Столетняя история “летающего крыла” - Дмитрий Соболев

Самолет оказался неплох, и это побудило Зольденхоффа построить еще одну "бесхвостку", АЗ. На этот раз машина имела традиционную схему шасси с хвостовым колесом, старенький "Черуб" заменили на более мощный французский "Сальмсон" (40 л.с.). Интересной особенностью АЗ были необычные органы путевого управления — небольшие расщепляющиеся кили, расположенные примерно на полуразмахе каждого крыла. Они действовали как аэродинамические тормоза, увеличивая сопротивление на том крыле, в сторону которого хотел повернуть летчик. Так как тормоза находились в плоскости, проходящей через центр тяжести самолета, их действие не нарушало продольного равновесия.

В связи с тем, что Эспенлауб занялся проектированием собственных "бесхвосток", испытания АЗ проводил летчик Антон Ридегер. Первый полет состоялся 30 июля 1930 г. с аэродрома в Дюссельдорфе. Редингер хорошо отозвался о летных качествах машины, но через неделю после начала испытаний во время посадки при сильном боковом ветре самолет потерпел аварию, а летчик получил серьезную травму.

Такая же судьба постигла А4, построенный в начале 1931 г. и почти не отличавшийся от АЗ. Испытания проходили зимой. Подхваченный сильным боковым порывом ветра самолет опрокинулся. Редигер вновь получил ранение, на этот раз не столь серьезное.

А.Зольденхофф (справа) и испытатель его машин А.Ридегер у самолета А3.

Неудачи не обескуражили конструктора и его верного помогцника-испытателя. В том же 1931 г. начались полеты пятого бесхвостого моноплана Зольденхоффа А5. Для улучшения устойчивости на концах крыла установили вертикальные кили, в остальном же конструкция почти не изменилась. После опробования самолета в воздухе Зольденхофф и Редигер решили совершить на нем показательный перелет по городам Европы. Принимая во внимание аварии предыдущих "бесхвосток" Зольденхоффа, это был, безусловно, очень рискованный замысел.

Перелет начался в сентябре 1931 г. В густом тумане, управляя самолетом лишь по показаниям простейших навигационных приборов, Редингеру чудом удалось перелететь через Альпы. Хотя намеченный маршрут так и остался неосуществленным, на А5 было выполнено несколько полетов по городам Швейцарии. В них он проявил себя как вполне устойчивая и нормально управляемая машина. Максимальная скорость самолета равнялась 210 км/ч, посадочная — 67 км/ч.

Общий налет А5 составил весьма внушительную величину — 3400 км. Это, несомненно, был самый удачный самолет Зольденхоффа. Сейчас он находится в Транспортном музее в городе Люцерн (Швейцария).

Не имея технического образования и не получая финансовой поддержки со стороны государства, Зольденхофф располагал значительно меньшими возможностями, чем Данн или Хилл. Поэтому его работы мало что дали в отношении технического развития "бесхвостки". Основное значение его самоотверженной деятельности заключается в том, что она еще раз продемонстрировала возможность создания нормально летающего бесхвостого самолета.

В 1930 г. в США появился самолет "Эрроухед", удивительно напоминавший бипланы Д.Данна. Это сходство не случайно: одним из его создателей был Д.Дэвис, пятнадцать лет назад участвовавший в производстве фирмой Берджес лицензионных самолетов Данна и, по-видимому, все еще находившийся под впечатлением их высокой устойчивости. А именно это качество и было в данном случае главным: ведь самолет создавался как "экономичный и безопасный аппарат, на котором каждый может научиться летать за короткое время и за небольшую плату". Утверждалось, что его посадочная скорость составляет всего 30 км/ч, и что самолет в принципе не может попасть в штопор.[18]

Для своего времени самолет выглядел явно устаревшим. Стреловидное бипланное крыло оканчивалось прикрепленными к стойкам вертикальными килями с рулями направления. Фюзеляж представлял собой короткую одноместную гондолу с открытой кабиной и установленным сзади трехцилиндровым двигателем воздушного охлаждения.

"Эрроухед" — попытка воплощения идей Данна и Берджеса в конструкции "массового" самолета 30-х годов.

Во время строительства самолета к нему проявлял интерес старейший американский авиаконструктор Гленн Кертисс, полагая, что "Эрроухед" сможет найти массовое применение как дешевый "самолет для каждого". Но вскоре знаменитый конструктор скончался, а других заинтересованных лиц не нашлось. После испытаний самолета во Флориде летом 1930 г. сведения о нем больше не появлялись.

"Бесхвостки" со стреловидным крылом были первыми успешно летавшими самолетами без горизонтального оперения. Стреловидность в сочетании с отрицательной круткой обеспечивала удовлетворительную продольную устойчивость и способствовала улучшению путевой устойчивости. Вместе с тем, такое крыло по сравнению с обычным имело больший вес и меньшую подъемную силу. Поэтому, наряду со стреловидными формами, существовало немало других схем самолетов без горизонтального оперения.

1. J.Dunn. The theory of the Dunn aeroplane // RAS Journal. 1913. Vol. 17. P. 83—102.

2. Данн первым применил элевоны на самолете. Однако сама идея таких органов управления "бесхвосткой" возникла еще в прошлом веке. Впервые она встречается в проекте самолета- моноплана английского изобретателя Ричарда Харта (патент Великобритании № 1469, 21.05.1870 г.).

3. Р.Walker Early aviation at Farnborough. Vol. 2. London, 1974. P. 185.

4. Flight. 18.06.1910. P. 459.

5. Вестник воздухоплавания. 1910. № 17. С. 25.

6. Report on automatic stability trails // RAS Journal. 1911. Vol. 15. P. 15.

7. Подробнее о самолетах Берджес-Данн см.: American Aviation Historical Society Journal. 1967. Vol. 12. № 4.

8. Discussion on stability // RAS Journal. 1913. Vol. 17. P. 235—244.

9. Разворот за счет крена при использовании одних только элеронов (элевонов) обычно сопровождается возникновением неблагоприятных моментов аэродинамических сил, замедляющих поворот вокруг вертикальной оси.

10. Архив Научно-мемориального музея Н.Е.Жуковского. № 2990/3. А. 494—498. И. G.Hill. The tailless aeroplane // RAS Journal. 1926. Vol. 30. P. 528.

12. Там же. С. 537.

13. S.Gates, D.Hirst. Some futures of the earlier Pterodactyl design // ARC Report. 1931. № 1423.

14. Патент Великобритании № 352961, 15.01.1930 г.

15. A.Stephens, I.Gohen. Spinning of Pterodactyl Mark IV // ARC Report. 1934. № 1576.

16. Патент Германии № 279895, 21.09.1912 г.

17. Schwanzloses Flugzeug Soldenhoff // Flugsport. 1931. № 25. S. 536—539.

18. C.Warren. The Arrowhead safety plane. // Southern Aviation. 1930. № 2(4). P. 13.

3

Французская школа в "бесхвосткостроении"

Может ли обычное нестреловидное крыло обеспечить продольную балансировку самолета без горизонтального оперения? Оказывается, да. Но для этого необходимо придать профилю особую форму, с отогнутой вверх задней частью. Эта загнутая кромка создает направленную вниз аэродинамическую силу, которая уравновешивает момент от подъемной силы, стремящейся перевести самолет в пикирование. Более того, при увеличении угла атаки фокус крыла смещается не вперед как обычно, а назад, образуя стабилизирующий момент, автоматически возвращающий самолет в исходное положение. Такой профиль получил название самоустойчивого или S-образного, так как по форме он напоминает лежащую на боку вытянутую латинскую букву S.

Первым предложил применять такой профиль для продольной балансировки самолета французский исследователь Альфонс Пено. Он родился в Париже в 1850 г. Его отец был вице-адмирал. Во флоте служил и брат. Мальчику тоже прочили карьеру военно-морского офицера. Но из-за полученной в детстве травмы — Альфонс упал и сильно повредил бедро, в военно-морскую академию его не приняли. Тогда он занялся изучением тайн полета и вскоре весьма преуспел в этом. Одним из первых он всерьез начал исследовать проблемы устойчивости летательного аппарата, строил и с успехом испытывал модели с изобретенным им же резиномотором.

В 1876 г. Пено при участии его помощника, механика Поля Гошо, разработал проект пассажирского самолета. В отличие от прежних моделей Пено этот самолет не имел горизонтального хвостового оперения. Его заменял S-образный профиль. Сзади к крылу крепились рули высоты, но самолет мог сохранять равновесие и без их помощи. "Рули высоты являются просто рулями маневренности, которые служат для спуска или подъема, устойчивое равновесие достигается <...> с помощью отгиба вверх задней части поддерживающей поверхности", — отмечалось в описании проекта.[1]

Основываясь на опыте испытания летающих моделей, Пено предусмотрел все меры для полной устойчивости самолета. Продольная устойчивость достигалась передним положением центра тяжести и специальным профилем крыла, поперечная — отгибом вверх концов крыла, путевая — вертикальным килем. Кроме рулей высоты аппарат должен был иметь руль направления, причем управление высотой и направлением полета осуществлялось одной ручкой в кабине, снабженной специальным "смесительным" механизмом, как на современных самолетах. В качестве дополнения к рулю направления Пено предусмотрел и дифференциально действующие аэродинамические тормоза в виде расщепляющихся щитков на концах крыла (на чертеже на с. 36 не показаны).