A fines
de la década de 1950 y principios de la de 1960, varios fabricantes de
aeronaves desarrollaron aeronaves de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) bajo
contratos de investigación militar. Un participante inesperado del programa
VTOL fue Curtiss-Wright Corporation, que había abandonado su división de
aviones en 1952 después de no poder obtener ningún contrato militar
significativo de posguerra. Sin embargo, los ingenieros de la división de
hélices de la compañía descubrieron un enfoque innovador para el desarrollo de
aviones VTOL prácticos: el principio de fuerza radial. El programa de
investigación posterior dio como resultado el X-100 y demostró la validez del
avión VTOL de "hélice basculante", pero también reveló que la
tecnología innovadora requería una inversión considerable para perfeccionarse.
Henry
Borst, jefe de aerodinámica de la división de hélices Curtiss-Wright, propuso
un avión VTOL basado en el principio de fuerza radial. Esta establece que
cuando una hélice se inclina hacia la vertical desde la horizontal, la
resultante del empuje de la hélice y la presión del viento relativo que actúa
sobre el disco giratorio es una fuerza con un componente de sustentación
adicional en el eje vertical. La penalización de la sustentación adicional es
una mayor resistencia, pero esto no fue un problema porque solo los despegues y
aterrizajes a baja velocidad requerían el componente de sustentación adicional,
ya que las pequeñas alas convencionales proporcionaban la mayor parte de la
sustentación en crucero.
Borst
se dio cuenta de que las hélices cortas con palas anchas magnificaban el efecto
de la fuerza radial al aumentar el área superficial del disco de la hélice sin
los problemas de compresibilidad de las palas de rotor más largas. Esto ofrecía
una ventaja potencial sobre otros modelos de rotor basculante, como el Bell
XV-3, con palas más largas y estrechas que no tenían suficiente área de
superficie para aprovechar el fenómeno. La sustentación adicional generada por
la fuerza radial permitió que un avión construido con hélices de sustentación
especialmente construidas tuviera alas más pequeñas, lo que redujo el peso y la
resistencia a alta velocidad. Esto resultó en el más eficiente
aerodinámicamente de todos los diseños VTOL. Un beneficio adicional de las
hélices más pequeñas fue la reducción de los niveles de ruido en comparación
con otros modelos VTOL.
Borst
tenía un historial probado en la aplicación de diseños revolucionarios de
hélices a aeronaves innovadoras como el Lockheed XP-88 y el Convair XFY Pogo.
Con base en su investigación, el presidente de la compañía, Roy Hurley, sintió
que su capacidad para aplicar el principio de la fuerza radial les daba una
ventaja sobre sus competidores. El 20 de noviembre de 1957, Curtiss-Wright
volvió a entrar en el negocio de los aviones. El 20 de febrero de 1958, comenzó
la construcción de un demostrador volador, denominado X-100.
La
apariencia desgarbada del X-100 se debió a su mezcolanza de componentes
desproporcionados. Las dos alas delgadas y rechonchas montaban, cada una, una
elegante góndola de hélice que se articulaba en el borde de ataque de las
puntas de las alas y eran capaces de pivotar desde la vertical hasta doce grados
por encima de la horizontal. El fuselaje relativamente ancho de aluminio y
cubierto de tela acomodaba a dos personas. El centro del fuselaje contenía un
solo motor turboeje Lycoming YT53, con su gran entrada rectangular montada
detrás de la cabina. El X-100 se basó en un tren de aterrizaje de triciclo fijo
con dos ruedas principales y una pequeña rueda de cola.
Las
hélices eran el corazón del proyecto y eran notables en apariencia y
construcción. Las palas tenían una cuerda mucho más larga de lo normal, con un
alto grado de torsión. Consistían en un núcleo de espuma montado sobre un
vástago de acero con un revestimiento de fibra de vidrio.
En
vuelo estacionario o de baja velocidad, el escape del motor presurizado,
canalizado a través de una serie de puertas de ventilación, cabeceo y guiñada
controlados. Un conjunto cuadrado y engorroso, conocido como jetivator, montado
en la parte trasera del fuselaje cuadrado, controlaba las salidas de escape.
Cuando el motor funcionaba a plena potencia, este sistema podía suministrar 64
kg (140 lb) de empuje para cabeceo y 18 kg (40 lb) para guiñada. El paso de las
hélices variaba diferencialmente para controlar el balanceo en operaciones a
baja velocidad. En vuelo de crucero, los alerones, los elevadores y los timones
convencionales proporcionaban el control. Durante la transición de vuelo
estacionario a vuelo de crucero, el piloto accionó un interruptor en la palanca
de control, que giró los pilones hacia la horizontal, diez grados a la vez. Por
cada incremento de 10 grados de inclinación de la hélice delantera,
El 22
de diciembre de 1958, Curtiss-Wright presentó el avión por primera vez y el
X-100 comenzó las pruebas de vuelo estacionario el 20 de abril de 1959. Luego,
el 29 de marzo de 1960, el piloto de pruebas Bill Furlich realizó el primer
despegue rodante. con las hélices inclinadas para aprovechar el principio de la
fuerza radial. Hizo con éxito la primera y única transición del modo de vuelo
vertical al modo de vuelo de alta velocidad el 13 de abril. Las pruebas de
vuelo verificaron la validez del uso del efecto de fuerza radial en los diseños
VTOL, pero el X-100 demostró tener una serie de fallas. eso requería corrección
antes de que Curtiss-Wright pudiera producir un avión práctico.
Una de
las tareas más desafiantes al volar el X-100 ocurrió cuando la corriente
descendente de alta velocidad de las hélices creóaba turbulencia cuando la
aeronave entraba en efecto suelo justo antes de aterrizar. La respuesta lenta
del acelerador y el jetivador complicaron aún más esta condición inestable. La
reducción de la potencia del motor antes del aterrizaje también minimizaba el
empuje disponible para mantener una actitud de cabeceo al nivel del morro, lo
que con frecuencia resultaba en una caída repentina de la cola. Si el piloto corregía
en exceso, potencialmente podría golpear la nariz. Para evitar tal ocurrencia,
los ingenieros agregaron dos ruedas al fuselaje delantero.
Otro
defecto con el diseño de la hélice basculante fue que habría sido imposible que
la aeronave aterrizara de manera segura en caso de falla del motor. Las hélices
pequeñas estaban demasiado cargadas para realizar una rotación automática al
estilo de un helicóptero y las alas pequeñas no eran suficientes para permitir
un planeo sin potencia al estilo de un avión a una velocidad segura.
Sin
embargo, en octubre de 1960, Curtiss-Wright había verificado la validez de su
concepto VTOL y transfirió el X-100 a la Administración Nacional de Aeronáutica
y del Espacio (NASA). La NASA estaba muy interesada en los programas de
aeronaves VTOL y comenzó su propia serie de pruebas de un año con la aeronave
en sus instalaciones de Langley Field. Sin embargo, estas pruebas no exploraron
las capacidades de la aeronave, sino que se centraron en los efectos del lavado
de la hélice a alta velocidad en diversos tipos de superficies de aterrizaje,
como tierra apisonada, hierba, nieve y pavimento. El X-100 solo voló en modo de
vuelo vertical durante la evaluación de la NASA y pasó la mayor parte del
tiempo atado al suelo. Un accidente el 5 de octubre de 1961, atribuible a un
mal funcionamiento del control de vuelo, provocó que el X-100 rodara sobre su
pilón izquierdo y sufriera daños moderados. que efectivamente puso fin a su
programa de pruebas de vuelo. La aeronave había acumulado un total de catorce
horas de tiempo de vuelo.
Mientras
se realizaban las pruebas del X-100, Curtiss-Wright comenzó a trabajar en una
versión muy mejorada, denominada X-200. El nuevo diseño utilizó un elegante
fuselaje similar al del Aero Commander con cuatro hélices elevadoras unidas en
las puntas de dos conjuntos de pequeñas alas colocadas en tándem en la parte
superior del fuselaje. En vuelo hacia adelante, los elevadores y alerones
montados en la sección del ala de popa controlaban el cabeceo y el balanceo,
mientras que un estabilizador vertical convencional y un timón proporcionaban
control de guiñada. El ala delantera tenía flaps convencionales en su borde de
salida. En vuelo lento y modo VTOL, el paso diferencial y las rpm de la hélice
proporcionaron control sobre todos los ejes. Este sistema, demostrado
previamente en el "camión volador" VZ-7 de Curtiss-Wright que se
desarrolló al mismo tiempo que el X-100, demostró ser mucho más práctico que el
jetivator.
Curtiss-Wright
comenzó la construcción de dos X-19, pero carecía de los fondos para probar y
refinar adecuadamente los componentes esenciales, como las cajas de cambios, lo
que resultó en una combinación potencialmente desastrosa de nueva tecnología y
piezas no probadas. Las pruebas de vuelo comenzaron el 20 de noviembre de 1963
con el primer X-19. Mientras flotaba, la aeronave sufrió algunos de los mismos
problemas de respuesta lenta del acelerador y flujo descendente de la hélice
que experimentó el X-100. Las fallas en las piezas y los problemas técnicos
retrasaron el primer intento de transición de vuelo estacionario a crucero del
X-19 hasta el 25 de agosto de 1965, pero una falla en la caja de cambios
combinada con un error del piloto resultó en la pérdida de la aeronave antes de
que la tripulación pudiera intentar la transición. Afortunadamente, ambos
miembros de la tripulación se expulsaron de forma segura.
La
pérdida del X-19, combinada con la falta general de entusiasmo de la Fuerza
Aérea por los programas de investigación VTOL, llevó rápidamente a la
cancelación del programa antes de que el segundo X-19 tuviera la oportunidad de
volar. El proyecto X-100/X-19, junto con otros programas de aeronaves VTOL,
demostró la practicidad de las aeronaves VTOL, pero también ilustró que se
necesitaba un interés sustancial del gobierno y apoyo financiero para superar
los obstáculos técnicos.
El
X-100 y el X-19 fueron los últimos aviones construidos por Curtiss-Wright y
pusieron fin a la larga tradición de desarrollo de aeronaves innovadoras de esa
empresa. En 1969, Curtiss-Wright donó el X-100, como ejemplo de tecnología
VTOL, a la Institución Smithsoniana.
Especificaciones
técnicas
- Diámetro del rotor: 3,05 m (10 pies)
- Longitud: 8,64 m (28 pies 4 pulgadas)
- Altura: 3,28 m (10 pies 9 pulgadas)
- Peso: vacío, 1481 kg (3265 libras)
- Bruto, 1691 kg (3729 libras)
- Motor: Lycoming YT53-L-1, 825 SHP
Fuente:
https://airandspace.si.edu
