El Short SC.1 fue el primer avión a reacción británico de ala fija con despegue y aterrizaje verticales ( VTOL ) . Fue desarrollado por Short Brothers . Estaba propulsado por una disposición de cinco turborreactores Rolls-Royce RB.108 , cuatro de los cuales se utilizaban para vuelo vertical y uno para vuelo horizontal convencional. El SC.1 tuvo la distinción de ser el primer avión VTOL de ala fija británico y el primero en realizar la transición entre los modos de vuelo vertical y horizontal; también fue el primer avión con capacidad VTOL con un sistema de control fly-by-wire .
El SC.1 fue diseñado y producido en respuesta a un requerimiento del Ministerio de Abastecimiento (MoS) de un avión adecuado para realizar estudios de vuelo sobre vuelo VTOL, así como específicamente sobre la transición entre vuelo vertical y horizontal. Se utilizaron dos prototipos para pruebas de vuelo entre 1957 y 1971. Los datos de investigación del programa de pruebas del SC.1 contribuyeron al desarrollo del Hawker Siddeley P.1127 y el posterior Hawker Siddeley Harrier , el primer avión VTOL operativo.
En octubre de 2012, el Short SC.1 recibió el primer Premio al Patrimonio de Ingeniería de Irlanda del Norte como reconocimiento a sus importantes logros en el campo de la ingeniería. [2]
Durante la década de 1940, varias naciones se interesaron en desarrollar aeronaves viables capaces de realizar despegues y aterrizajes verticales (VTOL). Durante la década de 1950, Gran Bretaña había probado en vuelo el Rolls-Royce Thrust Measuring Rig , un avión VTOL rudimentario pero pionero que voló con éxito según lo previsto, demostrando la viabilidad del concepto y proporcionando datos útiles sobre los que basarse. [1] Sin embargo, si bien el Thrust Measuring Rig había proporcionado información valiosa para el diseño de aeronaves VTOL, como el requisito de un sistema de autoestabilización, adolecía de algunas deficiencias que socavaban su valor como plataforma para una investigación más detallada, como el retraso del control y la falta de superficies aerodinámicas. Se necesitaba una aeronave que aprovechara la experiencia obtenida con el Thrust Measuring Rig y que explorara áreas más allá de su capacidad limitada. [1]
El SC.1 tiene su origen en una propuesta de Short Brothers para satisfacer una solicitud de licitación (ER.143T) del Ministerio de Suministros (MoS) para un avión de investigación de despegue vertical, que se había emitido en septiembre de 1953. El 15 de octubre de 1954, el diseño propuesto fue aceptado por el Ministerio y rápidamente se firmó un contrato para dos aviones que cumplieran con la Especificación ER.143D . Tal como se había previsto, el avión se utilizaría para una serie de pruebas de vuelo para investigar su comportamiento durante la transición entre los modos de vuelo vertical y horizontal, para determinar el nivel óptimo y mínimo de asistencia requerida del autoestabilizador durante el proceso de transición, para descubrir posibles problemas operativos y para desarrollar ayudas de apoyo y equipos relacionados para que el piloto desarrolle un sistema de aproximación y aterrizaje para todo tipo de clima. [1]
Short construyó dos prototipos, denominados XG900 y XG905 . [1]
El Short SC.1 era un avión monoplaza de ala baja, sin cola y con ala delta , con un peso total de aproximadamente 3.600 kg (un máximo de 3.400 kg para vuelo vertical). [3] Estaba propulsado por cuatro motores de sustentación Rolls-Royce RB.108 ligeros montados verticalmente que proporcionaban un empuje vertical total de 3.800 kg, junto con un único motor de crucero RB.108 en la parte trasera del avión para proporcionar empuje para el vuelo hacia delante. Los motores de sustentación estaban montados verticalmente en pares uno al lado del otro en un compartimento central de modo que su línea de empuje resultante pasara cerca del centro de gravedad del avión. Estos pares de motores podían girar hacia delante y hacia atrás para producir un empuje vectorial para la aceleración/desaceleración a lo largo del eje longitudinal del avión. [3]
Durante el vuelo convencional, los motores de sustentación se apagaban; antes de comenzar la transición del vuelo horizontal al vertical, se ponían en marcha utilizando aire comprimido del motor de crucero único. El aire comprimido proporcionaba la rotación inicial del motor, pero también debía haber una caída de presión desde la admisión hasta el escape, ya que el aire comprimido por sí solo no era suficiente para alcanzar la velocidad de ralentí. [3] Se requirió un considerable desarrollo en túnel de viento y en vuelo de la admisión de aire porque al comienzo de la transición del vuelo horizontal, los motores montados verticalmente tienen que tolerar un viento cruzado igual a la velocidad de vuelo hacia adelante sin sobresaltos ni vibraciones excesivas. La uniformidad requerida del flujo se logró con la ayuda de un conjunto de 7 branquias articuladas que se abrían a una posición orientada hacia adelante para dirigir el aire a un plenum que alimentaba los motores. El comportamiento de un RB.108 montado verticalmente en términos de reingesta y erosión del suelo se había investigado con una instalación representativa de la prevista para el SC.1 durante la operación en tierra en un Meteor en el aeródromo de Hucknall . [4] Inicialmente, se instalaron una serie de trampillas en las toberas de salida de los motores de elevación para mantener un entorno de baja presión debajo de los motores para garantizar que el rotor del motor se "moviera como un molino de viento" en la dirección correcta antes de suministrar el aire comprimido para el arranque; debido a la efectividad de los cambios en la admisión y el diseño del motor, las trampillas se volvieron innecesarias. [5]
La disposición de la cabina era principalmente convencional, pero complicada por la gran cantidad de sistemas que el piloto tenía que monitorear. [3] Para su papel como avión de investigación, tenía un completo equipo de grabación. [6]
La palanca de aceleración común para los cuatro motores de sustentación vertical era el único control primario adicional en la cabina; se operaba de manera similar a la del nivel de paso colectivo de un helicóptero. Se requerían dos formas de controlar la actitud de la aeronave dependiendo de su velocidad de avance; se usaban superficies aerodinámicas durante el vuelo convencional y toberas de chorro de aire para la transición entre el vuelo horizontal, el vuelo estacionario y el vuelo vertical. El aire purgado de los cuatro motores de sustentación (aproximadamente el 10 por ciento del flujo de aire de admisión) se suministraba a las toberas variables de la nariz, la cola y las puntas de las alas, para el control de cabeceo , alabeo y guiñada a bajas velocidades durante las cuales no habría suficiente flujo de aire sobre las superficies aerodinámicas para que los controles convencionales fueran efectivos. [7] [5]
El SC.1 también estaba equipado con el primer sistema de control " fly-by-wire " que se instaló en un avión VTOL. [8] Este sistema de control con señales eléctricas, que también incluía el estabilizador automático, no solo transfería señales de los controles de la cabina, como la posición de la palanca, sino que también monitoreaba las señales de retroalimentación de los servos para proporcionar estabilidad a los propios sistemas. El sistema permitía un total de tres modos de control para las superficies aerodinámicas y/o los controles de la tobera:
Los modos 1 y 2 se seleccionaron en tierra; siempre que se utilizaba el autoestabilizador, el piloto tenía una palanca de anulación de emergencia disponible con la que volver al modo de control directo en vuelo. [9] Se compararon los resultados de los tres sistemas de control y se aplicó una "regla de la mayoría", asegurando que un fallo en un solo sistema fuera anulado por los otros dos sistemas (presumiblemente correctos). Cualquier fallo en una vía de "vuelo por cable" se indicaba al piloto como una advertencia, que podía elegir ignorar o responder cambiando al control directo (manual). [10]
Al igual que otros aviones VTOL, el Short SC.1 sufría una pérdida de empuje vertical debido al efecto suelo . Las investigaciones realizadas sobre este tema en modelos a escala sugirieron que para el SC.1 estas pérdidas serían de entre el 15 y el 20 por ciento a la altura del tren de aterrizaje . [11] Los tanques de combustible estaban ubicados a lo largo de los bordes de ataque del ala y en tanques "bolsa" instalados entre los largueros del ala principal. [7] El SC.1 estaba equipado con un tren de aterrizaje triciclo ; aunque no se retraía, el tren de aterrizaje podía ajustarse entre dos posiciones alternativas, adecuadas tanto para aterrizajes convencionales como verticales. [3] Las patas fijas del tren de aterrizaje estaban diseñadas específicamente para el vuelo vertical; cada pata llevaba un par de ruedas giratorias resistentes al calor, mientras que el tren de aterrizaje trasero también estaba equipado con frenos de disco. Se utilizaron oleos de carrera larga para amortiguar los aterrizajes verticales. [7] [3] El robusto tren de aterrizaje podía soportar una velocidad de descenso de 18 pies (5,5 m) por segundo. [12]
Construido en la fábrica de Short en Belfast , Irlanda del Norte , el primer prototipo del SC.1, el XG900 , realizó las primeras pruebas de motor en estas instalaciones. Después de ser transportado por mar a Inglaterra , el XG900, que inicialmente estaba equipado solo con el motor de propulsión, fue entregado al Royal Aircraft Establishment (RAE) en Boscombe Down para comenzar el programa de pruebas de vuelo. El 2 de abril de 1957, el prototipo realizó el vuelo inaugural del tipo, que también fue su primer vuelo de despegue y aterrizaje convencional (CTOL). [1]
Poco más de un año después, el 26 de mayo de 1958, el segundo prototipo realizó el primer vuelo vertical cautivo. [1] Los vuelos iniciales del tipo se realizaron mientras estaba conectado a un pórtico especialmente diseñado , que solo admitía una cantidad limitada de libertad, hasta 15 pies verticalmente y 10 pies fuera del centro en cualquier dirección, la velocidad vertical también estaba restringida a menos de 10 pies / segundo; la detención progresiva de la aeronave se produjo más allá de estas limitaciones. [13] Despegaría desde una plataforma de rejilla colocada a 6 pies sobre el suelo para evitar el fenómeno del efecto suelo; se había realizado un esfuerzo considerable por parte de Shorts durante el desarrollo de una plataforma adecuada para eliminar el impacto negativo del efecto suelo y fue rediseñada varias veces. La instalación del pórtico se utilizó para fines de entrenamiento y familiarización ab initio para los primeros 8 pilotos que volaron el SC.1. [14]
El 25 de octubre de ese año, el modelo realizó el primer vuelo vertical "libre". El 6 de abril de 1960, se realizó con éxito la primera transición en vuelo entre vuelo vertical y horizontal. [15] [16] Si bien tuvo éxito en la transición entre los dos modos, el Short SC.1 tenía reputación de ser un avión algo desgarbado. [15]
El SC.1 se exhibió públicamente en el Salón Aeronáutico de Farnborough en 1958 y 1960; también apareció en el Salón Aeronáutico de París en 1961, en el que realizó un vuelo de demostración. [1] El 2 de octubre de 1963, el segundo avión de prueba se estrelló en Belfast, matando al piloto, JR Green; más tarde se determinó que la causa había sido un mal funcionamiento del control. [17] Después del accidente, el avión fue reconstruido y volvió a volar para más pruebas, ambos continuaron volando hasta 1967. [15] En 1965, un total de 14 pilotos diferentes habían volado el tipo. [1]
Como resultado de las pruebas de idoneidad en tierra, se determinó que el hormigón convencional, el pavimento e incluso las franjas de césped serían adecuadas para el despegue y aterrizaje vertical del SC.1; sin embargo, los escombros que pudieran salir de las superficies imperfectas supondrían un riesgo para el personal, pero no para la aeronave en sí. [18] El programa de pruebas también permitió adquirir experiencia sobre el mantenimiento y la capacidad de servicio de una aeronave VTOL, aunque estos no eran los objetivos principales del diseño ni del esfuerzo de investigación; a lo largo del programa, se realizaron un promedio general de 2,6 vuelos por semana. Si bien se informaron numerosos errores con el autoestabilizador durante los vuelos, nunca se produjo ninguna falla que pusiera en peligro la aeronave o tuviera algún efecto sobre su control. [19]
Las pruebas revelaron importantes dificultades para medir el empuje real del motor, lo que llevó a realizar más pruebas utilizando entradas de aire y una instrumentación mejoradas. [20] En última instancia, los motores demostraron ser mucho menos problemáticos de lo que se podría haber esperado considerando la naturaleza experimental de la aeronave y sus plantas de energía; y cuando ocurrieron fallas en el estabilizador automático triplex, fueron fáciles de localizar, en parte debido a la naturaleza de autoverificación del sistema. Según un informe del Ministerio de Aviación , se determinó que el SC.1 había sido un vehículo de investigación eficaz cuando operaba dentro de los límites impuestos por su pequeño tamaño y capacidad restringida; sin embargo, se descubrió que sería necesario un avión más grande para pruebas más exhaustivas de los instrumentos y el equipo de guía. [20]
El SC.1 voló durante más de diez años, durante los cuales proporcionó una gran cantidad de datos que sirvieron para influir en conceptos de diseño posteriores, como los controles de "reactor de soplado" del Hawker Siddeley P.1127 , el precursor del Hawker Siddeley Harrier . El trabajo de pruebas de vuelo relacionado con las técnicas y tecnologías de despegue y aterrizaje verticales también resultó invaluable y ayudó a aumentar el liderazgo de Gran Bretaña en este campo. [16] El Short SC.1 finalmente quedó obsoleto por el emergente Harrier que, entre otras cosas, demostró que no era necesario llevar cuatro motores adicionales únicamente para fines de despegue y aterrizaje. [15]
El primer SC-1 ( XG900 ) pasó a formar parte de la colección de aviones del Museo de Ciencias en South Kensington , Londres. [21] Se utilizó hasta 1971 para la investigación de VTOL.
El segundo SC-1 ( XG905 ) también se conservó y se exhibe estáticamente en la exposición Flight Experience en el Ulster Folk and Transport Museum , Cultra, Irlanda del Norte . [22] [16]
Datos de Shorts Aircraft desde 1900 , [23] Ministerio de Aviación [24]
Características generales
Actuación
Aeronaves de función, configuración y época comparables
Listas relacionadas
