EWR VJ 101 - EWR VJ 101

VJ 101
EWR VJ 101 i 1964.jpg
EWR VJ101C, X-1 prototype, april 1964
Rolle V/STOL fighter
Fabrikant EWR
Første fly 10. april 1963
Pensioneret 1968
Status Annulleret
Nummer bygget 2

Den EWR VJ 101 var en eksperimentel tysk jetjager lodret start / landing ( VTOL ) tiltjet fly. VJ stod for Versuchsjäger , ( tysk for "Experimental Fighter"). VJ 101 var et af de første V/STOL -designs, der havde potentiale til en eventuel Mach 2 -flyvning.

I løbet af 1950'erne, da forskellige nationer interesserede sig for at udvikle VTOL-kompatible fly, fremsatte den tyske forbundsregering en anmodning til landets nyligt genoplivede luftfartsindustrier om at studere mulige designs til sådanne fly. Som svar påbegyndte den tyske motorfabrikant MAN Turbo i 1960 arbejdet med en passende motor i tæt samarbejde med den britiske motorfabrikant Rolls-Royce Limited . På samme måde foretog flyfirmaer Heinkel , Bölkow og Messerschmitt deres egne undersøgelser, inden de gik sammen om at danne et joint venture -selskab, EWR , med det formål at udvikle og fremstille deres design til et supersonisk VTOL -jagerfly, der snart blev betegnet VJ 101 D . Det føderale forsvarsministerium (BMVg) var passende imponeret over at afgive en ordre til et par eksperimentelle prototyper, der skulle produceres for at demonstrere designets muligheder.

Et par prototype fly, samlet kendt som VJ 101 C og individuelt kendt som X-1 og X-2 , blev konstrueret og deltog i et femårigt testprogram. Hensigten var, at VJ 101 i sidste ende skulle udvikles som grundlag for en efterfølger for det tyske luftvåbens opgørelse over amerikanske Lockheed F-104G Starfighter- aflyttere. Imidlertid blev udviklingen af ​​VJ 101 C meget kompliceret af de ændrede krav til BMVg, der besluttede at omdanne flyets påtænkte missionsprofil fra interceptorrollen til en mere generel jagerfly i stedet, hvilket i høj grad ændrede præstationskravene for at det kunne opfylde. I løbet af 1968 blev udviklingen af ​​VJ 101 i sidste ende aflyst.

Design og udvikling

Baggrund

I løbet af 1950'erne havde hurtige fremskridt inden for jetfremdrivning , især med hensyn til øget tryk og kompakte motorenheder, bidraget til en øget tro på den tekniske levedygtighed af lodrette start/landing ( VTOL ) fly, især inden for Vesteuropa og USA . I løbet af 1950'erne og 1960'erne blev flere programmer i Storbritannien, Frankrig og USA igangsat; ligeledes var luftfartsvirksomheder i Vesttyskland ivrige efter ikke at blive udeladt af denne nye teknologi. Kort efter 1957, året hvor forbuddet efter Anden Verdenskrig mod Vesttysklands drift og udvikling af kampfly blev ophævet, havde tyske luftfartsfirmaer Dornier Flugzeugwerke , Heinkel og Messerschmitt også tilladt at genoptage deres egne aktiviteter samme år, modtaget en officiel anmodning fra den tyske forbundsregering, der opfordrede dem til at udføre undersøgelsesarbejde om emnet VTOL -fly og producere konceptdesign.

Som sådan påbegyndte flere virksomheder arbejdet med deres egne konceptuelle designs til VTOL-kompatible interceptorfly ; for at disse designs var operationelt relevante og levedygtige, blev det erkendt, at det ville være nødvendigt for flyvningens ydeevne at svare til den for konventionelle aflyttere fra den æra, såsom den moderne Lockheed F-104G Starfighter . Tilsammen kæmpede Tysklands føderale forsvarsministerium (BMVg) for fusionen af ​​de konkurrerende virksomheder; den tilbageholdt bevidst udstedelsen af ​​en udviklingskontrakt for at tilskynde virksomheder til at udføre sådanne aktiviteter.

I forbindelse med disse bestræbelser modtog den tyske motorfabrikant MAN Turbo en kontrakt fra BMVg om at udføre deres eget arbejde med at løse de specifikke problemer omkring VTOL-kompatible motorer. Det blev hurtigt indset, at en sådan indsats ville kræve samarbejde med en udenlandsk motorfabrikant; som sådan blev der i marts 1960 underskrevet en indledende samarbejdsaftale mellem MAN Turbo og den britiske motorfabrikant Rolls-Royce Limited . I henhold til betingelserne i den 10-årige kontrakt, ville Tyskland erhverve kendskab til de seneste fremskridt inden for jetmotorteknologi via Rolls-Royce, samt et fælles udviklingsarrangement, hvorunder arbejdet ville blive delt, produktionskonflikter minimeret og gensidig konsensus nået om centrale beslutninger. I marts 1960 BMVg udstedte en udviklingskontrakt til MAN Turbo til en let single-spole turbojet motor, mens Rolls-Royce ville tjene som en vigtig underleverandør på projektet; resultatet af deres samarbejdsindsats for kontrakten ville være Rolls-Royce/MAN Turbo RB153 turbofanmotoren .

RB.153-motoren var oprindeligt en relativt ligetil opskaleret version af den tidligere Rolls-Royce RB108- motor, der var blevet udviklet til vedvarende supersonisk flyvning; Men i begyndelsen af ​​1960 opstod interessen for motorens videreudvikling som et passende motor til et VTOL -fly. Derfor blev der udviklet nye modeller af motoren for at imødekomme de specifikke krav i dens nye VTOL -rolle, herunder RB.153.17 og RB.153.25 liftmotoren. Men i løbet af december 1961, som følge af ændringer i BMVg's prioriteter for den påtænkte VTOL, var betydelige motorændringer nødvendige for at reagere; som sådan blev udviklingsarbejde på RB.153 effektivt skrinlagt til fordel for Rolls-Royce RB145- motoren.

Forslag

Set ovenfra, der viser luftindtaget for de to skrogliftmotorer

Både Heinkel (baseret på Heinkel He 231) og Messerschmitt ( Messerschmitt Me X1-21 ) havde udviklet designs, der opfylder kravene til VTOL-flyvning, og i 1959 havde de to selskaber sammen med Bölkow oprettet et joint venture- selskab, kaldet EWR , at udvikle og fremstille en forestillet supersoniske kampfly, betegnet som VJ 101 D . Som udtænkt skulle produktions-VJ 101 D-flyet drives af Rolls-Royce/MAN Turbo RB153-motoren, der skulle udstyres med trykudbøjningsapparater. I slutningen af ​​1960 præsenterede EWR deres VJ 101 D -koncept for BMVg. Efter at have foretaget en gennemgang af forslaget besluttede BMVg at udstede en ordre til to forsøgsfly med henblik på at evaluere deres evne til at opfylde det stående aflytningskrav.

Følgelig blev et par prototypefly, kendt som VJ 101 C , udviklet; disse blev drevet af den lettere RB145 turbojetmotor , som i stedet blev monteret i drejelige naceller. Imidlertid ville udviklingen af ​​VJ 101 C ikke være ligetil; en stor komplikation var de ændrede krav til BMVg, der besluttede at skifte flyets påtænkte missionsprofil fra interceptorrollen til en mere generel jagerfly i stedet, hvilket stillede et krav om, at det blandt andet skulle være i stand til længere udholdenhed i lav højde egenskaber. Det nye forslag havde fusioneret egenskaberne ved tidligere Bölkow-, Heinkel- og Messerschmitt -designs til en slank, strømlinet platform. VJ 101 C havde nogle ligheder i udseende med American Bell XF-109 , begge fly havde en sammenlignelig konfiguration med hensyn til at have parrede motorer monteret i svingbare naceller, der var placeret ved deres vingespidser. Ud over vingetipmotorerne blev der installeret yderligere to løftestråler inden i flykroppen, som fungerede som supplement til hovedmotorerne under svævende flyvning.

VJ 101 C var udstyret med et elektronisk flyvekontrolsystem, kendt som et ' fly-by-wire ' arrangement. Det blev indset, at det ville være af afgørende betydning at opretholde kontrollerbarheden under flyvningens svævefase, især motorernes lydhørhed og forstærkning af flyets stabilitet. Kontrolsystemer, udviklet af det amerikanske firma Honeywell og det tyske selskab Bodenseewerk , udførte forskellige funktioner på tværs af flyveordningen i VJ 101 C, herunder holdningskontrol under svævning og overgangen fra svæver til vandret aerodynamisk flyvning. To-kanals kontrolsystemer blev oprindeligt brugt, men test afslørede behovet for tre-kanalers kontrolsystemer til at tage højde for tilfælde af hardover-fejl. Ved skift til tre-kanals kontrolsystemer muliggjorde dette, at systemet kunne bruges gennem alle flyveområder med tryk-vektorkontrol; det første sådant system, der blev udviklet. Efter at programmet ikke længere blev forfulgt som en efterfølger til F104G Starfighter, blev det beholdt som et udviklingsprogram for at udforske og bevise dets flyvekontrolkoncepter.

For at teste fremdriftskonceptet producerede EWR en testrig, kaldet Wippe (vippen), i begyndelsen af ​​1960. Den enkle enhed indbyggede et rudimentært cockpit fastgjort til en vandret stråle, som havde en "lift" -motor monteret lodret i midten , med det formål at udføre indledende enkeltakse test af kontrolsystemet. En senere "hover rig" blev samlet, som havde skelettet i VJ 101C sammen med i alt tre Rolls-Royce RB108 motorer installeret i de omtrentlige positioner, de ville indtage i den sidste flyve-kompatible version. De små motorer kunne hver generere maksimalt 9,3 kN (2.100 lb f ) tryk, nok til at løfte testriggen. Fra maj 1961 blev den første test udført fra en teleskopisk søjle, i marts 1962 gennemførte den nye rig sin første "gratis flyvning" med succes. Yderligere tests udført med en klud "hud" for at simulere skrog og vinger viste sig også at være vellykkede, idet de havde vist tilfredsstillende kontrol gennem alle årstider og vejrforhold.

Test og evaluering

Den X-1 Prototype udstillet på 1964 Hannover Air Show

Et par prototyper blev afsluttet, kendt som X-1 og X-2 . X-1 skulle udstyres med et arrangement af seks RB145-motorer: to blev monteret lodret i flykroppen til lift og fire inden for de drejelige naceller, som hver kunne generere et tryk på 2.750 lbf. X-2 skulle have de drejelige motorer udstyret med en efterbrænder , som ville gøre dem i stand til at producere et vådtryk på 3.840 lbf hver. Til gengæld blev dette projekteret for at gøre det muligt for flyet at nå sin designhastighed på Mach 1.8.

Selvom nacelle -motorerne var i stand til at producere tilstrækkelig kraft til at tillade flyet at jævnligt svæve på tørkraft alene, førte bekymringer over jævnheden i overgangen fra tørstød til genopvarmning til, at et krav blev godkendt til, at flyet kunne starte lodret under genopvarmning. Derfor krævede dette et meget kort genopvarmningsrør for at give den nødvendige frihøjde. De genopvarmede motorer havde en forholdsvis enkel to-stillet dyse, som kunne skifte mellem genopvarmning og ikke-genopvarmning; indløbskanalen var også i stand til at blive flyttet fremad, når flyet bevægede sig ved lave hastigheder eller under en svæver, hvilket åbnede et ekstra luftindtag.

Den 10. april 1963 foretog X-1 sin første svævende flyvning. Den 20. september 1963 fandt den første overgang fra svævende flyvning til vandret flyvning sted. Den X-1 blev først offentligt udstillet på maj 1964 Hannover Air Show . VJ 101C X-1 fløj i alt 40 aerodynamiske flyvninger, 24 svæveflyvninger og 14 fulde overgange. I løbet af disse tests blev lydbarrieren for første gang brudt af et lodret startfly; den 14. september 1964 forårsagede imidlertid en defekt i autopiloten , at X-1 styrtede ned, hvilket fik en vis skade som følge heraf. Den 29. juli 1964 fløj VJ 101 C på Mach 1.04 uden brug af en efterbrænder .

Den X-2 prototype, der vises i Deutsches Museum , 2006

Den 12. juni 1965 gennemførte den anden prototype, X-2 , sin første flyvning. Den 22. oktober 1965 udførte X-2 en vellykket overgang med et nyt autopilotsystem installeret. Testene blev efterfølgende fortsat med X-2 , som i modsætning til X-1 var udstyret med efterbrændere . Projektet blev imidlertid aflyst i 1968. Den foreslåede VJ 101 D Mach 2 -interceptor blev aldrig afsluttet. I dag er VJ 101 C X-2 udstillet offentligt på Deutsches Museum i München . Mens VJ 101C ikke gik videre til produktionsstatus, forskellige andre projekter i æraen med at udvikle supersonisk-kompatible VTOL jagerfly, herunder Mirage IIIV og Hawker Siddeley P.1154 (en supersonisk parallel til det, der ville blive Hawker Siddeley Harrier , et subsonisk VTOL -kampfly, der nåede operationel service), mødte i sidste ende lignende skæbner. Harrier jump jet og væsentligt senere Lockheed Martin F-35 Lightning II har siden vist potentialet for VTOL-krigere.

Operatører

TYSKLAND

Specifikationer (VJ 101C X-1)

Data fra Jane's All the World's Aircraft 1966-67, Macdonald Aircraft Handbook

Generelle egenskaber

  • Besætning: 1
  • Længde: 15,7 m (51 ft 6 in)
  • Vingefang: 6,61 m (21 ft 8 in)
  • Højde: 4,1 m (13 fod 5 in)
  • Maksimal startvægt: 6.000 kg (13.228 lb) til VTOL
( X-2  ; 8.000 kg (17.637 lb) MTOW til VTOL med genopvarmede vingetipmotorer)
( X-2  ; 4x genopvarmet RB.145 i vingespidsbælge + 2x uopvarmede liftstråler i flykroppen)

Ydeevne

  • Maksimal hastighed: Mach 1,08 (opnået)
  • Mindste flyvehastighed ren: 260 km/t (162 mph; 140 kn)

Se også

Fly med lignende rolle, konfiguration og æra

Referencer

Noter

Bibliografi

  • Buttler, Tony og Jean-Louis Delezenne. X-Planes of Europe: Secret Research Aircraft fra guldalderen 1946-1974 . Manchester, Storbritannien: Hikoki Publications, 2012. ISBN  978-1-902-10921-3
  • Elliott, Cyril; Goodwin, John (2001). "Kapitel fem: Vertikal start og landing". Fast Jets - Historien om genopvarmning af udvikling i Derby . R-RHT . s. 71–75. ISBN 1-872922-20-1. Teknisk serie nr. 5.
  • Hirschel, Ernst Heinrich., Horst Prem og Gero Madelung. Luftfartsforskning i Tyskland: Fra Lilienthal til i dag. Springer Science & Business Media, 2012. ISBN  3-642-18484-7 .
  • Rogers, Mike. VTOL: Military Research Aircraft . New York: Orion Books, 1989. ISBN  0-517-57684-8 .
  • Winchester, Jim. "EWR-Sud VJ 101C (1962)". X-planer og prototyper . London: Amber Books Ltd., 2005. ISBN  1-904687-40-7 .
  • Grøn, William. Macdonald flyvehåndbog . London: Macdonald & Co. (Publishers) Ltd., 1964.

eksterne links