Столетняя история “летающего крыла” - Дмитрий Соболев

В 1937—1938 гг. самолет использовался на местных авиалиниях Московской области, перевозя грузы, реже — пассажиров. Это был первый случай применения бесхвостого самолета в практических целях.

В 1936— 1937 гг. в ХАИ строили вариант с двумя двигателями М-11. Он назывался ХАИ-АВИАВНИТО-8. Однако работа не была доведена до конца. Как выяснилось, идея планеролета в целом оказалась непрактичной. Маломощность этих аппаратов, как правило, не позволяла им совершать самостоятельный взлет, требовалась помощь самолета-буксировщика. Кроме того, полет на небольшой высоте при очень малой нагрузке на крыло, характерной для планеролетов, сопровождался сильной "болтанкой", что делало его неприятным как для пассажиров, так и для экипажа.

1. В.С.Савин. Авиация в Украине. Харьков, 1995. С. 152.

2. В.С.Савин. Планета "Константин". История авиации и страны сквозь призму жизни конструктора Калинина. Харьков, 1994. С. 203.

3. П.Бенинг. На пути к "летающему крылу" // Самолет. 1934. Ху 13—14. С. 18.

4. В то время еще не знали, что увеличение нагрузки на крыло отрицательно влияет на устойчивость летательного аппарата, в первую очередь — динамическую.

5. А.Лазарев. ХАИ-3 // Юный моделист-конструктор. 1964. Вып. 10. С. 10.

6

"Бесхвостkи" Александра Липпиша

В предыдущих главах было рассказано о первых работах по бесхвостым самолетам и планерам в СССР, Великобритании, Франции, Швейцарии, Дании и Австро-Венгрии. Увлечение этой схемой не миновало и Германию. Наибольший вклад в развитие "бесхвосток" в этой стране сделал исследователь и конструктор Александр Аиппиш (1894—1976 гг.).

Первое знакомство Александра с авиацией произошло в 1909 г. Позднее он писал: "У меня, четырнадцатилетнего берлинского школьника, остались незабываемые впечатления о демонстрационных полетах Орвилла Райта в сентябре 1909 г. Я жадно набросился на всю доступную мне литературу о первых опытах летания. Больше всего меня интересовали сообщения об успешных полетах аппаратов с самоустойчивыми крыльями."[1]

Затем грянула война. Сначала Аиппиш служил в пехоте, а в 1918 г. получил назначение в авиационный отдел завода Цеппелина. Там он занимался вопросами аэродинамики самолетов. Но это продолжалось недолго: в ноябре 1918 г. Германия капитулировала, и, по указанию стран-победительниц, выпуск любых самолетов, которые могли быть использованы в военных целях, запретили.

"Отдушиной" для немецких летчиков и конструкторов, стал планеризм. Как и многие другие, Аиппиш занялся постройкой планеров, в том числе планеров-"бесхвосток". "Мой интерес к конструкциям типа "летающее крыло", — писал он, — возродился после успешных полетов планеров "Вельтензеглер", спроектированных техническим директором фирмы Вельтензеглер доктором Фрицем Венком. Крыло этих аппаратов напоминало крыло чайки. Мои длительные дискуссии с Фрицем Венком о путях достижения самоустойчивости крыла привели к пониманию основных законов устойчивости и очень помогли мне в дальнейшей конструкторской работе."[2]

Планер "Вельтензеглер", полеты которого пробудили в Липпише интерес к "бесхвосткам", имел необычную форму. Центральная часть крыла была нестреловидная, с постоянной хордой, а концы крыла отведены назад и вниз. С помощью этих наклонных законцовок и должна была обеспечиваться балансировка и управляемость планера. Шасси не было, для взлета несколько человек поднимали планер за крылья и бежали с ним против ветра.

В 1920 г. летчик Пешкес осуществил на "Вельтензеглере" первый в мире парящий полет, продержавшись две минуты над местом старта без потери высоты. Этому способствовала удивительная легкость аппарата: при размахе крыла 16 м он весил всего 42 кг.

Как оказалось, легкость была достигнута за счет прочности. Это кончилось трагедией во время Ронских планерных состязаний 1921 г.: при полете у "Вельтензеглера" от порыва ветра обломились концы крыла и неуправляемый аппарат упал с высоты около 100 м, летчик погиб.[3]

Планер "Вестензеглер " разбился из-за недостаточной прочности крыла.

Такую же, как у "Вельтензеглера", форму крыла имел планер "Шарлотта", построенный в 1922 г. студентами Берлинского технологического университета под руководством профессора А.фон Парсеваля. Планер участвовал в Ронских состязаниях 1922 г., но особых достоинств не показал. Его модификации 1923 и 1924 гг. отличались усиленной конструкцией и аэродинамическими тормозами на концах крыла вместо обычного вертикального руля направления. В 1924 г. на последнем варианте "Шарлотты" осуществлялись парящие полеты продолжительностью до 7 минут.

Таковы факты, на фоне которых началась авиаконструкторская деятельность А.Липпиша. Критически проанализировав опыт предшественников, Липпиш не стал копировать их конструкции. Он отверг чайкоподобное крыло "Вельтензеглера" из-за конструктивной сложности и прочностных недостатков. Крыло большой стреловидности, как у Данна, также было отвергнуто по причине его меньшей подъемной силы и большего веса. Самобалансирующееся прямое крыло с S-образным профилем страдало чрезвычайной чувствительностью к изменению центровки. Оптимальными свойствами, решил конструктор, будет обладать крыло небольшой стреловидности (15° — 20°) со специальным профилем, обеспечивающим неизменность точки приложения подъемной силы.

Свой первый бесхвостый планер "Е2" Липпиш спроектировал в 1921 г. Ни средств, ни летного опыта у молодого конструктора не было, поэтому строил и испытывал аппарат летчик Готтлиб Эспенлауб. Это был верхнеплан с колесным шасси, на котором находилось сиденье пилота. Крыло размахом 10 м имело симметричный профиль "Геттинген-410", а балансировочную силу создавали слегка отклоненные вверх элевоны. Для улучшения путевой устойчивости под крылом установили кили.

Первый бесхвостый планер А.Липпиша.

Результаты испытаний были неважными. "Е2" мог летать, но летал плохо из-за небольшой подъемной силы симметричного профиля. Во время одного из полетов планер потерпел аварию, и Липпиш предпочел не восстанавливать малоудачный аппарат. Несколько лет конструктор занимался планерами обычной схемы, но в 1924 г. вновь обратился к схеме "бесхвостка".

Новый планер Липпиш не случайно назвал "Эксперимент". Его крыло было составлено из разнообразных профилей. В центральной части находились

обычные искривленные профили, обладающие большой подъемной силой, которые сменялись симметричными, а на концах стояли профили обратной кривизны. Благодаря этому приему конструктор обеспечивал продольную балансировку и одновременно уменьшал обусловленные стреловидностью крутящие нагрузки на крыло.[4]

Липпиш сам испробовал "Эксперимент" в воздухе. Планирующие свойства улучшились, однако из-за небольшой стреловидности аппарат слабо реагировал на отклонение расположенных близко к центру тяжести рулей высоты (элевонов). В конце концов планер снабдили обычным хвостовым оперением.

Итак, первые опыты не внушали оптимизма. Но Липпиш продолжал работать. В 1925 г. для этого открылись новые возможности — конструктор получил назначение на пост главы Авиационного отдела Научно-исследовательского института Рон-Розиттенского общества содействия парящему полету (впоследствии — Германский научно-исследовательский институт изучения парящего полета, DFS).

В рамках научных исследований института Липпиш провел серию экспериментов с большими свободнолетающими моделями и опыты в аэродинамических трубах. В результате он пришел к выводу о целесообразности применения в конструкции "бесхвосток" новых профилей с увеличенной кривизной и большей относительной толщиной, отличающихся значительной подъемной силой. Такие профили называются "профили Жуковского", так как были разработаны в России Н.Е.Жуковским.

Александр Липпиш (справа) на Ронских планерных состязаниях.

Следующим этапом стало создание в институтских мастерских семейства бесхвостых планеров "Шторх". Первый "Шторх" построили в 1927 г. Он был значительно совершеннее первых "бесхвосток" Липпиша. Кроме нового профиля, планер отличался большим размахом крыла с более прочной двухлонжеронной конструкцией, усиленной подкосами, закрытой гондолой с прикрепленной снизу посадочной лыжей, новой формой элевонов. Балансировка, как и прежде, обеспечивалась аэродинамической круткой вдоль размаха.

Для лучшей устойчивости относительно продольной оси консоли крыла были отклонены вверх (на языке специалистов это называется "поперечное V крыла"). Крыло имело размах 12,2 м, а его площадь равнялась 22 м².

Испытывал "Шторх-I" опытный немецкий планерист Б.Неринг. Чтобы избежать частых поломок при посадке расположенных под крылом килей, в следующей модели, "Шторх-I", их поставили на крыле. На этот раз на планере летал Фриц Штаммер. Летчики отмечали плохую путевую устойчивость в полете и недостаточную эффективность элевонов — следствие малой стреловидности крыла. Устранение поперечного V крыла не дало заметных результатов.