Открыв любой учебник по аэродинамике или проектированию самолетов (например, книги Л.И. Сутугина, И.В. Остославского или С.М. Егера, по которым учился автор), мы узнаем, что относительное удлинение крыла оказывает весьма существенное влияние и на подъемную силу несущей поверхности, и на ее аэродинамическое сопротивление.

 

Но я не буду утруждать читателя тонкостями теории, ограничившись самыми элементарными сведениями.

 

Во-первых, с увеличением удлинения коэффициент подъемной силы крыла при нулевом угле атаки растет, растет и его прирост с увеличением угла атаки. Для расчета летных характеристик самолета пользуются понятием эффективного удлинения, которое зависит от стреловидности и сужения крыла, т.е. отношения его концевой и корневой хорд. Зависимость эта весьма сложна, но для нас важно то, что эффективное удлинение больше геометрического и с ростом сужения эта разница также становится больше.

 

Аэродинамическое сопротивление крыла состоит из трех компонентов.

 

Сопротивление при нулевой подъемной силе (его еще называют «вредным»), определяется размерами и формой несущей поверхности. Оно складывается из сопротивления трения воздуха по всей обшивке самолета и сопротивления формы. Последнее возникает из-за того, что течение воздуха относительно обтекаемого им самолета неизбежно отклоняется от спокойного прямолинейного направления и часто превращается в энергичные вихревые «пелены» и «шнуры», которые отрываются от обтекаемой поверхности, образуя значительные перепады давлений.

 

Индуктивное же сопротивление вызвано наличием подъемной силы. Из-за перетекания воздуха с нижней поверхности крыла, где давление больше, на верхнюю поверхность, над которой возникает разрежение, с концов и задних кромок крыла также стекают мощные вихревые «шнуры» и «пелены». Поток в них тормозится – это и есть сопротивление индуктивное, т.е. индуцированное подъемной силой.

 

Третьим компонентом является интерференция – в местах соединения или даже близкого расположения агрегатов обтекающие их потоки пересекаются и также создают вихри. Но об этом – позже, а пока вернемся к сопротивлению вообще.

 

Итак, индуктивное сопротивление зависит от подъемной силы и если с увеличением угла атаки ее коэффициент увеличится вдвое, то этот компонент сопротивления «подскочит» в четыре раза. Из-за этого самолет, начиная маневрировать, например, входя в вираж с увеличением перегрузки, неизбежно теряет скорость.

 

Чем больше удлинение крыла, тем меньше индуктивное сопротивление. Значит, чтобы получить скоростной истребитель с большой дальностью полета надо удлинение его крыла увеличивать?

 

Но, стремясь сохранить прочность такого крыла (чтобы самолет мог маневрировать с большими перегрузками и иметь запас прочности, чтобы выдерживать боевые повреждения), конструктор вынужден увеличивать его массу, жертвуя маневренностью, скоростью и дальностью. Кроме того, увеличение удлинения крыла обычно делается за счет площади и роста сопротивления трения.

 

Что же делать?

 

Решая этот вопрос, конструкторы самолетов-истребителей во всем мире к концу 30-х годов пришли к тому, что для такого самолета нужно крыло умеренного удлинения – это была так сказать «золотая середина». Она хорошо видна, если сравнить американские палубные истребители 40-х годов, а их набирается ни много, ни мало одиннадцать типов. Статистика хорошо показывает как на изменения их скорости, дальности и потолка влияли рост мощности двигателей и удельной нагрузки на крыло, а также повышение запаса топлива. Но где же влияние удлинения крыла? Его нет, потому что у всех этих самолетов этот параметр равен в 5,6±0,4 единицы – это очень узкий диапазон, чуть больше 7% «туда-сюда».

 

Табл. 6.1 Относительное удлинение крыла различных палубных истребителей ВМС США, созданных в 40-х гг.

Опытный самолет Боинг ХF8B-1, который был облетан в 1944 г.
Опытный самолет Боинг ХF8B-1, который был облетан в 1944 г. Он имел относительное удлинение крыла, равное 6,0 – самое большое среди всех поршневых истребителей-монопланов авиации ВМС США, созданных в 30…40-х годах
Фото: nhungdoicanh.blogspot.com
Принятый на вооружение ВМС США в самом конце II мировой войны палубный истребитель Грумман F8F «Бэркет» имел самое маленькое удлинение крыла – 5,2 единицы
Принятый на вооружение ВМС США в самом конце II мировой войны палубный истребитель Грумман F8F «Бэркет» имел самое маленькое удлинение крыла – 5,2 единицы
Фото: collections.naval.aviation.museum
Основной палубный истребитель ВМС США в начальный период войны на Тихом океане Грумман F4F «Уайлдкет» имел крыло с относительным удлинением 5,6 – равным среднему арифметическому значению для исследованной нами группы самолетов
Основной палубный истребитель ВМС США в начальный период войны на Тихом океане Грумман F4F «Уайлдкет» имел крыло с относительным удлинением 5,6 – равным среднему арифметическому значению для исследованной нами группы самолетов
Фото: angelfire.com

 

Но что будет, если при той же площади изменить удлинение крыла не на несколько процентов, а в несколько раз?

 

Вот что пишет о крыльях с удлинением менее 3 единицы корифей советской авиационной науки, сподвижник Туполева и автор самого распространенного советского учебника по проектированию самолетов Сергей Михайлович Егер:

 

«Обтекание крыльев малого удлинения… является существенно пространственным даже при небольших углах атаки. Оно характеризуется интенсивным перетеканием воздуха с нижней поверхности на верхнюю через боковые или передние (при большой стреловидности) кромки. Образующиеся на этих кромках пространственные вихревые пелены... сворачиваются в мощные вихревые жгуты над крылом по его концам вдоль потока. Далее по потоку они соединяются с концевыми вихрями, образующимися от основной вихревой пелены крыла. Такая пространственная вихревая система индуцирует на верхней поверхности крыла вдоль хорд дополнительную скорость. В соответствии с законами аэродинамики на верхней поверхности крыла возрастает разрежение, которое создает дополнительную подъемную силу, с избытком компенсирующую потери от местных срывов потока…

 

Такой аэродинамический эффект у крыла малого удлинения усиливается с увеличением угла атаки. Он затягивает полный срыв потока до больших углов атаки…»

 

А что же сопротивление? Оно растет, но медленнее, чем на обычном крыле, и аэродинамическое качество на углах атаки, соответствующих взлету и воздушному бою, увеличивается.

 

На величину этих параметров оказывает влияние не только относительное удлинение, но и форма кромок крыла. Еще в начале ХХ века теоретики авиации, например, русский ученый Н.Е. Жуковский ввели понятие циркуляции воздушного потока.

 

Циркуляция потока – это криволинейный интеграл второго рода, взятый по периметру, ограниченному крылом на виде в плане. А проще ­– это работа этого поля при перемещении точки вдоль этого периметра. В 1904 году, работая над гребными винтами судов, Жуковский вывел свою знаменитую теорему:

 

«Подъёмная сила крыла бесконечного размаха равна произведению плотности газа (жидкости), скорости газа (жидкости), циркуляции скорости потока и длины (размаха) выделенного отрезка крыла».

 

Работа – это затрата энергии, значит, оптимизируя величину циркуляции, можно эту затрату и сопротивление самолета снизить. Еще на заре авиации были попытки создать такие крылья – и они имели эллиптическую форму в плане. Мода на них утвердилась после I мировой войны, однако к концу 30-х годов почти ушла из-за их технологической сложности. К тому времени в серии осталось лишь несколько самолетов с крылом с подобными формами, но среди них были такие выдающиеся машины, как Супермарин «Спитфайр» и Рипаблик Р-47 «Тандерболт».

Английский истребитель Супермарин «Спитфайр» – самый знаменитый самолет с крылом эллипсоидной формы
Английский истребитель Супермарин «Спитфайр» – самый знаменитый самолет с крылом эллипсоидной формы
Фото: i.imgur.com

 

В 20-е годы были предприняты первые удачные попытки «скрестить» малое удлинение крыла и форму кромок, дающую оптимальную циркуляцию потока.

 

В Советском Союзе в 1921 году появился проект планера с крылом, передняя кромка которого была параболической, а задняя – прямой при удлинении всего 1,5. Но при реализации его создатель Б.И. Черановский все же «растянул» несущую поверхность до удлинения 4 и в таком виде его планер БИЧ-1, построенный в 1923 году, успешно летал.

 

Через десять лет на фирме «Фарман» был построен экспериментальный самолет F.1020. У него наоборот – передняя кромка крыла была почти прямой, а задняя – круглой. В том же году в США студенты из Майами сделали экспериментальный «Нимут Парасоль» с чисто круглым крылом.

 

Такое крыло (если в плане оно идеальная окружность) всегда имеет относительное удлинение, равное 1,27. Во время его испытаний были отмечены и затем подробно описаны два эффекта, подтвердившие существовавшую уже теорию крыла малого удлинения. Это повышенная маневренность и очень хорошие посадочные качества – самолет приземлялся по очень крутой траектории с такой маленькой скоростью, что казалось, что он снижается на парашюте. Оба эти эффекта были следствием описанного выше вихревого обтекания крыла малого удлинения.

 

Эти качества были бы весьма полезны для палубного истребителя, но царившие в то время бипланы и так были маневренны и просты на посадке, потому находка студентов оказалась невостребованной и их машина, прозванная журналистами «летающим блином» (“Flying Pancake") осталась лишь экзотическим экспериментом.

 

 

Практика – критерий истины

 

В 1935 году сотрудник Мемориальной лаборатории Лэнгли NACA Чарльз Гортон Циммерман выпустил Техническую записку № 539 «Аэродинамические характеристики некоторых аэродинамических профилей при малом удлинении». С 1933 года он исследовал в аэродинамической трубе различные модели крыльев и, наконец, нашел удачные варианты, набранные стандартными профилями серии Clark Y (такие использовались и у нас, например, на истребителях И-153, Як-1 и МиГ-3) и модифицированными. Крылья Циммермана на виде в плане представляли собой эллипс, растянутый по направлению потока, или деформированный до некоего подобия треугольника со сторонами в виде дуг, сопряженными дугами меньшего радиуса. Это дало еще меньшее удлинение, чем у идеального дископлана – порядка 1,15.

Американский ученый-аэродинамик Чарльз Гортон Циммерман (1908 – 1996 гг.)
Американский ученый-аэродинамик Чарльз Гортон Циммерман (1908 – 1996 гг.) – энтузиаст практического применения крыльев малого удлинения. Этот портрет был сделан уже после войны
Фото: nasa.gov

 

Циммерман получил целый ряд интересных результатов, из которых для нас интересны три.

 

Во-первых, минимальный коэффициент сопротивления крыла малого удлинения получился почти такой же, как и у обычного. Это означало, что «вихревая» прибавка к нему несущественна и не будет портить скоростные качества самолета и его дальность.

 

Во-вторых, коэффициент подъемной силы с уменьшением удлинения увеличивается, и он существенно зависит от контура законцовок крыла. Значит можно надеяться сделать самолет маневренным и одновременно обеспечить ему хорошие взлетно-посадочные свойства, «поймав» эту форму удачно.

 

И, наконец, в-третьих, изменение коэффициента подъемной силы реального профилированного крыла при уменьшении его удлинения не может быть предсказано на основании расчета теоретического плоского крыла такой же или эквивалентной формы в плане. А вот это означало, что для расчета такого крыла применявшиеся в то время конструкторами во всем мире методы проектирования самолетов не годятся. Очевидно, это и повлияло на то, что хотя в то время многие американские авиационные фирмы «первой гильдии» искали нетрадиционные пути радикального повышения тактико-технических данных самолетов, но выводами Циммермана никто не заинтересовался.

 

Ведь для того, чтобы сделать такой самолет, пришлось бы выполнить огромный объем экспериментальных работ. Это потребует намного больше денег, часов собственного рабочего времени и времени работы больших аэродинамических труб, чем при проектировании обычного самолета, поддающегося расчету. И еще – «в тени» оставались пока вопросы устойчивости и управляемости таких самолетов и (а это крайне важно!) их штопорные свойства.

 

Многие, в том числе и сам Циммерман, считали, что продувок будет недостаточно, и чтобы построить боевой самолет с крылом малого удлинения, надо сначала испытать его уменьшенный аналог, что в то время практиковалось нечасто и обычно именно для таких нестандартных задач.

 

В ходе углубленных исследований был найден способ дальнейшего повышения аэродинамического качества дископлана. А началось все с проблемы.

 

Расчет динамики полета самолета с крылом малого удлинения показал, что несимметричный обдув его закрученным потоком от воздушного винта в носу самолета крайне негативно сказывается на устойчивости по крену. Избавиться от этого можно было, только сделав самолет двухмоторным с противоположным вращением винтов – тогда обдув правой и левой половин крыла станет симметричным и проблема «уйдет».

 

Чтобы при этом самолет остался легким и компактным, желательно разместить винты на концах крыла. И если направление вращения винтов выбрать правильно, то они будут «раскручивать» концевые вихри крыла, снижая его индуктивное сопротивление. А обдув крыла винтами увеличит подъемную силу и эффективность рулевых поверхностей.

 

То есть новая компоновка сулила одни выгоды. Но построить такой самолет в NACA возможности не было, и Циммерман попытался сделать это сам, но его авиетка с двумя моторами «Клеон» оказалась неудачной. На вторую денег не было, и он решил поэкспериментировать с маленькой моделью диаметром примерно 500 мм, оснащенной резиномотором. Он извлек уроки из неудачи, и теперь эта модель летала настолько хорошо, что стала победительницей проводившегося NACA конкурса прототипов новых конструкций самолетов. Но строить полномасштабные самолеты в задачи чисто научной организации NACA не входило и финансирование на это выделено быть не могло. Чтобы продолжить работу, Циммерману пришлось уволиться из NACA и искать фирму, которая рискнула бы воплотить его идею в металл.

Чарльз Циммерман (справа) у модели одного из проектов самолета-дископлана, которые были созданы в 30-х годах
Чарльз Циммерман (справа) у модели одного из проектов самолета-дископлана, которые были созданы в 30-х годах
Фото: oldmachinepress.com

 

 

На фирме «Чанс Воут»

 

Такое предприятие Циммерман нашел ­– в 1937 году он поступил работать на предприятие «Чанс Воут» в городе Стретфорд в штате Кентукки. В том же году им была построена модель V-162 с электрическим мотором, которая показала уникальные характеристики маневренности, и в 1938 году Циммерман оформил проект ближнего разведчика и связного самолета V-170. По расчетам самолет мог обходиться без обычного аэродрома, взлетая с окруженной деревьями поляны почти вертикально и так же садясь на нее. В середине этого года он был представлен командованию Авиационного корпуса Армии США, но поддержки не получил – у фирмы были проблемы с кредитом.

 

Дирекция «Воута» готова была дать изобретателю все, кроме денег. Что такое «все»? Говоря проще, ему обещали там стол, стул и чертежные принадлежности, ну а деньги на свой проект он должен был искать сам на стороне.

 

И Циммерман развил бурную деятельность. В том же 1938 году он разработал легкомоторный гражданский самолет V-171 и предложил Службе управления гражданской авиацией США (Civil Aeronautics Authority, организация-предшественница нынешней американской Федеральной авиационной администрации) профинансировать полномасштабную его разработку. Он утверждал, что его машина благодаря малой посадочной скорости будет безопаснее обычной, а бесконечные расследования аварий частных легкомоторных авиеток были постоянной головной болью Службы. Но опять же запрос оказался не по адресу – финансирование разработок новых самолетов не входило в компетенцию этого органа, который имел исключительно контрольные функции.

 

Следующей попыткой стал штурмовик и легкий бомбардировщик V-172, но в декабре 1938 и он года был «забракован» армейской авиацией. Некоторой компенсацией за все эти неудачи стало неожиданное согласие Министерства ВМС оплатить проектирование, инженерный расчет и аэродинамические исследования полномасштабного самолета-истребителя с такой компоновкой. Не было пока денег только на строительство машины.

 

Между тем дела на фирме «Воут» пошли совсем неважно. Продажи серийных самолетов стабильно падали и в январе 1939 года Объединенная самолетостроительная корпорация США, государственный орган, который имел право контролировать и координировать работу частных фирм по выполнению военных заказов, буквально заставила «Воут» объединиться с таким же аутсайдером «Сикорский Эйркрафт». Вновь образованная частная компания «Воут – Сикорский» со штаб-квартирой в Сретфорде стала частным филиалом этой государственной Корпорации, перейдя под ее контроль и де-юре, и де-факто.

 

Этому никто не был рад и обе фирмы искали любой способ, чтобы «расторгнуть брак по расчету», но для этого надо было получить серийный заказ, а не тратиться на эксперименты, окупаемость которых была не очевидна.

 

Администрация «Чанс Воут» связывала свои надежды с палубной тематикой – пикирующим бомбардировщиком ХSB2U, торпедоносцем ХTBU-1 и истребителем ХF4U-1. Все они содержали много новшеств, но все же базировались на привычной, проверенной многолетней практикой классической аэродинамической схеме. Проект же Циммермана выглядел слишком рискованным. И дорогим, к тому же.

Опытный палубный истребитель XF4U-1
Опытный палубный истребитель XF4U-1 – единственный успешный большой предвоенный проект фирмы «Воут». Но в большую серию самолет пошел только в 1943 г.

Крыло самолета было весьма оригинальным, но все же сделанным в классических канонах аэродинамики с удлинением 5,4
Фото: planeaday.com

 

«Чарли, она летит!»

 

Помощь пришла в феврале 1939 года от главного клиента фирмы – американского флота. Воспользовавшись обострением международной обстановки, Министерство ВМС «выбило» дополнительное финансирование и подтвердило свое обещание оплатить проектирование, расчет и продувки «экспериментального палубного истребителя» в аэродинамической трубе. Это было то же самое, что было обещано год назад, но время настало другое и теперь уже была надежда в случае успеха продувок «на продолжение банкета» в виде второго кредита – на строительство самолета.

 

Очередной гражданский проект VS-320, представлявший собой видоизмененный V-171, был заброшен, а все силы были сосредоточены на военном VS-315 и самолете-аналоге V-173, на котором планировалось провести предварительную проверку схемы.

 

Экспериментальная машина строилась из дерева и полотна. Два 80-сильных мотора «Континенталь» были установлены в крыле удлинением 1,15 при размахе 7,112 м и вращали винты, установленные на его концах. При этом дифференциально отклоняемый цельноповоротный стабилизатор с элевонами (поверхностями управления, совмещавшими функции элеронов и  руля высоты) имел значительно больший размах.

Экспериментальный самолет Воут V-173 конструкции Чальза Циммермана имел крыло с удлинением 1,15 при размахе 7,112 м
Экспериментальный самолет Воут V-173 конструкции Чальза Циммермана имел крыло с удлинением 1,15 при размахе 7,112 м
Фото: collections.naval.aviation.museum
На самолета V-173 дифференциально отклоняемый цельноповоротный стабилизатор с элевонами (поверхностями управления, совмещавшими функции элеронов и  руля высоты) имел значительно больший размах, чем крыло
На самолета V-173 дифференциально отклоняемый цельноповоротный стабилизатор с элевонами (поверхностями управления, совмещавшими функции элеронов и  руля высоты) имел значительно больший размах, чем крыло
Фото: oldmachinepress.com

 

Одним из уроков, которые Циммерман извлек из своего первого фиаско с первым «летающим блином», построенным им во время работы в NACA, стала необходимость синхронизации фаз вращения воздушных винтов. Для этого он соединил моторы общим валом и обеспечил отсоединение любого из них в случае отказа. Так была решена крайне опасная проблема потери курсовой устойчивости при возникновении асимметрии тяги – самолет продолжал лететь, но на пониженной скорости, и летчик не чувствовал дискомфорта в управлении.

Воздушные винты самолета V-173 были соединены валом и продолжали вращаться оба при отказе одного мотора
Воздушные винты самолета V-173 были соединены валом и продолжали вращаться оба при отказе одного мотора. Асимметрия обтекания крыла малого удлинения привела бы к потере устойчивости и катастрофе самолета
Фото: oldmachinepress.com
Экспериментальный самолет V-173 в первоначальном своем виде с двухлопастными винтами в натурной аэродинамической трубе NACA в Лэнгли
Экспериментальный самолет V-173 в первоначальном своем виде с двухлопастными винтами в натурной аэродинамической трубе NACA в Лэнгли
Фото: oldmachinepress.com
Экспериментальный самолет V-173 на аэродроме
И он же на аэродроме
Фото: collections.naval.aviation.museum

Пока суть да дело, не только началась давно ожидавшаяся война в Европе, но она стала мировой и в нее вступила Америка. Теперь обстановка действительно уже была не та, что в застойно-депрессивных для Америки тридцатых годах.

 

Но на «раскачку» ушло еще несколько месяцев. Постройка самолета-аналога V-171 шла быстро, но наземная отработка и продувки затянулись. Только осенью 1942 года, когда уже отгремели сражения в Коралловом море, у Мидуэя и Гуадалканала и Америка ринулась всеми своими громадными силами наращивать авианосный флот, дело сдвинулось с мертвой точки.

 

И одной из мер по усилению мощи авиации ВМС США было признано ее оснащение принципиально новыми образцами вооружений, среди которых были и самолеты оригинальных схем.

 

Назначенный на испытания необычного летательного аппарата летчик Бун Гайтон прозвал машину «Циммер-Скиммер». Слово Skimmer, которое можно было перевести как «шумовка» (самолет действительно напоминал эту кухонную принадлежность), имело множество других значений, а в американском сленге означало человека, который ловко уклоняется от налогов, но участникам проекта нравилась другая его трактовка – так американцы называли маленькие спортивные катера, которые в то время были в моде.

 

На пробежках самолет вел себя не совсем обычно, и это всех очень беспокоило. Но сделать ничего уже было нельзя, и надо было решаться – пора было бы уже и лететь. К означенному в графике сроку фирма не успела, но 23 ноября 1942 года ее все же подготовили к первому полету. Самолет вывели на летное поле городского аэропорта Стретфорда Бриджпорт, и Гайтон занял место в кабине, а Циммерман стоял рядом. Руки у него тряслись.

Перед первым полетом 23 ноября 1942 года. Конструктор нервничает, пилот шутит – а что ему еще остается делать?
Перед первым полетом 23 ноября 1942 года. Конструктор нервничает, пилот шутит – а что ему еще остается делать?
Фото: collections.naval.aviation.museum

 

Когда самолет тронулся с места, Циммерман побежал за грузовиком, который следовал за самолетом, чтобы в случае аварии оказать первую помощь пилоту. Бежать долго не пришлось – всего через шесть метров самолет V-173 оторвался от земли и упорно полез вверх! Развернувшись, Гайтон начал заходить на посадку. Самолет летел на скорости всего 24 км/ч, неестественно задрав нос (угол атаки был целых 45°, раза в четыре больше обычного), но теперь Циммерман был уже спокоен. Самолет мягко коснулся колесами земли и остановился, пробежав 15 метров. Из кабины выбрался возбужденный Гайтон и закричал Циммерману: «Чарли, она летит!».

Чарли, она летит!
Чарли, она летит!
Фото: collections.naval.aviation.museum

 

Пилот оценил устойчивость и управляемость по всем трем осям как хорошую, отметил абсолютное отсутствие тенденций к сваливанию в штопор, и заявил, что полет на V-173 произвел на него сильнейшее впечатление. Гайтон заявил, что видит возможность создать на базе V-173 самолет вертикального или короткого взлета и посадки V/STOL (Vertical / Short Take Off and Landing).

 

 

Время надежд

 

Известие из Стретфорда успокоило Министерство ВМС.

 

Еще 30 июня 1942 года, когда аэродинамический прототип V-173 еще не был облетан, дирекция фирмы «Воут» неофициально обратилась с просьбой помочь с деньгами на постройку полномасштабных опытных образцов истребителя-дископлана. В то время она уже получала значительное финансирование на доводку и запуск в серию истребителя F4U «Корсар», шла война и требовались новые самолеты, потому вопрос был решен положительно, и Бюро аэронавтики направило на фирму письмо об этом 17 сентября.

 

Компании «Воут» не только дали денег на постройку одного статического и одного летного прототипов истребителя-дископлана, но и выкупили V-173, который получил номер Бюро аэронавтики ВМС (Bu.Aer) 02978. За следующий 1943 год он совершил 131 успешный полет, а к испытаниям подключились и другие пилоты, не являвшиеся сотрудниками фирмы – Ричард Барроу и даже знаменитый покоритель Атлантики Чарльз Линдберг. Ознакомительный облет V-173 выполнили и летчики ВМС США.

Экспериментальный самолет V-173 был выкуплен у фирмы «Воут» и интенсивно испытывался летчиками ВМС США
Экспериментальный самолет V-173 был выкуплен у фирмы «Воут» и интенсивно испытывался летчиками ВМС США
Фото: oldmachinepress.com
Испытания экспериментального самолета дали вполне обнадеживающие результаты – истребитель с дискообразным крылом возможен!
Испытания экспериментального самолета дали вполне обнадеживающие результаты – истребитель с дискообразным крылом возможен!
Фото: collections.naval.aviation.museum

 

Необычный самолет попал в поле зрения прессы, и хотя был совершенно секретным, неожиданно получил шумную рекламу. Все это подтолкнуло Бюро аэронавтики к дальнейшим шагам, и оно выпустило спецификацию на палубный истребитель, который должен был развивать максимальную скорость горизонтального полета не менее 805 км/ч, а посадочная скорость должна была быть не выше 64 км/ч.

 

Циммерман заявил, что это реально. Однако палубный истребитель – не авиетка, он должен быть прочным, живучим, маневренным, иметь мощное вооружение, быть приспособленным к повседневному обслуживанию и ремонту в условиях авианосца. «Чарли» безапелляционно заявил – его самолет это как раз то, что и нужно морякам. Эксперты Бюро аэронавтики ВМС подтверждали, что его проект – это «единственный известный самолет, который обещает дать экстремально высокую скорость и экстремально низкую скорость, которые соединены в одной машине».

 

Бюро аэронавтики приняло экспериментальный истребитель Воут VS-315 к постройке и присвоило ему официальное военное обозначение XF5U-1. А неофициально самолет был прозван «летающим блином» – Flying Pancake. Эта кличка «намертво приклеилась» к самолету – уж очень был он похож на этот кулинарный продукт. Были заказаны два летных опытных образца самолета, первому из которых которым Бюро аэронавтики ВМС США присвоило свой регистрационный номер 33598, а также один статический экземпляр для прочностных испытаний до разрушения.

 

Аэродинамическая схема была оставлена по типу V-173 с небольшим упрощением: дифференциальный цельноповоротный стабилизатор сам по себе достаточно эффективно исполнял роль и элеронов, и руля высоты, потому выделение на его подвижных консолях еще и отдельных рулевых поверхностей нецелесообразно. Их заменили узкими триммерами-сервокомпенсаторами обычного типа, что удешевило и упростило систему управления, одновременно повысив ее надежность.

 

Закрылок как таковой самолету оказался не нужен, но его оставили, сделав новое следящее управление. Эта большая аэродинамическая поверхность служила для балансировки по тангажу.

Полноразмерный макет истребителя Воут XF5U «Флаинг Панкейк» – «летающий блин». Для боевого самолета была оставлена схема, испытанная на экспериментальном V-173 и лишь несколько упрощенная
Полноразмерный макет истребителя Воут XF5U «Флаинг Панкейк» – «летающий блин». Для боевого самолета была оставлена схема, испытанная на экспериментальном V-173 и лишь несколько упрощенная
Фото: oldmachinepress.com
Макет самолета Воут XF5U-1 с убранными шасси
Макет самолета Воут XF5U-1 с убранными шасси. Машина была рассчитана на достижение очень высоких, почти околозвуковых скоростей
Фото: collections.naval.aviation.museum

 

Самолет XF5U-1 становился околозвуковым, и в связи с этим пришлось провести дополнительные исследования. Уже было известно явление сжимаемости воздуха, которое начинало сказываться с приближением к единице числа Маха, т.е. отношения скорости самолета к самолета к скорости звука на данной высоте. Здесь оказалась важна относительная толщина крыла – отношение длины его хорды к строительной высоте. Чем она больше, тем на меньшей скорости на крыле возникают скачки уплотнения, которые резко повышают аэродинамическое сопротивление и вызывают смещение центра давления в обтекающем машину потоке. А это ведет к затягиванию в неуправляемое пикирование.

 

Выбранная схема автоматически требует увеличения хорд крыла, а значит при его значительной высоте оно останется «относительно тонким», то есть будет иметь сравнительно небольшое значение отношения длины хорд к физической толщине. Продувки моделей XF5U-1 в скоростных трубах показали, что самолет будет сохранять свои аэродинамические качества во всем диапазоне предполагаемых эксплуатационных чисел М.

Выбранная компоновка самолета F5U позволила сохранить малую относительную толщину профиля крыла при значительной его строительной высоте, достаточной для установки в крыле моторов. Это было необходимо для ограничения сопротивления самолета на больших числах Маха
Выбранная компоновка самолета F5U позволила сохранить малую относительную толщину профиля крыла при значительной его строительной высоте, достаточной для установки в крыле моторов. Это было необходимо для ограничения сопротивления самолета на больших числах Маха
Фото: oldmachinepress.com

 

Еще одно преимущество дископлана проявилось, когда начали заниматься объемно-весовой компоновкой истребителя и проектированием его силового набора. Уменьшение удлинения крыла и отказ от традиционного фюзеляжа позволили существенно снизить массу планера, обеспечив ему хорошую прочность при больших перегрузках.

 

Самые тяжелые элементы самолета – силовая установка, вооружение и основные стойки шасси, на проекции на продольную ось оказались вблизи центра масс. Расстояние от них до плоскости симметрии самолета, измеренное вдоль размаха крыла, также было меньше, чем у обычных двухмоторных самолетов. Наконец, центр масс самих полукрыльев (назвать их консолями язык не поворачивается) также был близок к общему центру масс, и инертность самолета вокруг всех осей получилась минимальной.

 

И последнее - при таком небольшом размахе, всего 7,112 м, несущая площадь вышла 44,129 кв.м, что давало удельную нагрузку на крыло не более 185 кг/кв.м. С учетом особенностей аэродинамики машины и критических углов атаки порядка 30…40° вместо обычных 10…15°, в купе с малой инерцией это давало надежду получить маневренность, недостижимую для обычного истребителя.

 

Для самолета выбрали 14-цилиндровые двухрядные звездообразные моторы Пратт Уитни R-2000 «Твин Уосп». Двигатели этого типа фирма «Дуглас» использовала на транспортных самолетах – DC-4, С-54 и в проекте модернизации DC-3.

 

Габаритный диаметр R-2000 был 1257 мм против 1341 мм у примененного на F4U мотора R-2800. Не много, но когда вы хотите упрятать мотор (вернее, два) в крыло, каждый дюйм пригодится.

 

Для самолета XF5U-1 на базе серийного двигателя R-2000-7 была разработана специальная модификация XR-2000-2(D), которая отличалась редуктором. Во-первых, его передаточное отношение было увеличено, т.к. требовалось понизить обороты воздушного винта большого диаметра по сравнению с обычными. Во-вторых, выходной вал был повернут под прямым углом к оси мотора – он выходил не вперед, а вбок. В-третьих, часть мощности отбиралась на вентилятор принудительного охлаждения всей силовой установки, в том числе на обдув маслорадиаторов, установленных в глубине крыла не вдоль, а поперек потока – так оказалось удобнее.

 

Наддув и высотность обеспечивали турбокомпрессоры с приводом от выхлопных газов. Они имели автоматическое регулирование, а сжатый в них воздух перед подачей в карбюраторы охлаждался в жидкостных радиаторах.

 

Взлетная мощность одного мотра XR-2000-2(D) была 1350 л.с., а боевая на чрезвычайном (Combat) режиме составляла 1600 л.с. и поддерживалась от уровня моря до высоты 7285 м. Так называемая «военная» мощность (режим Military) 1350 л.с. сохранялась от земли до эшелона 7772 м. Нормальная мощность (Normal), на которой рекомендовалось лететь на крейсерском участке и с внешней подвеской, была 1100 л.с. в диапазоне высот 0…8443 м.

 

Табл. 6.2 Силовая установка самолета XF5U-1

 

Как и на V-173, двигатели истребителя XF5U-1 были соединены синхронизирующим валом.

 

Первоначально на самолет собирались установить четырехлопастные воздушные винты «Гамильтон Стандарт», используемые на серийных F4U. Но их диаметр был маловат, а ни эта фирма, ни «Аэропродакт», ни «Кертисс Электрик» не брались сделать винт для такого необычного самолета. Тогда на фирме «Воут» решили спроектировать и изготовить его самостоятельно. Первый вариант, трехлопастный, не дал нужной тяги, и перешли на четыре лопасти, которые изготавливались не из металла, а из твердых пород древесины. На их комлевые части были установлены обтекатели. Диаметр этих винтов был очень большим для такого маленького самолета – 4,877 м.

Специальные воздушные винты с пониженной частотой впадения для своего самолета XF5U-1 фирма «Воут» разработала сама и сама же собиралась изготавливать – на зависть специализированным предприятиям, которые от такого заказа отказались
Специальные воздушные винты с пониженной частотой впадения для своего самолета XF5U-1 фирма «Воут» разработала сама и сама же собиралась изготавливать – на зависть специализированным предприятиям, которые от такого заказа отказались
Фото: collections.naval.aviation.museum

 

Силовой набор крыла включал три главных и пять вспомогательных лонжеронов из материала «металит», а также семь продольных балок (нервюр). Металит хорошо формовался, давая гладкую поверхность, и был применен также для обшивки кромок крыла и зон, где техникам не надо было становиться при обслуживании и ремонте самолета. Остальные участки обшивки, в том числе и те, к которым прислонялись стремянки, были из традиционных более жестких алюминиевых сплавов.

 

Особенностью шасси самолета было применение основных стоек с одним жидкостно-газовым амортизатором и сдвоенными колесами малого диаметра. Большой объем крыла дал возможность сделать конструктивно простую, прочную и надежную систему уборки назад.

 

Пилот размещался в удобной каплевидной кабине с хорошим обзором вперед и назад, но вбок и вниз ему мешало смотреть широкое крыло. Предвидя проблемы с аварийным покиданием такого самолета, конструкторы впервые в практике американской морской авиации предусмотрели установку катапультируемого кресла.

 

Вооружение самолета было традиционным для американского палубного истребителя того времени – шесть крупнокалиберных (12,7 мм) пулеметов MG53.2. Но они располагались они не бок о бок в ряд в консолях, как обычно, а друг над другом в корневых частях крыла по бортам кабины. Средний и нижний пулеметы можно было заменить пушками калибра 20 мм.

 

Самолет мог нести две бомбы калибра 227 или 454 кг. Чтобы можно было сбрасывать их с пикирования, пришлось сделать довольно громоздкие и сложные выдвижные балочные держатели, а вот обеспечить пуск ракет мешали огромные воздушные винты.

 

На бомбовые замки можно было подвесить один или два сбрасываемых топливных бака емкостью по 568 л, а единый внутренний бак вмещал 1136 л бензина.

 

В 1944 году на заводе в Стретфорде началась постройка одного летного опытного экземпляра самолета и одного в частичной комплектации для статических прочностных испытаний. Кроме того, началось сооружение стендов для отработки силовой установки, систем и вооружения будущего истребителя.

Строительство опытных образцов самолета XF5U-1 шло в отдельном цехе фирмы «Воут» в Стретфорде
Строительство опытных образцов самолета XF5U-1 шло в отдельном цехе фирмы «Воут» в Стретфорде
Фото: oldmachinepress.com

 

 

«Блин», который вышел комом

 

Когда заработал стенд силовой установки, оказалось, что она будет источником слишком сильных вибраций – все же 2700 «лошадей» не шутка. Мало того, фазы вращения винтов, то есть взаимные положения лопастей правого и левого винтов «плавали по углу», т.е. удалось синхронизировать только обороты, но не шаги винтов. Из-за этого тряска могла неожиданно усиливаться – похоже, были какие-то резонансные зоны, но выявить их оказалось трудно.

 

Но это были еще так сказать цветочки. Гораздо большая неприятность ждала конструкторов на статических прочностных испытаниях. Планер самолета развалился задолго до того, как нагрузки довели до максимального расчетного значения.

 

Циммерман принялся искать способы снижения вибраций и усиливать силовой набор. Это требовало увеличения веса конструкции, и означало невозможность достижения тех высоких показателей, которые были обещаны им Заказчику. А с другой стороны на решение всех этих технических проблем надо было больше денег, и требовалась помощь в проведении углубленных исследований ряда сложных вопросов. Для этого было необходимо сложное и дорогое экспериментальное оборудование, которого на фирме не было. Но дирекция, озабоченная, прежде всего совершенствованием и массовым выпуском массового и востребованного заказчиком самолета F4U «Корсар» и разработкой реактивного перехватчика ХF6U «Пират», больше не горела желанием помогать ему бесконечно долго.

 

И все же первый опытный истребитель XF5U-1, которому был присвоен регистрационный номер Бюро аэронавтики 33938, был закончен и передан на наземную отработку силовой установки и бортовых систем. Но случилось это только 20 августа 1945 года – император Хирохито уже объявил о прекращении боевых действий, а через 13 дней Япония подписала безоговорочную капитуляцию. Война кончилась и интерес к чудо-самолету мгновенно улетучился, а понесенные фактические затраты перевалили через сумму всего бюджета, выделенного на программу, включая строительство, летные испытаний и доводку прототипов.

Когда первый опытный «летающий блин» Воут XF5U-1 был достроен, император Хирохито уже объявил о прекращении боевых действий, а через 13 дней Япония подписала безоговорочную капитуляцию и II мировая война кончилась. А с ней кончились и заказы военного времени
Когда первый опытный «летающий блин» Воут XF5U-1 был достроен, император Хирохито уже объявил о прекращении боевых действий, а через 13 дней Япония подписала безоговорочную капитуляцию и II мировая война кончилась. А с ней кончились и заказы военного времени
Фото: collections.naval.aviation.museum

 

Тем не менее, работы по «летающему блину» продолжились, но шли они крайне нервно. Самолет был передан на летно-испытательную станцию без вооружения, но главное – с «неродными» винтами. Фирма собственные сделать не успела, и пришлось задействовать "план В" – поставить винты от серийного «Корсара». Это не позволяло летать, но другой стороны давало Циммерману повод говорить, что непрекращающиеся вибрации – следствие установки негодных винтов. Но когда все же были готовы воздушные винты собственного производства, проблема никуда не делась. Причем к тому времени стало ясно, что трясутся не только винты, но и тяжелые валы трансмиссии.

 

Только в 1948 году пилоты фирмы Бун Гайтон и Уильям Миллар начали рулежки и пробежки на таки выпущенном на аэродром  «летающем блине». Однажды самолет слегка подпрыгнул, но летчик счел за благо «притереть» его к взлетной полосе.

 

По впечатлениям пилотов XF5U-1 был полной противоположностью своему аэродинамическому прототипу V-173 – непослушным и норовистым. А еще эти изнуряющие вибрации…  

 

Летчики заявили, что «проблемы редукторов на тяжелых приводных валах не дают ни единого шанса безопасно летать на XF5U-1, иначе как с большого испытательного аэродрома на высохшем соляном озере на базе Военно-воздушных сил Мюрок».

 

Самолет подготовили для отправки из Коннектикута на Атлантическом побережье США по реке, а затем морем через Панамский канал в Калифорнию. А там еще надо было придумать, как довезти неразборную конструкцию шириной более семи метров от побережья Тихого океана до аэродрома, упрятанного от посторонних глаз в глубине пустыни Мохаве. Но совершить такое путешествие самолету не довелось – 17 марта 1949 года программа была официально закрыта и все работы остановились.

Облетать «летающий блин» так и не рискнули – пилоты заявили, что машина, считавшаяся самолетом короткого взлета и посадки, слишком опасна для полетов с аэродрома обычной длины
Облетать «летающий блин» так и не рискнули – пилоты заявили, что машина, считавшаяся самолетом короткого взлета и посадки, слишком опасна для полетов с аэродрома обычной длины
Фото: collections.naval.aviation.museum

 

Удачно летавший самолет-аналог V-173 передали в качестве экспоната Смитсоновскому музею авиации, а так и не взлетевший XF5U-1 постановили утилизировать, чтобы «не мозолил глаза». К нему подогнали автокран с ядром для разрушения зданий, и обрушили стальную «чушку» на самолет. Но ничего не случилось – тяжеленная железяка со звоном отскочила и упала на бетон. В конце концов, удалось попасть между лонжеронами, и к концу этой жесткой и бессмысленной экзекуции несчастная машина превратилась в бесформенный ком металла…

 

 

Дело о пропавшем серебре

 

В цехе, где велись работы по «летающему блину», начали уборку. Все части стапелей, кондукторы и технологические приспособления, непригодный для использования на других работах специнструмент вместе с обломками самолетов – готового и недостроенного, свалили в кучу двенадцати метров в диаметре и такой же высоты прямо во дворе и представили инспектору Министерства ВМС, который приехал, чтобы завизировать акт о списании машины. Тот оказался господином въедливым и дотошным. Невзирая на промозглую весеннюю погоду, но разобрал эту гору мусора, записывая каждый кусочек в свой толстенный гроссбух. И объявил о недостаче драгметалла – серебра на сумму 6000 долларов, которое должно было быть во вкладышах подшипников редукторов, числившихся в спецификации самолета и найденных им на самом дне означенной кучи.

 

Инспектор немедленно доложил о выявленном воровстве в Министерство, а охрана фирмы на следующий день принялась искать, куда же могло деться серебро. Поиски продолжались полдня, но потом пошел снег. Если бы это было в Сибири, его, снег, никто бы и не заметил, но Коннектикут – не Сибирь. Руководители фирмы созвонились с Вашингтоном, и чиновник из Министерства ВМС разрешил прекратить поиски, если «Воут» уплатит эти несчастные шесть тысяч.

 

Пока обломками не заинтересовался кто-нибудь еще, фирма быстренько сбыла их местному скупщику металлолома. И тот, разбирая купленное добро, нашел те самые серебряные вкладыши – они остались в картерах моторов, поскольку туда запрессовывались – ну откуда это было знать инспектору? Старьевщик серебро выплавил и повез добытый драгметалл к ювелиру в город Нью Хэвен с чувством глубокого удовлетворения небывало удачной сделкой.

 

Но неожиданную для небогатого этим металлом глухо-провинциального Коннектикута покупку отследила местная полиция и передала информацию Федеральному бюро расследований. Узнав об этом, администрация фирмы «Воут» запросила у агентов ФБР официального подтверждения находке и, получив его, смогла освободиться от обвинения в хищении. Но сделка с мусорщиком осталась в силе – покупка ведь была честной, а кто виноват, что инспектор не нашел то, что искал? Просто он плохо смотрел. А не подними он скандал, сделав вид, что никакой недостачи не выявил, и у самого не было бы потом неприятностей. В общем, доблестный инспектор «перебдел».

 

 

А был ли шанс?

 

Итак, проект закрыт. Циммерман ушел с фирмы. Он стал заниматься самолетами вертикального и укороченного взлета и посадки, но уже в маленькой компании «Хиллер», где спроектировал ряд аппаратов с крылом, обдуваемым воздушными винтами и с поворотным крылом. В 1956 году за все труды его наградили Медалью братьев Райт и премией Американского вертолетного общества имени Александра Клемина. В 1979 году американская фирма «Рокуэлл», используя идеи Циммермана, построила сверхзвуковой истребитель XFV-12, который должен был взлетать и садиться вертикально за счет обдува крыла малого удлинения воздухом, отбираемым от его реактивного двигателя. Но и этот самолет так и не взлетел, впрочем, все это выходит за пределы нашей темы, а мы попробуем разобраться, насколько оправданным было решение Министерства ВМС закрыть программу разработки самолета XF5U-1 в марте 1949 года.

 

В 1949 году, когда решилась судьба так и не взлетевшего XF5U-1, начались поставки в строевые эскадрильи ВМС США нового реактивного истребителя-бомбардировщика Грумман F9F-2 «Пантера».

С появлением реактивных истребителей (на фото палубный Грумман F9F-2 «Пантера») дальнейшие работы по совершенствованию поршневых самолетов этого класса теряли смысл
С появлением реактивных истребителей (на фото палубный Грумман F9F-2 «Пантера») дальнейшие работы по совершенствованию поршневых самолетов этого класса теряли смысл
Фото: stellar-views.com

 

Сначала о стрелковом вооружении. Оно у XF5U-1 было вполне стандартным для того времени – шесть крупнокалиберных пулеметов. Командование морской авиации США раньше своих сухопутных коллег осознало необходимость перехода на пушки, и конструкторы фирмы «Воут», которые уже делали соответствующие модификации самолетов F4U разных вариантов, предусмотрели возможность замены четырех пулеметов MG53.2 на орудия М3 калибра 20 мм. При этом верхние пулеметы на самолете оставались, и его залп получался сильнее, чем у пушечных истребителей F4U-4B.

 

Но расположение пулеметов друг над другом, а не в горизонтальный ряд, как обычно, требовало нового подхода к системе обучения воздушной стрельбе. Эта конструктивная особенность вооружения порождала еще один врожденный недостаток машины – ко всем пулеметам трудно было добраться для техобслуживания и замены. Отсеки в глубине корневой части крыла, где они стояли, наверняка были бы подвержены сильной загазованности, а богатые солями азотной кислоты продукты сгорания пороха, осаждаясь на алюминиевых деталях, ускоряют их коррозию.

 

Вес бомбовой нагрузки самолетов F4U-4 и F9F-2 был вдвое больше, чем у «Летающего блина», а число бомбодержателей «Пантеры» было шесть против двух у «Корсара» и XF5U-1. Ракетное вооружение, которое к тому времени стало обязательным для палубных истребителей ВМС США и было и на «Пантере», и особенно на «Корсаре» весьма сильным, на дископлане с двумя воздушными винтами большого диаметра вообще не могло быть установлено.

 

Табл. 6.3 Сравнение вооружения самолета XF5U-1 и серийных истребителей ВМС США

 

«Летающий блин» не летал, так что мы будем судить о его перспективах на основании тех данных, которые были получены при расчетах. При этом мы будем помнить о том, что даже более традиционного вида аппараты далеко не всегда подтверждают гарантированные их создателями качества, а здесь вообще не существовало надежного расчетного аппарата.

 

В авиационно-исторической литературе было опубликовано много разных вариантов ожидаемых тактико-технических характеристик самолета XF5U-1. Например, журнал Air Enthusiast за июнь 1973 г. сообщает, что самолет должен был развить скорость до 775 км/ч на высоте 9357 метров, историк Питер Бауэрс в монографии «Летательные аппараты нетрадиционных схем» дает куда более скромную цифру – лишь 625 км/ч. Однако они не указывают первоисточников своей информации. Мы же будем оперировать справкой, изданной 1 июня 1944 года Министерством ВМС США на основании анализа проектных данных фирмы, и уточненной при переиздании 1 января 1947 года, когда были уже известны фактические массы пустого самолета и взлетные в разных вариантах загрузки, и результаты продувок в натурной аэродинамической трубе.

 

Итак, о массе. Вопреки ожиданиям, самолет оказался очень тяжелым и по массе полной нагрузки (разница взлетного веса и веса пустого самолета) и по весовой отдаче (доля полной нагрузки во взлетном весе) оказался существенно хуже традиционного истребителя-бомбардировщика F4U-4 той же фирмы «Воут». Показатели весового совершенства реактивного истребителя F9F-2 были еще выше.

 

Так что же, приведенные нами выше теоретические выкладки о преимуществах выбранных Циммерманом геометрических параметров самолета в отношении его весовой культуры не верны? Или он не смог их реализовать? Не исключено, что дело здесь не в завышенных ожиданиях конструктивных преимуществ самолета-дископлана с крылом малого удлинения, и не в ошибках прочнистов. Вполне можно предположить, что, спешно усиливая не выдержавший статических испытаний самолет, Циммерман просто перестарался, и конструкция оказалась неоправданно перетяжеленна именно на этом этапе. И история с ядром для разрушения зданий косвенно это предположение подтверждает.

 

Табл. 6.4 Сравнение массовых характеристик самолета XF5U-1 и серийных истребителей ВМС США

 

Циммерману не удалось получить первоначально заданную максимальную скорость на границе высотности 805 км/ч. Министерство ВМС согласилось со значением 765 км/ч, что было лучше серийного F4U-4. Но с двумя 454-кг бомбами самолет должен был стать совсем вялым: так он проигрывал «Корсару» с гораздо более громоздкой ракетной подвеской – две тяжелые неуправляемые ракеты «Тайни Тим» калибра 298 мм и восемь 127-мм ракет HVAR. При этом скорость F4U-4 на уровне моря была выше при всех сравнимых вариантах подвески. Реактивная «Пантера» и вовсе не оставляла шансов поршневым истребителям, разгоняясь до 846 км/ч на высоте 6706 м в чистой конфигурации. Правда, в ударном варианте она с подъемом на высоту теряла свое преимущество.

 

По скороподъемности "Летающий блин" также не мог тягаться ни с «Корсаром», ни с «Пантерой». Они легко обходили XF5U-1 даже с большей боевой нагрузкой. Такая же картина была и с практическим потолком.

 

Дальность и радиус действия дископлана в варианте истребителя по расчету получились меньше, чем у самолетов F4U-4 и F9F-2, правда, реактивный истребитель «Пантера» практически всегда летал с двумя заправленными внешними баками на концах крыла. Но с внешней подвеской он получал некоторые преимущества.

 

Анализируя величины нагрузки на крыло и на мощность (в случае с реактивным F9F-2 – тяговооруженность), а также отношение мощности (тяги), можно предположить, что XF5U-1 был бы более маневренным – если бы полетел…

 

Табл. 6.5 Сравнение летных и удельных характеристик самолета XF5U-1 и серийных истребителей ВМС США

 

Расчет не подтвердил заявленной фирмой посадочной скорости 64 км/ч. К сожалению, автору не удалось найти официальные данные по этому параметру, но поскольку заход на посадку на самолете XF5U-1 выполнялся с закрылками во вписанном положении, можно считать, что посадочная скорость будет не менее чем на 5% выше скорости сваливания с посадочным весом. А она для самолета в варианте истребителя при посадке на авианосец (когда мотор работает на режиме, близком к взлетному, чтобы иметь возможность уйти на второй круг) получилась 108 км/ч. Это значительно меньше, чем у обычного самолета, но более чем в полтора раза выше обещанного разработчиком.

 

Такая посадка ведет к жесткому удару при касании и на обычном аэродроме не практикуется. В этом случае самолет садится на малом газу, а скорость сваливания истребителя XF5U-1 на таком режиме существенно больше – 159 км/ч. А это хуже показателей многих обычных истребителей, в том числе и F4U-4.

 

Табл. 6.6 Сравнение скоростей сваливания самолета XF5U-1 и серийных истребителей ВМС США

 

Табл. 6.7 Сравнение взлетных дистанций самолетов XF5U-1 и F4U-4 от момента страгивания до набора высоты 15 м (50 футов) без применения катапульты

 

Разочаровали и взлетные характеристики оригинального истребителя, которые даже по расчету оказались в несколько раз хуже первоначально заявленных. Взлетная дистанция, то есть измеренное по горизонтали расстояние от точки страгивания самолета до места, над которым он наберет высоту 15 м, оказалась хуже, чем у «Корсара». Но первые реактивные самолеты, в том числе и «Пантера» разбегались намного (в разы) дольше, и набирали высоту после отрыва по заметно более пологой траектории. Они не могли взлетать без катапульты не только со стоящего на якоре авианосца, но и идущего со скоростью 25 узлов. Однако к 1949 году командование ВМС США окончательно осознало необходимость расставания с привычными поршневыми самолетами. Потому отказ от дальнейшей работы над поршневым самолетом XF5U-1 был предопределен самим временем. К своему первому полету он попросту опоздал – «не успел вскочить в последний вагон».

 

 

Эпилог

 

Реактивные истребители фирма «Воут» делала уже без Циммермана. Первый, сделанный во вполне консервативных канонах F6U-1 «Пират» оказался настолько неудачным, что построенные несчастных три десятка серийных самолетов в американском флоте использовались лишь для обучения механиков обслуживанию реактивных двигателей, но две следующие модели ожидал вполне определенный успех.

 

И что интересно, оба этих палубных самолета также имели необычные особенности конструкции крыла, которые были обусловлены стремлением соединить воедино максимально возможные высотно-скоростные и приемлемые взлетно-посадочные качества.

 

Первый, досуговой перехватчик F7U «Катлес» был выглядевшей весьма необычно бесхвосткой с летающим крылом. А второй самолет, F8U «Крусейдер», внешне на первый взгляд ничем не выделялся, но использовал никем более не применявшийся способ увеличения угла атаки крыла на взлете и посадке – оно «задиралось вверх» на специальном кронштейне.

С появлением реактивных истребителей (на фото палубный Грумман F9F-2 «Пантера») дальнейшие работы по совершенствованию поршневых самолетов этого класса теряли смысл
Палубный истребитель-бесхвостка F7U «Катлес» – первый удачный реактивный самолет фирмы «Воут»
Фото: planeaday.com
Сверхзвуковой палубный перехватчик Воут F8U-1 «Крусейдер» с крылом во взлетном положении
Сверхзвуковой палубный перехватчик Воут F8U-1 «Крусейдер» с крылом во взлетном положении
Фото: flickr.com

 

Конечно, эти самолеты уже делались на фирме «Воут» в совершенно другое время и другими конструкторами, которые может быть даже никогда не слышали о том, что их предприятие когда-то строило и испытывало какой-то там  «летающий блин». Но мы вспомнили о них здесь потому, что при немалом техническом риске, который заключали в себе их проекты, они оказались вполне удачными. Чтобы преодолеть уже достигнутые рубежи необходимо идти на риск. Иначе бывает невозможно достичь поставленных высоких целей. Вот только риск этот должен быть обоснованным и целесообразным. Таков урок из истории с «летающим блином»

 

Список использованных источников

 

Официальные документы, отчеты по испытаниям, технические описания образцов авиационной техники, руководства по эксплуатации

 

  1. Airplane Characteristic & Performance Model XF8B-1. NAVAER-1519B. Washington, Bureau of Aeronautics, Navy Dept., - 1 August 1944
  2. Airplane Characteristic & Performance Model XF5U-1. NAVAER-1519B (Rev. 4-44). Washington, Bureau of Aeronautics, Navy Dept., - 1 June 1944 (Reissued 1 January 1947)
  3. Final Flight Report of Production Inspection Trials (Ted. No. BIS 2125) on Model F4U-1 Airplane (Contract NO(s)-198) held 22 July 1942 to 26 September 1944 by Flight Test at U.S. Naval Air Stations, Anacostia, D.C., and Patuxent River, MD. for Board of Inspection & Survey, - 1944
  4. Model XF4U-1 Airplane No. 1443 Weight and Balance Data
  5. Pilots Handbook of Flight Operational Instructions. Navy Models F4U1, F4U-1C, F4U-1D, F3A-1, F3A-1D, FG-1, FG-1D Airplanes. British Models Corsair I, II, III, IV. AN-01-45HA-1. S. Government Printing Office, - 1944
  6. Pratt & Whitney Military R-1830 Series. T.C. Number: 5Е-4
  7. Standard Aircraft Characteristics F4U-4 “Corsair”. Washington, C., USA, Bureau of Aeronautics Navy Dept., - 1944
  8. Standard Aircraft Characteristics F9F-2 “Panther”. Grumman. / Service NAVAER 1335A (Rev. 1-49), Washington, C., USA, Bureau of Aeronautics Navy Dept., - 1949

 

 

Учебники и справочная литература

 

  1. Остославский И.В. Аэродинамика самолета. М., «Оборонгиз», - 1957
  2. Проектирование самолетов. Изд. 3. Под ред. С.М. Егера. М., «Машиностроение», - 1983 г.
  3. Сутугин Л.И. Основы проектирования самолетов. М., «Оборонгиз» - НКАП, Главная редакция авиационной литературы, - 1945 г.

 

 

Военно-историческая и аналитическая литература

 

  1. Бауэрс П. Летательные аппараты нетрадиционных схем. М., «Мир», - 1991 г.
  2. Морисон С. Э. Американский ВМФ во Второй мировой войне: Восходящее солнце над Тихим океаном, декабрь 1941 — апрель 1942. — М.: ACT; СПб.: Terra Fantastica, 2002.
  3. Chinn J. M. The Machine Gun. History, Evolution and Development of Manual, Automatic and Airborne Repeating Weapons. Vol. 1. Washington, USA, Bureau of Ordnance Department of the Navy, - 1951
  4. Darling K. American X & Y Planes. Vol. 1. Experimental Aircraft to 1945. Crowood Press Ltd., Ramsbury, UK, - 2009
  5. Dorr R., Donald D. Fighters of Unated States Air Force. From World War pursuits to the F-117. London, Temple Press / Aerospace, - 1990
  6. Jones Lloyd S. S. Naval Fighters. Navy / Marine Corps, 1922 to 1990s. Fallbrook, CA, USA, Aero Publisher. Inc., - 1977
  7. King H. F. Armament of Single-Seaters. Modern Technique: Alternative Loadings: Why Not “Point Five?” // Flight International and The Aircraft Engineers, No. 1618, Vol. XXXVI, - December 21, 1939
  8. Moran Gerard P. The Corsair and others – Aeroplanes Vouhgt. 1917 – 1977. Aviation Heritage Books / SunShine House, Inc., Terre Haute, USA, - 1991
  9. Swanborough G., Bowers P. United States Navy Aircraft since 1911. New York, - 1968
  10. Swanborough, Gordon, Bowers Peter M. United States Navy Aircraft since 1911. London, UK Putnam, Second edition, 1976
  11. Swanborough, Gordon, Bowers Peter M. United States Navy aircraft since 1911. Annapolis, USA, Naval Institute Press - 1990

 

Источники из сети Интернет

 

  1. http://forum.warthunder.com
  2. http://prototypes.free.fr
  3. http//www.airwar.ru
  4. http://www.history.navy.mil
  5. http://www.naval-history.net
  6. http://ww2total.com/WW2/History/Orders-of-Battle/Fleets-September-1939.htm
  7. Gustin E. Gun Tables. // gustin@uia.ua.ac.be
  8. M1919 Machine Gun // http://creativecommons.org/license/by-sa/3.0/
  9. com
  10. aerei-italiani.net
  11. http://www.warbirdsforum.com/topic/630-got-the-boeing-xf8b/
  12. http://www.wwiaviation.com