升力风扇先驱——先锋“全能”飞机

“滚回绘图板”被淘汰的飞行器方案 290

本文2315字，34图，预计阅读时间10分钟

先锋 2C验证机

在战后的半个世纪里，世界各地的航空工程师都在试图寻找垂直起降（VTOL）的最佳方案，从而可以在不同的飞行模式下都获得高性能。特别是，提出了各种选项，以改善起飞和着陆特性，并相应地扩大任务范围。@nordland 今日头条原创首发

先锋航空航海公司（Vanguard Air and Marine Corporation）在1950年代末由两名航空工程师E.J.范利浦（Edward J. Vanderlip）和 J.L. 施耐德（John L. Schneider）创立，四十年代初E.J.范利浦参与了军方导弹武器控制系统的开发后来加入了皮亚塞司基直升机公司，投入了第一架直升机自动驾驶仪的开发。在那里他认识了未来的合伙人J.L. 施耐德，他也是一位经验丰富的航空工程师，参与了许多航空设备的制造。

在NASA风洞测试的先锋 2C

先锋全能飞机 Model 2

先锋全能飞机的想象图

1959年2月，二人的新公司开始了第一个项目，他们将冲击实现当时非常热门的垂直起降VTOL的新实现方式。那个时候，美国和国外的几家飞机制造商已经提出了一些VTOL的实现方案。特别是旋转旋翼或风扇的方案。先锋公司的创始人研究了其他项目后，决定在他们的基础上创建新版本的飞机

先锋 Modle 2的早期方案

2C原型机

先锋计划制造一种具有飞机和直升机双重飞行能力的飞机。因此这个项目获得了“全能”（Omniplane）飞机的名称。这个名称由“omni” - “全向”和“plane” - “飞机”这两个词组成。方案编号为Model 2，第一架一原型机获得了自己的代号2C。

风扇结构

全能飞机的主要思路是通过交替使用机翼和一对旋翼来产生升力。为了优化飞机的布局，旋翼将安装在机翼内部整合的涵道内部，形成涵道风扇布局。对于向前推进则使用尾部的推进风扇，风扇后配备一组空气动力学控制面。平飞时候，机翼风扇将被遮盖，然后以常规飞机方式飞行。

2C原型机

全能飞机 2C是一个原型技术演示器，能够通过“升力风扇”展示验证和展示优点和缺点。长度 25 英尺（约 7,6 m）。起飞重量为 2600 磅（略低于 1200 公斤）。

2C剖视图

贡献机身的“Ercoupe”飞机

为了简化和加快开发和后续构造，先锋的工程师决定在原型机2C上使用大量的现有组件。例如，实验机器的机身是从一架生产型双座“Ercoupe”飞机上借来的，经过必要的加固。其他部件的情况也类似，只独立制造必要的部件。2C型号的生产成本仅为 40,000 美元。

2C使用“借来的”传统机身，双人并列驾驶舱，540hp的莱康明O-1-A265A发动机被安放在座舱后方，小展弦比机翼第置安装在机身，机翼前缘为半圆形，非常厚以容纳风扇。发动机驱动的两个升力风扇位于机翼中央，直径为6,5英尺（1,98 m），平飞时可由百叶窗式盖板或整体盖板遮挡，但原型机没装，机翼后缘有一对副翼。发动机功率通过穿过翼梁的传动轴传递到3,75 英寸宽（95 毫米）宽三叶风扇。机身尾部为直径为5英尺（1,54 m）推进风扇和控制舵面，风扇前有十字安定面。

发动机和变速箱

建造中的原型

这架飞机有一个相对复杂的变速箱。主变速箱应该一次将扭矩分配到三个轴。其中两个传递到垂直风扇的齿轮箱。第三个轴到尾部，用于行进螺旋桨。垂直风扇叶片采用NACA 0009翼型，可变距提供垂直起降阶段操控，平飞时候通过尾部涵道的控制面控制俯仰和偏航。作为实验模型， 2C不需要复杂的起落架。只有一个简单的不收放前三点起落架。带有小直径轮子。

尾桨结构

座舱

先锋航空的技术引起了美国海军陆战队和NASA的兴趣，2C原型机在1959的夏天建造，同年8月开始地面测试和系留飞行实验，随后被送到NASA进行风洞测试。根据实验结果，1961年对原型机进行了修改，升级后的原型机命名为2D。

升级内容包括改进的控制系统，升级到 860 hp Lycoming YT53-L-1 涡轮轴发动机和 5 英尺（1,54 米）机头延长容纳第三个升力风扇，机翼中心部分的前缘被向前推进，这导致机翼前缘根部的圆形部分消失。后缘增肌了内侧襟翼，并安装环形风扇的上盖。

2D原型机

2D提升了动力，机鼻的第三个升力风扇改善了垂直状态下的俯仰和偏航控制，2D原型在1962年进行了系留测试，但在测试中损坏随后退役，两架飞机都没有进行正式的试飞。先锋公司和NASA都认为修复没有必要，因为二者已经收集了足够的数据。

2D原型机

在风洞和系留测试中，2C和2D原型都显示了其全部潜力。确认了这种VTOL构型可能性，以及各种控制过程的表现。但缺陷也很明显，升力风扇在平飞中无用，这些动力和控制机构导致了不可避免的死重。

面向未来的设计

但风扇构型的潜力是毋庸置疑的，因此先锋公司并不打算止步于验证机，随后推进了几个全尺寸的全能的项目。

Model 8是一种四座小型公务机，延续了2C的设计，配备传统的莱康明 ISO-720 发动机，功率为 520 马力。满载重1,542公斤，翼展为7.31 m，长度为8.70 m。最高速度达到 418 公里/小时，可以以 320 公里/小时的速度巡航，续航能力为 890 公里。

全能飞机概念模型，可见计划中的盖板

先锋Model 6 将是一款高性能的观测机，符合 TS-145 军用规范，但提供额外的VTOL能力，它由两架通用电气T58涡轮螺旋桨飞机提供动力，总重4,130公斤，在600米处以563公里/小时的速度全速飞行。另一架军用飞机Model 7将可以运送42名士兵或3,630公斤货物，提供VTOL。范围 925 公里，巡航速度为 465 公里/小时。使用两台艾里逊T61涡轮发动机。

Model 18

然后是Model 18，是一架长度为 63 英尺（19,2 m）翼展50 英尺（15,2 m）的双发运输机，计划配备两台艾里逊 T-56 涡轮轴发动机。起飞重量13,6吨，最多可以搭载40乘客，并达到每小时275英里（440 km / h）的速度飞行。Model 18完全复制了2C原型机的布局，因此也必然继承其缺陷。