Bell Aerospace: el proyecto X-22 para la U.S. Navy

Bell Aerospace: el proyecto X-22 para la U.S. Navy. Bell X-22A.
Bell X-22A.
©Bell Flight.

En la década de 1960 la U.S. Navy lanzó el programa Tri-Service V/STOL Transport, cuyo objetivo era expandir la flota con tecnologías más avanzadas que permitieran capacidades de despegue corto y vertical (V/STOL, Vertical/Short Take-Off and Landing), del que dio lugar el Bell X-22.

Antecedentes

Puesto que Bell Aerospace ya estaba trabajando en un innovador sistema de rotores basculantes, la U.S. Navy contactó con la compañía para estudiar la viabilidad del proyecto.

En aquel momento la USAF (United States Air Force) también estaba interesada en incorporar un nuevo concepto de aeronave a través del LTV XC-142 (Ling-Temco-Vought), un avión de ala basculante que no pasó de la fase de prototipo. Sin embargo esta configuración no era operativa para la U.S. Navy ya que se enfrentaba a una complejidad mayor: un diseño compacto que mantuviera la funcionalidad de un avión en vuelo de crucero y la posibilidad de realizar estacionarios a baja y cero velocidad al igual que un helicóptero.

Este nuevo aparato debía tener limitada su envergadura, puesto que era necesario operarlo desde la flota de buques portaeronaves ya en servicio sin que fuera necesario realizarles ninguna modificación, principalmente en referencia a los elevadores de hangar a cubierta de vuelo.

Los estudios realizados por Bell demostraron que la configuración de rotores basculantes encapsulados (denominados en el X-22 como Elevons), dispuestos en tándem y situados en las puntas de los planos, sería la opción para conseguir esa envergadura de ala más corta sin que fuera necesario trabajar en complejos mecanismos de plegado.

Bell X-22

La cápsula alrededor de cada rotor no sólo mejoraría la eficiencia de los cuatro conjuntos de hélices, compuestos por tres palas, sino que aumentaría la seguridad para el tránsito de personal en tierra y, sobre todo, en entornos tan reducidos como son las cubiertas de vuelo de los barcos.

La U.S. Navy aprobó el proyecto Bell X-22 en noviembre de 1962, destinando para ello 27,5 millones de dólares al fabricante (Bell Aerospace). Este presupuesto abarcaba el diseño y desarrollo de dos únicos prototipos.

Designado por el fabricante como D2127, tenía una carga útil para transporte de hasta 680 kg o seis soldados (ambas opciones contando con sus dos pilotos) bajo un diseño muy compacto con una longitud de 12,07 metros.

La planta motriz estaba compuesta por cuatro turboejes General Electric YT58-GE-8B/D (B y D en referencia a dos configuraciones de motor, diferenciadas únicamente en sus controles de combustible). Con una potencia máxima de 4 x 1.250 CV, estos estaban montados en dos góndolas dobles a ambos lados del fuselaje, situadas en la raíz de los planos posteriores. Los turboejes accionaban un eje común (transmisión principal) encargado de enviar la potencia a los cuatro rotores. Los Elevons disponían de controladores para variar su orientación automáticamente en función del tipo de vuelo, ya fuera en estacionario (a cero y baja velocidad) o traslación (crucero: alta y baja velocidad).

El sistema de transmisión estaba compuesto por un total de diez cajas, que se encargaban de reducir la potencia de salida de los motores desde las 19.500 rpm a las 2.590 vueltas necesarias para cada conjunto rotor durante el despegue. Esta disposición también permitía que en caso de fallo o apagado intencionado de alguno de los turboejes los cuatro rotores siguieran operando con total normalidad.

Los ingenieros de Bell lograron un diseño con unas magníficas performances, el X-22 podía despegar con tres motores, volar en configuración de dos y hacer un aterrizaje convencional con sólo uno (recalcamos motores ya que los cuatro rotores sí debían estar operativos durante todo el vuelo).

Ya durante la fase de diseño el modelo resultante de del nuevo concepto de Bell pasó a designarse X-22A

Hélices

Hamilton Standard fabricó las hélices que montaban los cuatro rotores tripala en fibra de vidrio, con núcleo de acero y una vaina de níquel en los bordes de ataque. Estos materiales las hacían un 25% más livianas y aumentaban su vida útil hasta en tres veces más frente a las por entonces clásicas de fabricación metálica. El diámetro total de cada conjunto de hélices era de 2,1 metros de diámetro.

Prototipos

Bell comenzó en febrero de 1963 las pruebas en túnel de viento, con un total de ocho modelos a diferentes escalas, pero el lanzamiento oficial del primer prototipo del X-22A tuvo lugar el 25 de mayo de 1965 y el segundo no estaría listo hasta cinco meses después, concretamente el 30 de octubre de 1965.

En el cockpit los asientos de los pilotos eran eyectables zero-zero en disposición de pareja, panel de instrumentos convencional completo además de un tacómetro para las revoluciones de los rotores y un indicador para el ángulo de los Elevons (la totalidad de los indicadores estaban duplicados).

Tras las pruebas estáticas en tierra, el 17 de marzo de 1966 los pilotos de Bell Aerospace Stanley Kakol y Paul Miller realizaron el primer vuelo que consistió en un estacionario de 10 minutos con el prototipo número #1 (C/N 1520).

Desgraciadamente este primer X-22A tuvo un accidente al año siguiente, el 8 de agosto de 1966, debido a un fallo en el sistema hidráulico dual que provocó un fuerte aterrizaje del que por suerte la tripulación salió ilesa.

El programa de pruebas continuó con el prototipo #2 (C/N 1521), despegando por primera vez el 26 Enero de 1967 (está vez con Stanley Kakol y Richard Carlin en el cockpit). La primera transición desde vuelo estacionario a traslación fue culminada con éxito el 3 de marzo del mismo año.

Evaluación militar

Tras la fase anterior pasó por una primera evaluación militar preliminar, durante la cual el X-22A fue examinado por los pilotos e ingenieros del Tri-Service V/STOL Transport Program, realizando 14 vuelos.

La segunda evaluación militar tuvo lugar a principios de abril de 1968, en la que demostró un buen rendimiento durante vuelo estacionario a velocidad cero y a 2.400 metros de altura (7.874 ft). El 19 de mayo de 1968 la U.S. Navy asumió oficialmente el control del único X-22A existente entregándolo a Calspan Corp como la compañía responsable de su programa de pruebas.

Al prototipo se le montó un sistema de control de vuelo automático denominado LORAS (Linear Omnidirectional Resolving Airspeed System).

A pesar de que finalmente este programa no llegó a materializarse en un contrato de producción contribuyó en gran medida a mejorar el conocimiento de las tecnologías VTOL, especialmente en el diseño y configuración de rotores encapsulados (o ventiladores canalizados) en la que hoy trabaja Bell Textron con el Nexus.

Al finalizar el Tri-Service V/STOL Transport Program en enero de 1971, el X-22A completó (contando también con el primer prototipo) 273 vuelos en 279,9 horas, realizando más de 400 despegues y aterrizajes VTOL, más de 200 STOL, y superando las 250 transiciones.

Además del estacionario a 2.440 metros de altitud, el X-22 logró alcanzar una velocidad de crucero de 274 kts (507 km/h).

En definitiva el Bell X-22A:

  • Tenía muy buena estabilidad
  • Ralizaba despegues y aterrizajes VTOL de forma sencilla y totalmente segura
  • La operación IGE fue menos estable, pero aún así positiva
  • El control en estacionario era más fácil para los pilotos que en la mayoría de los helicópteros
  • En vuelo en traslación todas las respuestas que proporcionaba la máquina a las entradas de control de los pilotos fueron excelentes
  • Las transiciones se realizaban con una carga de trabajo mínima en el cockpit, ya que el sistema de aumento de estabilidad ayudaba enormemente a los pilotos durante la transición y el vuelo estacionario.
Bell Aerospace: el proyecto X-22 para la U.S. Navy. Bell X-22A.
©Bell Flight.

Bell Fight

El equipo de Bell siempre se ha caracterizado por su espíritu pionero, es por ello que en aquel momento ya se encontraban de lleno en el desarrollo de un prototipo similar a la idea trasladada por la U.S. Navy. 

Durante el despegue los Elevons del X-22A basculaban en vertical a 90º en VTOL o a 45º en STOL, demostrando la viabilidad de una nueva forma de movimiento de la aeronave que le permitiría operar en pistas cortas.

El segundo prototipo continuó realizando vuelos con total éxito hasta 1984, a pesar de que el programa original fue cancelado. Actualmente se encuentra en exhibición en el Niagara Aerospace Museum (New York). 

En referencia a la tecnología, el concepto del X-22 sigue vivo a través del Bell Nexus 4EX, el futuro vehículo que demuestra la viabilidad de la tecnología de aeronaves con rotores basculantes más pequeños. La exploración de nuevas formas para mejorar el despegue vertical y el aterrizaje de aviones es una senda en la que los equipos de Bell se han embarcado desde sus inicios. Hoy en día esta misión continúa viva.

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