Столетняя история “летающего крыла” - Дмитрий Соболев

Новое крыло с цельноповоротными законцовками-элевонами предполагалось применить на бесхвостом реактивном бомбардировщике Шорт P.D.I. Прототипом боевой машины стал уменьшенный в три раза планер S.B.I. Он имел деревянную конструкцию, размах крыла составлял 11,6 м, угол стреловидности — 42,5°.

14 октября 1951 г. во время взлета S.B.1 попал в струю от винтов самолета-буксировщика и потоком воздуха его ударило о землю. В ходе восстановительных работ аппарат оборудовали двумя небольшими турбореактивными двигателями Турбомека "Палас" у основания крыла и топливными баками. Тяга каждого двигателя равнялась всего 160 кгс, но этого было достаточно, чтобы машина могла совершать самостоятельный взлет и 50-минутный полет со скоростью около 200 км/ч. Взлетный вес составлял 1500 кг.

Самолет назвали "Шерпа" ("Sherpa" — "Short&Harland Experimental and Research Prototype Aircraft"). 4 октября 1953 г. T.Брук-Смит выполнил на нем первый полет. Во время летных испытаний, продолжавшихся несколько лет, были получены исчерпывающие сведения о свойствах изоклинического крыла с поворотными законцовками на скоростях до 400 км/ч.[2]6 Очевидно они оказались не очень обнадеживающими, так как самолетов с таким крылом больше не строили.

Итак, надежды, возлагаемые на применение реактивного двигателя на "бесхвостках" со стреловидным крылом, не оправдались. Как показали испытания, отсутствие горизонтального оперения не решало проблем, связанных с пилотированием на околозвуковых скоростях. Только два бесхвостых самолета — Me-163 и F7U — дошли до стадии серийного производства. Но оба они оказались не очень удачными: первый — из-за недостатков ракетного двигателя, второй — из-за недостатков, присущих схеме "бесхвостка".

Новым стимулом к развитию реактивных бесхвостых самолетов явилось распространение в авиастроении треугольного крыла малого удлинения или, как его еще называют, дельта-крыла.

Шорт "Шерпа" с изоклиническим крылом.

1. Подробнее о проектах реактивных "бесхвосток" XIX века см.: Д.А.Соболев. История самолетов. Начальный период. М., 1995. С. 40—49.

2. A.Lippisch. Versuch mit neuartigen Flugzeugtypen // ZFM. 1928. № 12. S. 274—281.

3. F.Radenbach. Gottlib Espenlaub — ein Fliegerleben. Stuttgart, 1943.

4. A.Lippisch. The delta wings. History and development. Iowa State University Press, 1981. P. 46.

5. И.М.Пашковский. Исследование в полете устойчивости и управляемости самолета бесхвостой схемы. Технический отчет ЛИИ, 1947 Г. С. 25.

6. W.Green. The warplanes of the Third Reich. London, 1970. P. 603.

7. R.Francillon. Japanese aircraft of the Pacific War. London, 1979. P. 404—407.

8. R.Horten, P.Selinger. Nurfliigel. Die Geschichte der Horten-Flugzeuge 1933—1960. Graz, 1983. S. 134.

9. Там же С. 134—135.

10. Comparisons of the 8-229 and the Go P-60 all wing airplanes. // NASM Archives.

11. E.Maloney. Northrop flying wings. Corona Del Mar, 1980.

12. E.Wooldridge. Winged wonders. The story of the flying wings. Washington, 1985. P. 123.

13. D.Whitecomb. Stability and control characteristics of the MX-334 glider. AAF technical report / / NASM Archives.

14. J.Northrop. The development of all-wing aircraft. Address before the Royal Aeronautical Society (London), 29.05.1947 // NASM Archives.

15. Подробнее об этих проектах можно узнать из книги: К.Kens, H.Nowarra. Die deutschen Flugzeuge 1933—1945. Miinchen, 1961.

16. Г.П.Пауэлл. Испытательный полет. M., 1959. С. 222.

17. A.J.Jackson. De Havilland aircraft since 1909. London, 1978. P. 465—468.

18. Когда шло проектирование DH-108, предполагалось, что он послужит прообразом для истребителя и реактивного пассажирского самолета.

19. Е.Brown. Wings on my sleeve. Shrewsbury, 1978. P. 117.

20. M.Sadoff, A.S.Crossfield. A flight evalution of the of the stability and control of the X-4 sweptwing semitailless airplane // NACA Research Memorandum. Washington, 1954.

21. И.Кудишин. "Абордажная сабля" или "бесхвостое недоразумение" // Крылья Родины. 1994. № 10. С. 16.

22. РГАЭ. Ф. 8044. On. 1. Д. 1558. Л. 46; Д. 1795. Л. 42.

23. G.Smith. Turbines and the flying wings // Flight. 1943. № 1794. P. 496—498; Post-war design prospects // Aeronautics. 1944. № 4. P. 44—46.

24. O.Tapper. Armstrong Whitworth aircraft since 1913. London, 1973. P. 287—296.

25. Canadian flying wing // Aeroplane Monthly. 1976. August. P. 403—405.

26. C.Barnes. Short aircraft since 1900. London, 1989. P. 441—446.

13

Дельта-крыло

История самолетов с треугольным крылом малого удлинения берет начало от винтомоторной "Стрелы" А.С.Москалева, о которой подробно рассказывалось в одной из глав. Из-за сравнительно невысоких скоростей самолетов 30-х годов новая схема не получила тогда развития. Однако интуиция подсказывала изобретателям, что для "прорыва" к около- и сверхзвуковым скоростям форма, напоминающая наконечник стрелы, является наилучшей. Поэтому, когда в годы второй мировой войны появились самолеты с ракетными, а затем и с турбореактивными двигателями, концепция дельта-крыла вновь начала будоражить умы конструкторов-новаторов. Горизонтальное оперение отвергалось: во-первых, это источник дополнительного сопротивления, во-вторых, его трудно расположить так, чтобы на него не влиял сходящий с крыла воздушный поток, а в-третьих, форма треугольника с острой вершиной позволяет получить большое расстояние от центра тяжести до расположенных на задней кромке рулей и, следовательно, обеспечивает "бесхвостке" нормальную управляемость.

Первые в нашей стране проекты реактивных самолетов с треугольным крылом появились в 1942—1944 гг. Так как в то время авиапромышленность СССР напрягала все силы для пополнения потерь обычных самолетов и ей было не до "экзотики", проекты сверхскоростных "бесхвосток" разрабатывались в инициативном порядке и нередко носили эскизный характер.

Проект реактивного истребителя Б. И. Черановского

Автором первого проекта реактивной "треуголки" был Роберт Людвигович Бартини. В 1942 г., находясь под арестом НКВД и работая в полутюремных условиях в одном из сибирских городов над совершенствованием авиационной техники, он предложил построить истребитель-перехватчик типа "летающее крыло" с треугольным крылом размахом 6,8 м. Самолет имел условное обозначение "Р". Интересной особенностью конструкции являлось использование внешних, не занятых топливом, отсеков крыла в качестве плоских прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД). Расчетная скорость "Р" была 1000 км/ч.[1]

Над созданием реактивных "бесхвосток" с треугольным крылом малого удлинения размышляли в годы войны также С.П.Королев и Б.И.Черановский. Истребитель Королева "РУ" (1944 г.) с жидкостным ракетным двигателем был рассчитан на 30-минутный полет, во время которого планировалось достичь высоты 15000 м.[2] Черановский в 1944 г. предлагал построить истребитель-"летающее крыло" с двумя турбореактивными двигателями и с большими, выступающими за крыло элевонами. Максимальная скорость полета — 800 км/ч.[3]

Однако наибольший интерес представляет проект А.С.Москалева "РМ" — истребитель с очень малым удлинением крыла. Он был разработан в 1944— 1945 гг. как развитие довоенного проекта "Сигма". Двухкамерный ЖРД с тягой 1500 кгс по расчетам Москалева мог обеспечить самолету скорость 2200 км/ч — в два раза больше, чем скорость звука!

В докладной записке, направленной в 1945 г. на имя Народного комиссара авиационной промышленности СССР А.И.Шахурина, Москалев писал: "Проект наиболее полно и правильно решает задачи получения звуковых и сверхзвуковых скоростей с точки зрения аэродинамики, прочности и безопасности полета: самолет "РМ" имеет совершенную аэродинамическую форму на Ymax, являясь, по существу, крылом без всяких надстроек и фюзеляжа (кроме киля), с относительно тонким профилем дужки; форма самолета-крыла обеспечивает минимальный вес конструкции, вибропрочность, продольную устойчивость, управляемость и отсутствие "скоростного бафтинга".

...Предварительные расчеты и опыт зарубежного самолетостроения, нащупывающего схемы, близкие предлагаемой мною, убеждают в целесообразности и необходимости форсированной постройки опытного экземпляра самолета, т.к. естественно предположить появление за рубежом в ближайшее время самолетов аналогичных схем."[4]

Призыв Москалева не получил поддержки, и сверхзвуковые "бесхвостки" появились не у нас, а в других странах. Уже в конце войны в Германии вплотную подошли к созданию таких самолетов. Их авторами были хорошо известные читателю Александр Липпиш и братья Хортен.

Работы по сверхзвуковому истребителю Р-13 с прямоточным воздушно- реактивным двигателем Липпиш вел в Вене, где с 1943 г. возглавлял Авиационный исследовательский институт. В своих мемуарах он отмечает:

"В 1942 г., занимаясь программой Me-163, я начал исследования проблем сверхзвукового полета. Это привело меня к концепции дельта-крыла с очень малым размахом, углом стреловидности 60° и с очень тонким профилем. Мы изготовили продувочную модель для малой сверхзвуковой аэродинамической трубы Геттингенского института. Однако специалисты института посчитали, что предложенная конструкция не представляет практического интереса, и исследования были отложены до 1943—1944 гг. Их выполнили только после того, как я послал в Геттинген одного из своих инженеров для проверки параметров проектируемого самолета. Они заключались в изучении характеристик на больших околозвуковых скоростях и на сверхзвуке. Предложенная мной схема в настоящее время используется на сверхзвуковых самолетах.