zpět poválečné letouny USAF

Poválečné americké vojenské letouny

NAVIGACE
HOME PAGE
Diskuse
Naše inzerce

Aukce.Military.cz


RYAN X-13 Vertijet

připravil Jiří Merta 31.11.2008

Začátkem padesátých let patřila obloha stále ještě vynikajícím stíhacím typům druhé generace mezi něž patřil zejména ruský Mikojan – Gurjevič MiG-15, americký North American F-86 Sabre a britský Hawker Hunter. Všechny uvedené stroje se vyznačovaly vysokou podzvukovou rychlostí a primární hlavňovou výzbrojí tvořenou buďto kanóny nebo velkorážovými kulomety. Na scénu se však začaly drát i první projekty nových těžkých bombardérů poháněných proudovými motory, jež si s výkony těchto stíhaček příliš nezadaly. Bylo jasné, že dostihnout, napadnout a zničit tato monstra ještě předtím, než shodí svůj smrtonosný náklad, pro ně bude v budoucnu úkol sotva proveditelný. Vývoj protiletadlových řízených střel země-vzduch byl stále ještě v plenkách a pokrýt očekávané příletové zóny dostatečně hustou sítí pozemních leteckých základen, ze kterých by byli schopni záchytní stíhači té doby efektivně zasáhnout, bylo nad síly i největších mocností. Jako určité řešení se ale jevila představa letounu schopného kolmého startu a přistání (VTOL – Vertical Take-Off and Landing), jež by nebyl závislý na nákladných a snadno zranitelných betonových rozjezdových drahách.

Jako první začalo o takovém typu letounu uvažovat americké námořnictvo, neboť v něm vidělo efektivní způsob ochrany osamocených plavidel a možného nástupce stávajících přepadových typů operujících z palub letadlových lodí. Mělo se přitom jednat o takzvané Tailsitters, tedy kolmostartující „překlopné“ letouny využívající svůj upravený ocas jako přistávací zařízení. Vize byla následující: Po kolmém startu, během něhož by svírala podélná osa trupu letadla s palubou plavidla úhel 90°, se měl tento v podstatě konvenčně konfigurovaný stroj překlopit do klasického vodorovného letu, zaútočit na vybrané cíle a po návratu k přistávací ploše opětovně přejít do režimu svislého visení a bezpečně dosednout zpět na svůj zesílený ocas na němž měl být posléze i standardně „parkován“.

Konkursu vypsaného roku 1950, zaměřeného na vývoj takového letounu, se zúčastnily firmy Lockheed a Convair se stroji XFV-1 Salmon a XFY-1 Pogo, pro něž společnost Allison vyvinula speciální turbovrtulovou motorovou jednotku YT40-A-14 o maximálním výkonu 7 000 koní. Přestože oba typy byly vybaveny moderně řešenými velkými protiběžnými vrtulemi a jejich poměr tahu k hmotnosti činil 1,25:1, v porovnání s klasickými letadly zaostávaly a to zejména v nosnosti a maximální dosažitelné rychlosti. Došlo tedy k jejich odmítnutí s prostým odůvodněním – neperspektivní. Avšak vzhledem k tomu, že vývoj proudových motorů ve světě mezitím značně pokročil a otevřel tak bránu novým možnostem, rozhodlo se velitelství US Navy roku 1953, že se myšlenky na pořízení svého futuristického letounu jen tak nevzdá, ale napříště ho bude konfigurovat jako stroj výhradně tryskový.

Vývoj

Projektem byla pověřena firma Ryan Aeronautical Company se sídlem v kalifornském San Diegu, která se sice před 2.světovou válkou specializovala převážně na sportovní letadla, ale během ní expandovala i do vojenské oblasti a po jejím skončení se stala doslova „líhní“ experimentálních strojů nejrůznějších koncepcí. Jedním z nich se stal i palubní stíhací letoun Ryan FR-1 Fireball, který byl ke konci války sériově vyráběn a jenž byl poháněn jak pístovým, tak i pomocným proudovým motorem. Inženýr Earl R.Hinz (výzkumný pracovník společnosti), totiž poukázal na to, že pakliže statický tah motorů letadla překročí jeho hmotnost, mělo by být schopné kolmého startu, což Fireball při minimální zásobě paliva téměř splňoval, neboť při užití obou dvou pohonných jednotek dosahoval poměr jejich výkonu k hmotnosti stroje rovné jedné. Jevil se tedy jako potencionálně vhodný kandidát na budoucí kolmostartující letoun a stal se předmětem dalšího zkoumání.

Od roku 1947 však Ryan zahájil práce i na výzkumu čistě proudového letounu, který si objednal letecký úřad amerického námořnictva Navy Bureau of Aeronautics (BuAer), představující dokonce demonstrátor letadla svisle vypouštěného z palub ponorek. Avšak vzhledem k tomu, že v době, kdy Ryan obdržel tento kontrakt, jeho inženýři zrovna na vlastní pěst zkoumali proudový letounek s obdobnými charakteristikami a reakčním řídícím systémem (užívajícím k manévrování vždy výfuk odkloněný ve vhodném směru, díky čemuž bylo možné držet stroj v režimu visení nebo jej i přivézt do dopředného letu nízkou rychlostí), nepředstavoval pro ně nový úkol žádný převratný skok.

Bezpilotní létající demonstrátor tvořený prakticky pouze proudovým motorem Allison J33 (General Electric I-40) o tahu 17,79 kN a nezbytným příslušenstvím, vzešlý z požadavku BuAeru, vykonal svůj úvodní let 20.října 1950. Stroj působil dosti nemotorně a po celou dobu byl připoután k testovacímu zařízení. Poměrně unikátní byl však jeho ovládací systém, který vykláněním jakési koule situované v trysce, usměrňoval proud výfukových plynů a dokázal tak v režimu visení přimět letounek pohybovat se kýženým směrem. Po počátečním úspěchu bylo rozhodnuto otestovat letoun i s lidskou osádkou, ale nebylo hned zřejmé, kam pilota posadit. Nakonec byla za tímto účelem využita jedna palivová nádrž bombardéru Boeing B-47 Stratojet, která po následné úpravě a montáži posloužila jako kabina. Do ní se 24.listopadu 1953 usadil zalétávací pilot společnosti Peter Girard a uskutečnil s tímto Tailsitterem vertikální let.

Ryan 69

Ještě v srpnu 1953 obdržela společnost Ryan zakázku na vývoj dalšího technologického demonstrátoru, který již měl vlastnímu bojovému letounu přímo předcházet a názorně prezentovat vhodnost a účelnost snadno rozmístitelných stíhaček kategorie VTOL. Tehdy také převzalo hlavní iniciativu v programu letectvo, které se s US Navy dohodlo na dalším vývoji. I USAF totiž shledalo finální projekt zajímavým a budoucímu prototypu, který měl vzniknout dalším vývojem, vyhranilo označení XF-109 (námořnictvo XF3R-1). Zatím však žádný prototyp neexistoval ani na papíře a výkres technologického demonstrátoru, jehož oficiální označení znělo X-13, se teprve rodil na rýsovacích prknech pod vedením šéfkonstruktéra Curtisse Batese. Přestože Ryan letoun vedl pod vlastním továrním číslem jako model 69, v obou případech se okamžitě ujalo shodné pojmenování stroje: Vertijet, neboť přesně vystihovalo jeho přednost. Narazíme-li tedy v literatuře ať už na označení Ryan 69 Vertijet či Ryan X-13 Vertijet, kde X symbolizuje zařazení mezi výzkumná a pokusná letadla amerického letectva, můžeme si být jisti, že se jedná o jeden a tentýž proudový vertikálně startující a přistávající letoun.

Vzhledem k tomu, že Ryan se zabýval problematikou konstrukce kolmostartujících letounů již před obdržením zakázky, získal díky nabytým zkušenostem podstatný časový náskok a zahájit stavbu prvního stroje tak mohl již 20.ledna 1954. Tou dobou už ale projekt financovalo pouze USAF, protože námořnictvo ztratilo o další výzkum zájem a z programu odstoupilo. Další vývoj to však nikterak nezbrzdilo, neboť letectvo se ujalo role mecenáše velice statečně. Horší to už bylo s pohonnou jednotkou, protože v celých Spojených státech se nenašel jediný výrobce, který by produkoval dostatečně výkonný a rozměrově přijatelný motor. Konstruktéři se proto museli poohlédnout v zahraničí a vybrali tu nejvhodnější pohonnou jednotku, která se toho času ve světě nacházela – britský Rolls-Royce Avon RA.29 Mk.49 o síle 44,46 kN. Avšak i přesto, že Avon patřil ve své době mezi absolutní špičku, muselo být stále obezřetně přihlíženo k tomu, aby byl poměr hmotnosti stroje k tahu motoru co nejnižší. Proto také byla zvolena koncepce letounu bez vodorovných ocasních ploch s velmi krátkým trupem, který byl prakticky tvořen jen malou pilotní kabinou a motorovou gondolou, z níž vycházela křídla a směrovka. Stroj nebyl vybaven klapkami ani brzdícími štíty, měl pouze nejnutnější přístrojové vybavení a nenesl žádnou výzbroj. Dokonce i jeho zásoba paliva byla striktně omezena. Vertijet zkrátka nenesl nic nezbytného, co by i jen nepatrně zvyšovalo jeho hmotnost. Narozdíl od konvenčních letounů, ale byl vybaven něčím navíc. Klasické řídící plochy totiž postrádaly v režimu visení a přechodové fázi letu svou účinnost, takže musely být doplněny reaktivním ovládáním, které je v uvedených režimech zastupovalo. Konkrétně se jednalo o vektorování tahu motoru s několika malými otočnými tryskami, které sloužily jako plynová kormidla. O tom, že se inženýrům práce vydařila hovořil výsledný „letounek“, který díky své vzletové hmotnosti 3 400 kg dosahoval poměru tahu k váze plných 1,33:1. Vlivem pozdějších úprav jeho hmotnost sice vzrostla na 3 720 kg, což onen poměr degradovalo na 1,23:1, ale i ten pro daný úkol postačoval.

...ve vzduchu

S prvním ze dvou prototypů, nesoucím výrobní číslo 54-1619, zahájil Girard letové zkoušky na letecké základně Edwards 10.prosince 1955. Vzhledem k tomu, že úvodní lety byly zaměřeny výhradně na ověření aerodynamiky letounu a jeho stability ve vzduchu, byl stroj zpočátku vybaven pevným tříkolovým podvozkem příďového typu, který mu umožňoval konvenční vzlet i přistání. Fuhrman a jeho tým nechtěli riskovat. Lety však probíhaly poměrně klidně a až na problematiku kmitání, kterou se podařilo úspěšně eliminovat instalací tlumičů, se nevyskytli žádné nepříjemnosti a Vertijet uspokojivě předvedl své základní letové vlastnosti. Teprve po ukončení této prvotní fáze letových zkoušek, v níž se letounek projevil jako velice hbitý a citlivý, bylo postoupeno do fáze druhé, v níž měl dostát svému jménu.

Aby bylo možné odzkoušet svislé odpoutání letadla od země co nejbezpečněji, táhl se mu od střední části trupu až k jeho konci jakýsi dočasný opěrný trubkový rám s otočnými kolečky, díky němuž mohl stroj jakoby stát na ocase ve vertikální poloze. S jeho pomocí pak odstartoval 28.května 1956, vedený hlavním zkušebním pilotem programu Peterem Girardem, poprvé kolmo. Nejednalo se však o úplné ověření jeho schopností, neboť poté co strávil nějakou dobu v režimu visení nízko nad zemí, ihned přistál, takže se „nepřeklopil“ do klasického letu, čehož by koneckonců nebyl (díky onomu „podstavci“) ani schopen. Přechod z vodorovného letu do visení a zpět si prvně vyzkoušel až druhý demonstrátor (54-1620), který tak učinil 28.listopadu téhož roku po klasickém startu, neboť i on byl zprvu vybaven kolovým podvozkem. Nicméně, přestože vzlétl i přistál naprosto konvenčním způsobem, stal se prvním letounem světa, který proces „překlopení“ zvládl. ...a kdyže uskutečnil onen druhý zkušební demonstrátor svůj premiérový let? 28.5.1956, tedy ve stejný den, kdy se 54-1619 poprvé vznesl kolmo.

Operational Trailer

Jak však již bylo uvedeno dříve, budoucí kolmostartující záchytný stíhač nebyl určen k operování z klasických letišť, takže z nich logicky nemohl působit ani Ryan X-13 Vertijet, který byl jeho demonstrátorem. Robert Fuhrman, vedoucí Ryan Technical Section, navrhl letoun tak, aby byl schopen operovat z upravené mobilní odpalovací rampy raket Firestone SSM-A-17 (MGM-5A) Corporal, na které měl být běžně i přepravován. Během transportu se připoutaný X-13 opíral patkami pevného podvozku (již bez kol) o plošinu přívěsu a příďovým hákem byl zaklesnutý za nylonové lano napjaté mezi dvojicí sklopných ocelových nosníků. Po dosažení operačního bodu byl přívěs odpojen od tažného vozidla a zaaretován. Poté se plošina přívěsu (s již uvolněným letounem) prostřednictvím hydraulických pístů vztyčila do kolmé polohy tak, aby Vertijet směřoval přídí vzhůru a mohl být zahájen vlastní vzlet. Po nastartování motoru stroj nejprve pomocí ovládacích trysek (plynových kormidel) poodlétl nepatrně vzad tak, aby se patkami podvozku přestal opírat o plošinu a teprve potom, stále ještě zachycený hákem za nylonové lano, zahájil stoupání. Stoupavý let postupně přecházel v šikmý až vodorovný pohyb. Přistání probíhalo prakticky stejně akorát v opačném sledu událostí, přičemž zaklesnutí háku do zajišťovacího lana představovalo nepochybně nejtěžší část celého procesu. Složitost přistávací procedury přitom byla umocněna ještě tím, že během visení měl pilot (i přes nabízené vymoženosti polohovacího sedadla) kvůli draku letounu prakticky zamezen výhled vpřed a byl tak zcela odkázán na nepřetržité povely návodčího. Jediným velkým pasivním pomocníkem mu tak byla šestimetrová teleskopická tyč se značeným stupňováním, která byla situována na vrcholu operačního přívěsu a poskytovala pilotovi jasný údaj o vzdálenosti jeho letounu od plošiny a hrubý odhad výšky.

S nácvikem techniky kolmého vzletu a přistání ze startovacího traileru (tedy již bez pomocné konstrukce) začal Gerard, spolu s dalším zalétávacím pilotem Lou Evereltem, v létě 1956. Že to nebude úkol jednoduchý si uvědomovali nejen oba zkušební letci, ale i konstruktéři, takže se raději rozhodli vybavit X-13 pro tyto testy dřevěným čumákem, aby jej bylo v případě poškození možno snadno nahradit. Úplný cyklus, zahrnující kolmý start, přechod do vodorovného letu i zpět a opětovné vertikální zavěšení se na přistávací zařízení, absolvoval Ryan X-13 Vertijet poprvé 11.dubna 1957.

Vzhledem k tomu, že zakrátko již oba piloti zvládali vzletový i přistávací proces na výbornou, byla na 30.července 1957 naplánována fenomenální prezentace schopností letounu, určená pro více jak tři tisíce důstojníků a novinářů. Vertijet během ní bez problémů svisle vzlétl z Washingtonské letecké základny Andrews AFB, přeletěl řeku Potomac a opět se hladce zavěsil na přívěs připravený přímo na pozemcích Pentagonu. Málo se však už vědělo, že Vertijet během tohoto počinu spotřeboval prakticky všechno nesené palivo a v případě, že by se Girardovi nepodařilo přistát hned napoprvé, měl okamžitě vstoupit v platnost nouzový plán, který pilotovi přikazoval vystoupat s letounem do bezpečné výšky a katapultovat se. Vše však naštěstí dopadlo dobře a X-13 se stal prvním letadlem s pevnými křídly, který kdy dosedl přímo před budovou Ministerstva obrany USA.

Technický popis

Po technické stránce představoval Ryan X-13 Vertijet celokovový jednomístný jednomotorový proudový bezocasý hornoplošník s delta-křídlem mnohonosníkové konstrukce a neobvyklým přistávacím zařízením, které bylo tvořeno především velkým (částečně zatažitelným) hákem pod přídí. Nad boky trupu jej doplňovaly rám z trubek s pevnými hlavními nohami opatřenými opěrnými patkami a odpruženými olejopneumatickými tlumiči. Na koncích křídla letadla se nacházely svislé pomocné plošky trojúhelníkovitého tvaru nazývané winglety a malá otočná plynová kormidla (puffery), určená k jemnému manévrování s letounem v režimu visení a při malých rychlostech v přechodové fázi letu, kdy byly standardní řídící prvky neúčinné. Během klasického vodorovného letu byl stroj řízen pomocí jednodílných ovládacích ploch na odtokové hraně křídla, které zastávaly funkci křidélek i výškových kormidel a mohutnou trojúhelníkovou směrovkou, která měla stejnou konstrukci jako křídlo do něhož přecházela krátkým nízkým hřebenem. Vnitřek střední části nosné plochy tvořila integrální palivová nádrž. Zajímavé je, že integrovaný řídící systém pracoval stále stejně v obou režimech, takže nebyl při přechodu z horizontálního letu do vertikálního (nebo zpět) závislý na žádném speciálním zařízení ani přepínání ovládání ze strany pilota.

Krátký robustní trup poloskořepinové konstrukce začínal zaoblenou přídí vybavenou hubicí s měřícími přístroji a pomocnou ovládací tryskou. Pokračoval malou pilotní kabinou osazenou základní avionikou a moderním vystřelovacím sedadlem, které jako jedno z prvních na světě splňovalo charakteristiky 0-0, takže bylo schopno zachránit pilota i v nulové výšce a rychlosti. Toto křeslo se navíc během vertikálního letu, z důvodu zajištění lepšího výhledu pilota, naklápělo o 45° směrem vpřed. Kapkovitý překryt kabiny, který byl v průběhu ranných zkušebních letů demontován (z důvodu navýšení bezpečnosti při případné katapultáži), se odklápěl směrem nahoru dozadu, kde přecházel v náběžnou hranu křídla. Těsně za pilotním prostorem byly situovány nasávací otvory vzduchu k motoru, které byly z části zapuštěné v trupu končícím zádí s rovně useknutou výfukovou rourou. Britská pohonná jednotka Rolls-Royce Avon RA.29 Mk.49 s dvanáctistupňovým kompresorem, prstencovou spalovací komorou a jednostupňovou turbínou dávala letounu sice tah 4 540 kp, ale nikdy nebyla vybavena přídavným spalováním.

Rozpětí:    6,40 m
Délka:    7,14 m
Výška:    4,65 m
Nosná plocha:    17,74 m2
Hmotnost prázdného letounu:    2 422 kg
Vzletová hmotnost:    3 320 kg
Maximální rychlost:    777 km/h
Dostup:    9 150 m
Dolet:    330 km

Čas raket...

Přestože zkoušky, zaměřené především na nacvičování vzletového a přistávacího manévru, probíhaly až do léta 1958, na podzim byl program zrušen a 30. září vzlétl X-13 naposledy. Vývoj na poli protivzdušných řízených raket kategorie země-vzduch, zejména pak u systému Western Electric SAM-A-7 (MIM-3A) Nike Ajax, totiž dospěl do takového stádia, že v boji s vysoko letícími bombardéry protivníka zaručoval přijatelné výsledky. Naproti tomu Ryanem nabízený projekt byl sice shledán zcela funkčním, ale zároveň i poněkud těžkopádným a v praxi nepoužitelným. V porovnání s konvenčními letadly mu totiž výrazně přitěžovali výkonnostní kompromisy, které bylo nutné podstoupit k zajištění jeho jedinečnosti.

Po roce 1960 byly oba prototypy po jednom postupně darovány i se svými startovacími plošinami leteckému muzeu amerického vojenského letectva do Daytonu ve státě Ohio a Smithsonianovu institutu do Washingtonu, kde jsou k vidění dodnes.

Ačkoli výdaje na vývoj a výrobu oněch dvou strojů ve finále dosáhli téměř deseti miliónů amerických dolarů, což na tehdejší dobu rozhodně nebyla nijak zanedbatelná částka ani pro takový podnik jakým je vojenská mašinérie Spojených států, investice se z části vyplatila při využívání získaných poznatků u dalších experimentální počinů NASA, USAF i US Navy. Dá se tedy říct, že Ryan X-13 Vertijet splnil veškeré úlohy pro které byl stvořen a jednoznačně prezentoval jasné řešení problémů stíhaček kategorie VTOL omezených nedospělou technologií proudových motorů i samotných letounů té doby.

Závěrem lze jen konstatovat, že princip překlopného letu převzatý od nacistického typu Focke-Wulf Triebflügeljäger se v praxi neosvědčil. Budoucnost nakonec patřila britským strojům Harrier a sovětským Jak-38, využívajícím poněkud odlišných metod. Mohlo by se tedy zdát, že na Spojené státy zbyla v tomto odvětví letectví pouze podružná úloha. Několik let po konci studené války se však obor vlastního projektování kolmostartujících letounů do USA vrátil a to zejména díky ruské konstrukční společnosti Jakovlev, která spolupracovala s americkými inženýry na vývoji letadla nové generace Lockheed F-35B Lightning II, jehož systém dmychadla a vektorové výstupní trysky přímo vychází z typu Jak-41.

Zdroje

Letectví + kosmonautika 1969/9
Letectví + kosmonautika 2004/5
Encyklopedie letadel světa, David Donald 1999
Světová encyklopedie letadel, IMP
www.hitechweb.genezis.eu
www.fiddlersgreen.net
en.wikipedia.org
www.time.com
www.economicexpert.com

 

 


Pokud najdete v článku chyby, pište autorovi článku. Jeho jméno je uvedeno v záhlaví či na konci stránky.

V případě jiných dotazů, nápadů nebo problémů,  napište mail sem

Copyright © 2017 All Rights Reserved

Bez písemného souhlasu autorů není dovoleno využívat zveřejněné informace ke komerčním účelům.


Naše další stránky: Agile Factory | Experio | Beatles