Столетняя история “летающего крыла” - Дмитрий Соболев

У основания крыло утолщалось и плавно переходило в фюзеляж. Такая конструкция получила позднее название интегральной. Она позволяла уменьшить дополнительное сопротивление, возникающее в месте соединения крыла и фюзеляжа (сопротивление интерференции). Кроме этого, увеличивался внутренний объем крыла, что немаловажно, так как значительная часть фюзеляжа реактивного истребителя обычно занята двигателем. На "Скайрэе" в корневых "наплывах" конструкторы разместили два основных топливных бака, вмещающих 2430 л авиационного керосина. Они обеспечивали самолету продолжительность полета 45 минут — маловато для обычного истребителя, но достаточно для перехватчика.

Чтобы предотвратить опасность повреждения хвостовой части при посадке на палубу, кроме обычного трехопорного шасси сзади под фюзеляжем находилось дополнительное "страховочное" колесо.

XF4D-1 проектировался под новый ТРД Вестингауз J-40. Как это обычно случается, к моменту постройки самолета двигатель еще не был готов. Пришлось оборудовать "Скайрэй" менее мощным J-35 (тяга 2270 кгс).

21 января 1951 г. летчик-испытатель фирмы Дуглас Ларри Пейтон поднял XF4D-1 с аэродрома базы Эдвардс в первый полет.[20] Из-за неправильной установки угла балансировочных поверхностей на крыле самолет при увеличении скорости начал резко задирать нос и дело едва не закончилось аварией, но Пейтон в конце концов сумел "укротить" машину и приземлиться.

Испытания продолжили летчики Рассел Тау и Роберт Ран. После подбора оптимального угла установки рулей-балансиров самолет стал устойчив и управляем, и постепенно опасения пилотов относительно поведения реактивной "бесхвостки" рассеялись. Ран вспоминал:

"Я впервые испытал самолет в октябре 1951 г., после того, как Тау выполнил на нем уже 25 полетов. Наблюдения за полетами, особенно за посадкой, не вызывали во мне особого желания самому опробовать самолет, так как из- за дельтавидного крыла он заходил на посадку под таким большим углом атаки, что казалось, будто машина вот-вот сорвется в штопор. Однако когда я испытал самолет, то понял, что благодаря превосходному обзору из кабины большой угол атаки не мешает выполнять посадку. Вскоре я пришел к выводу, что этот самолет — как раз то, что ждал от истребителя со времени моих первых полетов на "Спитфайре". F4D — это мечта летчика-истребителя, так как он сочетает в себе: 1) хорошую маневренность на большой высоте, 2) превосходную скороподъемность, 3) короткие дистанции взлета и посадки, 4) отличную управляемость на малых скоростях, 5) очень большой практический потолок, 6) высокую скорость в горизонтальном полете."[21]

Но не все обстояло так уж блестяще. "Скайрэй" проектировался как сверхзвуковой самолет, однако из-за недостаточно большой тяги двигателя скорость звука удавалось достичь только в пикировании. К тому же, при подходе к "звуковому барьеру" наблюдалась вибрация руля направления, поэтому максимально допустимую скорость сочли за благо ограничить значением М-0,95.

Скоростные полеты чередовались с испытаниями самолета на штопор. В целом "Скайрэй" показал хорошие штопорные характеристики, хотя однажды едва не случилась катастрофа: во время перевернутого штопора узлы крепления страховочных ремней не выдержали отрицательных перегрузок и летчика с силой отбросило в кабине на крышу фонаря. Из-за удара фонарь заклинило и выброситься с парашютом стало невозможно. К счастью, не потерявший присутствия духа испытатель сумел дотянуться до кнопки выпуска противоштопорного парашюта. Самолет вернулся в нормальный полет, и летчик благополучно произвел посадку.

В 1953 г. фирма Дуглас, наконец, получила обещанный двигатель J-40. На форсаже он мог развивать тягу 5260 кгс. Его установили на одном из двух опытных XF4D-1. Для устранения вибраций руля направления его сделали двухсекционным, причем одну из секций снабдили демпфером колебаний.

3 октября 1953 г. летчик-испытатель ВМС капитан Джеймс Вердин установил на оборудованном J-40 "Скайрее" абсолютный мировой рекорд скорости для самолета с турбореактивным двигателем. На трехкилометровой дистанции самолет развил 1212 км/ч (прежний рекорд принадлежал английскому истребителю Супермарин "Свифт" и равнялся 1176 км/ч). Через две недели Р.Ран на той же машине добился рекорда скорости на стокилометровом маршруте — 1171 км/ч. Дуглас F4D-1 и истребитель Норт Америкен F-100 были отмечены правительством США как лучшие самолеты 1953 г.

В 1954 г.г после испытаний XF4D-1 на авианосце "Корал Си", начался серийный выпуск самолетов "Скайрэй". Это был первый в мире серийный истребитель с крылом малого удлинения. Двигатель J-40 проявил себя ненадежным, и серийные машины снабжались ТРД Пратт-Уитни J-57 с тягой 6600 кгс на форсаже. Вооружение самолета состояло из четырех 20-мм пушек и подвешиваемых под крылом реактивных снарядов. Взлетный вес F4D-1 составлял около 10 тонн.

Производство "Скайрэя" продолжалось до 1959 г. За это время было построено 419 самолетов, они находились на вооружении до 1965 г. В 1964 г., в связи с появлением истребителя F-4 "Фантом", F4D-1 во избежание путаницы переименовали в F-6A. В наши дни "Скайрэй" можно увидеть только в музеях: музее военно-морской авиации в Пенсаколе и музее корпуса морской пехоты США в Куантико.

Благодаря относительно небольшой нагрузке на крыло самолет обладал хорошей вертикальной скоростью. 22 мая 1958 г. на нем было установлено сразу пять рекордов скороподъемности, при этом 15-километровой высоты "Скайрэй" достиг всего за две с половиной минуты.

Невысокая нагрузка на крыло упрощала взлет и посадку, и, в отличие от "Катлэсса", летные происшествия с F4D-1 случались редко. Летчики любили этот самолет и за надежность и легкость в управлении дали ему прозвище "Форд". После снятия с вооружения "Скайрэй" еще около десяти лет находился в резерве авиации флота, использовался для подготовки пилотов.[22]

Слабым местом самолета была его горизонтальная скорость: около 1000 км/ч. Между тем "сухопутная" истребительная авиация к 60-м годам уже перешла на сверхзвуковую технику.

В середине 50-х годов инженеры "Дугласа" попытались создать сверхзвуковой вариант "Скайрэя". Первоначально он назывался F4D-2, затем, когда объем планируемых изменений в конструкции возрос, самолету дали новое обозначение — F5D-1 "Скайлансер" ("Небесный улан").

F5D-1 впервые был испытан в полете 21 апреля 1956 г. От F4D-1 он отличался более тонким крылом, удлиненной носовой частью фюзеляжа, измененной формой воздухозаборников и новым вариантом двигателя J-57 с большей тягой. Максимальная скорость полета "Скайлансера" на высоте 10 км была около 1500 км/ч, у земли — 1206 км/ч.

В серию самолет не пошел, не выдержав конкуренции с "двухмаховыми" истребителями. Дело ограничилось постройкой четырех опытных экземпляров, которые позднее использовались в исследовательских программах НАКА. На одном из них летал знаменитый астронавт Нейл Армстронг, самолет в этом случае выполнял роль прототипа крылатой спасательной капсулы космического аппарата. Сейчас этот самолет выставлен в музее Армстронга в Вапаконете.

Перенесемся теперь в Западную Европу. В 50-е годы там тоже появилось немало реактивных "бесхвосток" с треугольным крылом.

В Англии пионером в деле создания таких самолетов стала фирма Авро, выпустившая первый в мире серийный бомбардировщик-"бесхвостку" с дельта-крылом — "Вулкан".

F4D-1

Авро-707

"Вулкан" В.2

Р.111А

FD.2

"Вулкан" занимает особое место в истории самолетостроения. Если в Германии и США основной областью применения схемы "бесхвостка" с треугольным крылом малого удлинения считали сверхзвуковые летательные аппараты (в первую очередь — истребители), то специалисты фирмы Авро решили воплотить эту компоновку в конструкции тяжелого дозвукового самолета. О том, как происходил выбор аэродинамической схемы "Вулкана", рассказывает главный конструктор фирмы С.Дэвис:

"...Из немецких источников мы знали, что для избежания резкого роста сопротивления при крейсерском полете при больших числах Маха требуется сочетание значительной стреловидности, меньшей, чем принято (по крайней мере для бомбардировщиков) относительной толщины крыла и пониженного коэффициента подъемной силы. Вначале мы остановились на самолете обычной схемы (с хвостовым оперением) с крылом стреловидностью 45° по линии 1/4 длины хорд, с относительной толщиной 12% у основания и с коэффициентом подъемной силы не более 0,2. Вскоре, однако, выяснилось, что взлетный вес такого самолета намного (фактически вдвое) превысит заданный а скорость и дальность будут меньше, чем требуется.

Первым шагом в отходе от классической компоновки явилось решение отказаться от хвостового оперения: большая стреловидность крыла, требуемая для полета на околозвуковых скоростях, обеспечивала достаточное плечо действия рулей "бесхвостки". Мы надеялись, что снижение веса и аэродинамического сопротивления, достигнутые благодаря ликвидации хвоста и сокращению длины задней части фюзеляжа, позволит уменьшить требуемые мощность силовой установки и запас топлива, а это приведет к общему снижению размеров и взлетного веса самолета. Как показали предварительные расчеты, при одинаковой стреловидности и соответствующей нагрузке на крыло бомбардировщик-"бесхвостка" будет иметь взлетный вес 137500 фн (62370 кг). Таким образом, требование заказчика вновь не могло быть выполнено. Кроме того, при данной схеме возникали сложности с размещением на самолете топлива и боевой нагрузки.