Windecker A-7 Eagle - pierwszy samolot całkowicie kompozytowy
Pierwszy eksperymentalny samolot X-7
Współczesny przemysł lotniczy jest nie do pomyślenia bez materiałów kompozytowych; szybowce niektórych samolotów są składane prawie w całości z nich. Rozwój obiecującego kierunku w materiałoznawstwie rozpoczął się w połowie ubiegłego wieku i wkrótce dał pierwsze rezultaty. Tak więc w 1969 r. Federalny Urząd Cywilny lotnictwo Stany Zjednoczone wydały świadectwo zdatności do lotu dla lekkiego samolotu Windecker A-7 Eagle, pierwszego samolotu typu all-composite.
Zamiast aluminium
Pod koniec lat pięćdziesiątych Leo Windeker, dentysta z Lake Jackson w Teksasie, leciał jako pasażer Cessną 172. Turbulencje zrujnowały wrażenia z lotu ptaka. Ponadto lekarz zauważył, jak cienka i delikatna jest aluminiowa konstrukcja samolotu. Wkrótce wpadł na pomysł stworzenia nowego materiału do budowy samolotu, mocniejszego i lżejszego od tradycyjnego „skrzydłowego metalu”.
Prace rozpoczęto w 1958 roku. Pierwsze eksperymenty L. Windeker przeprowadził we własnym garażu z udziałem żony Fairfax, również dentysty, oraz trzech synów. O eksperymentach wkrótce dowiedzieli się pacjenci dentysty, wśród których byli pracownicy firmy chemicznej Dow Chemical Company. Dzięki temu Windeckerom udało się pozyskać poparcie szefa firmy Herberta Dow oraz dr. Malcolma Pruitta. Teraz wynalazcy mieli dostęp do niezbędnych materiałów oraz bazy naukowo-technicznej.
Fairfax Windecker przed X-7
Wkrótce przy udziale wynalazców i ich pomocników powstała firma Windecker Research Inc. Początkowo jego główną działalnością było opracowywanie nowych materiałów, ale opracowano z nich kwestie budowy samolotu. W szczególności toczyły się spory o to, jak powinno być, aby pokazać wszystkie zalety kompozytów, a także znaleźć miejsce na rynku.
W połowie lat sześćdziesiątych Windecker Research znalazł optymalny materiał kompozytowy dla lotnictwa i opatentował go, a także zarejestrował znak towarowy Fibaloy. Zaproponowano wykonanie części do samolotów z jednokierunkowego włókna szklanego i jednego z dostępnych gatunków żywic epoksydowych. Po ułożeniu w formie składniki wypiekano w określonej temperaturze. W zależności od wielkości przyszłego samolotu możliwe było wykonanie całych jednostek, takich jak półskrzydło – i to ze wszystkimi detalami wewnętrznymi.
Faybeloy różnił się od aluminium mniejszą gęstością i miał porównywalną wytrzymałość. Później podczas testów okazało się, że pojedyncze skrzydło kompozytowe o tych samych wymiarach i wadze jest dwa razy mocniejsze od prefabrykowanej konstrukcji aluminiowej. Podobny zysk można było uzyskać w konstrukcji innych elementów płatowca. Dzięki temu nowy materiał był łatwy do obróbki, klejenia itp.
Kompozyt w powietrzu
Po wszystkich wstępnych kontrolach rozpoczęto przygotowania do prób w locie nowego materiału. Z Fibaloy wykonano dwa skrzydła do samolotu Monocoupe 90. Były to jednostki z prostą krawędzią natarcia i zaokrąglonymi końcówkami. Rozpiętość skrzydeł wynosiła 9,75 m, powierzchnia 12,5 mkw. Wewnątrz kompozytowych skrzydeł przygotowano kanały na okablowanie sterujące i inne urządzenia, odpowiadające standardowej konfiguracji Monocoupe-90.
Proces klejenia dwóch połówek kadłuba
Po wymianie skrzydła samolot stał się lżejszy, a jego charakterystyka lotu wzrosła. Poprawiona prędkość maksymalna i zmniejszona prędkość przeciągnięcia. Już ten fakt w pełni potwierdził wysoki potencjał i zalety kompozytu Faybeloy.
Po przetestowaniu Monocoupe 90 firma L. i F. Windeker rozpoczęła opracowywanie własnego samolotu, pierwotnie wykonanego w całości z obiecującego kompozytu. Po kilku sporach deweloperzy zdecydowali się na schemat - planowano budowę czteromiejscowego dolnopłata wspornikowego z silnikiem tłokowym i stałym podwoziem. Samochód został oznaczony jako X-7.
Produkcję poszczególnych jednostek i montaż eksperymentalnego X-7 zakończono wczesną jesienią 1967 roku, aw październiku samolot wykonał pierwszy lot. Charakterystyki lotu, zwrotności i osiągów były do zaakceptowania. Postanowiono opracować nową wersję takiego samolotu, mającą w pełni wejść na rynek komercyjny.
Orzeł Windecker
Nowy projekt A-7 Eagle („Orzeł”) został ukończony na bazie X-7; dokonano pewnych zmian w istniejącym projekcie, co zostało zdeterminowane wynikami pierwszych testów. Dodatkowo zmieniło się wyposażenie maszyny - zostało ono dostosowane do wymagań rynku. Jednocześnie kluczowe decyzje dotyczące materiałów, konstrukcji, metod produkcji itp. pozostały bez zmian.
Leo Windecker i jego syn Ted (stojący w tle) nadzorujący produkcję części kompozytowej
Podobnie jak X-7, nowy Eagle był jednosilnikowym dolnopłatem z dwurzędową, czteromiejscową kabiną i stałym podwoziem. Zewnętrznie, pod względem aerodynamiki i innych cech, samochód natychmiast przypominał kilka istniejących samolotów, z którymi musiał konkurować.
Kadłub samolotu został wykonany z dwóch sklejonych ze sobą pełnowymiarowych symetrycznych części. Wewnątrz takiego kadłuba zainstalowano wszystkie niezbędne systemy i jednostki. Skrzydło również zostało zmontowane z połówek kompozytowych. Niezbędne części umieszczono wewnątrz takiej skorupy, a wolną objętość wypełniono pianką. Jak poprzednio zastosowano trzypunktowe podwozie, ale opracowano chowane zębatki.
W przednim kadłubie zainstalowano silnik tłokowy Continental IO-520-C o mocy 285 KM. z dwułopatowym śmigłem - takim samym jak w konkurencyjnych samolotach. Silnik zamontowano na wzmocnionym nosie kompozytowego kadłuba. Brakowało metalowego mocowania silnika.
Test statyczny skrzydła
Długość gotowego samolotu wynosiła 8,7 m, rozpiętość skrzydeł 9,75 m przy powierzchni 15,5 mkw. Pusty samolot ważył zaledwie 975 kg, a masa brutto z trzema pasażerami i 330 litrami paliwa nie przekraczała 1,55 t. Później w testach Eagle pokazywał prędkość maksymalną 340 km/h i prędkość przelotową 330 km/ h. Prędkość przeciągnięcia lekkiej konstrukcji wynosiła tylko 106 km/h. Długość startu i lądowania - ok. 400 m²
Opracowanie projektu
Pierwszy lot eksperymentalnego Windecker Eagle odbył się 26 stycznia 1969 roku. Samolot szybko potwierdził obliczoną charakterystykę i wykazał przewagę nad innymi maszynami swojej klasy. Różne testy w ramach programu Federalnej Administracji Lotnictwa (FAA) trwały przez kilka miesięcy, po czym zostały zatrzymane z powodu wypadku.
19 kwietnia pilot testowy Bill Robinson przetestował orła w obrocie. Podczas kolejnego zakrętu pilot zorientował się, że samolotu nie da się wprowadzić do lotu poziomego i będzie musiał uciekać ze spadochronem. Wychodząc z kokpitu, złapał butem o drzwi, ale udało mu się wydostać z pułapki i bezpiecznie wylądować. Doświadczony samolot spadł i rozbił się.
W trakcie badania okoliczności wypadku ustalono, że środek ciężkości samolotu został nadmiernie przesunięty do tyłu – dotyczy to braku ciężkich elementów mocy w nosie. Ponadto stępka i ster o niewielkim obszarze podczas korkociągu okazały się być w aerodynamicznym cieniu kadłuba i straciły na skuteczności.
Jeden z A-7Cs
Te okoliczności zostały wzięte pod uwagę przy tworzeniu nowej wersji projektu Eagle. Sekcja ogonowa kadłuba została rozjaśniona, aby uzyskać pożądaną równowagę. Ponadto pod ogonem dodano grzbiet stępki, który nie jest zasłonięty podczas wirowania. Ponadto FAA wymagała 20% zwiększenia marginesu bezpieczeństwa płatowca. Wszystkie te zmiany wpłynęły na charakterystykę samolotu, ale prawie nie zmieniły jego wyglądu.
Zmodernizowany A-7C Eagle I został przetestowany jesienią 1969 roku i potwierdził poprawność nowych rozwiązań technicznych. W grudniu FAA wydała certyfikat zdatności do lotu, pozwalający na uruchomienie serii i rozpoczęcie sprzedaży. Wkrótce potem, w 1970 roku, doświadczony Eagle-1 został wysłany na Smithsonian University, aby zademonstrować osiągnięcia nauki i technologii.
Projekt Eagle I zyskał rozgłos i zainteresowanie potencjalnych nabywców. Firma deweloperska otrzymała kilka zamówień. Chodziło jednak o budowę pojedynczych samolotów, a to nie wyglądało na pełnoprawną serię. W tym trybie do 1971-72. Windecker Research zbudował tylko osiem samolotów, w tym jeden, który rozbił się podczas testów. Ogólnie sytuacja nie sprzyjała optymizmowi.
Niepozorny kompozyt
W 1972 roku do firmy zwrócił się klient zainteresowany nowymi technologiami i nieprzyzwyczajony do oszczędzania na nich. Kolejny samolot został zakupiony przez Siły Powietrzne USA do wykorzystania w programie badawczym CADDO. Specjaliści Pentagonu planowali zbadać potencjał płatowca kompozytowego w kontekście technologii stealth.
Samolot otrzymał wojskowe oznaczenie YE-5 i przeszedł kilka modyfikacji. Standardowe śmigło zostało zastąpione nowym, trójłopatowym. Ponadto zaplanowano pokrycie kompozytowego kadłuba różnymi farbami i lakierami, które mogą absorbować radary, a także przetestowano inne sposoby zmniejszenia widoczności.
Testy w locie YE-5 rozpoczęły się w 1973 roku. Samolot latał w różnych konfiguracjach, a z ziemi iz powietrza był obserwowany przez istniejące i przyszłe radary różnych typów. Udało się zebrać znaczną ilość danych i wyciągnąć ogólne wnioski. Tak więc samolot kompozytowy naprawdę wykazał minimalny EPR: fale radiowe po prostu przeszły przez żywicę epoksydową i włókno szklane. W tym samym czasie silnik i inne elementy zdemaskowały samochód i nie było możliwe osiągnięcie pełnej ukrycia.
W 1974 roku amerykańskie siły lądowe, zainteresowane rozwojem lotnictwa wojskowego, pozyskały własnego Orła. Został przetestowany do pracy w trudnych warunkach. Później samochód został przekazany Siłom Powietrznym do podobnych kontroli.
TAK-5 na stanowisku do testowania widzialności radarowej
„Armia” YE-5 była używana do 1980 roku, dopóki nie została zniszczona przez tornado, które uderzyło w macierzyste lotnisko. „Niepozorny” eksperymentalny samolot wytrzymał dłużej. Zaginął w 1985 roku podczas kolejnego lotu testowego.
Porażka gospodarcza
Głównym powodem braku zainteresowania Eagle I była jego wysoka cena. Samolot kompozytowy kosztował ponad 110 15 USD, podczas gdy konkurenci żądali 20 XNUMX-XNUMX XNUMX mniej za podobny samolot aluminiowy. Nie każdy potencjalny nabywca mógł sobie pozwolić na zaawansowany model. Ponadto początek lat siedemdziesiątych był generalnie nieudany dla przemysłu lotniczego i rynku cywilnego.
Windecker Research próbował szukać inwestorów, ale bezskutecznie. W połowie dekady musiała zamknąć. Jednak już w 1977 roku przedsiębiorca Gerald Dietrik wykupił majątek firmy i przywrócił go do życia. Dwa lata później została zreorganizowana i przemianowana na Composite Aircraft Corporation. Planowano wskrzesić produkcję unikalnych samolotów.
Jednak w ciągu ostatnich lat sytuacja z cenami się nie zmieniła. Co więcej, konkurenci znaleźli sposób na dalsze obniżenie kosztów swoich samolotów. W rezultacie firma J. Dietrika nie ukończyła nawet przedprodukcji. Nie przyszły żadne rozkazy, nie wpłynęły żadne pieniądze, a nowych Orłów nigdy nie zbudowano.
Kabina jednego z ocalałych Orłów po głębokiej modernizacji
Już wyprodukowane samoloty pozostawały w eksploatacji, ale z czasem ich liczba spadła. Tak więc Pentagon stracił oba zakupione samochody; to samo stało się z niektórymi próbkami seryjnymi. Według różnych źródeł prawie wszystkie inne samoloty przetrwały. Dwa z nich znajdują się w muzeach, a kilka innych jest własnością kolekcjonerów, a nawet pozostaje w stanie latającym.
Nowa nadzieja
Pod koniec 7 roku pojawiły się informacje o możliwym wznowieniu projektu A-XNUMX Eagle. Miała ona sfinalizować samolot przy użyciu nowoczesnych podzespołów i rozwiązań, a następnie wprowadzić go z powrotem na rynek. Jednak tak się jeszcze nie stało – ze względów technicznych, organizacyjnych i handlowych.
W 2015 roku poinformowano o zainteresowaniu projektem ze strony chińskich producentów samolotów. Jedna z firm w Chinach kupiła dokumentację i certyfikat dla A-7C. Planowano rozpoczęcie produkcji w interesie rynku azjatyckiego. Jednak te wiadomości, podobnie jak poprzednie, nie doczekała się kontynuacji. Chiny budują samoloty różnych typów, ale analogi Eagle nie są jeszcze dostępne i nie oczekuje się ich.
Najwyraźniej historia projekt Windecker A-7 Eagle jest już zakończony. Przy wszystkich swoich zaletach taki samolot nie ma realnych perspektyw handlowych i dlatego raczej nie wróci do serii. Jednak indywidualne pomysły i rozwiązania mogą być nadal wykorzystywane w innych projektach. Należy również pamiętać, że główna idea projektu L. i F. Windekerów była słuszna – a kompozyty łączące niską wagę i wysoką wytrzymałość są obecnie szeroko stosowane w lotnictwie.
informacja