El Rolls-Royce Thrust Measuring Rig (TMR) fue un avión pionero de despegue y aterrizaje vertical ( VTOL ) desarrollado por Rolls-Royce en la década de 1950. Tiene la distinción de ser "el primer avión de despegue a reacción en volar en cualquier parte del mundo". [1]
El diseño del TMR es único. Estaba propulsado por un par de turborreactores Nene , montados uno detrás del otro horizontalmente dentro de un armazón de acero; a su vez, este armazón se elevaba sobre cuatro patas equipadas con ruedas. El TMR carecía de superficies de sustentación, como alas ; en su lugar, la sustentación se generaba puramente por el empuje dirigido hacia abajo. Debido a su apariencia poco convencional, recibió el apodo de Flying Bedstead . [1]
El TMR había sido concebido específicamente para realizar investigaciones, en particular para explorar las posibles aplicaciones de la propulsión a chorro, recién desarrollada en ese momento , para realizar vuelos verticales. El primer vuelo se realizó en agosto de 1954 y se realizaron estudios exhaustivos durante una serie de vuelos de prueba sobre cómo se podía lograr la estabilización durante el vuelo estacionario del avión. Esto contribuyó a una mayor comprensión del nivel de potencia y las formas adecuadas de estabilización involucradas en un avión VTOL, además de demostrar la viabilidad del concepto en general. [2]
El hombre en gran medida responsable del desarrollo del TMR fue el Dr. Alan Arnold Griffith , que había trabajado en el diseño de turbinas de gas en el Royal Aircraft Establishment (RAE), en la década de 1920 y fue un pionero de la tecnología de elevación a reacción. En 1939, Griffith había sido empleado por Rolls-Royce. [3] Durante la década de 1940, concibió el uso de la propulsión a chorro como un método para proporcionar directamente elevación vertical para producir un avión que pudiera despegar verticalmente. La construcción de un avión de este tipo con fines de investigación fue sugerida por Griffith. [1]
Impresionados por el concepto de Griffith y deseosos de explorar y aprovechar las capacidades de su nueva gama de motores a reacción, Rolls-Royce comenzó la construcción del avión en las instalaciones de la compañía en el aeródromo de Hucknall , Nottinghamshire , Inglaterra. [1] El estabilizador automático crucial para el avión fue diseñado y producido por el Departamento de Instrumentación y Fotografía Aérea del Royal Aircraft Establishment (RAE). El avión fue designado como Thrust Measuring Rig (TMR), y se construyeron dos para el programa de pruebas. [1] [4]
El 19 de agosto de 1953, el primer TMR realizó su vuelo inaugural en el aeródromo de Hucknall. [1] Para realizar estos vuelos, se había diseñado y ensamblado en Hucknall un sistema de pórtico especialmente diseñado que, si bien no restringía el movimiento de la aeronave dentro de un espacio definido, impedía que superara ese límite; también impedía que se produjeran velocidades de descenso excesivas, permitiendo una velocidad de descenso máxima de 10 pies por segundo (3 m/s), para evitar sufrir daños y permitía a los pilotos con dificultades cerrar fácilmente los aceleradores sin que se produjera un accidente. [5] Durante el primer año de vuelos, la aeronave permaneció atada dentro del sistema de pórtico para las pruebas de vuelo. El 3 de agosto de 1954, el TMR realizó su primer vuelo libre , pilotado por Ronald Thomas Shepherd , el piloto de pruebas jefe de Rolls-Royce. [1]
A finales de 1954, el TMR fue transferido a las instalaciones de investigación de la RAE, siendo asignado en primer lugar a la RAE Farnborough . [6] En junio de 1956, fue trasladado a la RAE Bedford , Bedfordshire , con el fin de realizar más pruebas de vuelo. Si bien los aspectos prácticos relacionados con la capacidad de control se habían abordado durante su estancia en Hucknall, la RAE estaba más interesada en utilizar el TMR para determinar si sería necesaria la estabilización artificial para dichas aeronaves, tanto durante el vuelo estacionario como en las etapas de baja velocidad del vuelo, y para investigar las características deseables para lograr un vuelo vertical estable. [6]
La información de los vuelos típicos se obtuvo principalmente a través de las experiencias reportadas por los pilotos. [7] Durante las pruebas de estabilidad, se obtuvieron datos más cuantificables al instruir a varios pilotos para que siguieran la misma secuencia de maniobras, muchas de las cuales estaban destinadas a ser representativas de la transición de aeronaves VTOL al vuelo estacionario; también se emplearon múltiples observadores. Los vuelos de prueba tenían varias restricciones de seguridad impuestas: el TMR no se volaba normalmente si la velocidad del viento era de 10 nudos o más, solo volaría en condiciones climáticas en las que la aeronave pudiera controlarse en caso de una falla. [8] Los pilotos pudieron realizar despegues y aterrizajes controlados, pero encontraron que ambas hazañas eran más difíciles si había viento, particularmente si se requería que el TMR se inclinara para contrarrestar los efectos del viento. [9]
Según se informa, los pilotos descubrieron que la principal dificultad inicial al volar el TMR era la regulación de la altura del avión; esto se debía en parte a la respuesta lenta del motor a los movimientos del acelerador ordenados por el piloto. [10] El intervalo de retardo entre el acelerador y la respuesta del motor era a menudo de alrededor de uno a dos segundos; los pilotos normalmente se adaptaban a esta peculiaridad del avión y se volvían expertos en dominar el control de la altura. Se hicieron dos intentos para mejorar el control de la altura, la adición de un compensador simplista en el acelerador para restringir su posible velocidad de movimiento y la instalación de "anticipadores del acelerador" que no funcionaron como se esperaba. [11] El TMR demostró efectivamente que el retraso en la respuesta del control de altura sería una dificultad importante de los aviones VTOL, y los motores de los aviones VTOL posteriores típicamente presentaban tiempos de respuesta más rápidos. [11] [12]
El avión sobrevivió a una falla en su sistema de control de empuje vectorial el 16 de septiembre de 1957 mientras era pilotado por el comandante de ala Stan Hubbard de la RAE. [13] El 28 de noviembre de 1957, el segundo TMR, Serial XK426 , fue destruido durante un vuelo de prueba, lo que resultó en la muerte del comandante de ala HGF Larsen, quien había estado pilotando el avión por primera vez. [14] [15]
Las investigaciones del programa de pruebas del TMR resultaron de un valor considerable para los futuros aviones VTOL, al menos en algunas áreas: un informe oficial publicado por el Ministerio de Aviación resumió que "la principal conclusión que se puede extraer de esta experiencia es que cualquier avión de despegue a reacción práctico debe tener algún tipo de estabilización artificial mientras está en vuelo estacionario si va a operar en condiciones meteorológicas que no sean muy favorables... la principal dificultad para aprender a volar el avión era el control de la altura; cualquier reducción en la constante de tiempo de la respuesta del motor haría que el problema de aprender a volar un avión de despegue a reacción fuera más fácil". [ 16] Después de las pruebas relativamente exitosas del TMR, Rolls-Royce decidió continuar con el desarrollo del turborreactor de despegue directo Rolls-Royce RB108 ; cinco de estos motores se utilizaron para propulsar el primer avión VTOL británico auténtico, el Short SC.1 . [17]
El Rolls-Royce Thrust Measuring Rig (TMR) fue un avión VTOL desarrollado para explorar la practicidad, las características y los requisitos de este tipo de aeronave. [2] Era ampliamente conocido por su apodo de Flying Bedstead debido a su apariencia radicalmente poco convencional para una aeronave, que básicamente consistía en un marco tubular rectangular que se construía alrededor de los motores, sobre el cual se colocaba una plataforma para acomodar a un solo piloto. No tenía ninguna forma aerodinámica , ya que carecía de alas o cola; en cambio, generaba toda su sustentación dirigiendo el empuje de sus motores directamente hacia abajo. [18] Debido a su pequeño tamaño, el TMR tenía una autonomía máxima de vuelo de solo seis minutos. [4]
Estaba propulsado por un par de turborreactores Nene , que se instalaron en una configuración espalda con espalda. [6] La salida de los chorros se dirigía hacia el centro de gravedad de la plataforma; un tubo de chorro descargaba hacia abajo a través de una boquilla central mientras que el otro chorro descargaba hacia abajo a través de dos boquillas más pequeñas a cada lado; esto era para que, en caso de que un solo motor fallara durante el vuelo, no hubiera ningún movimiento adverso brusco como resultado. Se tomaron precauciones considerables para soportar de forma segura tal falla del motor; el tren de aterrizaje de cuatro patas fue diseñado para soportar una velocidad vertical de 34 pies por segundo (10 m/s), y para soportar un aterrizaje con un solo motor desde cualquier altura por debajo de los 50 pies (15 m). [6] El TMR poseía solo un exceso de potencia marginal, lo que complicaba el acto de volar la aeronave; esto se agravó aún más por el lento tiempo de respuesta de los motores a los cambios de aceleración. En consecuencia, hubo un grado considerable de anticipación en el uso de la potencia del motor necesaria para evitar sobrepasar la altitud deseada y asegurar un aterrizaje suave. [11]
Un total de cuatro brazos estabilizadores se extendían desde el aparejo, uno a cada lado y uno en la parte delantera y trasera, a través de los cuales se liberaba aire comprimido para controlar el balanceo , el cabeceo y la guiñada durante el vuelo. [19] Mientras que los controles para la guiñada y la altura se basaban en la mecánica, los controles de cabeceo y balanceo se señalizaban eléctricamente, sin ninguna disposición para volver al funcionamiento mecánico. Inicialmente, se duplicaron los componentes clave para los componentes del sistema de control eléctrico; sin embargo, para hacer que la detección de fallas fuera infalible, se adoptó una disposición triplex parcial más segura para la fase de prueba de vuelo libre del RAE. [20] Como el TMR no poseía estabilidad inherente , incorporó un sistema estabilizador automático experimental. [21] Durante sus numerosos vuelos de prueba, se realizaron diversos grados de intervención por parte del estabilizador, incluidos algunos en los que no estaba activa ninguna estabilización. [22]
La primera máquina (Serie XJ314 ) está conservada y en exhibición pública en el Museo de Ciencias de Londres, Inglaterra. [23] [24]
Características generales
Actuación
Aviónica
