Blog o ciekawych sprzętach i ich historiach Kiedy połączysz tęgie głowy wydziału astrofizyki i lotnictwa na Mississippi State University i zlecisz im budowę lekkiego samolotu eksperymentalnego, możesz nielicho zdziwić się, gdy zobaczysz efekty ich pracy. Zaczynali od jajka ze skrzydłami, a skończyli…
Dzisiejszy bohater sięga swymi dziejami dość daleko wstecz, bo do wczesnych lat pięćdziesiątych, gdy MSU nawiązał współpracę z US Army i US Navy w celu dostarczenia nowych danych aerodynamicznych, dotyczących kontroli warstwy przyściennej, czyli tej cienkiej warstwy powietrza, która opływa każdy samolot (i każdy obiekt, ale zajmiemy się samolotem) tuż przy jego powierzchni. Odpowiednie zarządzanie przepływem powietrza wokół samolotu w cudowny sposób ogranicza opory, a także pozwala dodać odrobinę siły nośnej tam i wtedy, gdy zachodzi taka potrzeba – tylko najpierw trzeba było rozgryźć, jak to zrobić. Inaczej strugi odrywają się od skrzydła, powodując dodatkowe opory i spadki siły nośnej, a nie każdy samolot może być jak Ju 52, karbowany niczym Żuk dla układania strug co 5 centymetrów…
MSU dłubał początkowo przy modyfikacji szybowców Schweizera, a także małych (i tanich, i dostępnych) samolotów: Pipera Super Cuba i Cessny Bird Dog. Wszystkie zostały wypożyczone uczelni przez US Army. Cele były dwa – zbadać stabilizację warstwy przyściennej poprzez wytwarzanie nadciśnienia nad skrzydłem dzięki wydmuchiwaniu powietrza przez małe dziurki w górnej części płata, a także takie skonstruowanie klap, by wyeliminować wszelkie szczeliny z ich instalacji – miały działać poprzez zwichrzenie płata, by zmienić jego kształt i własności aerodynamiczne.
Szczegóły techniczne skrzydła testowanego przez MSU i samoloty, które brały udział w badaniach. (Aviation Review, 1967)
Problemem okazał się jednak układ samolotów wykorzystywanych w badaniach. Schweizer nie miał silnika, więc dostarczał danych w ograniczonym zakresie prędkości, ale zarówno Super Cub jak i Bird Dog były klasycznymi górnopłatami z napędem w konfiguracji ciągnącej, więc śmigło znacząco zaburzało przepływ powietrza dookoła skrzydeł, co z kolei utrudniało badania. Spece z MSU wyjęli z tych doświadczeń ile potrafili, aż wreszcie nadszedł moment, gdy zdecydowali się na budowę czegoś ambitniejszego. No, może nie budowę, a przebudowę, a idealny byłby samolot pchany przez swój silnik, nie ciągnięty. Wraz z wojskiem nakreślono więc projekt MARVEL, co miało być skrótem od Mississippi Aerophysics Research Vehicle, Extended Latitude i jestem nadpewien, że najpierw ktoś wymyślił skrót, a dopiero później jego rozwinięcie.
Żeby nie wyważać otwartych drzwi, wydział astrofizyki i lotnictwa wykorzystał używany samolot turystyczny Anderson Greenwood AG-14, by na jego bazie najpierw zbudować mniejszy demonstrator, a dopiero później na jego bazie skonstruować pełnoprawny eksperymentalny płatowiec. Mieli już z tym typem doświadczenia, gdyż testowali na nim wcześniej okapotowanie wentylatora własnego projektu.
Sam producent AG-14 wymaga krótkiej dygresji, bo byście nie darowali mi pominięcia takiej ciekawostki: nazwa producenta pochodzi od nazwisk dwóch z trzech partnerów-założycieli: byli to Ben Anderson i Marvin Greenwood. To gdzie ten trzeci? Wszyscy słusznie uznali, że jeśli dokleją do nazwy samolotu nazwisko Lomisa Slaughtera młodszego (slaughter = rzeź), mogą nie tylko nie mieć zbyt wielu klientów, ale i szyld Anderson Greenwood Slaughter będzie wyglądał jak nazwa tandetnego filmu z piłą łańcuchową w tle.
AG-14 został wzięty na warsztat i rozebrany. Skrzydło przebudowano z metalowego na kryte włóknem szklanym i wprawiono weń system wichrujący płat (tylko w rejonie krawędzi spływu odpowiednim dla klap, lotki zostały klasyczne) i perforacje przez które silnik miał tłoczyć powietrze, by układać przepływ nad skrzydłem. Początkowo na tym miały zakończyć się zmiany i taką konstrukcję, pod oznaczeniem MA-18 Marvelette, chciano wysłać w powietrze. W toku prac zdecydowano jednak, że samolot powinien bardziej przypominać projektowany równolegle, pełnowymiarowy typ eksperymentalny. Wydłużono więc kadłub, a jego aluminiowy ogon zwieńczono otunelowanym śmigłem, którego instalacja dublowała za ster kierunku i wysokości. Proste, prawda?
Z kabiny wywalono dwa fotele, a ten obok pilota zazwyczaj i tak był okupowany przez urządzenia pomiarowe, toteż pilot walczył z niedostatkami Marvelette w pojedynkę. Armia nadała maszynie oznaczenie XAZ-1, gdzie X to prototyp, A to statek powietrzny o stałych skrzydłach, a Z to typ eksperymentalny. No i numer w kolejności – Marvelette była pierwsza. W ramach ciekawostki: równolegle powstawał samolot o podobnym oznaczeniu – Goodyear AO-2 Inflatoplane, gdzie „O” oznaczało maszynę zwiadowczą.
Z lewej model Marvellete, z prawej późniejszy MARVEL.
Samolot był częściowo gotowy początkiem 1962 roku. Częściowo, bo wciąż czekano na przyjazd skrzydeł. W międzyczasie wykonano więc część prób naziemnych bez nich – jak próby kołowania. Po złożeniu części do kupy, na wierzch wyszły niedostatki eksperymentalnego typu. Kompletna maszyna wykonała kilka krótkich susów nad pasem w pierwszej połowie 1962 roku. Nie liczono ich jako oblot, ale przy okazji uszkodzono podwozie – zwiększona masa względem AG-14 dała o sobie znać. Przeprowadzono konieczne modyfikacje i Marvelette w końcu wzniosła się w niebo w listopadzie – co prawda tylko na pięć minut, ale to już się liczyło. XAZ-1 ledwo zbierał się w powietrze, toteż szczególnie dbano o dobór kierunku odlotu, by nie napotkać na niesprzyjający, poprzeczny wiatr (lub, nie dajcie Siły Wyższe, zadni), ani budynków na trasie przelotu. Na dokładkę, aluminiowy ogon samolotu jeszcze bardziej wzmógł problemy z chłodzeniem. Mamy więc ciężki samolot ze słabym silnikiem, obarczony na dokładkę obsługą eksperymentalnej pompy i dzielny, ale astmatyczny silnik tłokowy, który miał sobie z tym wszystkim poradzić. Był to więc kazus Deloreana DMC-12, który w Jueseju określają jako „all show and no go”.
Kiedy jednak udało się rozpędzić samolot do niebotycznych 100 km/h, okazało się, że wszystkie systemy eksperymentalne działają – wichrowane i perforowane skrzydło produkuje aż nadto siły nośnej i ochoczo zbiera samolot z ziemi. Początkowo zarejestrowano prędkości podejścia rzędu 130 km/h, a gdyby ktoś zdecydował się na płytkie nurkowanie, dzięki połączonym siłom Continentala i grawitacji Marvelette parła naprzód nawet 180 km/h.
Jeśli prędkości podejścia i odlotu wydają się Wam nieoszałamiające jak na tyle wysiłku włożonego w tę konstrukcję, spieszę donieść, że przez następne dwa lata samolot dowiódł, że się opłacało. W 1964 roku regularnie podchodzono z prędkościami 55 km/h, a samolot pozostawał w pełni stabilny. Całe szczęście, bo przy tej mocy, odejście na drugi krąg lub wyjście z przeciągnięcia mogłoby być nielichym przeżyciem. Albo nieprzeżyciem.
Skoro jednak Marvelette się sprawdziła, uniwersytet postanowił iść dalej. XAZ-1 trafiła do magazynu, a drzwi warsztatu wkrótce opuścił nowy typ. Był to długo wyczekiwany XV-11 MARVEL, napędzany silnikiem turbinowym T63 o mocy 250 KM na wale, w końcu na tyle mocnym, by nie powodować niebezpieczeństwa przy odlocie. W większości konstrukcji wykorzystano włókno szklane, a gdzie się nie dało, zastąpiła je stal nierdzewna. Samolot stracił dyskretny urok ulepu, jaki charakteryzował XAZ-1, zyskał za to formę, która swobodnie mogłaby trafić do seryjnej produkcji i sprzedaży.
Kabina pasażerska została skonfigurowana na cztery fotele, choć zazwyczaj ich miejsce wykorzystywało oprzyrządowanie. Silnik umieszczono w skrzyni za kabiną i podpięto do otunelowanego wentylatora jak w XAV-1, ale dodano osobne, większe stery. Korzystając z doświadczeń ze słabym podwoziem Marvelette, zdecydowano się na nietypowy, ale praktyczny układ z podwoziem typu „pantobase” z kołami w układzie samochodowym, który w razie potrzeby pozwalał na szybką konwersję na pływaki lub płozy.
1 grudnia 1965 roku samolot był gotowy do oblotu i odbyło się to bez czkawki. Po kilku pierwszych lotach okazało się jednak, że podwozie, choć uniwersalne, średnio sprawdzało się w maszynie o takim układzie i planowanym reżimie testowym – nie wytrzymywało obciążeń i zwiększało opory, więc zmniejszało prędkość. Rozwiązaniem mogły być chowane płozy zaadaptowane z Bella AH-1 Cobry lub chowane, trójpodporowe podwozie z kółkiem nosowym, ale wymagałoby to daleko idącej ingerencji w konstrukcję samolotu i zrezygnowano z tych opcji. Wam pewnie też nie chciałoby się przerabiać świeżego samochodu na trójkołowiec, bo tak będzie bardziej sexy.
No dobra, to jak CUDAK sprawdzał się w locie? Ostatecznie… niespecjalnie. No dobra, był stabilny i wyglądał jak milion dolarów, ze względu na wyższą masę nie miał jednak co liczyć na podobne osiągi co lżejsza Marvelette, osiągając najmniej 100 km/h zanim zaczął spadać z nieba. Był za to całkiem szybki w linii prostej, bo osiągał do 300 km/h. Jak to mówio w internetach: not great, not terrible. Nawet sprawdzono go na okoliczność skutecznej powierzchni odbicia, by określić jak bardzo widoczny jest dla wrażych radarów – w końcu US Army płaciło. Owszem, było lepiej niż dla metalowych samolotów podobnej konstrukcji, ale MARVEL raczej nie zniknąłby z radaru pierwotnego – z drugiej strony, nie po to go projektowano. Skrzydło pracowało zgodnie z oczekiwaniami, ale wkrótce dojechano do ściany i żadne poprawki nie przynosiły postępów – te wymagałyby drogich, czasochłonnych i głębokich ingerencji w konstrukcję skrzydła. Projekt tylnego wentylatora sprawdził się i przyczynił do zmniejszenia minimalnych prędkości, ale jednocześnie pogorszył sterowność samolotu wokół osi poprzecznej i obrotu. Spece z US Army przyjęli wyniki badań, program zakończono bez dalszych planów wdrożenia pochodnej maszyny do użytku, a MARVELa skierowano do magazynu. Trochę szkoda, bo ładna maszyna, c’nie?
Armia myślała podobnie i wróciła do tego pomysłu w 1981 roku. Plany były szeroko zakrojone: kolejne nowe skrzydło z włókna szklanego i kevlaru, a do tego znacznie mocniejszy silnik (420 KM) wraz z nową instalacją wydechową. Tak powstał MARVEL II, prototypowy, pustynny samolot użytkowy o charakterystyce STOL i zdolności startu i lądowania na miękkich podłożach. Wszystko spoko, ale już pierwsze testy ujawniły kolejne problemy z podwoziem, które grzebało się w miękkim piasku, a silnik nie potrafił uciągnąć (upchnąć?) samolotu w takich warunkach.
MARVEL znów trafił do magazynu, skąd wychynął dopiero w 2000 roku, gdy wystawiono go na EAA AirVenture w Oshkosh dla promocji wydziału astrofizyki i lotnictwa. Cztery lata później samolot trafił do muzeum w Alabamie, gdzie emerytuje do dziś. Trochę szkoda, bo miałby potencjał jako samolot obserwacyjny albo fotograficzny, trochę jak Edgley EA-7 Optica.
Kształty się nie zestarzały, ale technika poszła do przodu. Może jeszcze znajdzie się ktoś, kto odkupi od MSU projekt MARVELa i zrobi z niego użytek?
Niniejszy wpis dostępny jest w wersji rozszerzonej. Więcej informacji na ten temat dostępnych jest na Patronite.pl poprzez widget poniżej 😉