Столетняя история “летающего крыла” - Дмитрий Соболев

Проект сверхзвукового истребителя "РМ".

Параллельно с разработкой аэродинамической схемы мы занимались выбором экономичной силовой установки для сверхзвукового самолета. В 1912 г. француз Лорен получил патент на прямоточный двигатель. Это изобретение значительно опередило время, так как такой метод создания пропульсивной силы возможен только при около- или сверхзвуковых скоростях полета. В связи с тем, что в ПВРД сжатие в камере сгорания обеспечивается торможением скоростного потока, двигатель не имеет вращающихся и поступательно движущихся частей. Поэтому его внешняя форма не обязательно должна иметь цилиндрические очертания и внутренний объем толстого дельта-крыла с малым размахом вполне можно было использовать в качестве камеры сгорания. Реактивная струя, вытекающая через щель в задней кромке, могла применяться также для управления самолетом. Воздух попадал в крыло через диффузор. Мы назвали такую комбинацию крыла и двигателя "тянущее крыло"".[5]

Из-за нехватки в Германии в конце войны жидкого топлива конструкторская группа Липпиша предложила использовать для горения спрессованную в брикеты угольную пыль.

Министерство вооружения поддержало идею выпуска этого необычного, но многообещающего самолета. Так как результаты продувок показывали, что лобовое сопротивление дельтавидной "бесхвостки" при М = 1 примерно вдвое меньше, чем у обычного самолета, предполагалось, что Р-13 сможет летать со скоростью 1650 км/ч — почти в два раза быстрее, чем Me-163В. В связи с тем, что ПВРД создает тягу только при движении самолета, для взлета и набора скорости намеревались использовать два пороховых ракетных двигателя.

Р-13 должен был иметь металлическую конструкцию. Летчик располагался в кабине в основании необычно большого киля. Вооружение состояло из двух 30-мм пушек. Согласно проекту, размах крыла равнялся 6 м, площадь — 20 м², удлинение — 1,8, длина самолета — 6,7 м, взлетный вес — 2300 кг.

Так должен был выглядеть истребитель А.Липпиша Р-13.

Для изучения пилотажных характеристик самолета Липпиш в конце 1944 г. начал постройку его безмоторного аналога. В работе участвовали студенты авиационных институтов Дармштадта и Мюнхена, поэтому планер получил обозначение DM-1. Он имел деревянную конструкцию, а по размерам был такой же, как Р-13. Крыло — со стреловидностью 60°, профиль — симметричный, с относительной толщиной 15%. Площадь киля равнялась 42% от площади крыла, его относительная толщина была 19%. Большие размеры вертикального оперения были обусловлены задачей сохранения путевой устойчивости и управляемости при полете на больших углах атаки, типичных для "бесхвостки" с крылом малого удлинения, а также особенностью компоновки самолета: с кабиной пилота внутри киля. Для управления применялись элевоны и обычный руль направления, имелись также небольшие поверхности для продольной балансировки.

Предполагалось, что DM-1 будет подниматься на высоту самолетом-носителем, затем "треуголка" будет совершать самостоятельный планирующий полет. Для компенсации нарушения балансировки аппарата на околозвуковых скоростях (их рассчитывали достичь при крутом пикировании) была предусмотрена перекачка воды, используемой в качестве балласта, из носового бака в хвостовой.

Строительство DM-1 велось на аэродроме небольшого баварского городка Приен. 3 мая 1945 г. почти законченный аппарат попал в руки американских войск.

Экспериментальный планер DM-1 на захваченном американцами аэродроме.

В конце войны братья Хортен также планировали создать сверхзвуковой истребитель-"бесхвостку" Но.ХIIIb с крылом малого удлинения. Он должен был быть снабжен турбореактивным двигателем HeS-011 с тягой 1300 кгс. Относительная толщина профиля была меньше, чем у самолета Липпиша — 7%; угол стреловидности крыла составлял 70°. Планировалось, что Но.ХIIIb будет преодолевать сверхзвуковой барьер в пикировании, а затем переходить в горизонтальный полет со скоростью, соответствующей М=1,4. Чтобы летчик мог выдержать огромные перегрузки при выходе из пикирования со сверхзвуковой скоростью, его намеривались поместить лежа в специальной капсуле, заполненной водой.

В качестве первого шага Хортены построили экспериментальный планер Но.XIII. При этом использовалось крыло от Но.III, но угол стреловидности увеличили до 60°, поэтому размах Но.XIII был только 12 м. Гондолу пилота разместили снизу под крылом, в месте излома задней кромки. Обзор получался неважный, зато в аварийной ситуации покинуть аппарат было очень просто: задняя часть яйцевидной гондолы отсоединялась и вместе с человеком отделялась от планера. Вес планера с пилотом равнялся 400 кг.

Планер Хортен Но.XIII отличался необычно большой стреловидностью крыла.

Но.XIII испытывали в полете дважды. Первый раз это произошло 27 ноября 1944 г., управлял планером военный летчик Г.Штребель. Второй полет состоялся 18 декабря. Из-за невысокого аэродинамического качества скорость снижения была довольно велика и продолжительность полетов после отцепления от самолета-буксировщика не превышала 10 минут. Летчик отмечал, что при увеличении скорости до 150 км/ч и более планер плохо слушался элевонов. По всей вероятности, виной тому было интенсивное перетекание потока по размаху, вызванное большой стреловидностью. Приземляться было трудно из-за плохого обзора; во втором полете летчик не смог правильно рассчитать посадку и планер выскочил за пределы аэродрома. На этом эксперименты прекратили.[6]

В 1945 г. Но.XIII был уничтожен бывшими заключенными расположенного поблизости концентрационного лагеря. Планеру Липпиша повезло больше: по рекомендации авторитетного американского ученого-аэродинамика Теодора фон Кармана, посетившего Германию для знакомства с трофейными образцами немецкой авиационной техники, DM-1 достроили и переправили в США для дальнейших исследований. Туда же перевезли А.Липпиша и других немецких авиационных специалистов.

В начале 1946 г. DM-1 поместили для испытаний в большую аэродинамическую трубу НАКА. Результаты продувок разочаровали ученых: подъемная сила оказалась вдвое меньше расчетной, лобовое сопротивление — слишком большим, путевая устойчивость — низкой. После того, как профиль модифицировали, придав ему спереди заостренную форму, аэродинамические характеристики несколько улучшились, однако из-за предполагаемых плохих посадочных свойств от полетов на планере решили отказаться.[7] Аппарат передали на хранение в Смитсонианский институт в Вашингтоне, где он находится и в наши дни.

Несмотря на то, что результаты аэродинамических исследований DM-1 не внушали особого оптимизма, сама концепция применения треугольного крыла малого удлинения на скоростном самолете запала в умы ряда американских авиаконструкторов. Свою роль сыграли и многочисленные лекции Липпиша для авиационных специалистов в Америке, в которых он рассказывал о потенциальных преимуществах дельта-крыла, и публикация трофейных материалов о результатах продувок модели такого крыла в сверхзвуковой аэродинамической трубе в Геттингене.[8]

Пионерами в разработке реактивных "бесхвосток" с треугольным крылом в США стали фирмы Конвэр и Дуглас. Исследования в этом направлении там начали одновременно, в 1946 г., однако подходы к проектированию самолетов существенно отличались.

Конструкторы фирмы Конвэр Ф.Дэвис, А.Бурштейн и Р.Шик занимались созданием сверхзвукового истребителя-перехватчика ХР-92. Требования к такому самолету были сформулированы руководством ВВС США в сентябре 1945 г. ХР-92 должен был иметь комбинированную силовую установку (ЖРД + ВРД) и был рассчитан на полет со скоростью 1325 км/ч на высоте 15200 м (М= 1,25). Взлет должен был происходить с отделяемой тележки, как на Ме-163.

DM-1 в аэродинамической трубе в НАКА.

После изучения нескольких компоновок остановились на "бесхвостке" с треугольным крылом со стреловидностью 60°. Свою роль в выборе схемы сыграла встреча с А.Липпишем. "Летом 1946 г., когда я был в Райт-Филде (испытательный центр ВВС США — Д.С.), — вспоминает Липпиш, — приехал мистер Шик из фирмы Конвэр. Он намеревался обсудить схему нового истребителя, разрабатываемого для ВВС. Сотрудники "Конвэра" провели исследование большого числа различных конфигураций. Они подготовили длинный перечень альтернативных вариантов, сопроводив их чертежами. Мистер Шик хотел обсудить со мной эти проекты и узнать, какой я считаю лучшим. Среди различных схем была схема с дельта-крылом и, в конце концов, я заверил Шика, что эта конфигурация лучше других. Я показал ему наши расчеты и изложил теоретические взгляды на дельта-крыло, как решение проблемы создания сверхзвукового самолета."[9]