Все права на текст принадлежат автору: П Бауэрс.
Это короткий фрагмент для ознакомления с книгой.
Летательные аппараты нетрадиционных схемП Бауэрс

Бауэрс П. «ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ НЕТРАДИЦИОННЫХ СХЕМ»

Предисловие к русскому изданию

Книга «Летательные аппараты нетрадиционных схем», предлагаемая советскому читателю, написана видным специалистом фирмы «Боинг» Питером М. Бауэрсом, посвятившим почти 40 лет жизни делу изучения, развития и популяризации авиационной техники. Как конструкторские работы П. Бауэрса, так и его публикации хорошо известны за рубежом, однако у нас в стране с ними практически не знакомы.

Эту книгу отличает от многих других необычный и весьма плодотворный подход. Проведенный автором и дополненный в отечественном издании хронологический обзор летательных аппаратов нетрадиционных схем — от первых неуклюжих аппаратов братьев Райт, Вуазена, Сьервы, Сикорского и др, вплоть до самых современных самолетов, разработанных крупными конструкторскими коллективами разных стран, — выстроился в историю развития авиационной конструкторской мысли со всеми ее озарениями и иллюзиями, достижениями и неудачами. Эта история лишний раз показывает, на какие свершения способны талантливые люди, увлеченные своим делом.

Каждый из летательных аппаратов, описанных в книге, имеет свою техническую «изюминку». Все они сгруппированы по типам летательных аппаратов и основным чертам их конструктивного облика. Книга обильно иллюстрирована и содержит немало фотографий и описаний конструкций, ранее не знакомых широкому читателю.

Следует отметить, что «традиционным» автор считает самолет с прямым крылом, двигателем, расположенным в носовой части фюзеляжа, и обычным трехплоскостным хвостовым оперением. Эта концепция, сформировавшаяся в первые десятилетия нашего века, позволяет автору отнести к нетрадиционным многие современные летательные аппараты типов «утка», «бесхвостка», самолеты со стреловидным и треугольным крыльями и т. п., которые нашли довольно полное отражение в книге. Наряду с ними в книге рассматриваются и такие летательные аппараты, как двухфюзеляжные самолеты, конвертопланы, летающие автомобили, диско- и полипланы, которые с полным правом можно считать нетрадиционными.

К сожалению, в книге практически отсутствуют материалы по отечественным летательным аппаратам, многие из которых, безусловно, могут быть отнесены к разряду необычных. Советский читатель может восполнить этот пробел, познакомившись с оригинальными летательными аппаратами В. Д. Беляева, К. А. Калинина, А. С. Москалева, Б. И. Черановского и других отечественных конструкторов, а также ведущих авиационных конструкторских коллективов нашей страны, описанными в книге В. Б. Шаврова «История конструкций самолетов в СССР».

С учетом того, что американское издание книги вышло в 1984 г., в русское, с любезного согласия издательства TAB Books и автора, включены описания и фотоснимки новых зарубежных летательных аппаратов «Рафаль», «Лави», «Гриппен», ЕАР, Х-29, В-2, «Вояджер», V-22 «Оспри» и с Х-образным крылом.

Таким образом, книгу П. Бауэрса следует рассматривать как обзор зарубежных конструкций летательных аппаратов нетрадиционных схем. Как таковая, она, несомненно, будет встречена с большим интересом многочисленными энтузиастами авиации как специалистами, так и любителями.

Москва, январь 1990 г. Е.В. Зябрев

Введение

Определить, что такое «необычный» летательный аппарат, так же сложно, как, например, указать, высоко ли вы взлетели. Это зависит главным образом от индивидуального восприятия, и что для одного человека кажется обычным, для другого полно оригинальности.

На заре авиации - примерно до 1914 года, когда выдвинутые первой мировой войной требования к летно-техническим характеристикам привели к относительной стандартизации основных схем летательных аппаратов, — критерии, с помощью которых можно было определить, что тот или иной аппарат является обычным или, наоборот, необычным, полностью отсутствовали. Разные исследователи использовали самые различные подходы для решения поставленной задачи. В свете опыта и практики авиации сегодняшних дней многие из этих первых летательных аппаратов кажутся весьма необычными. Некоторые разработки оказались плодотворными и широко известными; другие — неудачными и, как следствие, забытыми на долгие годы или навсегда. Однако развитие техники часто приводит к возрождению и использованию некоторых изобретений, не реализованных с первого раза.

«Стандартный» самолет, который мы знаем сегодня, — это летательный аппарат, основные несущие поверхности которого расположены впереди, хвостовое оперение — сзади, а экипаж, пассажиры и полезная нагрузка размещаются в фюзеляже. Такая схема самолета достаточно четко заявила о себе уже к началу 1909 года. Сравнительно небольшие изменения этой базовой схемы вводились на протяжении всей истории авиации; вводятся они и сейчас для более полного удовлетворения тем или иным тактико-техническим требованиям.

Ряд других схем, например, «бесхвостка», «утка», летательные аппараты с непосредственным созданием подъемной силы[1], а также различные схемы силовых установок и вспомогательных элементов конструкции, обладают достоинствами, позволяющими более успешно решать конкретные проектные задачи. Некоторые из такого рода схем ушли из авиационной техники насовсем, когда стало ясно, что присущие им недостатки существеннее их достоинств. Тем не менее, некоторые необычные идеи в новых ситуациях переживают вторую молодость. Иногда это кончается новой неудачей, но в некоторых случаях удается добиться успеха. Это происходит из-за того, что либо неудачное в прошлом техническое решение становится совместимым с новыми техническими разработками, либо новый технический уровень позволяет более эффективно реализовать старую идею.

Данная книга не задумывалась как каталог необычных летательных аппаратов. Скорее, в ней представлены в виде взаимосвязанных групп те летательные аппараты, которые по стандартам сегодняшних дней могут считаться летательными аппаратами необычных схем - «утки», «бесхвостки», «бесхвостки с треугольным крылом» и т. д. В книге приведено краткое описание побудительных причин к созданию летательных аппаратов той или иной схемы. Некоторые из описанных в книге летательных аппаратов легко могут быть включены в две или даже большее число категории, но находятся они обычно в главе, соответствующей их наиболее характерным особенностям. Исходя из этого, например, планеры и самолеты часто описываются в одной главе. Некоторые летательные аппараты вошли в историю авиации благодаря наиболее выдающимся конструктивным особенностям, а не из-за необычности общей схемы. Например, самолет «Мессершмитт» Ме-163 более известен как первый в истории авиации перехватчик с ракетным двигателем, а не как первая «бесхвостка», строительство которой осуществлялось достаточно крупной серией.

Самолеты некоторых основных схем (таких, как «утка» и «бесхвостка») представлены в хронологическом порядке, который не обязательно отражает техническое развитие идеи или логику конструктивно-компоновочных решений.

В книге описаны также самолеты, хотя и не очень оригинальные по конструкции, но весьма необычные с точки зрения эксплуатации. Некоторые летательные аппараты, которые лишь с большим трудом могут быть включены в классификацию схем, сгруппированы в отдельную главу под названием «Что бы это значило?».

Я заранее приношу свои извинения тем читателям, которые будут расстроены, не найдя в книге своего «возлюбленного урода» (простите, «нетрадиционный» летательный аппарат). Включить в книгу подобного объема все самолеты и летательные аппараты необычных схем практически невозможно.

Кроме того, следует отметить, что при описании каждого летательного аппарата сведен к минимуму набор основных характеристик. Это произошло потому, что по многим из описанных летательных аппаратов имеется очень ограниченный объем данных: зачастую уцелели лишь фотоснимки. Главная цель книги - рассмотреть схемы и общий вид летательных аппаратов и те причины, которые привели к их созданию. Основные данные приводятся лишь для самой общей характеристики летательного аппарата, а не для проведения детального анализа проекта, который, по правде говоря, часто невозможно и воспроизвести.

Глава 1 Самолеты схемы «утка»

Так как первый взлетевший летательный аппарат тяжелее воздуха - самолет братьев Райт «Флайер» (1903 год) — построен по схеме, которая сегодня известна под названием «утка», представляется логичным начать нашу книгу о летательных аппаратах нетрадиционных схем с самолетов этого класса.


ОШИБОЧНЫЙ ТЕРМИН

Во-первых, термин «утка» — ошибочный. Под «уткой» в авиации общепринято понимать самолет, горизонтальное оперение которого - стабилизатор и рули высоты - расположено перед крылом, а не позади него. Этот термин может быть с таким же успехом применен и к дирижаблям, и к планерам. В частности, первые модели жестких дирижаблей Цеппелина оснащались расположенными впереди горизонтальными поверхностями управления в дополнение к традиционным хвостовым. Обычно термин «утка» подразумевает расположение в передней части летательного аппарата основных, а не вспомогательных средств аэродинамического управления. Этот термин появился впервые во Франции; его происхождение, вероятно, связано с тем, что крыло летящей утки находится ближе к ее хвосту, чем к голове, а вовсе не потому, что эта птица управляет своим полетом с помощью специального органа, расположенного перед крылом. Летательные аппараты этой схемы получили довольно широкое распространение.

Многие самолеты схемы «утка» можно рассматривать как самолеты с тандемными крыльями, переднее крыло которых относительно мало. В этом случае переднее горизонтальное оперение (ПГО), состоящее обычно из неподвижных (стабилизаторы) и подвижных (рули высоты) поверхностей, несет значительную часть аэродинамической нагрузки.

В последние годы термин «утка» стал применяться для описания самолетов, оснащенных вспомогательными поверхностями аэродинамического управления, установленными на носовой части, вообще говоря, самолетов довольно традиционных схем (а также некоторых самолетов с треугольным крылом), для обеспечения балансировки летательного аппарата или управления обтекающим его потоком, а не для осуществления основного управления или создания части суммарной подъемной силы, как это бывает на классической «утке».


ПОЧЕМУ ПЕРЕДНЕЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ?

До того, как братья Райт непосредственно приступили к созданию самолета, они знали о многих ранее построенных различными изобретателями летательных аппаратах. Более того, конечно же, они неоднократно наблюдали полет птиц. Почему же они решили разместить оперение впереди? Во-первых, братья Райт прекрасно понимали функции «горизонтального руля» при управлении положением самолета в пространстве и считали, что расположенное впереди оперение будет выполнять такие функции более эффективно, чем хвостовое. В этом они оказались правы, но недостатков такого технического решения они, конечно же, не знали.

Второй основной причиной их выбора было место проведения первых полетов, которые выполнялись с песчаной площадки, и поэтому отсутствовала возможность использования шасси колесного типа. И созданные ранее планеры, и первый «Флайер» оснащались полозковым шасси, при котором фюзеляж самолета располагался очень близко к земле. В то же время братья Райт понимали необходимость большого угла атаки при взлете и посадке. Низкосидящая машина типа «Флайера» наверняка цепляла бы хвостовым оперением за землю, если бы оно было выбрано; поэтому конструкторы отказались от такого решения. Они установили в хвостовой части своего летательного аппарата вертикальный киль. Балки, поддерживающие киль, оснащались шарнирами и с помощью тросовой проводки могли отклоняться вверх, не оказывая влияния на управляемость самолета, так как киль не отклонялся относительно набегающего потока.


ДОСТОИНСТВА

В современном понимании главным преимуществом аэродинамической схемы «утка» считается повышение маневренности самолета, что привлекает к этой схеме создателей военной техники. Более высокие маневренные качества самолетов такой схемы оказались очень полезными в совершенствовании характеристик некоторых из созданных в последнее время ультралегких летательных аппаратов.

Еще одним преимуществ ом самолетов схемы «утка» считается то, что практически всегда можно построить такой летательный аппарат с естественной противоштопорной защитой: срыв воздушного потока на ПГО происходит раньше, чем на крыле, создающем большую часть подъемной силы, поэтому нос самолета в этом случае слегка опускается, и машина возвращается в нормальный полет.


НЕДОСТАТКИ

Существенным недостатком схемы «утка» является то, что летательным аппаратам этой схемы присуща продольная неустойчивость. Вместо того чтобы демпфировать движения самолета относительно поперечной оси (по тангажу), как это делает, например, оперение стрелы, воздействие воздушного потока на переднее горизонтальное оперение усиливает соответствующие возмущения. В своих записках О. Райт отмечал, что. устойчивость «утки» по тангажу определяется мастерством летчика[2].

Опыт первых полетов показал, что в том случае, когда на переднем горизонтальном оперении создается значительная подъемная сила, она оказывает существенное влияние на балансировку самолета. Срыв потока на ПГО вызывает примерно такое же воздействие на балансировку летательного аппарата, как, например, складывание пары ножек стола две другие ножки продолжают поддерживать противоположный конец, и стол падает в ту сторону, где опора отсутствует. Поэтому противоштопорные достоинства самолетов схемы «утка» довольно скоро поблекли. Самолеты этой схемы практически полностью исчезли из практики авиастроения вплоть до того, как в начале второй мировой войны начали проводиться углубленные исследования «утки», нацеленные на поиск возможных путей повышения характеристик маневренности самолетов. Однако и в этот период развития авиации не удалось реализовать достоинства этой схемы.

Лишь в последние годы было создано несколько очень удачных самолетов схемы «утка», которые продемонстрировали преимущества этой схемы в некоторых специфических условиях применения авиационной техники. Однако на этих самолетах уже применялись специальные средства предотвращения мощного срыва потока с ПГО.

Это достигается путем увеличения критического угла атаки за счет выдува потока на ПГО, использования аэродинамических профилей с различными несущими свойствами или применения ПГО в качестве лишь балансировочной поверхности (в этом случае ПГО не создаст сколь-нибудь заметного вклада в подъемную силу), например, на самолетах с близким к треугольному крылом большой площади или самолетах-«бесхвостках» с крылом прямой стреловидности. По схеме «утка» построены некоторые из современных ракет, но системы управления этих ракет обычно работают с использованием бортовых ЭВМ и автоматических средств повышения устойчивости, которые вырабатывают и осуществляют балансировочные команды, предотвращающие нарастание возмущений в канале тангажа.

Следует отметить, что все самолеты схемы «утка», реализованные в соответствии с техническим уровнем, достигнутым до 1960-х гг., стали сущим несчастьем. Как бы предвидя это, братья Райт уже в 1909 году (когда они стали использовать колесное шасси, позволяющее приподнять самолет от земли и обеспечить набор угла атаки на разбеге) отказались от ПГО и установили рули высоты в хвостовой части аппарата около руля направления.

Наиболее широкое распространение схема «утка» получила в области ультралегких летательных аппаратов. Этот класс современных летательных аппаратов проделал своеобразный путь назад к полетам того типа, которые выполняли братья Райт и которые характеризуются весьма ограниченным скоростным диапазоном, ограниченной маневренностью и сравнительно небольшой полезной нагрузкой. В период с 1980 по 1983 гг., вероятно, было спроектировано и построено больше самолетов этой схемы, чем за всю предыдущую историю авиации.


«ФЛАЙЕР» БРАТЬЕВ РАЙТ

Первым успешно летавшим аппаратом тяжелее воздуха, оснащенным силовой установкой, стал созданный в 1903 году братьями Райт самолет «Флайер». В 1909 году они построили самолет аналогичной конфигурации, но установили рули высоты в хвостовой части аппарата, как это делали практически все авиаторы (рис. 1.1).



Рис. 1.1. Самолет братьев Райт «Модель А» (1908 г.) один из вариантов самолета 1903 г.


Отметим, что рули высоты бипланной схемы, установленные братьями Райт на самолет 1908 года (модель А), не имели перед собой горизонтальных стабилизаторов. Эти аэродинамические поверхности были установлены на шарнирах, ось которых располагалась достаточно далеко от передней кромки. Таким образом, создаваемая на рулях высоты сила естественным образом компенсировалась, и на ручку управления самолетом не передавалась вся действующая на аэродинамические поверхности нагрузка. У поверхности управления такого типа был один недостаток - при возникновении знакопеременных нагрузок (например, при воздействии воздушных порывов) такой орган управления не стабилизировал самолет, как это происходит в случае фиксированного стабилизатора и руля высоты, а вызывал нарастающие возмущения. Впоследствии уже другие авиаторы устранили частично этот недостаток путем установки в схеме «утка» фиксированного горизонтального стабилизатора перед рулями высоты.

Отметим, что ПГО на самолетах братьев Райт использовалось, главным образом, в качестве поверхности аэродинамического управления и не создавало значительного вклада в суммарную подъемную силу. В самолете братьев Райт летчик и двигатель размещались на крыле; при этом центр масс самолета располагается в районе передней кромки крыла (или несколько позади нее), а не впереди нес, как было бы в том случае, если бы на ПГО создавалась подъемная сила, пропорциональная его площади.

Братьям Райт не удалось существенно улучшить свои самолеты после 1909 года. Поперечная управляемость самолета по-прежнему обеспечивалась изменением крутки крыла, а привод двух воздушных винтов осуществлялся, как и ранее, через цепную передачу от двигателя, установленного по оси симметрии самолета. Уилбер Райт в 1912 г. умер от тифа, а Орвилл Райт в 1915 г. продал свою фирму.

Основные данные («модель А»):

— силовая установка... двигатель «Райт» мощностью 30 л. с. (22 кВт);

— размах крыла... 11,8 м;

— площадь крыла... 38,6 м2;

— взлетная масса... 544 кг;

— максимальная скорость... 70,8 км/ч.


«14-БИС» САНТОС-ДЮМОНА

Одним из первых успешно летавших европейских самолетов стал построенный жившим в Париже бразильцем Альберто Сантос-Дюмоном самолет «14-бис» (рис. 1.2). Первый полет этого самолета был осуществлен 26 октября 1906 года.



Рис. 1.2. Альберто Сантос-Дюмон в своем самолете «утка» — первом в Европе самолете.


Сантос-Дюмон был уже к этому времени довольно известен как летчик и конструктор начиная с 1899 года, он построил несколько небольших дирижаблей, на которых неоднократно летал вблизи Парижа. Обозначение создавшего Сантос-Дюмоном первого самолета — «14-бис» — возникло потому, что впервые этот самолет оторвался от земли с помощью принадлежавшего Сантос-Дюмону дирижабля № 14.

«14-бис» оснащался двигателем водяного охлаждения мощностью 50 л. с. (36,75 кВт) с толкающим винтом. В ходе первого вылета самолет сделал несколько подскоков, продержался в воздухе 21,4 с и преодолел дистанцию длиной 230 м. По своей аэродинамической схеме этот самолет являлся классической «уткой», на ПГО которой создавалась значительная по величине подъемная сила. На самолете отсутствовал орган управления по крену; конструктор самолета рассчитывал обеспечить боковую устойчивость с помощью V-образности крыла, как это было сделано на самолете «Лэнгли-Аэродром» (см. гл. 2). На самолете «14-бис» летчик размещался перед крылом и двигателем. Сантос-Дюмон летал стоя, так же, как на своих дирижаблях. Конструктор довольно быстро обнаружил присущие схеме «утка» недостатки, и его следующий самолет знаменитая «Демуазель» (1908 г.) — стал одним из первых классических самолетов с хвостовым оперением и тянущим воздушным винтом.

Основные данные:

— силовая установка... двигатель «Антуанетт» мощностью 24 л. с. (17,6 кВт), которая затем была повышена до 36,75 кВт;

— размах крыла... 11,2 м;

— площадь крыла... 52 м2;

— взлетная масса... 300 кг;

— максимальная скорость... 40 км/ч.


ГИДРОСАМОЛЕТ ФАБРА

Уникальная конструкция, созданная Анри Фабром, известна как первый летательный аппарат тяжелее воздуха, поднявшийся с поверхности воды при помощи собственной силовой установки. Полет этого самолета (рис. 1.3) был выполнен 28 марта 1910 года. В этом полете удалось продемонстрировать, что самолеты могут осуществлять взлет с поверхности воды так же, как и с поверхности земли. Впоследствии американец Гленн Кертисс организовал регулярную эксплуатацию гидросамолетов, начиная с 26 января 1911 г.



Рис. 1.3. Французский моноплан схемы «утка» конструктора Фабра, созданный в 1910 г., стал первым самолетом, взлетевшим с поверхности воды.


Гидросамолет Фабра был выполнен по классической схеме «утка» с существенной аэродинамической нагрузкой на ПГО. Летчик размещался между ПГО и крылом. Руль высоты представлял собой отдельную поверхность, размещенную в верхней части аппарата, которой летчик управлял непосредственно с помощью ручки управления и жесткой тяги. Неподвижная передняя аэродинамическая поверхность имела довольно большой размах; этот самолет вполне можно классифицировать как самолет с тандемными крыльями.

Следует отметить оригинальность силовой установки этого самолета — семицилиндрового звездообразного двигателя «Гном», установленного за крылом, а также использования вертикального оперения большой площади на фюзеляже и крыле. Поплавки с плоским дном имели водоизмещение, едва достаточное для поддержания машины на плаву; весьма сомнительно, что они смогли бы удержать аппарат на плаву при грубой посадке.

Основные данные:

— силовая установка... звездообразный двигатель «Гном» мощностью 50 л. с. (36,75 кВт);

— размах крыла... 14 м;

— площадь крыла... 17 м2;

— взлетная масса... 475 кг;

— максимальная скорость... 88,5 км/ч.


«ДЕПЕРДЮССЭН»

Французский самолет схемы «утка» «Депердюссэн» был показан на французской авиационной выставке 1911 г., однако информация о выполнении этим самолетом последующих полетов отсутствует.

ПГО этого самолета состоит из неподвижного стабилизатора и подвижных рулей высоты, которые установлены на передающих крутящий момент трубках, закрепленных на законцовках стабилизатора (вместо того, чтобы подвесить их на шарнирах позади стабилизатора). Кроме того, вертикальное оперение с подвижным рулем направления также было установлено в носовой части самолета, а не в хвостовой, как это сделано на большинстве самолетов схемы «утка» (рис. 1.4).



Рис. 1.4. Французский самолет «Депердюссэн» (1911 г.) являлся не только «уткой», но и первым самолетом с соосными винтами.


Двигатель самолета, расположенный в фюзеляже впереди летчика, с помощью вала, проходящего в нижней части фюзеляжа, соединяется цепным приводом с двумя воздушными винтами. Именно эти воздушные винты и представляют собой уникальную особенность самолета «Депердюссэн» в нем впервые применены соосные воздушные винты, вращающиеся в противоположных направлениях для нейтрализации крутящего момента и уменьшения диаметра воздушного винта при заданной мощности (что позволяло использовать более короткие опоры шасси). Установка толкающих винтов в хвостовой части самолета создала довольно сложную проблему, поскольку необходимо было обеспечить требуемый из условий безопасности зазор между воздушными винтами и землей.


«ВУАЗЕН»

К 1912 году преимущества нормальной аэродинамической схемы с хвостовым оперением по сравнению с «уткой» стали очевидны для всех авиаконструкторов, но все же некоторые продолжали пытаться получить удовлетворительные результаты и в этой схеме. Одним из наиболее известных самолетов 1912 года, участвовавших в популярных гонках морских самолетов на воздушных выставках в Монако, стал французский «Вуазен».

ПГО этого самолета состояло из неподвижного горизонтального стабилизатора, создающего значительную по величине подъемную силу (обратите внимание на большой угол установки ПГО), и подвешенных на шарнирах за стабилизатором рулей высоты. Руль направления также располагался впереди, но вертикального оперения в современном понимании на самолете не было. Путевая устойчивость самолета должна была обеспечиваться с помощью вертикальных аэродинамических поверхностей между крыльями самолета. Пилот располагался перед крылом, а двигатель был установлен в фюзеляже, несколько впереди задней кромки крыла. Этот двигатель приводил в движение толкающий винт, соединенный с ним посредством длинного вала (рис. 1.5).



Рис. 1.5. Французский гидросамолет схемы «утка» «Вуазен» (1912 г.) отличался своеобразной компоновкой четырех плоскодонных поплавков.


Главным недостатком схемы с толкающим винтом для гидросамолетов как в то время, так и сейчас является попадание на воздушный винт брызг воды, образующихся при движении поплавков.

Основные данные:

— силовая установка... звездообразный двигатель «Гном» мощностью 80 л. с. (58,8 кВт);

— размах крыла... 13,5 м;

— площадь крыла... 35 м2;

— взлетная масса... 550 кг;

— максимальная скорость... 99,8 км/ч.


«ПАРУСНЫЙ» ПЛАНЕР Р. ПЛАТЦА

Вероятно, наиболее необычным из всех созданных по схеме «утка» летательных аппаратов был построенный в 1923 году Р. Платцем планер с гибким крылом. Рейнгольд Платц, главный конструктор немецкой фирмы «Фоккер» в 1917-1918 гг., после окончания первой мировой войны переехал в Голландию. Когда в начале 1920-х гг. в Европе стал популярен планерный спорт, Платц создал этот удивительный сверх-простой планер.

Планер Р. Платца имеет лишь две жесткие детали продольную балку, образующую фюзеляж, и лонжерон крыла. Несущие поверхности планера напоминают главные паруса и кливеры двух небольших парусных лодок, как бы соединенных под углом 180° по ватерлинии. Платц использовал для несущих поверхностей цельные куски ткани, опередив, таким образом, почти на 40 лет знаменитое крыло Рогалло, но в то время из этой идеи ничего не вышло. Так как конструкция планера состояла всего лишь из двух балок, весь летательный аппарат можно было свернуть и унести на плече или же везти на велосипеде!

Система управления планера не имела аналогов ни в прошлом, ни в настоящем. Летчик, перемещая руками концы балок ПГО, управлял этими несущими поверхностями (рис. 1.6).



Рис. 1.6. Размах передней и задней несущих плоскостей планера Платца (1923 г.) был одинаковым, но из-за различия площадей и выполняемых функций его следует скорее считать самолетом схемы «утка», а не летательным аппаратом с тандемным крылом.


После достижения балансировки самолета, необходимой для выполнения горизонтального полета, летчик опускал обе руки для увеличения подъемной силы и создания момента на кабрирование или же приподнимал обе руки вверх, опуская таким образом нос планера. Для выполнения левого поворота он слегка приподнимал левую руку и несколько опускал правую для обеспечения дифференциального отклонения поверхностей управления (аналогично тому, как это делается с помощью элеронов). Планер Платца летал, но насколько хорошо - сейчас установить трудно. Практически все материалы утеряны, за исключением коротких информационных сообщений в публикациях 1923 г.


«ЭНТЕ» ФИРМЫ «ФОККЕ-ВУЛЬФ»

Одним из наиболее известных самолетов схемы «утка» в 1920-е гг. и позже был созданный немецкими конструкторами Д. Фокке и Г. Вульфом самолет FW-19a «Энте». Кстати, «энтс» в переводе с немецкого означает «утка» и так же, как в других языках, имеет два значения. FW-19a выполнен по классической схеме «утка». Значительная часть подъемной силы самолета создавалась на ПГО, а пассажирская кабина располагалась в районе центра тяжести, который находился заметно впереди крыла (рис. 1.7).



Рис. 1.7. Один из наиболее известных самолетов схемы «утка» немецкий самолет «Фокке-Вульф»-19а (1927 г.).


Стремясь сделать рули высоты более эффективными, конструкторы установили их несколько ниже стабилизатора на внешних кронштейнах; это было сделано для обеспечения лучшего обтекания рулей высоты за счет эффекта щели. Как и многие другие созданные ранее самолеты этой схемы, FW-19a имел очень большое вертикальное оперение с рулем направления, что объяснялось относительно малым плечом вертикального оперения по сравнению с самолетами нормальной схемы или «утками» типа «Депердюссэн» или «Вуазен» (которые оснащались «неустойчивыми» рулями направления, установленными на носу самолета). Несмотря на вертикальное оперение большой площади, на крыле самолета FW-19a пришлось установить дополнительные поверхности вертикального управления.

«Энте» сначала летал успешно, но в сентябре 1927 года разбился. Второй экземпляр этого самолета выполнял полеты на протяжении нескольких лет. Можно считать, что основной вклад этого летательного аппарата в развитие авиационной техники состоит в том, что на нем снова было внедрено в практику самолетостроения трехопорное шасси с носовым колесом (от такой схемы шасси отказались в начале первой мировой войны).

Основные данные:

— силовая установка... два двигателя SH-14 мощностью 100 л. с. (73,5 кВт) каждый фирмы «Сименс»;

— размах крыла... 10 м;

— взлетная масса... 1650 кг;

— максимальная скорость... 141,5 км/ч.


«РААБ КАТЦЕНШТЕЙН»

Немецкая фирма «Рааб Катценштейн» в результате комбинации техники создания планеров и некоторых аэродинамических принципов, заложенных в самолет FW-19a фирмы «Фокке-Вульф», разработала одноместный самолет схемы «утка» с толкающим винтом и трех колесным шасси (рис. 1.8).



Рис. 1.8. Немецкий одноместный спортивный самолет схемы «утка» «Рааб Катценштейн», созданный в середине 1920-х гг.


В носовой части самолета располагался горизонтальный стабилизатор с установленными в шарнирном соединении рулями высоты, а вертикальное оперение с рулями направления размещалось между крыльями. Необходимо упомянуть расположенную в хвостовой части самолета скользящую опору, которая служила для предотвращения касания пропеллером земли в том случае, когда превышался предельно допустимый взлетный или посадочный угол.

Если исходить из критериев схемы «утка», эта машина была вполне традиционной. Уникальной особенностью самолета являлись встроенные ракетные ускорители для разгона при взлете. Крейсерский полет выполнялся с использованием обычного поршневого двигателя. Техника обеспечения укороченного взлета с помощью ракетных ускорителей интенсивно отрабатывалась во время второй мировой войны, а впоследствии нашла широкое применение на реактивных самолетах.


«GB АСЕНДЕР»

Хорошим примером использования стандартных самолетных узлов в нетрадиционных схемных решениях с целью создания необычных экспериментальных конструкций является самолет «GB Асендер», построенный в 1931 г. (рис. 1.9).



Рис. 1.9. «GB Асендер» (1930 г.) был построен из основных агрегатов стандартного американского самолета «С-2 Аэронка».


На самолете использовано крыло большого удлинения (размах крыла 11 м) с расчалками. В качестве силовой установки применялся двухцилиндровый двигатель мощностью 30 л. с. (22 кВт) с серийного одноместного легкого самолета «С-2 Аэронка». «GB Асендер» являлся, по сути дела, мотопланером.

«Асендер»[3] (свое название самолет получил ввиду явно выраженного направления движения в процессе полета) был разработан фирмой «Гренвилл бразерс», которая имела небольшие мастерские по сборке самолетов в аэропорту города Спрингфилд (шт. Массачусетс). Вскоре владельцы фирмы братья Гренвилл прославились производством рекордных гоночных самолетов серии GB (название серии самолетов основано на первых буквах названия фирмы).

«Асендер» являлся экспериментальным самолетом. На нем были опробованы некоторые технические новинки; в частности, это касается размещения силовой установки. Как и на самолетах FW-19a и «Рааб Катцентшейн», горизонтальное положение фюзеляжа позволило оснастить самолет трехколесным шасси с носовой опорой. Такая схема шасси существенно опередила свое время, и потребовались долгие годы для того, чтобы она снова завоевала всеобщее признание. Отметим подобие «Асендера» и FW-19a в том, что оба самолета имеют очень большое вертикальное оперение, выполненное в виде интегральной части хвостового отсека фюзеляжа.


SS-4 «АМБРОЗИНИ»

Цельнометаллический самолет SS-4 был создан в 1939 г. в результате попытки построить самолет схемы «утка» итальянской фирмой «Пассиньяно-Амброзини». Первый аппарат - небольшой спортивный самолет SS-3 с двигателем мощностью 38 л. с. (28 кВт) — назывался «Анитра» (в переводе с итальянского — «утка»).

На основе отработанной при создании SS-3 аэродинамической схемы был создан наиболее тяжелый самолет схемы «утка» того времени - SS-4 с двигателем «Изетта Фраскини» мощностью 960 л. с. (705,6 кВт). По своему назначению это был самолет-истребитель с убирающимся трехопорным шасси и мощным стрелково-пушечным вооружением, состоящим из одной пушки калибра 30 мм и двух пушек 20-мм калибра (рис. 1.10). В свое время этот самолет обладал более высокими (из двух «уток») летно-техническими характеристиками (его максимальная скорость составляла около 570 км/ч). Успешно пройдя через два года интенсивных испытаний, он разбился из-за отказа двигателя.



Рис. 1.10. Итальянский истребитель «Амброзини-4» обладал наивысшими характеристиками среди всех самолетов схемы «утка», созданных со времен братьев Райт.


Горизонтальное оперение самолета состояло из неподвижного стабилизатора и традиционных рулей высоты. Проблема малого плеча вертикального оперения и рулей направления была разрешена путем применения на самолете двухкилевого вертикального оперения (кили расположены на середине размаха каждой из консолей крыла небольшой стреловидности). Подобная аэродинамическая компоновка впоследствии была использована на некоторых самолетах схем «утка» и «бесхвостка».

Условия военного времени не позволили провести полный цикл летно-конструкторских испытаний, поэтому второй опытный образец SS-4 не был окончательно построен, а фирма сосредоточила свои усилия на совершенствовании традиционных моделей, находившихся в серийном производстве.

Общие летно-технические характеристики SS-4 так и не были превзойдены другими винтовыми самолетами схемы «утка».


ЛЕТАЮЩАЯ МОДЕЛЬ CW-24B ФИРМЫ «КЕРТИСС»

В 1940 г. Вооруженные Силы США предложили авиастроительным фирмам разработать серию новых самолетов-истребителей с существенно лучшими, чем достигнутые к тому времени, летно-техническими характеристиками путем использования нетрадиционных аэродинамических и компоновочных схем. Крупная авиастроительная фирма из Буффало (шт. Нью-Йорк) «Кертисс-Райт корпорейшн» ответила на призыв Вооруженных Сил созданием самолета CW-24. При разработке самолета специалисты фирмы избрали довольно осторожный, но в то же время уникальный подход к решению проблемы. Самолет был спроектирован и построен в отделении фирмы «Кертисс-Райт» в Сент-Луисе (шт. Миссури).

Вместо того чтобы сразу приступить к созданию летного образца самолета, фирма «Кертисс» построила легкую натурную летающую модель (основные материалы CW-24B древесина и ткань). Модель (рис. 1.11) была отправлена в летно-испытательный центр ВВС США Мьюрок-Драй-Лейк (шт. Калифорния) для проведения летных испытаний. В ходе проектирования и заводских испытаний удалось узнать слишком мало о самолете столь необычной схемы: именно этим и объясняется принятый фирмой план разработки.



Рис. 1.11. Легкая летающая модель CW-24B схемы «утка» (фирма «Кертисс-Райт», конкурс на разработку нового истребителя, 1941 г.).


CW-24B оснащался двигателем воздушного охлаждения мощностью 275 л. с. (202 кВт) фирмы «Менаско». Шасси самолета - трехколесное с носовой опорой. ПГО не создавало сколь-нибудь существенного вклада в суммарную подъемную силу, а использовалось исключительно как балансировочная поверхность. В принципе, стреловидное крыло CW-24B позволяет рассматривать этот самолет как бесхвостку со стреловидным крылом и рулями высоты на носовой части фюзеляжа (вместо используемых обычно элевонов, см. гл. 3).

После успешного завершения программы летных испытаний, в ходе которой было выполнено 169 полетов, в конструкцию самолета были внесены различные изменения (в частности, несколько раз менялась геометрия вертикального оперения и крыла в зоне его установки). Затем CW-24B был отправлен в экспериментальный центр Национального консультативного комитета США по аэронавтике (NACA) с целью проведения экспериментов в крупногабаритной аэродинамической трубе (Лэнгли-Филд, шт. Виргиния).


ХР-55 «АСЕНДЕР» ФИРМЫ «КЕРТИСС»

После успешного завершения испытаний летающей модели CW-24B Вооруженные Силы США приняли решение о том, что принятая аэродинамическая схема пригодна для создания на ее основе нового истребителя, после чего с фирмой «Кертисс» был подписан контракт на постройку трех самолетов CW-24, получивших войсковое обозначение ХР-55 (буква X означает «экспериментальный», Р - самолет-преследователь, модель № 55).[4]

ХР-55 (рис. 1.12) был рассчитан на новый двигатель фирмы «Пратт-Уитни» Х-1800 мощностью 2200 л. с. (1600 кВт). Так как сроки поставки нового двигателя были сорваны, все три ХР-55 были перепроектированы под установку более старого и хорошо зарекомендовавшего себя в эксплуатации двигателя V-1710 мощностью 1275 л. с. (937 кВт) фирмы «Эллисон», который использовался на предвоенных истребителях Р-38 фирмы «Локхид» и Р-40 фирмы «Кертисс». Срыв сроков разработки Х-1800 и других новых двигателей существенно осложнил работы по созданию нескольких новых самолетов-истребителей, в том числе самолетов нетрадиционных схем.



Рис. 1.12. После успешных испытаний CW-24B фирма «Кертисс-Райт» получила контракт на постройку трех опытных истребителей ХР-55 «Асендер».


Первый образец ХР-55 впервые летал 19 июня 1943 г., но в ноябре того же года этот самолет разбился, попав в перевернутый плоский штопор после сваливания. Летчик сумел покинуть машину и спустился на землю на парашюте после того, как самолет потерял около 5 км высоты. Успешному покиданию самолета способствовала специальная система отстрела лопастей воздушного винта (на самолетах подобных схем с толкающим винтом покидание самолета осложняется опасностью попадания летчика в ометаемое винтом пространство).

Постройка второго летного экземпляра ХР-55 зашла слишком далеко для того, чтобы в него можно было легко внести изменения, потребовавшиеся на основании опыта летно-конструкторских испытаний ХР-55 № 1; поэтому второй экземпляр самолета выполнял полеты с ограничениями (включая запрет вводить самолет в сваливание на высоте менее 6 100 м). В конструкцию третьего экземпляра ХР-55 были внесены требуемые изменения: размах крыла был увеличен, так же как и диапазон отклонения рулей высоты. На третьей летной машине впервые было установлено вооружение (четыре пулемета калибра 12,7 мм). Летные испытания ХР-55 № 3 начались в апреле 1944 г. Этот самолет стал самым тяжелым для своего времени самолетом схемы «утка». Хотя скорость ХР-55 была на 56 км/ч выше, чем у итальянского SS-4, в целом его характеристики были хуже.

Третий экземпляр ХР-55 разбился 7 мая 1945 года, выполняя медленную бочку на военно-воздушном параде. Второй экземпляр самолета в настоящее время находится в Национальном музее авиации и космонавтики США.

Основные данные:

— силовая установка... двигатель V-1710-95 мощностью 1275 л. с. (937 кВт) фирмы «Эллисон»;

— размах крыла... 12,64 м;

— площадь крыла... 19,44 м2;

— взлетная масса... 3497 кг;

— максимальная скорость... 628 км/ч на высоте 5880 м.


ЛЕТАЮЩИЕ МОДЕЛИ МАЙЛЗА

Экстренные требования войны открыли новые возможности проведения авиационных разработок, которые в условиях мира, вероятно, никогда не были бы осуществлены. Было необходимо существенно улучшить летно-технические характеристики боевых самолетов. В 1940 г. перед авиацией военно-морских сил Великобритании встала проблема использования боевых истребителей, базирующихся на авианосцах. Несколько авиационных фирм получили контракты на проведение соответствующих работ. «Майлз эркрафт — небольшая фирма, специализирующаяся на постройке учебных самолетов, — сформулировала несколько предложений по созданию самолетов схемы «утка», которые были отвергнуты представителями авиации ВМС.

Несмотря на эту неудачу, фирма продолжила собственные работы по созданию дешевой пилотируемой летающей модели, предназначенной для проверки правильности выбранных принципов решения поставленной задачи. Несмотря на то, что фирме не удалось решить задачу полностью, созданные ею летающие модели показали довольно успешные результаты. Впоследствии правительство приобрело у фирмы эти макеты и провело дополнительные испытания, однако разрешения на разработку настоящего истребителя так и не последовало.

Летающая модель М.35 представляет собой одноместный самолет с фиксированным передним горизонтальным стабилизатором, оснащенным рулями высоты (рис. 1.13).



Рис. 1.13. Английский самолет «Майлз М.35», снабженный трехопорным шасси с носовым колесом и хвостовой колесной опорой для предотвращения касания земли воздушным винтом в случае превышения взлетного или посадочного угла.


На крыле, имеющем размах 6,1 м, установлены элероны. В хвостовой части размещается двигатель «Джипси Мейджер» мощностью 130 л. с. (95,55 кВт). Площадь крыла 12,56 м2. Снизу в хвостовой части фюзеляжа установлен неподвижный киль с предохранительным хвостовым колесом для предотвращения касания земли воздушным винтом. Вертикальное двухкилевое оперение на законцовках крыла, в виде концевых шайб, аналогично используемому на многих самолетах схемы «бесхвостка». Для упрощения конструкции трехопорное шасси в полете не убирается.

Взлетная масса летающей модели 840 кг. Особенностью этого самолета, если сравнивать его с рассмотренными ранее «утками», является размещение летчика в носовой части самолета, что обеспечивало ему великолепный обзор для выполнения технически сложной посадки на авианосец.

Фирма «Майлз» построила и более совершенную, двухдвигательную модель — М.39 (рис. 1.14), аэродинамическая схема которой близка к М.35. М.39 оснащалась двумя двигателями «Джипси Мейджер-2С» мощностью 140 л. с. (103 кВт).



Рис. 1.14. Самолет «Майлз М.39В», снабженный двумя двигателями с тянущими винтами и убирающимся трехопорным шасси с носовым колесом.


В целом самолет несколько напоминал FW-19a, однако отличался использованием более совершенных технических и аэродинамических решений. Так же, как и его предшественник М.39, самолет прошел государственные испытания, но решение о серийном производстве принято не было.

Основные данные:

— размах крыла... 11,4 м;

— максимальная скорость... 264 км/ч.


J7W-1 «ШИНДЕН» ФИРМЫ «КЮСЮ»

Японские авиастроительные фирмы приступили к созданию самолетов схемы «утка» в конце второй мировой войны. Конструктором описываемого самолета был капитан военно-морских сил Японии Митинори Цурума, который задумывал свой самолет как реактивный. Однако этот самолет пришлось оснастить радиальным поршневым двигателем типа НА 43–42 мощностью 2130 л. с. (1565,5 кВт) фирмы «Мицубиси», приводящим в движение уникальный шестилопастный толкающий винт (рис. 1.15). Проект выглядел столь привлекательно, что еще до того, как совершил полет первый опытный образец «Шинден» (в переводе с японского «волшебная молния»), ВМС Японии заказали 1800 таких самолетов фирме «Кюсю Хикоки». На самолет предполагалось устанавливать стрелково-пушечное вооружение, в частности, четыре пушки калибра 30 мм.



Рис. 1.15. Построенный в 1945 г. японский самолет «Шинден» фирмы «Кюсю» был спроектирован под реактивный двигатель, но из-за его отсутствия оснащался поршневым двигателем с уникальным шестилопастным винтом.


Первый полет этого самолета состоялся 3 августа 1945 года незадолго до окончания войны. Единственный уцелевший образец опытного самолета впоследствии был изучен специалистами и в настоящее время находится на хранении в Национальном музее авиации и космонавтики США.

Основные данные:

— размах крыла... 11,1 м;

— взлетная масса... 4923 кг;

— максимальная скорость... 750,3 км/ч.


Х-10 ФИРМЫ «НОРТ АМЕРИКЕН»

После окончания второй мировой войны ВВС США приступили к созданию серии исследовательских самолетов (как пилотируемых, так и беспилотных), получившей обозначение X. Один из этих экспериментальных самолетов Х-1 с ракетным двигателем — был первым самолетом, превысившим скорость звука. Некоторые самолеты серии X стали опытными, а впоследствии и серийными образцами авиационной техники, другие так и остались в разряде экспериментальных.

Один из таких самолетов, построенный главным образом в качестве летающей лаборатории для отработки бортовых систем более совершенных самолетов, беспилотный экспериментальный самолет Х-10 фирмы «Норт Америкен» (рис. 1.16) — был разработан и испытан в период с 1953 по 1959 гг.



Рис. 1.16. Экспериментальная ракета Х-10 фирмы «Норт Америкен» имела «разваленное» двухкилевое вертикальное оперение, которое почти на 20 лет опередило свое время.


Самолет оснащен большим крылом, близким по форме к треугольному, и цельноповоротным передним горизонтальным оперением, которое использовалось исключительно для балансировки машины, аналогично тому, как это делалось на CW-24B и ХР-55. Силовая установка самолета состояла из двух реактивных двигателей J-40 фирмы «Вестингауз». Новым в конструкции этого самолета было использование разваленных во внешние стороны килей двухкилевого вертикального оперения (как у современного F-14). Самолет Х-10 оснащен трехколесным убирающимся шасси и способен осуществлять автономный взлет.

Всего было построено 11 экземпляров Х-10; по крайней мере, 4 из них прошли летные испытания в качестве управляемых ракет-перехватчиков. После принятия решения о нецелесообразности дальнейшей разработки самолета оставшиеся экземпляры Х-10 были использованы как высотные цели для ракет-перехватчиков «Бомарк» IM-99 фирмы «Боинг». Следует отмстить, что характерная для Х-10 аэродинамическая компоновка несколько лет спустя снова появилась в авиации - на этот раз в бомбардировщиках ХВ-70 (два таких самолета были построены по заказу ВВС США).


«ВИГГЕН» ФИРМЫ «СААБ»

Появление реактивных двигателей существенно повысило интерес разработчиков боевой техники к самолетам с треугольным крылом (см. гл. 4). После того, как самолеты такой схемы стали общепринятыми, авиационные конструкторы начали исследовать более необычные варианты. Так, к самолету с треугольным крылом было добавлено ПГО, аналогичное установленному на Х-10.

Весьма характерным в этом смысле является созданный в 1967 году фирмой «СААБ» сверхзвуковой истребитель «Вигген» («Гром»), в котором объединены схемные решения, характерные для «уток» и самолетов с треугольным крылом. Этот шведский истребитель и по сей день находится в серийном производстве.[5]

«Вигген» в отличие от Х-10 имеет несущее ПГО, которое состоит из фиксированного стабилизатора и рулей высоты. Принятие этого самолета на вооружение сделало его самым массовым самолетом схемы «утка» вплоть до всплеска небывалого интереса к самолетам этой схемы применительно к ультралегким летательным аппаратам в конце 1970-х гг.

На рис. 1.17, где показан этот самолет, видна интересная деталь. Так как рули высоты находятся впереди центра масс самолета и соединены с горизонтальным стабилизатором, отклонение рулей высоты вниз используется для отрыва носового колеса и подъема носа самолета при взлете.



Рис. 1.17. Шведский истребитель «Вигген» фирмы СААБ первый серийный самолет схемы «утка» с нагруженным ПГО.


В случае расположенных в носовой части рулей высоты, которые не соединены со стабилизатором (как это сделано на Х-10 или на «Флайере» братьев Райт), для подъема носовой части самолета вся аэродинамическая поверхность поворачивается вверх. В действительности вверх поворачивается только часть аэродинамической поверхности, расположенная впереди шарнира; большая же часть руля высоты, расположенная за шарниром, опускается так же, как это происходит с рулями высоты, конструктивно связанными со стабилизатором.

Основные данные:

— силовая установка... ТРД RM8B фирмы «Вольво» тягой 7350 даН;

— размах крыла... 10,6 м;

— площадь крыла... 46 м2;

— взлетная масса... 17000 кг;

— максимальная скорость на высоте соответствует... М = 2,0.


ВОЗРОЖДЕНИЕ «УТКИ»

Успех истребителя «Виттен» способствовал возникновению новой волны интереса к рассматриваемой аэродинамической схеме, особенно в области самодельных и ультралегких летательных аппаратов. Некоторые из разработанных конструкций демонстрировали очень хорошие характеристики. Это объясняется, главным образом, малой массой таких аппаратов и низкими скоростями полета, что, по сути дела, ставило их в разряд мотопланеров. Некоторые из этих самолетов обладают очень высокими характеристиками благодаря применению последних достижений в области аэродинамики (в частности, новых аэродинамических профилей), новых технологий, позволяющих обеспечить высокое качество поверхности, а также использованию в качестве проектного инструмента ЭВМ. Ниже описаны четыре характерных примера.


• «Вари-Вигген» Б. Рутана

Явно вдохновленный «Виггеном» Берт Рутан в 1967 году построил двухместный любительский спортивный самолет (с размещением летчиков по схеме «тандем»), характерной особенностью которого явилось наличие ПГО (рис. 1.18).



Рис. 1.18. Вдохновленный успехом «Виггена», Берт Рутан в 1967 г. построил самолет «Вари-Вигген», который положил начало буму ультралегких (в том числе любительских) летательных аппаратов схемы «утка».


Конструкция самолета - деревянная. Хорошо зная о неудачах ранее созданных самолетов схемы «утка», другие проектировщики предсказывали аналогичную неудачу и для «Вари-Виггена» (названный в честь истребителя «Вигген», самолет имел приставку «Вари», означавшую изменяемую геометрию; на этом самолете Б. Рутан опробовал несколько различных типов крыла). Однако критики недооценили большой инженерный опыт Рутана и присущее ему конструкторское чутье. «Вари-Вигген» получился весьма удачным и вскоре стал широко продаваться в виде комплекта для любителей. К середине 1980-х гг. было продано примерно 900 комплектов деталей и оборудования для сборки этих самолетов. «Вари-Вигген» представляет собой самолет с крылом большой стреловидности и малого удлинения, оснащенный иссушим ПГО, которое состоит из неподвижного горизонтального стабилизатора с рулями высоты. Самолет оснащен трехопорным шасси.

Основные данные:

— силовая установка... двигатель 0-320 мощностью 150 л. с. (110 кВт) фирмы «Лайкоминг»;

— размах крыла в первых вариантах самолета составлял 5,8 м, а впоследствии был увеличен до 7,2 м;

— исходная площадь крыла... 11,1 м2;

— взлетная масса... 770 кг;

— максимальная скорость... 262 км/ч.


• «Вари-Изе» Б. Рутана

Успех «Вари-Випсна» вдохновил Рутана на создание более совершенного двухместного самолета схемы «утка», предназначенного для тех же целей — продажи в виде комплекта деталей авиаторам-любителям. Конструкция самолета была предельно упрощена: основной конструкционный материал - древесина и пенопласт, позволяющие существенно упростить сборку самолета в домашних условиях (отсюда и название «Вари-Изе»[6]). По своему внешнему облику «Вари-Изе» больше напоминает ХР-55, чем «Вигген», хотя для «Вари-Изе» характерно несущее ПГО (рис. 1.19).



Рис. 1.19. Пара самолетов «Лонг-Изе» конструкции Берта Ругана с беспереплетными удлиненными фонарями и неубирающимся основным шасси. Значительное число таких самолетов было построено любителями.


Рули направления установлены на законцовках крыла (типа крылышек Уиткомба) — Рутан снова ввел в авиационную моду эти уже почти забытые устройства, повышающие аэродинамическое качество крыла. Весьма необычным элементом конструкции является то, что в трехопорном шасси убирающейся является лишь носовая опора. Такое конструктивное решение было принято с целью обеспечения возможности опускать нос самолета для посадки в него летчика. Самолет совершил первый вылет в мае 1975 года.

Первые модели «Вари-Изе» оснащались модифицированным автомобильным двигателем фирмы «Фольксваген» мощностью 62 л. с. (46,3 кВт). В таком варианте самолет установил рекорд дальности полета по замкнутому маршруту в своем весовом классе (до 500 кг - 2621 км). Для достижения более высоких характеристик Руган сделал стандартным двигателем самолета «Вари-Изе» двигатель «Континенталь 0-200» мощностью 100 л. с. (73,5 кВт). К 1985 г. было построено более 400 таких машин, что делает этот самолет одним из наиболее популярных двухместных любительских самолетов.

Несколько позже па рынке появился увеличенный вариант этого самолета — «Лонг-Изе», оснащенный двигателем 0-235 фирмы «Лайкоминг» мощностью 115 л. с. (84,5 кВт). Этот самолет также стал рекордным: на нем установлен рекорд дальности беспосадочного полета по прямой без дозаправки (более 6440 км).

Основные данные «Вари-Изе» (с двигателем 0-200):

— размах крыла... 6,76 м;

— площадь крыла... 4,98 м2;

— взлетная масса... 476 кг;

— крейсерская скорость... 314 км/ч.


• «Птеродактиль Пи-тревелер»

Среди планеристов аэродинамическая схема «бесхвостка» довольно популярна. Со временем летчики стали искать возможность установки на свои планеры небольших (10–20 л. с.) двухцилиндровых двигателей. Первые образцы таких мотопланеров отличались предельной простотой - главная проблема состояла в том, чтобы найти подходящее место для двигателя и способ его установки.

В последнее время популярность мотопланеров чрезвычайно возросла; со временем эти машины получили общее название «ультралегкие летательные аппараты». Большинство стандартных планеров было оснащено мотором, хотя многие ультралегкие летательные аппараты целенаправленно проектируются как малые, нередко оригинальные, самолеты.

Характерным примером переоборудования популярного планера в мотопланер с последующей модификацией, направленной на улучшение характеристик, является «Птеродактиль». В исходном варианте это была «бесхвостка» с крылом умеренной стреловидности. В варианте мотопланера этот аппарат завоевал еще большую популярность. Четыре «Птеродактиля» использовались в ходе первого в истории США трансконтинентального перелета ультралегких летательных аппаратов от побережья Атлантического океана до побережья Тихого океана в 1979 году.

Болес совершенной моделью является «Птеродактиль Пи-тревелер» (рис. 1.20), в котором сохранено базовое крыло, но добавлено плоское ПГО, установленное на двух алюминиевых балках. Целью установки ПГО являлось повышение маневренных характеристик аппарата. Это оперение не имеет профилировки и не создает подъемной силы.



Рис. 1.20. «Птеродактиль Пи-Тревеллер» является хорошим примером модификации бесхвостого балансирного планера в оснащенный силовой установкой самолет. Непрофилированное ПГО добавлено для улучшения управляемости самолета.


Основные данные:

— силовая установка... двигатель «Кайюна» мощностью 30 л. с. (22 кВт);

— размах крыла... 10,06 м;

— взлетная масса... 204 кг;

— максимальная скорость... 88,6 км/ч.


• «Голдуинг»

Самолет «Голдуинг» является примером «утки», с самого начала разрабатывавшейся в качестве ультралевого летательного аппарата. Аппарат (рис. 1.21) имеет фюзеляж самолетного типа и крыло-моноплан (что позволило исключить многочисленные расчалки, характерные для большинства маятниковых планеров и созданных на их основе ультралегких самолетов). Интенсивные работы по совершенствованию этого летательного аппарата привели к тому, что «Голдуинг» стал обладать наивысшими характеристиками (для дайной мощности силовой установки) среди летательных аппаратов этого класса.



Рис. 1.21. «Голдуинг» с самого начала проектировался как самолет (в отличие от распространенной практики создания ультралегких летательных аппаратов на базе балансирных планеров).


Основные данные:

— силовая установка... двигатель «Кайюна» мощностью 30 л. с. (22 кВт);

— размах крыла... 9,15 м;

— взлетная масса... 219 кг;

— максимальная скорость... 112,7 км/ч.


НОВЫЕ ЛЕГКИЕ САМОЛЕТЫ-ИСТРЕБИТЕЛИ

Успех самолета «Вигген» и самодельных летательных аппаратов обратил на себя внимание крупных авиастроительных фирм, и в первую очередь корпораций, занимающихся разработкой истребителей. В период с 1986 по 1988 гт. на летные испытания вышли сразу четыре легких самолета-истребителя, выполненных по схеме «утка»: в июне 1986 г. французский «Рафаль», в августе 1986 г. западноевропейский экспериментальный истребитель ЕАР, в декабре 1986 г. израильский «Лави» и летом 1988 г. — шведский «Гриппен». Авиаконструкторов привлекла возможность повышения маневренности самолетов за счет увеличения допустимых углов атаки из-за влияния аэродинамического следа ПГО на крыло, а также расширение допустимых диапазонов центровок.


• «Рафаль»

Самолет «Рафаль» корпорации «Дассо-Бреге» предназначен для замены самолетов непосредственной поддержки войск «Ягуар», самолетов-разведчиков «Мираж III» и палубных самолетов «Крусейдер» и «Сюпер Этандар». Кроме того, он должен эффективно дополнять самолеты «Мираж 2000», решая задачи перехвата и ведения воздушного боя.

Разработка самолета началась в 1983 г., а сборка первого опытного экземпляра, получившего обозначение «Рафаль-А», завершена в декабре 1985 г.

«Рафаль-А» — одноместный двухдвигательный среднеплан с треугольным крылом переменной стреловидности по передней кромке и цельноповоротным ПГО (рис. 1.22). Аэродинамические поверхности управления, помимо ПГО, включают трехсекционные предкрылки и элевоны, устанавливаемые на каждой консоли крыла, и руль направления обычной схемы на стреловидном киле.



Рис. 1.22. Многоцелевой французский самолет «Рафаль».


Одной из особенностей самолета является размещение ПГО на наплывах фюзеляжа выше плоскости крепления крыла позади кабины летчика.

ПГО и другие аэродинамические рули управляются электрогидравлическими приводами от четырехканальной электрической системы дистанционного управления (ЭСДУ), работающей в автоматическом и директорном режимах. Применение ЭСДУ позволило реализовать автоматическое отклонение рулевых поверхностей (ПГО, элевонов, предкрылков) при выполнении эволюций с целью повышения маневренности самолета, а также обеспечить непосредственное управление подъемной силой без изменения угла тангажа или атаки.

Крыло самолета выполнено по многолонжеронной схеме с углом стреловидности по передней кромке 58° в корневой части и 46° вне ее. Удлинение крыла 2,66, а удельная нагрузка не превышает 4260 Н/м2. Киль самолета с углом стреловидности по передней кромке 58° сконструирован по классической двухлонжеронной схеме с рулем направления. Шасси самолета (трехопорное с одинарными колесами на каждой стойке) обеспечивает посадку при вертикальной скорости снижения 4 м/с. Уборка шасси осуществляется против направления полета, причем основные стойки при уборке поворачиваются на 90° для горизонтального размещения колес в нише фюзеляжа. ...



Все права на текст принадлежат автору: П Бауэрс.
Это короткий фрагмент для ознакомления с книгой.
Летательные аппараты нетрадиционных схемП Бауэрс