า WS-606A, โครงการ 1794 และโครงการ Silver Bug เมื่อกองทัพบกสหรัฐฯ เข้าร่วม โครงการนี้จึงได้ชื่อสุดท้ายว่า "Avrocar" และมีรหัส "VZ-9" ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ VTOL ซีรีส์ VZ ของกองทัพบกสหรัฐฯ

การออกแบบและการพัฒนา

ต้นกำเนิด

เครื่องบิน Avrocar เป็นผลลัพธ์สุดท้ายของ โครงการ วิจัยริเริ่มหลายโครงการโดยนักออกแบบ"Jack" Frostซึ่งเข้าร่วมงานกับ Avro Canada ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2490 หลังจากทำงานให้กับบริษัทอังกฤษหลายแห่ง[ 5 ] เขาเคยทำงานกับde Havillandตั้งแต่ปี พ.ศ. 2485 และได้ทำงานเกี่ยวกับเครื่องบิน de Havilland Hornet , เครื่องบินขับไล่เจ็ท de Havilland Vampireและ เครื่องบิน de Havilland Swallowซึ่งเขาเป็นหัวหน้านักออกแบบในโครงการวิจัยความเร็วเหนือเสียง[ 6 ]

ที่ Avro Canada เขาเคยทำงานเกี่ยวกับAvro CF-100มาก่อนที่จะก่อตั้งทีมวิจัยที่รู้จักกันในชื่อ "กลุ่มโครงการพิเศษ" (Special Projects Group หรือ SPG) ฟรอสต์เริ่มต้นด้วยการรวบรวมวิศวกร "นอกกรอบ" ที่มีแนวคิดเดียวกัน จากนั้นจึงจัดหาสถานที่ทำงาน ในช่วงแรก SPG ตั้งอยู่ใน "เพนต์เฮาส์" ซึ่งเป็นชื่อเล่นเชิงเสียดสีของปีกผู้บริหารของอาคารบริหาร ต่อมา SPG ได้ย้ายไปยัง อาคารสมัย สงครามโลกครั้งที่สองซึ่งอยู่ตรงข้ามกับสำนักงานใหญ่ของบริษัท คืออาคาร Schaeffer ซึ่งมีการรักษาความปลอดภัยด้วยเจ้าหน้าที่รักษาความปลอดภัย ประตูที่ล็อก และบัตรผ่านพิเศษ บางครั้ง SPG ก็ทำงานในโรงเก็บเครื่องบินทดลอง ซึ่งใช้พื้นที่ร่วมกับทีมโครงการเฉพาะทางอื่นๆ ของ Avro ด้วย

ในขณะนั้น ฟรอสต์สนใจเป็นพิเศษในการออกแบบเครื่องยนต์เจ็ทและวิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์โดยไม่ลดทอนความเรียบง่ายของเครื่องยนต์กังหัน เขาพบว่า การออกแบบ "การไหลย้อนกลับ" ของ แฟรงค์ วิทเทิลนั้นซับซ้อนเกินไปและสนใจวิธีการปรับปรุงโครงสร้างให้เรียบง่ายขึ้น ซึ่งนำไปสู่การออกแบบโครงสร้างเครื่องยนต์แบบใหม่ โดย วาง กระป๋องเปลวไฟไว้ด้านนอกขอบด้านนอกของคอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยง โดยตรง ชี้ออกไปด้านนอกเหมือนซี่ล้อ พลังงานสำหรับคอมเพรสเซอร์ได้มาจากกังหันแบบใหม่ที่คล้ายกับพัดลมแบบแรงเหวี่ยงซึ่งแตกต่างจากการออกแบบแบบกังหันลมทั่วไปของเครื่องยนต์แบบดั้งเดิม กังหันขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์โดยใช้เฟืองแทนที่จะใช้เพลา เครื่องยนต์ที่ได้นั้นจัดเรียงอยู่ในรูปทรงแผ่นดิสก์ขนาดใหญ่ ซึ่งเขาเรียกว่า "เครื่องยนต์แพนเค้ก" [ 7 ]

โครงการ Y

แบบจำลองโครงการ Y ในโรงเก็บเครื่องบินทดลอง ประมาณปี 1954 หัวฉีดรูปทรงหยักที่ขอบด้านใกล้ช่วยบังคับทิศทางแรงขับของไอพ่นไปทางด้านหลัง ห้องนักบินมองเห็นได้เพียงเล็กน้อยที่ด้านหน้าของส่วนบนของลำตัวเครื่องบิน

ในขณะเดียวกัน อุตสาหกรรมการบินโดยรวมก็เริ่มให้ความสนใจกับ เครื่องบิน VTOL มากขึ้นเรื่อย ๆ คาดการณ์ว่าสงครามในยุโรปในอนาคตจะเริ่มต้นด้วยการแลกเปลี่ยนอาวุธนิวเคลียร์ซึ่งจะทำลายฐานทัพอากาศส่วนใหญ่ ดังนั้นเครื่องบินจึงจำเป็นต้องปฏิบัติการจากฐานทัพอากาศ ถนน หรือแม้แต่สนามบินที่ไม่ได้เตรียมไว้ซึ่งมีจำกัด ความพยายามในการวิจัยจำนวนมากถูกทุ่มเทให้กับวิธีการแก้ปัญหาต่างๆ เพื่อรักษาความสามารถในการโจมตีตอบโต้ครั้งที่สอง วิธีการแก้ปัญหาเหล่านี้บางส่วนรวมถึงเครื่องบินที่ปล่อยจากจรวด เช่น แนวคิด การปล่อยแบบความยาวศูนย์ในขณะที่หลายบริษัทเริ่มทำงานเกี่ยวกับเครื่องบิน VTOL ในฐานะวิธีการแก้ปัญหาระยะยาวที่เหมาะสมกว่า[ 8 ]

ฟรอสต์รู้สึกว่าประสิทธิภาพอันยอดเยี่ยมของเครื่องยนต์ใหม่ของเขานั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับเครื่องบิน VTOL เนื่องจากมีอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนัก ที่คาดว่าจะสูง ปัญหาคือจะใช้แรงขับแบบวงแหวนเพื่อขับเคลื่อนเครื่องบินไปข้างหน้าได้อย่างไร รวมถึงปัญหาในการติดตั้งเครื่องยนต์ขนาดใหญ่มากลงในโครงสร้างเครื่องบินที่เหมาะสม ฟรอสต์แนะนำให้ใช้ท่อและช่องระบายอากาศหลายชุดเพื่อเปลี่ยนทิศทางแรงขับที่ไหลออกมาจากด้านหน้าของเครื่องยนต์ไปยังด้านหลัง เพื่อให้ท่อสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การออกแบบจึงส่งแรงขับออกไปตามขอบด้านหน้าของปีกรูปสามเหลี่ยม หนา เนื่องจากเครื่องยนต์มีรูปทรงเป็นแผ่นกลม รูปทรงสามเหลี่ยมเดลต้าจึงถูกดันออกมาใกล้ด้านหน้าซึ่งมาบรรจบกับแผ่นกลมของเครื่องยนต์ ทำให้เกิดรูป ทรงคล้ายโพดำบนไพ่ [ 7 ]

เครื่องยนต์มีรูปทรงเป็นแผ่นกลม และช่องรับอากาศอยู่ตรงกลาง ซึ่งหมายความว่าช่องรับอากาศของเครื่องยนต์ต้องอยู่ใกล้กับกึ่งกลางปีก ในแบบของเครื่องบินรุ่น Ace ช่องรับอากาศเหล่านี้จะอยู่ค่อนไปทางด้านหน้าของกึ่งกลางทั้งด้านบนและด้านล่างของเครื่องบิน ห้องนักบินอยู่เหนือจุดรองรับหลัก ด้านหลังช่องรับอากาศ มี "แกนหลัก" อยู่ด้านบนและด้านล่างทอดยาวจากบริเวณห้องนักบินไปยังขอบด้านท้ายของเครื่องบิน นอกจากนี้ยังมีการศึกษาแบบแผนพื้นฐานอื่นๆ อีกหลายแบบ รวมถึงแบบ "Omega" ซึ่งมีรูปทรงคล้ายแผ่นกลมมากกว่า เนื่องจากมีการตัดส่วนท้ายของปีกสามเหลี่ยมออกไปด้วย

สำหรับการปฏิบัติการ VTOL คาดว่าเครื่องบินจะตั้งตรงขึ้น โดยได้รับการรองรับจากขาลงจอดที่ยาวซึ่งยื่นออกมาจากลำตัว การลงจอดจะทำได้ในมุมที่สูงมาก ทำให้การมองเห็นระหว่างการเข้าใกล้ทำได้ยากมาก การทดลอง VTOL อื่นๆ ในยุคนั้นพยายามหาวิธีแก้ปัญหาต่างๆ รวมถึงการหมุนที่นั่งนักบินและห้องนักบิน แต่ก็ไม่มีวิธีใดที่ได้ผลดีนัก อีกปัญหาหนึ่งของการทดลอง VTOL ต่างๆ คือการรักษาเสถียรภาพในการลอยตัวทำได้ยาก แม้ว่าจะไม่ใช่เรื่องที่ไม่คาดคิดก็ตาม วิธีแก้ปัญหานี้จะต้องส่งแรงขับลงมาจากพื้นที่ขนาดใหญ่กว่า เช่นเดียวกับในเฮลิคอปเตอร์ ซึ่งแรงยกจะกระจายไปทั่วพื้นที่ของจานใบพัด[ 4 ]นักออกแบบส่วนใหญ่หันมาใช้การดึงอากาศจากคอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์ และส่งผ่านท่อที่จัดเรียงอยู่รอบๆ เครื่องบิน การออกแบบเครื่องยนต์ของ Frost ใช้หัวฉีดจำนวนมากจนการจัดเรียงแบบนั้นทำได้ยาก

ในปี 1952 การออกแบบมีความก้าวหน้ามากพอที่คณะกรรมการวิจัยด้านการป้องกัน ประเทศของแคนาดา ให้ทุนสนับสนุนด้วยสัญญามูลค่า 400,000 ดอลลาร์แคนาดา ในปี 1953 แบบจำลองไม้ของโครงการ Y ก็เสร็จสมบูรณ์ ซึ่งปัจจุบันเหลือเพียงภาพถ่ายเท่านั้น ดูเหมือนว่าโครงการนี้จะถูกพิจารณาว่ามีค่าใช้จ่ายสูงเกินไปภายในกองทัพ ซึ่งในขณะนั้นกำลังมีส่วนร่วมในโครงการป้องกันภัยทางอากาศที่มีราคาแพงมากหลายโครงการ เมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 1953 เรื่องราวเกี่ยวกับโครงการนี้รั่วไหลไปยังหนังสือพิมพ์Toronto Starพร้อมกับภาพของแบบจำลองโอเมก้า เห็นได้ชัดว่าเพื่อหวังจะได้รับเงินทุนเพิ่มเติม[ a ]ห้าวันต่อมา รัฐมนตรีว่าการกระทรวงการผลิตด้านการป้องกันประเทศแจ้งต่อสภาผู้แทนราษฎรว่า Avro กำลังทำงานเกี่ยวกับ "แบบจำลอง" ของจานบินที่สามารถบินได้ด้วยความเร็ว 1,500 ไมล์ต่อชั่วโมง (2,400 กม./ชม.) และไต่ระดับขึ้นในแนวดิ่ง อย่างไรก็ตาม เงินทุนเพิ่มเติมก็ไม่ได้รับการอนุมัติ

โครงการ Y-2: "ท่อขึ้นแบบราบ"

"แจ็ค" ฟรอสต์ สาธิตปรากฏการณ์โคอันดา (Coandă effect) โดยอากาศอัดไหลออกมาจากปลายท่อสีแดง แล้วไหลผ่านด้านบนของแผ่นโลหะ ปรากฏการณ์โคอันดาทำให้ลม "เกาะ" กับแผ่นโลหะ โดยโค้งงอลงที่ขอบและไหลในแนวตั้ง กระแสลมนี้ช่วยพยุงแผ่นโลหะไว้ในอากาศ

ในขณะที่โครงการ Y ดำเนินต่อไป ฟรอสต์ก็เริ่มสนใจปรากฏการณ์โคอันดาซึ่งการไหลของของเหลวจะเป็นไปตามรูปทรงนูนที่ชัดเจน ซึ่งอาจเป็นสิ่งที่คาดไม่ถึงในตอนแรก ฟรอสต์รู้สึกว่าปรากฏการณ์นี้สามารถนำมาใช้กับการออกแบบเครื่องยนต์ของเขาเพื่อสร้างเครื่องบิน VTOL ที่ใช้งานได้จริงมากขึ้น โดยไอเสียจะไหลออกไปด้านนอกเหนือพื้นผิวด้านบนของเครื่องบินแล้วถูกส่งลงมาด้านล่างผ่านโครงสร้างคล้ายปีก ซึ่งจะสร้างแรงยกขึ้นรอบขอบทั้งหมดของเครื่องบิน ทำให้สามารถลงจอดได้ "ราบ" เขาได้สร้างแบบจำลองทดลองขนาดเล็กจำนวนหนึ่งโดยใช้อากาศอัดแทนเครื่องยนต์เพื่อเลือกรูปทรงของโครงเครื่องบินที่เหมาะสม และในที่สุดก็ตัดสินใจว่ารูปทรงแผ่นดิสก์เป็นทางออกที่ดีที่สุด[ 9 ]

ขณะที่เขาทำการทดลองเหล่านี้ต่อไป เขาพบว่าระบบกำหนดทิศทางแรงขับแบบเดียวกันที่เขาตั้งใจไว้สำหรับการปฏิบัติงาน VTOL นั้นใช้ได้ผลดีเช่นเดียวกันสำหรับการบินไปข้างหน้า ในกรณีนี้ รูปทรงแผ่นดิสก์นั้นไม่ได้เป็นพื้นผิวยกที่ดีในตัวมันเอง เนื่องจากมันเป็นกลางในแง่ของทิศทางการยก กล่าวคือ มันจะบินไปด้านข้างได้ง่ายพอๆ กับที่มันจะบินไปข้างหน้า อย่างไรก็ตาม โดยการปรับเปลี่ยนการไหลของอากาศด้วยการใช้แรงขับไอพ่นเพียงเล็กน้อย การไหลของอากาศโดยรวมเหนือยานสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมาก ทำให้เกิด "ปีกเสมือน" ในรูปแบบใดก็ได้ตามต้องการ ตัวอย่างเช่น โดยการส่งแรงขับไอพ่นเพียงเล็กน้อยลงด้านล่าง มวลอากาศจำนวนมากจะถูกดึงไปเหนือพื้นผิวด้านบนของปีกและเพิ่มการไหลเหนือปีกอย่างมาก ทำให้เกิดแรงยก[ 10 ]

ดูเหมือนว่านี่จะเป็นทางออกสำหรับปัญหาที่ยุ่งยากที่สุดปัญหาหนึ่งในยุคนั้น นั่นคือการออกแบบเครื่องบินที่มีประสิทธิภาพทั้งในความเร็วต่ำกว่าเสียงและเหนือเสียง แรงยกในความเร็วต่ำกว่าเสียงเกิดจากการไหลของอากาศรอบปีกตามแนวเส้นลื่นไหลแต่แรงยกในความเร็วเหนือเสียงเกิดจากคลื่นกระแทกณ จุดที่มีความโค้งวิกฤต ไม่มีแบบใดแบบหนึ่งที่สามารถให้ประสิทธิภาพสูงในทั้งสองช่วงความเร็วได้ แผ่นปีกเป่าลมอาจแก้ปัญหานี้ได้โดยออกแบบมาเพื่อประสิทธิภาพในความเร็วเหนือเสียงเท่านั้น จากนั้นใช้แรงขับจากไอพ่นเพื่อปรับเปลี่ยนการไหลของอากาศในความเร็วต่ำกว่าเสียงให้คล้ายกับปีกปกติ การออกแบบที่ได้จะมีประสิทธิภาพสูงในความเร็วเหนือเสียง มีประสิทธิภาพในความเร็วต่ำกว่าเสียงที่เหมาะสม และยังสามารถขึ้นลงในแนวดิ่งได้ทั้งหมดในแบบเดียว

การมีส่วนร่วมของสหรัฐอเมริกา: โครงการ 1794/WS 606A

โมเดลเครื่องบิน Y-2 (ขวา) และ Avrocar (ซ้าย) ของบริษัท Avro

ในช่วงปลายปี 1953 กลุ่มผู้เชี่ยวชาญด้านการป้องกันประเทศของสหรัฐฯ ได้เดินทางไปเยี่ยมชม Avro Canada เพื่อชมเครื่องบินขับไล่ CF-100 รุ่นใหม่[ 11 ]ระหว่างทาง Frost ได้นำการทัวร์ไปต่อยอดและเปลี่ยนเส้นทางไปยังพื้นที่โครงการพิเศษ ซึ่งเขาได้แสดงแบบจำลองและภาพวาดของโครงการ Y (บางส่วนไม่เคยมีเจ้าหน้าที่ระดับสูงของบริษัทเห็นมาก่อน) สำหรับเครื่องบินรูปทรงจานกลมที่รู้จักกันในชื่อ "โครงการ Y-2" กองทัพอากาศสหรัฐฯ ตกลงที่จะรับช่วงต่อเงินทุนสำหรับกลุ่มโครงการพิเศษของ Frost และมีการทำสัญญามูลค่า 750,000 ดอลลาร์สหรัฐในปี 1955 ในปี 1956 ฝ่ายบริหารของ Avro สนใจมากพอที่จะทุ่มเงิน 2.5 ล้านดอลลาร์สหรัฐเพื่อสร้างต้นแบบ "โครงการร่วมทุนส่วนตัว" ในเดือนมีนาคม 1957 กองทัพอากาศได้เพิ่มเงินทุนเพิ่มเติม และเครื่องบินลำนี้กลายเป็นระบบอาวุธ 606A

มีการศึกษาการออกแบบเครื่องบินขับไล่ VTOL หลากหลายรูปแบบ[ 4 ]โดยทั้งหมดมีพื้นฐานมาจากรูปทรงจานบิน ซึ่งนำไปสู่โครงการ 1794 ที่เกี่ยวข้องกับเครื่องบินขับไล่จานบินขนาดใหญ่ความเร็วเหนือเสียง แนวคิดนี้ได้รับการทดสอบในอุโมงค์ลมด้วยแบบจำลองขนาดต่างๆ โดยมีส่วนที่ยกสูงขึ้นตรงกลางเหนือเครื่องยนต์ซึ่งเป็นที่ตั้งของห้องนักบิน และช่องรับอากาศรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหลายช่องที่ให้ลมแก่เครื่องยนต์ในระหว่างการบินด้วยความเร็วต่ำ สำหรับการบินความเร็วเหนือเสียง ช่องรับอากาศด้านบนจะถูกปิดโดยใช้บานเกล็ดและอากาศจะถูกส่งมาจากช่องรับอากาศความเร็วเหนือเสียงแยกต่างหากตามด้านหน้าของส่วนที่ยกสูงขึ้น การประเมินประสิทธิภาพของ Frost สำหรับแนวคิดนี้คือมีศักยภาพที่Mach 3.5ที่ระดับความสูง 100,000 ฟุต (30,000 เมตร)

ขณะที่โครงการ 1794 กำลังพัฒนาAvro Canadaได้เสนอเวอร์ชันของ "โครงการ Y" คือ TS-140 เพื่อให้ตรงตาม ข้อกำหนด TS-140 ของ กองทัพเรือสหรัฐฯสำหรับเครื่องบินขับไล่ VTOL ในปี 1956 แต่กองทัพเรือปฏิเสธ[ 12 ] TS-140 เป็นเครื่องบินแบบปีกหน้า (canard) ที่ใช้ เครื่องยนต์เจ็ท Bristol Orpheus สี่เครื่อง แต่กองทัพเรือกลับเลือกD-188AของBell Aircraftแทน

มีการถกเถียงกันเกี่ยวกับแนวคิดนี้ภายในกองทัพอากาศสหรัฐฯ เนื่องจากหลายกลุ่มพยายามหาเงินทุนสำหรับโครงการที่ตนเองสนใจ เช่นเครื่องบินทิ้งระเบิดพลังงานนิวเคลียร์ [ 13 ] ในปี 1955 มีบทความยาวปรากฏใน นิตยสาร Look ซึ่ง เป็นการตีพิมพ์ซ้ำจากToronto Star ก่อนหน้านี้ โดยมีข้ออ้างหลายประการ รวมถึงการคาดการณ์ว่า การพบเห็น UFO ในปัจจุบัน เป็นจานบินที่สร้างโดยโซเวียต[ b ] บทความดัง กล่าวได้อธิบายถึงเครื่องบินดังกล่าวพร้อมแผนภาพที่ได้รับอิทธิพลอย่างชัดเจนจากการออกแบบ Avro [ 14 ]

เพื่อวัตถุประสงค์ในการทดสอบ เครื่องยนต์ใหม่ที่ประกอบด้วย เครื่องยนต์เจ็ท Armstrong Siddeley Viper จำนวน 6 เครื่องที่เป่าลมผ่านขอบด้านนอกของใบพัดได้รับการออกแบบภายใต้ชื่อ PV-704 โดย PV ย่อมาจาก Private Venture PV-704 เป็นการออกแบบชั่วคราวที่สร้างขึ้นในอาคารคล้ายบังเกอร์ด้านหลังศูนย์ทดสอบ Avro Experimental Test มีจุดประสงค์เพื่อทดสอบแนวคิดต่างๆ ของโครงการ 1794 และให้ข้อมูลการทดสอบแก่กองทัพอากาศสหรัฐฯ เพื่อแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของแนวคิด แผนเดิมที่จะทดสอบแท่นเครื่องยนต์ Viper ในช่วงแรกนั้นจะดำเนินการทดสอบการบินอิสระต่อไป แต่น่าเสียดายที่การทดสอบนั้นไม่ราบรื่นเลย แบบจำลองทดสอบประสบปัญหาการรั่วไหลของน้ำมันที่เป็นอันตราย ส่งผลให้เกิดไฟไหม้ถึง 3 ครั้ง[ 15 ]ในที่สุดก็ถึงจุดที่เจ้าหน้าที่กลัวเครื่องจักร แม้ว่าจะอยู่ในบูธที่สร้างจากกระจกกันกระสุนและเหล็กหนาหนึ่งในสี่นิ้วอย่างปลอดภัยก็ตาม การทดสอบเครื่องยนต์ครั้งสุดท้ายที่หายนะและเกือบถึงแก่ชีวิตในปี 1956 ซึ่งเกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์เจ็ท Viper ที่ทำงานผิดปกติ ทำให้ Frost เชื่อว่าจำเป็นต้องมีรถทดสอบที่อันตรายน้อยกว่า

กำเนิดของ Avrocar

เพื่อรวบรวมข้อมูลการบินเกี่ยวกับแนวคิดพื้นฐานในขณะที่การพัฒนาเครื่องยนต์ยังคงดำเนินต่อไป ในปี 1958 ฟรอสต์ได้เสนอให้สร้างยานทดสอบ "ต้นแบบ" ขนาดเล็กกว่าที่เขาเรียกว่าAvrocarในช่วงเวลานี้ กองทัพสหรัฐฯ กำลังมีส่วนร่วมในการทดลองต่างๆ มากมายเกี่ยวกับเครื่องบิน VTOL ขนาดเล็กที่จะทำหน้าที่เป็น "รถจี๊ปบินได้" [ 16 ]และพวกเขาก็เริ่มสนใจแนวคิดของ Avro เช่นกัน[ 17 ]ฟรอสต์นำเสนอการออกแบบขนาดเล็กของเขาเป็นทั้งต้นแบบของยานพาหนะที่เหมาะสมกับความต้องการของกองทัพบก และเป็นฐานทดสอบอากาศพลศาสตร์สำหรับ WS-606 ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพเบื้องต้นสำหรับ Avrocar คือความสามารถในการลอยตัวในสภาวะพื้นดินเป็นเวลาสิบนาที และระยะทำการ 25 ไมล์ (40 กม.) พร้อมน้ำหนักบรรทุก 1,000 ปอนด์ (450 กก.) [ 17 ]

เครื่องบินรบ Avrocar ของกองทัพสหรัฐฯ ถูกบรรยายว่าเป็น "รถจี๊ปบินได้" ในเอกสารของบริษัท

แผนใหม่ดูเหมือนจะทำให้ทุกคนพอใจ และสัญญาบริการร่วมมูลค่า 2 ล้านดอลลาร์[ 18 ]ซึ่งบริหารจัดการโดยกองทัพอากาศ ได้ถูกมอบให้แก่ Avro เพื่อสร้างและทดสอบ Avrocar สองลำ ซึ่งกองทัพบกเรียกกันว่าVZ-9-AV (โดย AV ย่อมาจาก "Avro" ซึ่งเป็นการเบี่ยงเบนที่ผิดปกติจากระบบการตั้งชื่อของกองทัพบกสหรัฐฯ ทั่วไป[ 19 ] ) ซึ่งเป็นรุ่นล่าสุดในตระกูลเครื่องบิน "VZ" ความสนใจของกองทัพบกในโครงการ Avrocar นั้นสูงมาก Bernard Lindenbaum จากห้องปฏิบัติการพลศาสตร์การบินของกองทัพอากาศ เล่าถึงการเดินทางไปวอชิงตันในช่วงปลายทศวรรษ 1950 เพื่อขอเงินทุนเพิ่มเติมสำหรับการศึกษาเกี่ยวกับการลดแรงต้านของเฮลิคอปเตอร์ แม้ว่าเงินทุนจะได้รับการอนุมัติ แต่เขาก็ได้ยินนายพลกองทัพบกคนหนึ่งกล่าวว่าHueyจะเป็นเฮลิคอปเตอร์ลำสุดท้ายที่กองทัพบกจะซื้อ เนื่องจากเฮลิคอปเตอร์จะถูกแทนที่ด้วย Avrocar [ 17 ]

เงินทุนเพิ่มเติมจากกองทัพอากาศประมาณ 700,000 ดอลลาร์ (ที่ไม่ได้ใช้จากโครงการ 606A) ได้ถูกโอนไปยังโครงการ Avrocar ด้วยเช่นกัน ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2492 ได้รับสัญญาเพิ่มเติมมูลค่า 1.77 ล้านดอลลาร์สำหรับต้นแบบลำที่สอง เมื่อเปิดตัว ประสิทธิภาพที่คาดการณ์ไว้นั้นเกินกว่าความต้องการอย่างมาก โดยมีความเร็วสูงสุด 225 นอต (417 กม./ชม.) เพดานบิน 10,000 ฟุต (3,000 ม.) ระยะทำการ 130 ไมล์ (209 กม.) พร้อมน้ำหนักบรรทุก 1,000 ปอนด์ (450 กก.) และสามารถบินวนเหนือพื้นดินได้พร้อมน้ำหนักบรรทุก 2,428 ปอนด์ (1,101 กก.) น้ำหนักขึ้นบินสูงสุดเมื่อเปลี่ยนไปบินไปข้างหน้าเหนือพื้นดินคำนวณได้เป็น 5,650 ปอนด์ (2,560 กก.) น้ำหนักสูงสุดเมื่อเปลี่ยนในพื้นดิน (GETOL) คือ 6,970 ปอนด์ (3,160 กก.) [ 17 ]

ในขณะที่กำลังผลิตแบบจำลองทดสอบการทำงานชุดแรกอยู่นั้น ก็เกิดภัยพิบัติขึ้น รัฐบาลแคนาดาได้ยกเลิกโครงการ Avro CF-105 Arrowใน "วันศุกร์ดำ" ซึ่งตรงกับวันที่ 20 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2492 ผลที่ตามมาคือการเลิกจ้างพนักงาน Avro Canada เกือบทั้งหมด รวมถึงพนักงานในกลุ่มโครงการพิเศษด้วย อย่างไรก็ตาม สามวันหลังจากการประกาศยกเลิกโครงการ Arrow พนักงานกลุ่มโครงการพิเศษหลายคนก็ได้รับการว่าจ้างกลับมาทำงานอีกครั้ง แต่ก็ไม่ใช่การดำเนินงานตามปกติเสียทีเดียว ทีมงานในตอนนี้ประกอบด้วยบุคคลจากทีม CF-100 และ CF-105 และกลุ่มโครงการพิเศษได้ย้ายเข้าไปอยู่ในอาคารหลักซึ่งแทบจะว่างเปล่า นอกจากนี้ ผู้บริหารระดับสูงของบริษัทก็เข้ามามีส่วนร่วมในการดำเนินงานของกลุ่มมากขึ้น[ 20 ]

สำนักงานโครงการกองทัพอากาศสหรัฐฯ ที่ดูแลโครงการ Avro แนะนำให้ยกเลิก WS-606A และงานที่เกี่ยวข้องทั้งหมด (รวมถึง Avrocar) คำสั่งงานแบบ "หยุด/ไปต่อ" [ 21 ]ออกมา และ Frost ถูกบังคับให้พยายามกอบกู้โครงการอีกครั้ง ด้วยความพยายามอย่างละเอียดถี่ถ้วน Frost ได้เสนอข้อโต้แย้งอย่างหนักแน่นเพื่อขอให้กองทัพสหรัฐฯ สนับสนุนเงินทุนต่อไป ในช่วงปลายเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2492 กองทัพอากาศสหรัฐฯ อนุญาตให้ Avro ดำเนินโครงการ "จานบิน" ต่อไป[ 22 ]

ออกแบบ

เครื่องบิน Avrocar เป็นเครื่องบินรูปทรงจานบินที่มีรูปร่างพื้นฐานเหมือนจานร่อน โดย พื้นผิวด้านบนของจานบินค่อนข้างโค้ง และด้านล่างโค้งน้อยกว่ามาก จานบินมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 18 ฟุต (5.5 เมตร) และหนา 3.5 ฟุต (1.1 เมตร) [ 23 ]โครงสร้างหลักเป็นรูปสามเหลี่ยมด้านเท่าขนาดใหญ่ ซึ่งส่วนประกอบต่างๆ ถูกยึดไว้ ใบพัด "turborotor" จำนวน 124 ใบตั้งอยู่ตรงกลางของรูปสามเหลี่ยม โดยแรงขับส่วนใหญ่ของใบพัดจะถูกส่งตรงลงผ่านช่องเปิดที่พื้นผิวด้านล่าง แต่บางส่วนจะถูกระบายออกไปเพื่อจ่ายพลังงานให้กับระบบควบคุมที่วิ่งไปตามขอบด้านนอกของจานบิน[ 23 ]

แผนผัง Avrocar จากคู่มือ VZ-9

กำลังขับเคลื่อนใบพัดมาจาก เครื่องยนต์เจ็ท Continental J69-T-9 จำนวน 3 เครื่องที่ติดตั้งอยู่บนโครง แต่ละเครื่องยนต์มีถังเชื้อเพลิงและน้ำมันของตัวเอง รวมถึงระบบสนับสนุนอื่นๆ แม้ว่าจะคาดการณ์ว่าในรุ่นต่อๆ ไปจะมีการเชื่อมต่อกันก็ตาม โครงสร้างส่วนใหญ่ของเครื่องบินทำจากอลูมิเนียม โดยมีน้ำหนักเปล่า 3,000 ปอนด์ (1,400 กิโลกรัม) [ 24 ]ระบบลงจอดของ Avrocar นั้นเป็นแบบพื้นฐาน โดยมีล้อเลื่อนขนาดเล็ก 3 ล้อติดตั้งอยู่บนเพลา "สั้น" ต่อมาได้มีการเปลี่ยนมาใช้แผ่นรองรับแรงกระแทกแทนในระหว่างการทดสอบ แม้ว่าจะไม่ได้ติดตั้งตามปกติก็ตาม[ 25 ]

การควบคุมของนักบินนั้นทำได้โดยสมบูรณ์ผ่านคันบังคับที่ติดตั้งด้านข้างเพียงอันเดียว การควบคุมการเอียงและการหมุนทำได้โดยการเคลื่อนไหวไปข้างหน้า-ข้างหลังและด้านข้างตามปกติ ในขณะที่การควบคุมการหันเหทำได้โดยการบิดคันบังคับ ไม่มีการใช้กลไกเชื่อมต่อใดๆ คันบังคับจะควบคุมการไหลของอากาศแรงดันสูงรอบๆ ยาน ซึ่งอาจเชื่อมต่อโดยตรงกับพื้นผิวควบคุมต่างๆ หรือโดยอ้อมผ่านการเชื่อมต่อสายเคเบิลในพื้นที่เพื่อทดแทนการควบคุมที่ตั้งใจจะใช้สายเคเบิล (เช่น การควบคุมคันเร่งบนเครื่องยนต์) [ 23 ]

ระบบควบคุมทิศทาง/แรงขับประกอบด้วยวงแหวนขนาดใหญ่ที่อยู่ด้านนอกของแผ่นดิสก์หลัก มีรูปร่างคล้ายสามเหลี่ยมมนโดยมีพื้นผิวเรียบอยู่ด้านใน เมื่อมองยานจากด้านข้าง แผ่นควบคุมแทบจะมองไม่เห็น ปรากฏอยู่ในตำแหน่งที่เป็นกลางเพื่อกลมกลืนกับรูปทรง นักบินควบคุมการเคลื่อนที่ของวงแหวนสัมพันธ์กับส่วนที่เหลือของยาน ส่งผลต่อการไหลของอากาศที่เคลื่อนออกไปจากศูนย์กลางของยาน แรงยกในแนวดิ่งสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเลื่อนวงแหวนทั้งหมดลง ซึ่งจะทำให้เกิดการไหลของอากาศมากขึ้นเหนือพื้นผิวด้านบน จากนั้นอากาศจะโค้งลงบนพื้นผิวนี้ไปยังพื้นดิน การเอียงวงแหวนส่งผลให้เกิดแรงขับที่ไม่สมมาตรสำหรับการควบคุมทิศทาง[ 26 ]

พบว่ายานลำนี้ไม่เสถียรโดยเนื้อแท้ในการบินไปข้างหน้า เนื่องจากจุดศูนย์กลางแรงดัน อากาศพลศาสตร์ อยู่ไกลจากจุดศูนย์กลางแรงโน้มถ่วง [ 27 ] ดังนั้น Avrocar จึงมีระบบเสริมความเสถียร เชิงกล ที่แยกอิสระจากการควบคุมของนักบิน ใบพัดเทอร์โบมีโมเมนตัมเชิงมุม ค่อนข้างมาก และมีจุดประสงค์เพื่อทำหน้าที่เป็นไจโรสโคป ที่ทรงพลัง ซึ่งให้ทิศทางการบิน "ปกติ" สายควบคุมที่ติดอยู่กับฐานของใบพัดจะถูกดึงเมื่อยานเคลื่อนที่สัมพันธ์กับใบพัด ทำให้พื้นผิวควบคุมทำงานเพื่อต่อต้านการเคลื่อนที่

ยานพาหนะนี้ถูกควบคุมโดยลูกเรือสองคน ซึ่งประจำอยู่ในห้องนักบินแยกกันที่เบียดเสียดกันอยู่ในพื้นที่ว่างในโครงสร้างเครื่องบิน ในทางปฏิบัติ โดยปกติจะมีนักบินเพียงคนเดียวอยู่บนเครื่องระหว่างการทดสอบ มีการบินจำนวนหนึ่งโดยมีผู้สังเกตการณ์อยู่ในห้องนักบินที่สอง จนกว่าปัญหาการควบคุมจะได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ นักบินทดสอบของ Avro ได้เรียนรู้ "สัมผัส" สำหรับการป้อนข้อมูลการควบคุมที่ไวมาก และในที่สุด Potocki หัวหน้านักบินทดสอบการพัฒนาของ Avro Aircraft ก็สามารถสาธิตการบินแบบ "ไม่ต้องควบคุมด้วยมือ" ได้ อย่างไรก็ตาม Peter Cope นักบินทดสอบของ Avro, Walter J. Hodgson นักบินโครงการของ USAF และ Fred J. Drinkwater III หัวหน้านักบินทดสอบ ของศูนย์วิจัย Ames ของ NASA ซึ่งทั้งหมดได้บิน Avrocar ต่างก็พิจารณาว่ามันยังคงเป็นยานพาหนะที่ควบคุมยาก Drinkwater เปรียบเทียบการบินในยานพาหนะนี้ว่าเหมือน "การทรงตัวบนลูกบอลชายหาด" [ 28 ]

ประวัติการดำเนินงาน

การทดสอบ

รถยนต์ Avrocar คันแรกถูกเตรียมพร้อมที่โรงงาน Avro ประมาณปี 1958

เครื่องบิน Avrocar ลำแรก หมายเลข58-7055ออกจากโรงงาน Avro Malton ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2492 ตั้งแต่วันที่ 9 มิถุนายนถึง 7 ตุลาคม พ.ศ. 2492 ได้มีการทดสอบในแท่นทดสอบการลอยตัวแบบคงที่[ 29 ]น่าเสียดายที่พบว่าก๊าซร้อนจากท่อไอเสียผสมกลับเข้าไปในช่องรับอากาศขณะลอยตัว ทำให้แรงขับของเครื่องยนต์ลดลง นอกจากนี้ พัดลมยังสร้างแรงยกจากพื้นที่ผิวเพียงเล็กน้อย ทำให้แรงขับโดยรวมลดลง ท่อต่างๆ ยังพบว่ามีการสูญเสียมากกว่าที่คาดไว้ และการดัดแปลงหลายครั้งก็ไม่สามารถแก้ไขปัญหานี้ได้มากนัก ปัญหาเหล่านี้ลดแรงยกสูงสุดที่ระดับความสูงที่สูงขึ้นนอกเขตอิทธิพลของพื้นดินเหลือเพียง 3,150 ปอนด์ (1,430 กิโลกรัม) ซึ่งน้อยกว่าน้ำหนักเปล่าของเครื่องบินที่ 4,285 ปอนด์ (1,944 กิโลกรัม) นั่นหมายความว่าเครื่องบินจะไม่สามารถลอยตัวนอกเขตอิทธิพลของพื้นดินได้ หลังจากการทดสอบเหล่านี้ ยานพาหนะถูกส่งไปยังNASA Amesเพื่อทำการทดสอบในอุโมงค์ลม

ลำที่สอง หมายเลข59-4975สร้างเสร็จในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2492 ในวันที่ 29 กันยายน ได้มีการทดลองบินลอยตัวครั้งแรกโดยใช้ Avrocar ที่ผูกติดกับพื้น[ 30 ]หลังจากที่ยานลอยขึ้นสู่ท้องฟ้า การสั่นสะเทือนแบบหมุนและเอียงที่ควบคุมไม่ได้ก็เริ่มขึ้น ทำให้ล้อทั้งสามล้อตกลงสู่พื้นทีละล้อ นักบิน WD "Spud" Potocki จึงปิดเครื่องยนต์ทั้งหมดทันที มีการเปลี่ยนแปลงระบบรักษาเสถียรภาพเพื่อให้ควบคุมได้มากขึ้น ในขณะเดียวกันก็มีการตรวจสอบสายยึดแบบใหม่เพื่อปรับปรุงความสามารถในการควบคุมปัญหาประเภทนี้[ 4 ]เมื่อการทดสอบดำเนินต่อไป ก็เห็นได้ชัดว่าปัญหานี้เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติในการออกแบบ และวิศวกรเริ่มเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า "hubcapping" ซึ่งตั้งชื่อตามลักษณะที่ดูคล้ายกับฝาครอบดุมล้อที่หมุนอยู่บนพื้น[ 31 ]

การตรวจสอบผลกระทบเผยให้เห็นสาเหตุของปัญหา ขณะที่อยู่ในสภาวะอากาศใกล้พื้นดิน อากาศที่มีความดันสูงใต้ตัวยานจะถูกกักไว้ ทำให้พื้นที่ทั้งหมดเต็มไปด้วยอากาศ และให้ฐานที่มั่นคง เมื่อยานลอยขึ้นจากสภาวะอากาศใกล้พื้นดิน อากาศจะก่อตัวเป็นลำแคบๆ เพียงลำเดียว ซึ่งฟรอสต์อธิบายว่าเป็น "ลำต้นของต้นไม้" ที่ระดับความสูงปานกลาง ยานจะเปลี่ยนจากสภาวะหนึ่งไปอีกสภาวะหนึ่งชั่วขณะ ในช่วงเวลานั้น ด้านหนึ่งของยานจะได้รับการรองรับอย่างสมบูรณ์ ในขณะที่การรองรับกำลังหายไปใต้ด้านอื่นๆ ซึ่งนำไปสู่การโยกตัวอย่างรุนแรงไปทางด้านที่ไม่ได้รับการรองรับ ทันทีที่เกิดเหตุการณ์นี้ ด้านนั้นจะเข้าใกล้พื้นดินและกลับมามีอากาศรองรับอีกครั้ง ในขณะที่ด้านอื่นๆ จะถูกยกขึ้นเหนือขีดจำกัดนี้ กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ โดยยานจะกลิ้งไปมา มีการดัดแปลงเพื่อพยายามแก้ไขปัญหา ในที่สุดได้มีการเจาะรู 52 รูที่ด้านล่างของยาน โดยอยู่ห่างจากศูนย์กลาง 3 ฟุตในแนวรัศมี รูเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเจ็ทกลางเพื่อทำให้เบาะรองรับพื้นดินมีความเสถียร[ 32 ]

เมื่อการปรับปรุงแก้ไขเสร็จสมบูรณ์และดูเหมือนว่าจะใช้งานได้ การบินอิสระครั้งแรกเกิดขึ้นในวันที่ 12 พฤศจิกายน 1959 การทดสอบนี้พิสูจน์ให้เห็นว่าระบบควบคุมหัวฉีดนั้นใช้การไม่ได้ สปอยเลอร์มีจุดประสงค์เพื่อบังคับทิศทางอากาศออกไปเหนือด้านบนหรือด้านล่างของแผ่นปิดวงแหวน โดยจะออกทางด้านล่างเท่านั้นในระหว่างการลอยตัว แต่จะออกทางด้านบนและด้านล่างในระหว่างการบินไปข้างหน้า แนวคิดก็คือ เมื่อแผ่นปิดอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมเพื่อควบคุมการบิน แรงยกจะลดลงด้านหนึ่งและเพิ่มขึ้นอีกด้านหนึ่ง แรงยกนั้นลดลงด้านหนึ่งจริง แต่แรงยกอีกด้านหนึ่งไม่ได้ดีขึ้น ดังนั้นการควบคุมทุกครั้งจึงส่งผลให้ระดับความสูงลดลง หลังจากบินไปห้าเที่ยวบิน การทดสอบจึงถูกระงับชั่วคราวในวันที่ 5 ธันวาคม 1959 ซึ่งในเวลานั้น Avrocar มีเวลาทดสอบรวม ​​18.5 ชั่วโมง

เครื่องบิน Avrocar 59-4975หลังจากได้รับการดัดแปลงแล้ว ถูกทดสอบโดยไม่มีหลังคาห้องนักบินและติดตั้งวงแหวน "ปรับโฟกัส" รอบนอก ประมาณปี 1961 การทดสอบแสดงให้เห็นว่าความร้อนนั้นรุนแรงมากจนอุปกรณ์ทั้งหมดไหม้เกรียมเป็นสีน้ำตาลหลังจากบินเพียงไม่กี่เที่ยว

มีการติดตั้งการออกแบบใหม่ทั้งหมดในช่วงฤดูหนาว สปอยเลอร์เดิมถูกถอดออกและแทนที่ด้วยวงแหวนเดี่ยวใต้แผ่นปิดวงแหวน วงแหวนจะเลื่อนตามยานภายใต้การควบคุม โดย "ปิด" ช่องว่างด้านหนึ่งในขณะที่เปิดอีกด้านหนึ่ง การทดสอบยังคงดำเนินต่อไปในเดือนมกราคม พ.ศ. 2503 และดูเหมือนว่าจะทำงานได้ดีขึ้นมาก อย่างไรก็ตาม แม้ว่าระบบควบคุมใหม่จะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการลอยตัว แต่ยานกลับไม่เสถียรที่ความเร็วสูงกว่า 30 นอต (56 กม./ชม.) ยาน Avrocar ลำแรกที่ Ames ได้รับการดัดแปลงในลักษณะเดียวกัน และในเดือนเมษายน พ.ศ. 2503 ได้มีการทดสอบในอุโมงค์ลมขนาด 40 ฟุต × 80 ฟุต (12 ม. × 24 ม.) [ 33 ]ปัญหาเริ่มชัดเจน วงแหวนปิดกั้นแรงขับของเครื่องยนต์โดยรวมมากจนกำลังโดยรวมลดลงอย่างมาก เมื่อยานเร่งความเร็วขึ้น การไหลของอากาศที่ด้านล่างจะลดการไหลเวียน ทำให้แรงยกเนื่องจากการไหลของอากาศเหนือพื้นผิวด้านบนลดลง นี่เป็นสิ่งที่คาดไม่ถึง การหมุนเวียนอากาศกลับเข้าไปในอากาศถูกมองว่าเป็น "สิ่งที่ไม่ดี" เนื่องจากการสูญเสียแรงขับของเครื่องยนต์ และดูเหมือนว่าผลดีของการหมุนเวียนอากาศกลับเข้าไปในอากาศต่อแรงยกจะไม่ได้รับการยอมรับ ในที่สุด เพื่อรักษาแรงยกไว้ที่ความเร็วไปข้างหน้าสูงขึ้น ยานต้องเอียงไปจนสุดขีดความสามารถในการควบคุม

Avro เชื่อมั่นว่าแนวคิดนี้ยังคงใช้งานได้ และเสนอโปรแกรมใหม่สำหรับการปรับปรุงระบบขับเคลื่อนและควบคุมครั้งใหญ่ แทนที่จะใช้แฟลปรูปสามเหลี่ยมวงแหวนเดี่ยวและสปอยเลอร์ หรือการควบคุมแบบวงแหวนในภายหลัง ระบบใหม่นี้ประกอบด้วยระบบควบคุมแยกกันสองระบบสำหรับการลอยตัวและการบินไปข้างหน้า โดยรวมเข้าไว้ในหัวฉีดเดียว สำหรับการลอยตัว จะมีการเปิด "ประตูเปลี่ยนผ่าน" หลายบานเข้าไปในหัวฉีด ปิดกั้นและเปลี่ยนทิศทางการไหลลงด้านล่างของเครื่องบิน การควบคุมในระหว่างช่วงนี้ทำได้โดยการขยับส่วนนอกของแฟลปเพื่อ "โฟกัส" การไหล ที่ความเร็วสูงขึ้น ประตูจะปิดลง ทำให้ลมไหลออกจากขอบของเครื่องบิน ซึ่งมีชุดควบคุมคล้ายแฟลปแบบง่ายๆ ตั้งอยู่ ระบบควบคุมใหม่นี้ครอบคลุมส่วนท้าย 3/4 ของเส้นรอบวงด้านนอกของเครื่องบิน ส่วนด้านหน้ามีเฉพาะระบบควบคุมการลอยตัวเท่านั้น[ 25 ]

การปรับปรุงแก้ไขโมเดล Ames เสร็จสมบูรณ์และเริ่มการทดสอบอีกครั้งในเดือนเมษายน พ.ศ. 2504 การออกแบบใหม่แสดงให้เห็นถึงการควบคุมการลอยตัวที่ดีขึ้นมากและการยกตัวที่ดีขึ้นอย่างมาก ยานพาหนะสามารถเดินทางได้เร็วถึง 100 นอต (190 กม./ชม.) ซึ่งเป็นการปรับปรุงที่ดีขึ้นมากจาก 30 นอต (56 กม./ชม.) ที่เคยทำมาก่อน อย่างไรก็ตาม มันยังคงไม่เสถียรในแนวดิ่ง และแสดงอาการเชิดหัวขึ้นอย่างรุนแรง วิศวกรของ NASA พยายามแก้ไขปัญหานี้ด้วยหางรูปตัว Tแต่พบว่ามันเข้าไปอยู่ในกระแสลมของเทอร์โบโรเตอร์และไม่ได้ช่วยอะไร ทีมของ Frost พิจารณาการออกแบบใหม่สองแบบ แบบหนึ่งมีหางแนวตั้งขนาดใหญ่ และอีกแบบหนึ่งมีปีกที่มีส่วนปลายแนวตั้ง — "วิงเล็ต" การออกแบบทั้งสองแบบใช้ เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท General Electric J85 สองเครื่องที่มีแรงขับ 2,700 lbf (12 kN) และเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของเทอร์โบโรเตอร์จากห้าฟุตเป็นหกฟุต[ 34 ]

เมื่อวันที่ 9 มิถุนายน พ.ศ. 2504 ได้มีการทำการประเมินการบินครั้งที่สองของกองทัพอากาศสหรัฐฯ/นาซาสำหรับ Avrocar โดยใช้ต้นแบบที่สองที่ได้รับการดัดแปลงในลักษณะเดียวกัน ณ โรงงาน Avro ในระหว่างการทดสอบเหล่านี้ ยานพาหนะสามารถทำความเร็วสูงสุดได้ 20 นอต (37 กม./ชม.) และแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการข้ามคูน้ำที่มีความกว้าง 6 ฟุตและลึก 18 นิ้ว (460 มม.) การบินเหนือระดับความสูงวิกฤตพิสูจน์แล้วว่าเป็นอันตรายหรือแทบเป็นไปไม่ได้เลยเนื่องจากความไม่เสถียรโดยธรรมชาติ[ 35 ]รายงานการทดสอบการบินยังระบุถึงปัญหาการควบคุมหลายประการอีกด้วย[ 36 ]

การยกเลิก

ก่อนที่จะมีการปรับปรุงแก้ไข เงินทุนก็หมดลงในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2504 ข้อเสนอของฟรอสต์สำหรับการออกแบบที่ปรับปรุงแล้วไม่ได้รับการยอมรับ และโครงการ Avrocar และ WS-606A ความเร็วเหนือเสียง VTOL ที่เกี่ยวข้องก็ถูกยกเลิกอย่างเป็นทางการในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2504 โดยกองทัพสหรัฐฯ ผู้บริหารของบริษัท Avro สนับสนุนโครงการวิจัย VTOL เพิ่มเติม โดยสำรวจการกำหนดค่าใหม่ที่รวมเข้ากับแพลตฟอร์มแบบจาน[ 35 ]และแม้แต่รุ่น "เครื่องบินไอพ่นยก" แต่ก็ไม่มีความสนใจเพิ่มเติมจากแคนาดาหรือแหล่งอื่น ๆ ซึ่งเป็นการสิ้นสุดโครงการกลุ่มโครงการพิเศษนี้ ในปี พ.ศ. 2504 ข้อเสนอหลายฉบับในภายหลัง รวมถึงแนวคิดเครื่องบินขับไล่ VTOL Avro P470 ที่ได้มาจากกลุ่มโครงการพิเศษ ได้ถูกส่งเพื่อตอบสนองการแข่งขันของ NATO สำหรับเครื่องบินขับไล่โจมตีทางยุทธวิธี[ 37 ]ความต้องการเหล่านี้ได้รับการเติมเต็มโดยHawker Siddeley Harrierแต่โดยทั่วไปแล้ว ความสนใจใน VTOL ก็จางหายไป เนื่องจากเป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าการโจมตีด้วยอาวุธนิวเคลียร์ก่อนจะไม่ถูกนำมาใช้ในช่วงเริ่มต้นของสงครามในยุโรป

เครื่องบิน Avro VZ-9-AV Avrocar ที่ศูนย์อนุรักษ์ บูรณะ และเก็บรักษา Paul E. Garber พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งชาติประมาณปี 1984

เครื่องบิน Avrocar ลำที่สองมีชั่วโมงบินประมาณ 75 ชั่วโมงเมื่อสิ้นสุดการทดสอบการบิน เมื่อพิจารณาจากประสิทธิภาพแล้ว Avrocar ถือเป็นความล้มเหลวอย่างสิ้นเชิง: มันไม่สามารถยกตัวเองขึ้นจากพื้นได้อย่างปลอดภัยเกินกว่าไม่กี่ฟุต และการออกแบบที่อ้วนกลมซึ่งจำกัดประสิทธิภาพความเร็วสูง ประกอบกับความร้อนที่ทนไม่ได้และเสียงท่อไอเสียที่ดังลั่น ทำให้มันไม่เหมาะสมกับการใช้งานทางทหาร แม้จะถือว่าเป็นความล้มเหลวทางเทคนิค แต่การออกแบบของมันก็เป็นสิ่งที่คาดการณ์ได้: มันเกือบจะเป็นหนึ่งในยานโฮเวอร์คราฟต์ ลำแรกของโลก คือSaunders Roe SR.N1ซึ่งก็ขึ้นบินในปี 1959 เช่นกัน อย่างไรก็ตาม จอห์น ฟรอสต์ นักออกแบบของบริษัท ได้ยื่นขอสิทธิบัตรจำนวนมากในแคนาดา สหราชอาณาจักร และสหรัฐอเมริกา ซึ่งได้สร้างบทบาทสำคัญที่ Avrocar และยานทดลอง Avro ที่เกี่ยวข้องได้สร้างขึ้นในโลกของ VTOL [ 6 ] [ 38 ]

ความคืบหน้าล่าสุด

เครื่องบิน Avrocar ที่พิพิธภัณฑ์แห่งชาติกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกา

ตามที่ Russell Lee ภัณฑารักษ์ของ พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งชาติกล่าวไว้ Avro VZ-9 Avrocar เป็น "ทางตัน" ในการออกแบบ VTOL แต่นวัตกรรมทางเทคโนโลยีของมันกลับดึงดูดความสนใจของนักออกแบบคนอื่นๆ หนึ่งในองค์ประกอบการออกแบบที่มันนำมาใช้คือการใช้พัดลมแบบมีท่อ ซึ่งนำไปสู่โครงการทดลองอื่นๆ ดร. Paul Moller ชาวแคนาดาที่เคยทำงานที่ Avro Canada ในฐานะวิศวกรหนุ่ม ได้สร้างยาน VTOL ทดลองชุดแรกโดยใช้เทคโนโลยี "จานบิน" โดยใช้พัดลมแบบมีท่อฝังอยู่ภายในแบบเดียวกับ Avrocar XM-2 ซึ่งเป็นรุ่นแรกในซีรีส์นี้มีลักษณะคล้ายจานบินขนาดเล็กอย่างน่าทึ่ง หลังจากการทดสอบการผูกเชือกที่ประสบความสำเร็จ[ 39 ]การออกแบบจานบินซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกเผยแพร่ในชื่อ "discojet" ก็ถูกยกเลิก และโครงการล่าสุดของพวกเขาคือMoller Skycarซึ่งมีลักษณะคล้ายรถบิน[ 40 ]

เรื่องราวของ Avrocar ไม่ได้จบลงเมื่อโครงการถูกยกเลิก มีการผลิต Avrocar เพียงสองลำเท่านั้น และเนื่องจากกองทัพสหรัฐฯ เป็นผู้จ่ายเงินสำหรับงานนี้ เครื่องบินทั้งสองลำจึงกลับมาเป็นกรรมสิทธิ์ของสหรัฐฯ เมื่อโครงการสิ้นสุดลง ลำที่สอง หมายเลขซีเรียล59-4975ซึ่งใช้สำหรับการทดสอบ "การบิน" ได้กลับไปยังแคนาดาชั่วคราวเพื่อจัดแสดงในมอนทรีออลในงานนิทรรศการ Man and His World (1968) หลังจากจัดแสดงกลางแจ้งเป็นเวลานาน ปัจจุบันเครื่องบินลำนี้อยู่ระหว่างการบูรณะที่พิพิธภัณฑ์การขนส่งกองทัพบกสหรัฐฯในฟอร์ตยูสติส รัฐเวอร์จิเนีย[ 18 ]

เครื่องบิน Avrocar ที่พิพิธภัณฑ์กองทัพอากาศแห่งชาติสหรัฐอเมริกา ในเมืองเดย์ตัน รัฐโอไฮโอ

เครื่องบิน Avrocar ลำแรก หมายเลขประจำเครื่อง58-7055 (มีเครื่องหมายAV-7055 ) หลังจากผ่านการทดสอบการผูกติดแล้ว ได้กลายเป็นแบบจำลองสำหรับการทดสอบ "อุโมงค์ลม" ที่ NASA Ames ซึ่งเก็บรักษาไว้ที่นั่นตั้งแต่ปี 1961 ถึง 1966 จากนั้นจึงบริจาคให้กับพิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งชาติ และถูกนำไปเก็บรักษาไว้ที่ศูนย์อนุรักษ์ บูรณะ และเก็บรักษา Paul E. Garber ของสถาบัน Smithsonian ในเมือง Suitland รัฐแมริแลนด์ที่นั่นมันก็ถูกปล่อยทิ้งไว้ให้มีฝุ่นเกาะเป็นเวลา 40 ปี ในที่สุดพิพิธภัณฑ์ก็วางแผนที่จะบูรณะและจัดแสดงที่ศูนย์ Steven F. Udvar-Hazy ที่สร้างขึ้นใหม่ แต่แทนที่จะเป็นเช่นนั้น เครื่องบิน Avrocar กลับถูกยืมไปจัดแสดงที่พิพิธภัณฑ์กองทัพอากาศแห่งชาติสหรัฐอเมริกาในเมืองเดย์ตัน รัฐโอไฮโอโดยมาถึงในเดือนพฤศจิกายน 2007 หลังจากได้รับการบูรณะอย่างสมบูรณ์ ซึ่งรวมถึงการสร้างโดมกระจกอะคริลิกที่หายไปทั้งสองข้าง มันก็ถูกนำออกจัดแสดงในเดือนมิถุนายน 2008 ในห้องแสดงนิทรรศการสงครามเย็นของพิพิธภัณฑ์ หลังจากนั้นก็ถูกย้ายไปจัดแสดงในห้องแสดงเครื่องบินประธานาธิบดี ในปี 2016 เครื่องบิน Avrocar ถูกย้ายไปยังห้องจัดแสดงวิจัยและพัฒนาของพิพิธภัณฑ์ ซึ่งตั้งอยู่ในโรงเก็บเครื่องบินแห่งใหม่ที่สี่

แบบจำลองขนาดเต็มของ Avrocar ถูกสร้างขึ้นสำหรับการผลิตในปี 2002 เรื่องAvrocar: Saucer Secrets from the Pastปัจจุบันจัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์การบินหลวงแห่งแคนาดาตะวันตก เมืองวินนิเพก รัฐแมนิโทบาประเทศแคนาดา[ 41 ]

ข้อมูลจำเพาะ (VZ-9-AV)

ภาพวาดสามมิติของ Avrocar

ข้อมูลจากAvrocar: จานบินของแคนาดา... [ 42 ]และเครื่องบินที่แย่ที่สุดในโลก: จากความล้มเหลวในการบุกเบิกไปจนถึงภัยพิบัติมูลค่าหลายล้านดอลลาร์[ 43 ]

ลักษณะทั่วไป

  • ลูกเรือ: 2 คน
  • ความจุ:ผู้สังเกตการณ์/วิศวกร 1 คน
  • เส้นผ่านศูนย์กลาง: 18 ฟุต (5.5 เมตร)
  • ส่วนสูง: 3 ฟุต 6 นิ้ว (1.07 เมตร)
  • พื้นที่ปีกอาคาร: 254 ตารางฟุต (23.6 ตารางเมตร )
  • น้ำหนักเปล่า: 3,000 ปอนด์ (1,361 กิโลกรัม)
  • น้ำหนักขึ้นบินสูงสุด: 5,560 ปอนด์ (2,522 กิโลกรัม)
  • ระบบขับเคลื่อน: เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท Continental J69-T-9จำนวน 3 เครื่อง กำลังขับเครื่องละ 660 ปอนด์ (2.9 กิโลนิวตัน)

ผลงาน

  • ความเร็วสูงสุด: 300 ไมล์ต่อชั่วโมง (480 กิโลเมตรต่อชั่วโมง, 260 นอต) (โดยประมาณ), 35 ไมล์ต่อชั่วโมง (56 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) (ความเร็วจริง)
  • ระยะทาง: 995 ไมล์ (1,601 กิโลเมตร, 865 ไมล์ทะเล) (โดยประมาณ), 79 ไมล์ (127 กิโลเมตร) (ระยะทางจริง)
  • เพดานบริการ: 10,000 ฟุต (3,000 เมตร) (โดยประมาณ), 3 ฟุต (0.91 เมตร) (ค่าจริง)

ดูเพิ่มเติม

เครื่องบินที่มีบทบาท การกำหนดค่า และยุคสมัยที่เทียบเคียงกันได้

หมายเหตุ

  1. ^นี่เป็นกลยุทธ์ที่ใช้กันทั่วไปในสหรัฐอเมริกาในเวลานั้น ซึ่งรู้จักกันในชื่อ "นโยบายผ่านการแถลงข่าว "
  2. ^อีกหนึ่งประเด็นทั่วไปของการประกาศนโยบายผ่านข่าวประชาสัมพันธ์คือ การกล่าวอ้างว่า "โซเวียตกำลังทำเช่นนั้น"
  • ภาพวิดีโอจากโครงการทดสอบต่อเนื่องของ Avrocar (ปี 1961)
  • แผนก Aero Sys, 1969 (RG 342 UD-UP 138; NND 63253; กล่อง 35 และ 58)
  • Avrocar ที่ virtuallystrange.net
  • เรื่องราวของ Avrocar
  • แพลตฟอร์มลอยฟ้า
  • เอกสารข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องบิน Avrocar จากพิพิธภัณฑ์แห่งชาติกองทัพอากาศสหรัฐฯ
  • รายงานอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับโครงการ Silverbug จาก Cufon
  • รายงานสรุปการพัฒนาขั้นสุดท้าย โครงการ 1794 เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2499 รหัส ARC 6920770 / หมายเลข MLR UD-UP 138
  • อะฟรอคาร์: จานบินของแคนาดา เก็บถาวรเมื่อวันที่ 29 เมษายน 2550 ที่Wayback Machine
  • อัฟโรคาร์: จานบินของจริง
  • โครงการ Avro Silverbug สำหรับการพุ่งชนทางอากาศ
  • ตอนหนึ่งของรายการโทรทัศน์เรื่อง "Wankel Rotary Powered Flying Car" ซึ่งนำเสนอเรื่องราวของ Moller Aircraft มีคลิปหลายตอนที่แสดงให้เห็นถึงปัญหา "การครอบดุมล้อ"
  • เครื่องบินเครื่องยนต์กังหันแก๊ส US3062482A
  • Avrocar: Saucer Secrets from the Pastที่ IMDb 
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Avro_Canada_VZ-9_Avrocar&oldid=1347994593 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ อัฟโร แคนาดา VZ-9 อัฟโรคาร์

เครื่องบินAvro Canada VZ-9 Avrocarเป็น เครื่องบิน VTOLที่พัฒนาโดยAvro Canadaซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการทางทหารลับของสหรัฐฯ

ต้นกำเนิด

เครื่องบิน Avrocar เป็นผลลัพธ์สุดท้ายของ โครงการ วิจัยริเริ่มหลายโครงการ โดยนักออกแบบ "Jack" Frost ซึ่งเข้าร่วมงานกับ Avro Canada ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2490 หลังจากทำงานให้กับบริษัทอังกฤษหลายแห่ง [ 5 ] เขาเคยทำงานกับ de Havilland ตั้งแต่ปี พ.ศ.

โครงการ Y

ในขณะเดียวกัน อุตสาหกรรมการบินโดยรวมก็เริ่มให้ความสนใจกับ เครื่องบิน VTOL มากขึ้นเรื่อย ๆ คาดการณ์ว่าสงครามในยุโรปในอนาคตจะเริ่มต้นด้วยการแลกเปลี่ยนอาวุธนิวเคลียร์ซึ่งจะทำลายฐานทัพอากาศส่วนใหญ่ ดังนั้นเครื่องบินจึงจำเป็นต้องปฏิบัติการจากฐานทัพอากาศ ถนน...

โครงการ Y-2: "ท่อขึ้นแบบราบ"

ในขณะที่โครงการ Y ดำเนินต่อไป ฟรอสต์ก็เริ่มสนใจ ปรากฏการณ์โคอันดา ซึ่งการไหลของของเหลวจะเป็นไปตามรูปทรงนูนที่ชัดเจน ซึ่งอาจเป็นสิ่งที่คาดไม่ถึงในตอนแรก ฟรอสต์รู้สึกว่าปรากฏการณ์นี้สามารถนำมาใช้กับการออกแบบเครื่องยนต์ของเขาเพื่อสร้างเครื่องบิน VTOL...