Столетняя история «летающего крыла»

Вначале Циммерман подходил к изучению особых форм крыла только как ученый, но после сообщений об удачных полетах в США дископодобных самолетов решил попробовать себя как конструктор.

Циммерман задумал построить аппарат, который мог бы взлетать и садиться вертикально, как вертолет, а лететь горизонтально, как самолет.^[13] Для вертикального взлета и посадки он предполагал использовать специальные низкооборотные винты большого диаметра. Они устанавливались на концах крыла и должны были крутиться в стороны, противоположные направлению вращения сходящих с крыла вихрей. Это позволяло уменьшить индуктивное сопротивление, составляющее основную часть аэродинамического сопротивления крыла малого удлинения и таким образом повысить аэродинамическое качество самолета.

Эрап S-2

Самолет Кановы

Самолет Хоффмана

"Униплан"

"Стрела"

XF5U-1

Крыло по форме напоминало крылья самолетов фирмы Эрап, только удлинение было меньше — 1,3. Сзади из крыла выступали вбок цельноповоротные рулевые поверхности — элевоны, имелись также два киля с рулями направления.

В 1937 г., после успешных опытов с летающей моделью, работы Циммермана поддержала фирма Чанс-Воут, занимающаяся, главным образом, созданием палубных истребителей. Циммерман проектировал свой аппарат как трехместный пассажирский самолет, своего рода "летающий автомобиль". Однако руководство фирмы не заинтересовалось коммерческим вариантом и предложило ученому построить самолет как прототип будущего истребителя. Циммерману ничего не оставалось, как согласиться.

Одноместный экспериментальный самолет получил обозначение V-173. Он был снабжен двумя двигателями Континентал А-80 мощностью по 80 л.с. Каждый из них вращал "вертолетный" трехлопастный винт пятиметрового диаметра.

Первый полет V-173 — одного из самых необычных самолетов в истории авиации — состоялся 23 ноября 1942 г. Его выполнил шеф-пилот фирмы Чанс-Воут Бун Гайтон. Он продолжался 13 минут и прошел, в целом, успешно, если не считать слишком большой нагрузки на ручке управления. Этот недостаток устранили, после чего испытания продолжились.

До марта 1947 г., на V-173 выполнили 190 полетов, общее время налета составило 132 часа. Небольшая мощность двигателей не позволяла "блинчику" Циммермана взлетать по-вертолетному, но длина разбега была всего 60 м, а при встречном ветре 13 м/с самолет отрывался от земли без разбега. Максимальная скорость полета составляла 222 км/ч, потолок — 1524 м. Несколько раз из- за неполадок в двигателях происходили аварии, но благодаря очень малой посадочной скорости самолета обходилось без серьезных поломок. После испытаний аппарат передали на хранение в Смитсонианский институт в Вашингтоне.

На основе экспериментального V-173 фирма Чанс-Воут построила палубный истребитель XF5U-1 с двумя двигателями Пратт-Уитни R-2000-7 мощностью 1100 л.с. каждый. По расчетам, максимальная скорость истребителя должна была быть 740 км/ч, посадочная — всего 32 км/ч. XF5U-1 появился в 1945 г., когда война почти закончилась и особой необходимости в новых типах самолетов не было. К тому же, наступала эра реактивной авиации, поэтому винтомоторный истребитель уже не интересовал военных. В результате летные испытания XF5U-1 отменили, и в 1948 г. самолет пустили на слом.

Источники и комментарии

1. С.Zimmerman. Characteristics of Clark Y airfoils of small aspect ratios // NACA Report № 431. Washington, 1932. Еще раньше, в 1921—1922 гг., на аналогичные преимущества крыла малого удлинения указывал Б.И.Черановский (см.: Архив Научно-мемориального музей Н.Е.Жуковского, № 5320/2). Однако отсутствие в те годы достаточно совершенной техники эксперимента не позволило доказать справедливость этих утверждений.

2. A.R.Weyl. The biology of flying saucer //Aeroplane. 1948. Vol. 74. P. 82.

3. Там же. С. 387.

4. Вообще говоря, первый проект самолета-"бесхвостки" с треугольным крылом малого удлинения появился свыше 100 лет назад (Д.Батлер, Э.Эдвардс. Патент Великобритании № 2115, 19.07.1867 г.). Более того, это был проект реактивного самолета! Однако ни малейшего отношения к высоким скоростям ни схема самолета, ни его двигатель не имеют. Стреловидная форма была выбрана по образу и подобию школьных "бумажных стрел", популярных у детворы и в наши дни. Мысль же о реактивном принципе движения (самолет должен был лететь под действием струи сжатого пара) объясняется желанием изобретателей подыскать более легкий двигатель, чем паровая машина

5. А.С.Москалев. Голубая спираль. Автобиографическая повесть. Воронеж, 1995. С. 34—35.

6. РГАЭ. Ф. 8328. Он. 1. Д. 888. Л. 5.

7. Москалев. С. 72.

8. Там же. С. 74. Заместитель Москалева, Л.Б.Полукаров, приводит другую дату полета: 19 сентября 1937 г. ("Из истории авиации и космонавтики". Вып. 35. М., 1978. С. 120).

9. Н.С.Рыбко. Мои воспоминания о полетах на самолете "Стрела" // Архив Научномемориального музея Н.Е.Жуковского.

10. РГАЭ. Ф. 8328. Он. 1. Д. 1027. Л. 37.

11. Г1о оценке ЦАГИ, применение схемы "Стрелы" на истребителе с мотором М-103 мощностью 1000 л.с. давало выигрыш в скорости всего 9 км/ч, тогда как скороподъемность по сравнению с самолетом обычной схемы оказалась бы почти вдвое меньше (РГАЭ. Ф. 8328. Он. 1. Д. 888. Л. 2-4).

12. П.Я.Козлов. Заявка на авторское свидетельство на изобретение самолета-автомобиля от 27 июля 1936 г. Справка № 198229/4. См., также, "Из истории авиации и космонавтики". 1990. Вып. 61. С. 32-33.

13. Патент США № 2108093, 30.04.1935 г.

8 "Эрроубил" и другие легкомоторные самолеты второй половины 30-х - начала 40-х годов

К середине 30-х годов завершился чисто экспериментальный этап в развитии "бесхвосток". Накопленный за два десятилетия опыт позволил создать ряд удовлетворительно летающих бесхвостых самолетов, что, в свою очередь, дало возможность приступить к работам над самолетами коммерческого или военного назначения.

Оценка первых бесхвостых самолетов и планеров приводила к выводу, что среди всего многообразия исследованных схем имеется две, дающие наилучшее сочетание летных свойств. Одной из них является схема со стреловидным крылом, толкающим винтом и килями на концах крыла ("Шторх-V", "Птеродактиль" Mk.IV). Другая хорошо зарекомендовавшая себя компоновка основывалась на применении широкого у основания крыла со стреловидной передней и прямой задней кромками, короткого фюзеляжа, тянущего винта и расположенного по центру вертикального оперения (БИЧ-7А, ХАИ-АВИАВНИТО-3). Поэтому большинство "бесхвосток" второй половины 30-х и начала 40-х годов строили по одной из этих двух схем.

Летчик и конструктор из Калифорнии Вальдо Уотермен был приверженцем стреловидных "бесхвосток". На основе этой схемы он задумал создать "летающий автомобиль". Эта идея в 30-е годы была очень популярна в США. По мнению ее основоположника, руководителя Авиационного отдела Департамента коммерции Ю.Видала, "авиафорд" должен был иметь максимальную скорость полета 160 км/ч, малую длину разбега и стоить как обычный автомобиль" — 500— 1000 долларов.^[1]

"Эрроубил" Вальдо Уотермена