El Rolls-Royce Thrust Measurement 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 a reacción que vuela a cualquier parte del mundo". [1]
El diseño del TMR es único. Estaba propulsado por un par de motores turborreactores Nene , que estaban montados espalda con espalda horizontalmente dentro de una estructura de acero; a su vez, este armazón se levantaba sobre cuatro patas provistas de ruedas a modo de ruedas. El TMR carecía de superficies de elevación, como alas ; en cambio, la sustentación se generaba únicamente porque el empuje se dirigía hacia abajo. Debido a su apariencia poco convencional, recibió el sobrenombre de Flying Bedstead . [1]
El TMR había sido concebido específicamente para realizar investigaciones, específicamente para explorar las aplicaciones potenciales de la entonces recientemente desarrollada propulsión a chorro para realizar vuelos verticales. Volando por primera vez en agosto de 1954, se llevaron a cabo extensos estudios durante una serie de vuelos de prueba sobre cómo se podía realizar la estabilización durante el vuelo estacionario del avión. Contribuyó a una mayor comprensión del nivel de potencia y las formas apropiadas de estabilización involucradas en un avión VTOL, además de demostrar la viabilidad del concepto en general. [2]
El hombre en gran parte 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 de Rolls-Royce. [3] Durante la década de 1940, concibió el uso de la propulsión a chorro como un método para proporcionar directamente sustentación vertical para producir un avión que pudiera despegar verticalmente. Griffith sugirió la construcción de un avión de este tipo con fines de investigación. [1]
Impresionado por el concepto de Griffith, y al mismo tiempo interesado en explorar y aprovechar las capacidades de su recientemente desarrollada 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 autoestabilizador crucial para la aeronave fue diseñado y producido por el Departamento de Fotografía Aérea e Instrumentos del Royal Aircraft Establishment (RAE). El avión fue designado como Thrust Measurement 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 ideado y ensamblado en Hucknall un dispositivo similar a un pórtico especialmente diseñado que, si bien no restringía el movimiento de la aeronave dentro de un espacio definido, le impedía exceder ese límite; También evitó velocidades de descenso excesivas, permitiendo una velocidad de descenso máxima de 10 pies por segundo (3 m/s), para evitar sufrir daños y permitió a los pilotos con dificultades cerrar fácilmente los aceleradores sin un accidente resultante. [5] Durante el primer año de vuelos, el avión permaneció atado dentro del sistema de pórtico para pruebas de vuelo. El 3 de agosto de 1954, el TMR realizó su primer vuelo libre , pilotado por Ronald Thomas Shepherd , jefe de pruebas de Rolls-Royce. [1]
A finales de 1954, el TMR fue trasladado a las instalaciones de investigación de la RAE, siendo asignado en primer lugar a la RAE Farnborough . [6] En junio de 1956, se trasladó a RAE Bedford , Bedfordshire , con el fin de realizar más pruebas de vuelo. Si bien los aspectos prácticos relacionados con la controlabilidad se habían abordado durante su estancia en Hucknall, la RAE estaba más interesada en utilizar el TMR para determinar si la estabilización artificial sería necesaria para dichos aviones, tanto durante las etapas de vuelo estacionario como de baja velocidad, y para investigar las características deseables para lograr un vuelo vertical estable. [6]
La información de vuelos típicos se adquirió principalmente a través de las experiencias relatadas por los pilotos. [7] Durante las pruebas de estabilidad, se obtuvieron datos más cuantificables instruyendo a varios pilotos para que siguieran la misma secuencia de maniobras, muchas de las cuales pretendían ser representativas de los aviones VTOL en transición al vuelo estacionario; También se emplearon múltiples observadores. Los vuelos de prueba tenían varias restricciones de seguridad: el TMR normalmente no se volaba si la velocidad del viento era de 10 nudos o más, solo volaba en condiciones climáticas en las que la aeronave podía 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 presente, 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 de la aeronave; esto se debió en parte a la lenta respuesta del motor a los movimientos del acelerador comandados por el piloto. [10] El intervalo de retraso entre el acelerador y la respuesta del motor era a menudo de alrededor de uno a dos segundos; Los pilotos normalmente se adaptarían a esta peculiaridad del avión y se volverían expertos en dominar el control de altura. Se hicieron dos intentos para mejorar el control de altura, la adición de un trimmer 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 para los aviones VTOL, y los motores de los aviones VTOL posteriores generalmente presentaban tiempos de respuesta más rápidos. [11] [12]
El avión sobrevivió a una falla de 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, Serie XK426 , fue destruido durante un vuelo de prueba, lo que provocó la muerte del Wing Commander HGF Larsen, que había estado pilotando el avión por primera vez. [14] [15]
Las investigaciones del programa de pruebas del TMR fueron de considerable valor 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 elevación práctico La aeronave debe tener cierta estabilización artificial mientras está en vuelo estacionario si va a operar en condiciones climáticas que no sean muy favorables... la principal dificultad para aprender a volar la aeronave fue el control de altura; cualquier reducción en la constante de tiempo de la respuesta del motor haría que la problema de aprender a pilotar más fácilmente un avión a reacción". [16] Tras las pruebas relativamente exitosas del TMR, Rolls-Royce decidió continuar con el desarrollo del turborreactor de elevación directa Rolls-Royce RB108 ; cinco de estos motores se utilizaron para propulsar el primer avión VTOL británico verdadero, el Short SC.1 . [17]
El Rolls-Royce Thrust Measurement Rig (TMR) era un avión VTOL desarrollado para explorar la practicidad, las características y los requisitos de dicho avión. [2] Era ampliamente conocido por su apodo de Flying Bedstead debido a su apariencia radicalmente poco convencional para un avión, que consistía básicamente en una estructura tubular rectangular que se construía alrededor de los motores, sobre la cual se colocaba una plataforma para acomodar un solo piloto. No tenía ninguna forma aerodinámica , carecía de alas y cola; en cambio, generó toda su sustentación dirigiendo el empuje de sus motores directamente hacia abajo. [18] Debido a su pequeño tamaño, el TMR tenía una duración máxima de vuelo de sólo seis minutos. [4]
Estaba propulsado por un par de motores turborreactores Nene , que estaban instalados en una configuración consecutiva. [6] La salida de los chorros se dirigió 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 fue para que, en caso de que fallara un solo motor durante el vuelo, no se produjera ningún movimiento adverso brusco como resultado. Se tomaron precauciones considerables para soportar de manera segura una falla de motor de este tipo; 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 inferior a 50 pies (15 m). [6] El TMR poseía sólo un exceso de potencia marginal, lo que complicaba el acto de volar el avión; Esto se vio agravado 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 garantizar un aterrizaje suave al aterrizar. [11]
Un total de cuatro brazos estabilizadores se extendían desde la plataforma, 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] Si bien los controles de guiñada y altura eran mecánicos, los controles de cabeceo y balanceo estaban señalizados eléctricamente, sin ninguna disposición para volver a la operación mecánica. Inicialmente, se duplicaron los componentes clave para los componentes del sistema de control eléctrico; sin embargo, para que la detección de fallos sea infalible, se adoptó una disposición triplex parcial más segura para la fase de pruebas de vuelo libre de la 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 había ninguna estabilización activa. [22]
La primera máquina (Serie XJ314 ) se conserva y se exhibe al público en el Museo de Ciencias de Londres, Inglaterra. [23] [24]
Características generales
Actuación
Aviónica
