Столетняя история “летающего крыла” - Дмитрий Соболев

Более детальные расчеты позволили установить, что главным "виновником" превышения веса является крыло, характеризующееся сравнительно большой площадью, малой относительной толщиной и обычным удлинением. Чтобы снизить вес крыла при сохранении той же нагрузки на м², требовалось уменьшить его удлинение. Данное рассуждение, в конце концов, привело проектировщиков к выбору треугольной формы с удлинением примерно 2,4.

Из всего этого вытекает, что основным стимулом к уменьшению удлинения было стремление "сэкономить" вес конструкции и что дельтавидная форма крыла появилась, можно сказать, случайно."[23]

Описанные события происходили в 1947 г., после того, как правительство опубликовало требования к реактивному бомбардировщику, предназначенному для замены винтомоторных "Ланкастеров" и "Линкольнов".

Вначале проект самолета фирмы Авро (в то время он фигурировал в документах как "проект 698") представлял собой типичное "летающее крыло" в форме треугольника с килями на концах. На выбор схемы, несомненно, повлияла лекция Джека Нортропа о преимуществах "летающих крыльев", прочитанная в Англии перед членами Аэронавтического королевского общества в мае 1947 г.[24]

Однако, как показали аэродинамические исследования с моделями бомбардировщика, относительная толщина профиля, требуемая для воплощения в жизнь концепции "летающего крыла", вызвала бы слишком большое волновое сопротивление. Поэтому в 1948 г. проект был переработан: крыло сделали более тонким (8—10%), а так как его внутренний объем при этом уменьшился, самолет приобрел фюзеляж, в котором должны были размещаться экипаж, бомбы и часть топлива. Вместо концевых килей установили обычное центральное вертикальное оперение. Двигатели по-прежнему должны были находиться внутри крыла, в плоскости, проходящей вблизи центра тяжести самолета. Такая компоновка силовой установки позволяла избежать влияния изменения тяги на продольную балансировку летательного аппарата.

Авро 707 в Научно-техническом музее в Манчестере.

Окончательный облик бомбардировщика сформировался в 1948 г. Теперь это была уже, скорее, "бесхвостка", чем "летающее крыло". Самолет планировалось снабдить четыремя ТРД "Олимп", разрабатывавшимися в то время фирмой Бристоль.

Можно было приступать к строительству первых опытных образцов. Однако в связи с тем, что бомбардировщик имел кардинально новую схему, прежде решили испытать уменьшенный втрое прототип — Авро 707. Намечалось построить несколько таких самолетов. Их полеты должны были ответить на вопросы об особенностях пилотирования дельтакрылой "бесхвостки" на больших и малых скоростях, об аэродинамических свойствах треугольного крыла, о наивыгоднейшем положении центра тяжести и др.

Первый самолет из серии "707-х" предназначался для полетов на небольших скоростях. Поэтому управление рулями было механическим, без гидроусилителей. Серийный ТРД Роллс-Ройс "Дервент" находился в задней части фюзеляжа; воздух поступал к нему через ковшевидный заборник, расположенный на фюзеляже, за кабиной. В остальном схема самолета повторяла схему "Вулкана". Для ускорения постройки в конструкции Авро 707 использовали части от других самолетов. Так, фонарь кабины позаимствовали у истребителя Глостер "Метеор", передняя стойка шасси — тоже от "Метеора".

Первый Авро 707 выкатили из сборочного цеха в августе 1949 г. 4 сентября лейтенант Эрик Эслер занял место в кабине экспериментальной машины. Полет продолжался 35 минут и прошел успешно. Первый в Англии самолет с треугольным крылом доказал свою "дееспособность".

Два дня спустя Авро 707 перегнали в Фарнборо для показа на ежегодной авиационной выставке. Затем испытания продолжили. По словам Эслера, пилотирование "707-го" мало отличалось от полета на обычной реактивной машине.

Уже шла установка аппаратуры для измерения и регистрации параметров, но 30 сентября самолет разбился, Эслер погиб. Точную причину катастрофы установить не удалось. Так как при изучении остатков машины обнаружили, что один из подкрыльевых аэродинамических тормозов полностью отклонен, было высказано предположение, что в полете на малой высоте возникла неисправность в электрической системе выпуска тормозов. Тормоз внезапно раскрылся, обтекание крыла сразу же нарушилось и летчик не смог удержать аппарат от падения.[25]

После того, как эксперты пришли к заключению, что катастрофа никак не связана с аэродинамической схемой самолета, строительство второго экземпляра Авро 707 продолжили. На всякий случай его оборудовали катапультируемым сидением, а аэродинамические тормоза переделали таким образом, что при отклонении между ними и крылом образовывалась довольно большая щель, позволяющая воздуху беспрепятственно обтекать крыло.

Испытания этого самолета, получившего обозначение Авро 707В, начались в сентябре 1950 г. Он полностью выполнил всю программу, совершив за два года 380 полетов. Было установлено, что в диапазоне скоростей от 185 до 650 км/ч самолет устойчив и нормально слушается управления. При меньших скоростях (148— 185 км/ч) элероны продолжали сохранять работоспособность, однако рулей высоты уже "не хватало", чтобы удержать машину от сваливания на нос.

Следующий прототип, Авро 707А, был сконструирован для полетов на более высоких скоростях — до 800 км/ч. В связи с этим система управления рулями были сделана бустерной. Возухозаборники двигателя перенесли в основание крыла, так как скачки уплотнения и нестабильность потока нарушали бы работу воздухозаборника прежнего типа. Фюзеляж сделали более вытянутым, более обтекаемым. Самолет стал точнее соответствовать схеме и пропорциям бомбардировщика "Вулкан".

Так же, как "707В", "707А" успешно прошел программу испытаний. С июля 1951 г. по май 1952 г. он 197 раз поднимался в воздух, общее время налета составило 92 часа.

В 1953 г., когда уже начались полеты "Вулкана", фирма Авро изготовила еще два "707-х". Один из них, Авро 707С, имел двухместную кабину и первоначально предназначался для обучения пилотированию треугольных "бесхвосток". Обе машины передали в авиационный центр в Фарнборо для летных экспериментов, где они прослужили до 1967 года.

Первый экземпляр самолета "Вулкан".

Военные торопили руководителей фирмы Авро: "холодная война" в разгаре, а стратегическая авиация Великобритании вынуждена вооружаться безнадежно устаревшими американскими бомбардировщиками В-29. Поэтому, как только появились первые положительные результаты испытаний Авро 707, на фирме приступили к постройке "Вулкана". Вместе с изготовлением рабочих чертежей и технологической оснастки она заняла около двух лет.

По размерам Авро 698 "Вулкан" намного превосходил другие "бесхвостки" с треугольным крылом. Он имел размах 30,2 м, длину — 29,6 м. Стреловидность крыла равнялась 52° — меньше, чем у конвэровских "бесхвосток", но больше, чем у самолетов с обычным стреловидным крылом; удлинение крыла — 2,84. Благодаря большой длине корневой хорды ее высота, при относительной толщине профиля 10%, составляла 1,8 м. Этого было вполне достаточно, чтобы разместить внутри крыла четыре мощных турбореактивных двигателя.

Конструкция планера самолета — вполне традиционная, основывающаяся на опыте производства бомбардировщика "Ланкастер". Крыло — двухлонжеронное, с пристыкованными к центроплану консолями. В качестве строительного материала применялся обычный дюралюминий. С каждой стороны крыла имелось по четыре рулевых поверхности: внутренние работали как рули высоты, внешние — как элероны. Их отклонение осуществлялось с помощью электродвигателя и трансмиссии, причем ради большей безопасности и живучести самолета в бою каждая поверхность имела отдельный электропривод. На крыле имелись также воздушные тормоза в виде восьми прямоугольных пластин, расположенных попарно сверху и снизу.

Топливо размещалось как в фюзеляже, так и в крыле. За порядком выработки горючего из баков следила электронная система. Это обеспечивало неизменность положения центра тяжести в полете.

Фюзеляж имел круглое сечение. Впереди находился отсек радиолокатора, за ним — гермокабина. Экапаж состоял из пяти человек. Сверху, под обтекателем, сидели первый и второй пилот; на "нижней палубе", спиной к летчикам, располагались бортрадист, штурман-бомбардир и оператор систем радиолокационного противодействия. За кабиной находился бомбоотсек длиной 8,5 м, рассчитанный на подвеску двадцати одной 454-кг бомбы.

Несмотря на все старания проектировщиков взлетный вес "Вулкана" — 68 тонн — в полтора раза превысил заданный в тактико-технических требованиях. Для того, чтобы уменьшить нагрузку на поверхность аэродромов, самолет снабдили многоколесным шасси. Каждая из подкрыльевых стоек имела по восемь колес, передняя опора — двухколесная.