Il Bell Boeing Quad TiltRotor (QTR) era un derivato a quattro rotori del Bell Boeing V-22 Osprey

Il Bell Boeing Quad TiltRotor (QTR) era un derivato a quattro rotori del Bell Boeing V-22 Osprey sviluppato congiuntamente da Bell Helicopter e Boeing. Il concetto partecipava al programma Joint Heavy Lift dell’Us Army. Avrebbe avuto una capacità di carico più o meno equivalente a quella del C-130 Hercules alla velocità di crociera di 250 nodi atterrando e decollando verticalmente come un elicottero. 

Sviluppo

La Bell sviluppò il suo modello D-322 come concetto di quad convertibile nel 1979. Il team Bell Boeing rese pubblico un progetto Quad TiltRotor nel 1999 che le società aveva studiato nei due anni precedenti. Il progetto era per un trasporto V / STOL di dimensioni paragonabili a quelle del C-130 per il programma Future Transport Rotorcraft dell’US ARMY e avrebbe dovuto aevere il 50% in comune con il V-22. Questo progetto doveva avere un peso massimo al decollo di 100.000 lb (45.000 kg) con un carico utile fino a 25.000 lb (11.000 kg) in hover.  Il design venne ridimensionato per essere più vicino possibile a quello del V-22 e per avere un carico utile da 18.000 a 20.000 libbre (da 8.200 a 9.100 kg). Questa versione fu denominata "V-44".  La Bell conseguì contratti per studiare le tecnologie correlate ma lo sviluppo non fu portato a termine dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti. 

Dal 2000 al 2006, furono condotti studi sull'aerodinamica e sulle prestazioni di un rotore Quad Tilt presso l' Università del Maryland, College Park. Questo sforzo venne inizialmente finanziato dalla NASA / AFDD e successivamente dalla Bell. Un'indagine sperimentale in modalità elicottero con effetto suolo confermò che era possibile ridurre il download sull'aereo dal 10% della spinta totale ad un caricamento del 10% della spinta.  Uno studio parallelo di fluidodinamica computazionale (CFD) confermò questi risultati. 

Studi sui sollevamenti pesanti

Nel settembre 2005, Bell e Boeing ebbero un contratto di condivisione dei costi del valore di 3,45 milioni di dollari dalla Direzione della tecnologia applicata per l'aviazione dell’Us Army per uno studio di progettazione e analisi concettuale di 18 mesi durato fino a marzo 2007, in concomitanza con il programma Joint Heavy Lift.  Il contratto fu assegnato alla Bell Helicopter, che collabora con la Boeing's Phantom Works. Lo studio QTR era uno dei cinque modelli; uno dei cinque era anche un programma Boeing, una versione avanzata del CH-47 Chinook.

Durante lo studio iniziale di progettazione di base, gli ingegneri di Bell progettarono l'ala, il motore e il rotore, mentre il team Boeing progettò la fusoliera ed i sistemi interni.  Una disposizione simile venne applicata al V-22.

Un modello di galleria del vento in scala fu sottoposto a test nel Transonic Dynamics Tunnel (una galleria del vento transonica unica) presso il Langley Research Center della NASA durante l'estate 2006. Il modello "semi-span" (che rappresentava la metà di tribordo del velivolo) misurava 213 pollici di lunghezza e aveva rotori azionati da 91 pollici, gondole operative e ali "dinamicamente rappresentative".

L'obiettivo principale del test era quello di studiare gli effetti aeroelastici sull'ala di coda dei rotori dell'ala anteriore e stabilire una configurazione di base dell'aeromobile.  Alan Ewing, responsabile del programma QTR di Bell, riferì che "i test avevano dimostrato che i carichi dei vortici sul rotore posteriore erano i medesimi visti sulla parte anteriore dei rotori" e la "stabilità aeroelastica dell'ala sembrava esattamente la stessa del convertiplano convenzionale". Questi test avevano utilizzato un modello con un rotore a tre pale, i test futuri hanno riguardato gli effetti dell'utilizzo di un sistema a quattro pale. 

Oltre alla ricerca svolta congiuntamente nell'ambito del contratto, Bell finanziò ulteriori ricerche e test in galleria del vento in collaborazione con la NASA e l’Us Army.  Dopo la presentazione dei rapporti di studio del concetto iniziale, ci si aspettava che iniziassero i test dei componenti su vasta scala e possibilmente un programma di prova dei veicoli su scala ridotta.  In attesa di approvazione, il primo volo di un prototipo di aereo in scala reale era previsto per il 2012. 

Lo studio venne completato nel maggio 2007, con il Quad TiltRotor selezionato per ulteriori sviluppi. Tuttavia, l'armatura aggiuntiva sui veicoli terrestri con equipaggio Future Combat Systems ha fatto aumentare il loro peso da 20 a 27 tonnellate, richiedendo un velivolo più grande.  A metà del 2008, l'esercito americano continuò gli studi del Joint Heavy Lift (JHL) con nuovi contratti ai team Bell-Boeing e Karem Aircraft / Lockheed Martin. I team dovevano modificare i loro progetti per raggiungere nuove specifiche JHL che entrò a far parte del nuovo programma JFTL (Joint Future Theatre Lift) di US Air Force / Army nel 2008.  A metà del 2010, il DoD degli Stati Uniti stava formulando un piano per il sollevamento verticale con JFTL come parte.  Il Dipartimento della Difesa aveva anche chiesto informazioni all'industria aerospaziale sulle tecnologie per JFTL per l'ottobre 2010.

Design

Il progetto concettuale prevedeva un grande velivolo ad ala in tandem con motori di tipo V-22 e rotori di 50 piedi (15 m) su ciascuna delle quattro punte alari. La fusoliera di dimensioni del C-130 prevedeva un vano di carico da 747 pollici (19,0 m) con una rampa di carico posteriore che potrebbe trasportare 110 paracadutisti o 150 passeggeri con posti a sedere standard. Nella configurazione cargo, poteva ospitare otto pallet da 463 litri. Questa versione di base includeva una sonda di rifornimento completamente retrattile ed un sistema di trasmissione di interconnessione per la ridondanza dell'alimentazione.

Inoltre, il team Bell-Boeing includeva otto possibili varianti, o "progetti di escursione", inclusa una variante imbarcata. Il team di progettazione pianificò carichi utili compresi tra 16 e 26 tonnellate e un'autonomia da 420 a 1.000 miglia nautiche (da 780 a 1.850 km).  Una delle escursioni progettuali esplorate, soprannominata "Big Boy", avrebbe dovuto avere rotori da 55 piedi (17 m) e un vano di carico da 815 pollici (20,7 m), rendendolo in grado di trasportare un ulteriore pallet da 463 litri e ospitare un veicolo da combattimento corazzato Stryker. 

ENGLISH

The Bell Boeing Quad TiltRotor (QTR) is a four-rotor derivative of the Bell Boeing V-22 Osprey developed jointly by Bell Helicopter and Boeing. The concept was part of the Joint Heavy Lift programme of the Us Army. It would have a load capacity more or less equivalent to that of the C-130 Hercules at a cruising speed of 250 knots by landing and taking off vertically like a helicopter. 

Development

Bell developed its D-322 model as a quad convertible concept in 1979. The Bell Boeing team released a Quad TiltRotor project in 1999 that the companies had studied in the previous two years. The project was for a V / STOL transport comparable in size to the C-130 for the US ARMY Future Transport Rotorcraft programme and was to have 50% in common with the V-22. This project was to have a maximum take-off weight of 100,000 lb (45,000 kg) with a payload of up to 25,000 lb (11,000 kg) in hover.  The design was downsized to be as close as possible to that of the V-22 and to have a payload of 18,000 to 20,000 lbs (8,200 to 9,100 kg). This version was named "V-44".  Bell was awarded contracts to study related technologies but the development was not completed by the US Department of Defense. 

From 2000 to 2006, studies were conducted on the aerodynamics and performance of a Quad Tilt rotor at the University of Maryland, College Park. This effort was initially funded by NASA / AFDD and later by Bell. An experimental ground-effect helicopter survey confirmed that it was possible to reduce the download to the aircraft from 10% of total thrust to 10% thrust loading.  A parallel computational fluid dynamics (CFD) study confirmed these results. 

Heavy lift studies

In September 2005, Bell and Boeing were awarded a $3.45 million cost-sharing agreement by the US Army's Directorate of Applied Aviation Technology for an 18-month design and conceptual analysis study lasting until March 2007, in conjunction with the Joint Heavy Lift programme.  The contract was awarded to Bell Helicopter, which collaborates with Boeing's Phantom Works. The QTR study was one of five models; one of the five was also a Boeing programme, an advanced version of the CH-47 Chinook.

During the initial basic design study, Bell's engineers designed the wing, engine and rotor, while the Boeing team designed the fuselage and internal systems.  A similar arrangement was applied to the V-22.

A scale wind tunnel model was tested in the Transonic Dynamics Tunnel (a unique transonic wind tunnel) at NASA's Langley Research Center during the summer of 2006. The "semi-span" model (which represented the starboard half of the aircraft) was 213 inches long and had 91-inch rotors, operational nacelles and "dynamically representative" wings.

The main objective of the test was to study the aeroelastic effects on the tail wing of the front wing rotors and establish a basic aircraft configuration.  Alan Ewing, head of Bell's QTR programme, reported that "the tests had shown that the vortex loads on the rear rotor were the same as seen on the front of the rotors" and the "aeroelastic stability of the wing looked exactly the same as on the conventional tiltrotor". These tests had used a model with a three-blade rotor, future tests covered the effects of using a four-blade system. 

In addition to the research carried out jointly under the contract, Bell funded further wind tunnel research and testing in collaboration with NASA and the Us Army.  After the initial concept study reports were submitted, it was expected that large-scale component testing and possibly a small-scale vehicle test programme would begin.  Pending approval, the first flight of a full-scale prototype aircraft was scheduled for 2012. 

The study was completed in May 2007, with the Quad TiltRotor selected for further development. However, the additional armour on Future Combat Systems manned ground vehicles increased their weight from 20 to 27 tonnes, requiring a larger aircraft.  In mid-2008, the US Army continued the Joint Heavy Lift (JHL) studies with new contracts to the Bell-Boeing and Karem Aircraft / Lockheed Martin teams. The teams had to modify their designs to meet new JHL specifications which became part of the US Air Force / Army's new JFTL (Joint Future Theatre Lift) programme in 2008.  In mid-2010, the US DoD was formulating a vertical lift plan with JFTL as part of it.  The Department of Defence had also asked the aerospace industry for information on JFTL technologies for October 2010.

Design

The conceptual design envisaged a large tandem wing aircraft with V-22 type engines and 50-foot (15 m) rotors on each of the four wing tips. The C-130's fuselage size included a 747-inch (19.0 m) cargo area with a rear loading ramp that could carry 110 paratroopers or 150 passengers with standard seats. In the cargo configuration, it could accommodate eight 463-litre pallets. This basic version included a fully retractable refuelling probe and an interconnecting transmission system for power redundancy.

In addition, the Bell-Boeing team included eight possible variants, or "excursion designs", including one embarked variant. The design team planned payloads between 16 and 26 tonnes and a range of 420 to 1,000 nautical miles (780 to 1,850 km).  One of the design excursions explored, nicknamed the "Big Boy", was to have 55 foot (17 m) rotors and an 815-inch (20.7 m) cargo bay, making it capable of carrying an additional 463-litre pallet and housing an armoured Stryker combat vehicle. 

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