Equipamento de medição de empuxo Rolls-Royce - Rolls-Royce Thrust Measuring Rig

Equipamento de medição de empuxo
Rolls-Royce Thrust Measuring Rig science museum.jpg
Em exibição no Museu da Ciência
Função Decolagem vertical experimental
origem nacional Reino Unido
Fabricante Rolls Royce
Primeiro voo 3 de agosto de 1954 (grátis)
Número construído 2

A Rolls-Royce Thrust Measuring Rig (TMR) foi uma aeronave pioneira de decolagem e pouso vertical ( VTOL ) desenvolvida pela Rolls-Royce na década de 1950. Tem a distinção de ser "a primeira aeronave a jato a voar em qualquer parte do mundo".

O design do TMR é único. Ele era movido por um par de motores turbojato Nene , que eram montados costas com costas horizontalmente dentro de uma estrutura de aço; por sua vez, essa estrutura foi erguida sobre quatro pés equipados com rodízios para as rodas. O TMR não tinha nenhuma superfície de levantamento, como asas ; em vez disso, a sustentação foi gerada puramente pelo impulso sendo direcionado para baixo. Devido à sua aparência pouco convencional, foi compreensivelmente apelidado o Bedstead Voador .

O TMR foi idealizado especificamente para a realização de pesquisas, especificamente para explorar as aplicações potenciais da então recém-desenvolvida propulsão a jato para a realização de voos verticais. Voando pela primeira vez em agosto de 1954, estudos extensivos foram conduzidos durante uma série de voos de teste sobre como a estabilização poderia ser realizada durante o hover da aeronave. Contribuiu para um maior entendimento do nível de potência e formas adequadas de estabilização envolvidas em uma aeronave VTOL, além de comprovar a viabilidade do conceito em geral.

Desenvolvimento

O grande responsável pelo desenvolvimento do TMR foi o Dr. Alan Arnold Griffith , que havia trabalhado no projeto de turbinas a gás no Royal Aircraft Establishment (RAE), na década de 1920, e foi um pioneiro na tecnologia de jet lift. Em 1939, Griffith foi contratado pela Rolls-Royce. Durante a década de 1940, ele concebeu o uso de propulsão a jato como um método de fornecer sustentação vertical direta para produzir uma aeronave que pudesse decolar verticalmente. A construção de tal aeronave para fins de pesquisa foi sugerida por Griffith.

Ficando devidamente impressionado com o conceito de Griffith, ao mesmo tempo que deseja explorar e aproveitar as capacidades de sua gama recém-desenvolvida de motores a jato, a Rolls-Royce iniciou a construção da aeronave nas instalações da empresa no Aeródromo Hucknall , Nottinghamshire , Inglaterra. O auto-estabilizador crucial para a aeronave foi projetado e produzido pelo Departamento de Instrumentos e Fotografia Aérea do Royal Aircraft Establishment (RAE). A aeronave foi designada como Plataforma de Medição de Impulso (TMR), duas delas foram construídas para o programa de teste.

Em 19 de agosto de 1953, o primeiro TMR realizou seu vôo inaugural no Aeródromo Hucknall. A fim de realizar esses voos, um arranjo semelhante a um pórtico construído para esse fim foi concebido e montado em Hucknall que, embora não restringisse o movimento da aeronave dentro de um espaço definido, a impedia de ultrapassar aquele limite; também evitou taxas de descida excessivas, permitindo uma taxa de descida máxima de 10 pés por segundo, ocorrendo a fim de evitar danos sofridos e permitiu que os pilotos em dificuldades fechassem prontamente os aceleradores sem um acidente resultante. Durante o primeiro ano de voos, a aeronave permaneceu presa ao sistema de pórtico para testes de voo. Em 3 de agosto de 1954, o TMR realizou seu primeiro vôo livre , pilotado por Ronald Thomas Shepherd , o piloto de testes chefe da Rolls-Royce.

No final de 1954, o TMR foi transferido para as instalações de pesquisa da RAE, sendo inicialmente atribuído à RAE Farnborough . Em junho de 1956, foi transferido para RAE Bedford , Bedfordshire , com o propósito de realizar mais testes de voo. Embora os aspectos práticos em torno da controlabilidade tenham sido abordados durante seu tempo em Hucknall, o RAE estava mais interessado em usar o TMR para determinar se a estabilização artificial seria necessária para tal aeronave, tanto durante o hover quanto nos estágios de voo de baixa velocidade, e para investigar as características desejáveis ​​para alcançar o vôo vertical estável.

As informações de voos típicos foram adquiridas principalmente por meio das experiências relatadas dos pilotos. Durante os testes de estabilidade, dados mais quantificáveis ​​foram obtidos instruindo vários pilotos a seguir a mesma sequência de manobras, muitas das quais destinavam-se a ser representativas de aeronaves VTOL em transição para o vôo flutuante; vários observadores também foram empregados. Os voos de teste tinham várias restrições de segurança: o TMR normalmente não voava se a velocidade do vento fosse de 10 nós ou mais, ele voaria apenas em condições climáticas nas quais a aeronave pudesse ser controlada em caso de falha. Os pilotos conseguiram realizar decolagens e pousos controlados, mas descobriram que ambos os feitos eram mais difíceis se o vento estivesse presente, especialmente se o TMR fosse obrigado a inclinar para neutralizar os efeitos do vento.

Alegadamente, os pilotos descobriram que a principal dificuldade inicial em voar o TMR era a regulação da altura da aeronave; isso se deveu parcialmente à resposta lenta do motor aos movimentos do acelerador comandados pelo piloto. O intervalo de atraso entre o acelerador e a resposta do motor costumava girar em torno da marca de um a dois segundos; os pilotos normalmente se adaptam a essa peculiaridade da aeronave e se tornam adeptos do controle de altura. Duas tentativas foram feitas para melhorar o controle de altura, a adição de um trimmer simplista no acelerador para restringir sua possível velocidade de movimento e a instalação de 'aceleradores antecipadores' que não funcionaram como planejado. O TMR efetivamente demonstrou que o atraso na resposta do controle de altura seria uma grande dificuldade das aeronaves VTOL, e os motores das aeronaves VTOL posteriores normalmente apresentavam tempos de resposta mais rápidos.

A aeronave sobreviveu a uma falha de seu sistema de controle vetorial de empuxo em 16 de setembro de 1957 enquanto era pilotada pelo comandante de asa Stan Hubbard da RAE. Em 29 de novembro de 1957, o segundo TMR, Serial XK426 , foi destruído durante um vôo de teste, resultando na morte do Wing Commander HGF Larsen, que pilotava a aeronave pela primeira vez.

As pesquisas do programa de testes do TMR foram de considerável valor para as futuras aeronaves VTOL, pelo menos em algumas áreas: um relatório oficial publicado pelo Ministério da Aviação resumiu que "a principal conclusão a ser tirada desta experiência é que qualquer jet-lift prático a aeronave deve ter alguma estabilização artificial enquanto pairando se ela deve operar em outras condições meteorológicas que não muito favoráveis ​​... a principal dificuldade em aprender a voar a aeronave era o controle de altura; qualquer redução na constante de tempo da resposta do motor faria com que o problema de aprender a pilotar uma aeronave jet-lift mais fácil ". Após os testes relativamente bem-sucedidos do TMR, a Rolls-Royce decidiu prosseguir com o desenvolvimento do turbojato Rolls-Royce RB108 de elevação direta; cinco desses motores foram usados ​​para alimentar a primeira verdadeira aeronave VTOL britânica, o Short SC.1 .

Projeto

A Rolls-Royce Thrust Measuring Rig (TMR) foi uma aeronave VTOL desenvolvida para explorar a praticidade, as características e os requisitos de tal aeronave. Era amplamente conhecido pelo apelido de Flying Bedstead devido à sua aparência radicalmente pouco convencional para uma aeronave, basicamente consistindo em uma estrutura tubular retangular construída ao redor dos motores, uma plataforma sendo colocada em cima para acomodar um único piloto. Não tinha forma aerodinâmica , faltando asas ou cauda; em vez disso, gerou toda a sua sustentação, direcionando o impulso de seus motores diretamente para baixo. Devido ao seu pequeno tamanho, o TMR tinha uma duração máxima de vôo de apenas seis minutos.

Ele era movido por um par de motores turbojato Nene , que foram instalados em uma configuração back-to-back. A saída dos jatos foi direcionada para o centro de gravidade da plataforma; um jato descarregando para baixo através de um bocal central enquanto o outro jato descarregando para baixo através de dois bicos menores em cada lado; isso acontecia para que, no caso de falha de um único motor durante o vôo, não houvesse nenhum movimento adverso brusco como resultado. Precauções consideráveis ​​foram tomadas para sustentar com segurança tal falha de motor; o material rodante de quatro pernas foi projetado para suportar uma velocidade vertical de 34 pés por segundo e para suportar uma aterrissagem com um único motor de qualquer altura abaixo de 50 pés. O TMR possuía apenas excesso de potência marginal, o que complicou o ato de voar da aeronave; isto foi ainda agravado pelo lento tempo de resposta dos motores às mudanças do acelerador. Conseqüentemente, houve um grau considerável de antecipação no uso da potência do motor necessária para evitar o overshooting da altitude desejada e para garantir um toque suave durante o pouso.

Um total de quatro braços de estabilizador estendidos para fora da plataforma, um em cada lado e um na parte dianteira e traseira, através dos quais o ar comprimido foi liberado para controle de rotação , inclinação e guinada durante o vôo. Enquanto os controles de guinada e altura eram baseados mecanicamente, os controles de inclinação e rotação eram sinalizados eletricamente, sem qualquer provisão para reverter para operação mecânica. Inicialmente, os principais componentes dos componentes do sistema de controle elétrico foram duplicados; no entanto, a fim de tornar a detecção de falhas infalível, um arranjo triplex parcial mais seguro foi adotado para a fase de testes de vôo livre do RAE. Como o TMR não possuía estabilidade inerente , ele incorporou um sistema estabilizador automático experimental. Durante seus inúmeros voos de teste, vários graus de intervenção do estabilizador foram realizados, incluindo alguns nos quais nenhuma estabilização estava ativa.

Aeronave em exibição

A primeira máquina (Serial XJ314 ) está preservada e em exibição pública no Museu da Ciência em Londres, Inglaterra.

Especificações (equipamento de medição de empuxo)

Características gerais

  • Comprimento: 28 pés 0 pol. (8,53 m)
  • Largura: 14 pés 0 pol. (4,27 m)
  • Altura: 12 pés 8 pol. (3,86 m), excluindo o pilar
  • Peso vazio: 6.000 lb (2.722 kg)
  • Peso bruto: 7.500 lb (3.402 kg)
  • Powerplant: 2 × motores turbojato Rolls-Royce Nene de fluxo centrífugo , 4,050 lbf (18,0 kN) de empuxo cada

Desempenho

Aviônica

  • Estabilização automática

Veja também

Aeronave comparável

Referências

Citações

Bibliografia

links externos