Chance-Vought XF5U-1

[Dave97]

La storia dell' XF5U-1

Flying Flapjack, Fliegende pfannkuchen, Crèpe Volante.

Quando il nuovo rivoluzionario caccia imbarcato fu presentato dalla Chance-Vought nel giugno 1946, questi appellativi sorsero spontanei indipendentemente dalle lingue.

Se in ltalia fosse stato più noto sarebbe stato senz'altro ribattezzato Pizza Volante.

La guerra mondiale appena terminata aveva visto apparire diversi aerei di aspetto inusuale, ma tutte le stranezze aeronautiche erano un inno all'ortodossia in confronto a questo aereo a forma di focaccia e alle prestazioni che gli venivano attribuite.

L'XF5U-1 fu un tentativo, nel campo della progettazione aeronautica, piuttosto avventuroso: un aereo da combattimento rivoluzionario destinato a non poter provare praticamente le sue possibilità: gli eventi cospirarono per portare il meno ortodosso dei caccia ad elica a una fine prematura.

Mentre l'intero programma XF5U fu classificato «Confidenziale» dal suo inizio nel 1939 fino a che la sua esistenza fu rivelata nel 1946, l'aspetto radicalmente nuovo del Caccia Chance-Vought non sorprese molti, in quanto il suo sviluppo era diventato una specie di segreto scoperto dopo le prove di un simulacro volante condotte parallelamente alla costruzione del prototipo.

Questo, il V-173, era stato per diversi anni abbastanza facilmente visibile nei cieli del Connecticut.

Infatti a ogni rullaggio e decollo assisteva una piccola folla di automobilisti che percorrevano le statali intorno all'aeroporto: non si sapeva però, che il lavoro preliminare risaliva a una decina d'anni prima dell'inizio dei collaudi del V-173.

Il Chance-Vought XF5U-1 fu uno sviluppo delle ricerche

pionieristiche nel campo delle ali a basso allungamento iniziate da Charles H. Zimmerman nel 1933 quando era uno studioso di aerodinamica della Stability and Control Section del Langley Memorial Aeronaut ical Laboratory della NACA.

Le ricerche di Zimmerman rivelarono che le ali a bassissimo allungamento, da lungo tempo trascurate per la loro inefficienza teorica, erano potenzialmente più efficienti delle ali convenzionali grazie alla miglior portanza e minore resistenza.

Poichè la principale perdita di efficienza aerodinamica risultava da vortici d'estremita prodotti da aria proveniente dalla superficie inferiore.

Zimmerman concepì l'idea di utilizzare eliche montate alle estremità e rotanti in verso opposto ai vortici prevedendone così la formazione.

In questo modo l'equivalente aerodinamico di un allungamento 4 poteva essere ottenuto con allungamento geometrico 1.

Con un'ala quasi circolare per la portanza ad alta velocità e in volo di crociera unita ad eliche di grande diametro destinate a intervenire a bassa velocità e a punto fisso,Zimmerman ritenne di poter ottenere un'estesissima gamma di velocità e colse l'opportunita offerta da un concorso interno NACA per aerei leggeri di nuova formula per incorporare le sue idee in quello che decenni dopo sarebbe stato definito un convertiplano.

Pur essendo ritenuto il migliore in fatto di originalità e ingegnosità aerodinamica, il progetto di Zimmerman fu scartato da ogni ulteriore sviluppo essendo ritenuto troppo avanzato.

Non sconfitto Zimmerman, con due amici operai della NACA, John McKellar e Richard Noyes, lavorò nel suo tempo libero per dimostrare la fattibilità della sua idea e nel 1935 completo un modello in scala pilotato con apertura di circa 2,15 m, in legno, propulso da due motori francesi Cleone da 25 HP raffreddati ad aria.

Il pilota avrebbe dovuto stare prono all'interno del profilo alare, ma costanti difficoltà con i motori a due tempi che non riuscivano a girare allo stesso regime convinsero Zimmerman ad abbandonare l'idea e dedicarsi a modelli in scala minore, come quello con apertura di 50 cm e propulsione ad elastico realizzato nell'autunno del 1936.

Il modellino si comportò secondo le previsioni e dopo la proiezione di riprese filmate per i dirigenti della NACA fu suggerito di interessare all'idea di Zimmerman le forze armate e l'industria.

Fu Eugene Wilson della United Aircraft Corp. (di cui la Chance-Vought era una division) a interessarsene, e, nell'estate del 1937, Zimmerman fu assunto dalla ditta di Stratford (Connecticut).

Qui costruì un modello propulso elettricamente da 90 cm di apertura, il V-162, fatto volare all'interno di un hangar mediante comandi a distanza, che diede ampia dimostrazione di possibilita eccezionali.

II 30 aprile 1938 Zimmerman ottenne un brevetto per un aereo utilizzante l'ala a bassissimo allungamento in grado di ospitare un pilota e due passeggeri sdraiati nello spessore alare e con due motori installati alle estremità ma collegati tra loro.

Tuttavia l'interesse della Chance-Vought fu solo connesso con le prospettive militari della formula e dello stesso parere era il Bureau of Aeronautics dell'US Navy che promise i fondi necessari per la costruzione di un prototipo volante e pilotato.

All'inizio del 1939 erano in corso la progettazione e gli studi aerodinamici con finanziamento dell'US Navy e i primi disegni del V-173 furono sottoposti al Bureau of Aeronautics il 7 marzo.

Un mese più tardi il Bu.Aer. chiese alla NACA una valutazione del progetto e l'11 luglio richiese alla Chance-Vought la costruzione di un modello volante del V -173 che incorporasse le risultanze delle prove effettuate dalla NACA con un modello in scala 1 :8,75 a volo libero e uno con apertura di 61 cm provato alla galleria del vento.

Il V-173 impiegava una struttura in legno alquanto complessa ma leggera con rivestimento in tela ed era propulso da due motori Continental A-80 da 80 HP a quattro cilindri contrapposti.

L'ala, la cui pianta era definita da due ellissi sistemate in modo che l'asse maggiore di una coincidesse con quello minore dell'altra, comprendeva la struttura principale eccetto l'abitacolo e i piani di coda, costituiti da doppia deriva e direzionali convenzionali ed elevoni (alettoni ed elevatori combinati) per il controllo laterale e longitudinale; questi ruotavano su di un asse disposto intorno al 25% della corda.

L'ala del V-173 aveva un'apertura di 7,11 m e un'area di 39,67 mq, con profilo simmetrico NACA 0015.

La lunghezza totale era 8,13 m e l'altezza 3,94 m.

I motori A-80 muovevano eliche tripala di 5,03 m di diametro e, per ragioni di semplicità costruttiva, il carrello era fisso.

Data la natura rivoluzionaria del V-173, fu deciso di svolgere prove al tunnel sulla macchina reale al Langley Field prima di iniziare i collaudi in volo; il prototipo fu pronto per la consegna alla NACA il 15 settembre 1941 e nel dicembre successivo venne il suo turno per le prove in galleria.

Queste dimostrarono che l'alta resistenza indotta dell' ala a basso allungamento sarebbe stata parzialmente compensata dalla favorevole interazione delle eliche di grande diametro compensando la resistenza con l'efficienza propulsiva; l'effetto delle eliche equivaleva a un aumento dell'apertura alare grazie all'aumento del flusso d'aria il cui momento verso il basso era determinato dalla portanza; la riduzione della resistenza indotta e l'incremento dell'efficienza propulsiva dipendevano solo relativamente dalla direzione di rotazione delle eliche e dei vortici d'estremità, e la sistemazione delle eliche generava una grave riduzione della stabilità longitudinale a causa della portanza prodotta e del flusso rotante sulla coda.

Il bizzarro aereo termino le prove al tunnel aerodinamico e fu riportato a Stratford, e dopo alcune settimane di rullaggi e prove a terra il V-173 fu finalmente portato in volo il 23 novembre 1942 dal capo collaudatore della Vought, Boone T. Guyton.

Le forze sulla barra risultarono eccessive durante i 13 minuti del primo yolo ma apparve possibile ridurli durante le prime fasi dei collaudi, e variando il passo delle eliche e potenziando leggermente i motori le prestazioni furono progressivamente migliorate.

Guyton scoprì che a pieno regime e con la «cloche» tutta indietro e un assetto di circa 45° era possibile mantenere il controllo laterale e longitudinale e durante tutto il programma di voli, nel quale Guyton ebbe la collaborazione di Richard Burroughs, Charles A. Lindbergh e diversi piloti della marina, risultò impossibile convincere il V-173 ad andare completamente in stallo o iniziare una vite.

Con un peso totale di 1.383 kg al quale il V-173 normalmente volava, lo strano aereo era indubbiamente sottopotenziato, un fatto che tendeva a limitare il programma di volo e contribuì ad almeno due atterraggi d'emergenza richiesti durante le 131 ore di volo accumulate dal V-173.

In un'occasione, con Richard Burroughs ai comandi, un «vapour lock» nell'impianto carburante costrinse a un atterraggio forzato a Lordship Beach (Connecticut), le ruote sprofondarono nella sabbia morbida e l'aereo capottò quando il pilota cercò di evitare un bagnante.

In un'altra occasione il V-I 73 atterrò sul campo da golf Mill River di Stratford, ma grazie alla sua estremamente bassa velocità di atterraggio non riportò in nessun caso gravi danni.

Il carrello altissimo dava al V-173 un angola con il suolo di 22° 15' e il pilota prendeva posto attraverso una botola sotto il lato destro della cabina.

La visibilità anteriore era quasi nulla fino a che la coda non si alzava dalla pista e, poichè era installato un seggiolino convenzionale, la necessita del pilota di sporgersi in avanti per leggere gli stumenti gli causava un certo affaticamento.

Furono installati pannelli trasparenti davanti ai piedi del pilota per permettergli la visione durante l'atterraggio ma risultarono poco utili. In condizioni normali il V-173 si alzava in 60 m e poteva decollare verticalmente con vento contrario a 46 km/h.

Poteva raggiungere una quota di oltre 1.500 m in 7 min e la massima velocità registrata durante i collaudi fu di 222 km/h a livello del mare.

La frittella» da combattimento

Dall'inizio del programma presso la Chance-Vought, Zimmerman e i suoi non persero di vista l'obiettivo di fornire all'US Navy un aereo da combattimento rivoluzionario, il VS-315, di cui il V-173 era in fondo il simulacro volante costruito mentre procedeva la progettazione del caccia.

Il 16 settembre 1941, il giorno dopo l'approntamento del V-173 per la consegna alla NACA, la Chance-Vought ottenne dall'US Navy un contratto per lo studio degli alberi di trasmissione eliche-motori del VS-315 e, il 19 gennaio 1942, a seguito dei risultati soddisfacenti al Langley Field, il Bu. Aer. richiese alla Chance-Vought un'offerta per due prototipi del caccia, cui fece seguito tre settimane dopo quella per un modello in scala 1:3.

Nel maggio 1942 il lavoro al VS-315 ebbe un nuovo impulso quando il «team» di Charles Zimmerman fu raggiunto dall'ingegnere progettista E.J. Greenwood e il 30 giugno la Chance•Vought sottopose la sua proposta informale al Bureau of Aeronautics che gli assegnò la designazione ufficiale XF5U-1 il 10 settembre,mentre la settimana successiva arrivo una lettera d'intento per due prototipi.

Mentre la maggior parte dei progettisti dell'epoca non aveva saputo creare caccia il cui rapporto tra velocità d'atterraggio e massima fosse superiore a 1:5; Zimmerman previde una fenomenale gamma di velocita tra 64 e 684 km/h per il suo XF5U-1 che diventavano 32-740 km/h con l'incremento di potenza fornito dall'iniezione d'acqua. Tuttavia, prima di ottenere questi risultati, Zimmerman avrebbe dovuto risolvere diversi problemi peculiari dell'aereo e parte di questi comportava nuove soluzioni e ulteriore lavoro di sviluppo e costruzione.

Un grosso sforzo fù la progettazione di speciali pale per le eliche in quanto l'XF5U-1 a bassa velocità avrebbe assunto alcune caratteristiche dell'elicottero in quanto, alla massima potenza, il pilota avrebbe potuto «sedere» il suo caccia sulla coda facendolo restare appeso alle eliche.

Le prime prove del V-173 avevano rivelato che vibrazioni di grande ampiezza si trasmettevano attraverso la leggera struttura dalle eliche all'abitacolo, come risultanti dei carichi ciclici imposti alle pale dal flusso d'aria asimmetrico ad elevati angoli d'attacco.

Ciò porto a uno stretto contatto tra i progettisti della Chance-Vought e quelli della consorella Hamilton Standard per inventare speciali mozzi che scaricassero i carichi delle pale articolate formate da legno compresso e trattato chimicamente applicato a un' anima d'acciaio.

Le pale adottavano principi simili a quelle dei rotori degli elicotteri e, in prossimità del mozzo, apparivano molto larghe.

Problemi per le eliche

La trasmissione delle eliche fù sviluppata in cooperazione con la Pratt & Whitney (anch'essa divisione della United) che aveva realizzato i due motori R-2000-7 Twin Wasp radiali a 14 cilindri raffreddati ad aria, «annegati» nell' ala ai lati dell'abitacolo e collegati alle eliche mediante un sistema di trasmissione ad angola retto con un riduttore con rapporto 5: 1 e speciali frizioni per permettere a un solo motore di far girare, in emergenza, le due eliche.

L'albero angolato a una sola velocità passante attraverso l'abitacolo e la notevole complessita del sistema costituirono per il gruppo della Chance-Vought il problema più serio di tutto il programma.

Le eliche, rotanti in direzione opposta con le pale interne in movimento verso l'alto, erano collegate ad alberi passanti in gondole sporgenti dalle estremita alari.

Poichè gli angoli di attacco elevati sarebbero stati mantenuti a lungo in volo dall'XF5U-1, grande cura dovette essere posta anche nella progettazione dell'impianto carburante e lubrificante per permettere loro di funzionare con questi assetti per un periodo indefinito.

La configurazione dell'XF5U-1 seguiva da vicino quella del V-173, con una sistemazione similare per gli elevoni e le alette di correzione ( trim tabs) estese per il 70% del bordo d'uscita alare.

L'abitacolo era un guscio completo e gli elementi del carrello principale, che davano all'XF5U-1 un'inclinazione al suolo di 18°43', comprendevano due gambe singole con ammortizzatori oleopneumatici a grande escursione e doppie ruote di piccolo diametro rientranti verso l'indietro nello spessore alare.

La maggior parte della superficie e della struttura alare interna era composta di Metalite, un sandwich di balsa e alluminio che costituiva una soluzione costruttiva molto robusta e abbastanza leggera.

Un modello in legno in scala 1:1 dell'XF5U-1 fù pronto per l'esame del Bu .Aer. a Stratford il 7 giugno 1943 e, dopo diverse modifiche, passo l'esame finale il 9 agosto, ma il contratto definitivo per i due prototipi non fù firmato che il l5 luglio 1944.

Questo prevedeva che il primo aereo fosse dotato di due motori R-2700-7 da 1.350 HP a 2.700 giri/min al decollo e 1.100 HP a 2.550 giri/min e il secondo di due XR-2000-2 con compressori Wright.

Il primo prototipo non doveva ricevere armamento, ma fu previsto il montaggio di tre mitragliatrici da 12,7 mm per lato sui fianchi dell'abitacolo con 400 colpi per arma e la possibilità di sostituire le quattro inferiori con cannoni da 20 mm.

Il primo XF5U-1 uscì di fabbrica il 25 giugno 1945, quando la Chance-Vought aveva gia richiesto il permesso per utilizzare il Muroc Dry Lake che con le sue particolari attrezzature ben si adattava a una macchina altamente sperimentale e con problemi non ancora risolti.

In precedenza, il 24 marzo, la ditta aveva anche riassunto i costi sostenuti chiedendo una revisione del contratto e successivamente proponendo la riduzione di alcune voci (come il programma delle prove in volo e statiche) per diminuire i costi.

Dotato temporaneamente di eliche Hydromatic prelevate da F4U-4 Corsair, l'XF5U-1 fu pronto a far girare i motori il 20 agosto 1945, mentre si prevedeva che il primo volo sarebbe avvenuto entro il settembre 1946; il secondo prototipo era stato assegnato alle prove statiche.

Vi furono dei ritardi nella consegna delle eliche a pale articolate, disponibili solo nel 1947.

Boone Guyton e William Miller, sempre della Chance-Vought, avevano completato le prove a terra e l'XF5U-1 era pronto per essere spedito attraverso il Canale di Panama a Muroc in California, quando si abbattè la mannaia.

Il turboreattore infatti si era affermato e non c'era più posto nell'US Navy per caccia ad elica, benchè rivoluzionari.

Inoltre l'aviazione navale manifestava problemi finanziari e tra le ovvie economie ci fu l'XF5U-1.

Così non seguirono ulteriori finanziamenti e fù data istruzione di demolire il prototipo; disposizione che fu eseguita nel 1948 dopo il recupero dei motori ed altri equipaggiamenti.

Contemporaneamente il simulacro volante V-173 fu ceduto all' Air Museum della Smithsonian Institution.

Così il caccia ad elica meno ortodosso mai costruito chiuse i suoi giorni senza aver potuto dimostrare le sue doti.

 

Aerei ,Novembre 1973

 

Modificato 17 Dicembre 2007 da Dave97