[ezup]

В прошлый раз мы рассматривали проекты летательных аппаратов дискообразной формы, созданных в нацистской Германии. Ни один из них не дошел до более-менее доработанного состояния. Самой удачной конструкции – самолету AS-6 – удалось выйти на летные испытания и даже совершить попытку подняться в воздух. Тем не менее, все это было достигнуто ценой нескольких аварий. В итоге, Германия, вложив много денег, так и не получила ни одного летательного аппарата, имеющего нестандартную круглую форму. За несколько лет до немцев аналогичные проекты были начаты американскими инженерами. И в силу разных причин «дисколеты» из США оказались гораздо более удачными, чем немецкие, хотя тоже не пошли в серийное производство.

«Блины» Циммермана

Из всех американских инженеров первых успехов в области летательных аппаратов дискообразной формы достиг Чарльз Циммерман. Надо заметить, идея сделать крыло круглым в плане существовала и ранее. Только предыдущие идеи так и остались на стадиях замыслов или предварительных набросков облика самолета. В 1933 году Циммерман, устроившись работать на фирму Chance Vought, смог начать исследования по теме крыла сверхмалого удлинения. Целью его работ было изучение свойств крыла с удлинением около единицы, а также различных форм передней и задней кромок крыла. В течение несколько лет Циммерман проверял различные аэродинамические компоновки, пока не пришел к выводу о хороших характеристиках несущей поверхности, имеющей в плане круглую форму.

Vought V-173 "Flying Pancake"

Исследования показали, что крыло дискообразной формы, несмотря на сравнительно большое сопротивление воздуха, имеет очень хорошую подъемную силу. Кроме того, на пробных моделях было установлено, что повысить аэродинамические характеристики самолета с таким крылом можно всего лишь правильным расположением двигателей и винтов. Для этого последние должны размещаться так, чтобы создаваемый ими поток омывал верхнюю и нижнюю поверхности крыла. К 1939 году проект Циммермана дошел до той стадии, когда можно было прекращать эксперименты на моделях и начинать конструировать полноценный самолет.

Летательный аппарат с индексом V-173 и неофициальным названием Flying Pancake («Летающий блин») вобрал в себе все новые идеи Циммермана. Основным агрегатом конструкции было крыло-корпус, близкое по форме к кругу. При этом профиль крыла был симметричным. Два воздушных винта самолета были вынесены вперед крыла и имели диаметр более пяти метров каждый. Благодаря этому, а также специально подобранной скорости вращения винтов, подъемная сила крыла была в несколько раз выше, чем у самолетов с прямым крылом такого же размаха. Кроме того, воздушные винты вращались так, что сходящие с лопастей вихри закручивались в сторону, обратную движению спутных вихрей на концах крыла. Такая особенность конструкции увеличила эффективное удлинение несущей плоскости с единицы до четырех. При этом никаких изменений размера летательного аппарата не потребовалось.

Внутри корпуса-крыла были помещены два поршневых двигателя Continental A80 мощностью всего по 80 лошадиных сил. Каждый из них соединялся с собственным винтом и синхронизировался с другим двигателем через дополнительный вал. Стоит отметить, что для обеспечения эффективного обтекания крыла в механизм синхронизации пришлось ввести отдельный редуктор: один мотор вращал свой винт по часовой стрелке, а другой – против. Тем не менее, даже при такой сложной и необычной силовой установке V-173 весил не более 1400 кг. В центре передней части крыла-корпуса была помещена кабина с каплеобразным фонарем. Для удобства летчика нижняя сторона передней части крыла была выполнена из стекла. Дело в том, что при заделке этой части плоскости полотном или фанерой пилот не мог нормально смотреть вперед и вниз, что могло крайне плачевно сказаться на посадке самолета. Посадку и взлет планировалось осуществлять традиционным способом, при помощи взлетной полосы. V-173 оснастили простым подкосным неубирающимся шасси. Для чисто экспериментального самолета это посчитали достаточным. Управления полетом должно было производиться при помощи двух килей с рулями направления и двух стабилизаторов с рулями, получившими название «элераторы». По задумке Циммермана, они одновременно исполняли роль и элеронов, и рулей высоты. Немного позже такой орган управления станут именовать термином «элевон».

К началу сборки опытного образца проектом заинтересовалось Бюро по аэронавтике ВМС США. Вскоре после этого они сменили интерес на пристальное внимание и потребовали в дальнейшем доводить V-173 с учетом возможной эксплуатации на авианосцах. Однако облик машины был столь необычен, что морское начальство сперва потребовало продуть натурный макет «Блина» в аэродинамической трубе. Дошло до того, что кто-то из адмиралов задал вопрос наподобие «а эта штука может летать?». 15 сентября 1941 года опыты в аэродинамической трубе были закончены и никто из высокого начальства более не сомневался в потенциале нового самолета. На следующий день после окончания испытаний натурного макета Военно-морские силы предложили Chance Vought контракт на разработку полноценного палубного истребителя.

В ходе продувок было выявлено несколько недостатков конструкции, которые вскоре были исправлены. Летом 42-го опытный V-173 отправился на испытания. Первое время пилоты-испытатели ограничивались только рулежками и пробежками. Первый полет самолета состоялся только 23 ноября. При этом уже в первых полетах «Летающий блин» показал отличные характеристики и полностью подтвердил правоту своего конструктора. К примеру, скорость отрыва при взлете не превышала 45-50 км/ч, а два двигателя всего по 80 л.с. разгоняли его до 240 километров в час. Для столь слабой силовой установки это было более чем хорошо. Не обошлось без аварий. В начале 43-го на опытном самолете во время полета отключились оба двигателя. Летчику пришлось спланировать на ближайший пляж и совершить вынужденную посадку. Из-за недостаточной прочности песчаного «покрытия» самолет перевернулся через нос и повредил винты. Правда, на ремонт ушло всего несколько дней.

К тому времени, когда опытный V-173 был восстановлен, Циммерман в сотрудничестве с конструкторами «Чанс-Воут» под руководством Ю. Гринвуда завершил разработку новой версии «Летающего блина». На этот раз конструкция подразумевала военное использование. Только военные, скажем прямо, не проявляли особого интереса к оригинальному самолету. Да, взлетные и посадочные характеристики смотрелись многообещающе, но необходимость перестройки производства, внедрение новых технологий и т.д. явно не добавляли оптимизма. Поэтому макет нового самолета с индексом XF5U был принят только в июле 1943 года, а контракт на строительство двух прототипов подписали еще через год. Новый истребитель получил прозвище Skimmer – «Шумовка».

В общих чертах конструкция XF5U напоминала V-173. Однако, в отличие от деревянной конструкции более старого самолета, новый было предложено делать из металита. Этот материал представлял собой композит из бальзовых деталей, покрытых алюминиевым листом. Металит имел хорошие показатели прочности и при этом был очень легок. Кроме того, существовала возможность изготовления металитовых деталей методом штамповки, что обещало значительно удешевить производство. XF5U получил большие размеры по сравнению с предшественником, что, однако, никак не сказалось на допустимых нагрузках. Система управления в целом осталась прежней, а вот кабину пилота значительно переделали. Благодаря новому прочному каркасу из металита удалось перенести кабину вверх, что также позволило убрать окно на нижней стороне передней части крыла. По бокам от кабины разместили шесть пулеметов Browning M2 калибра 12,7 миллиметра. По сторонам от рабочего места летчика находилось две установки по три пулемета. Для середины 40-х такое вооружение считалось достаточным, но в перспективе планировалось заменить пулеметы 20-мм пушками. Кроме ствольного вооружения самолет мог нести неуправляемые ракеты, бомбы и т.д. Для них под средней частью самолета имелось шесть пилонов.

Отдельно стоит рассказать о новой силовой установке XF5U. Полноценный палубный истребитель должен был оснащаться поршневыми двигателями Pratt & Whitney R2000-7 мощностью 1350 л.с. Вместе с новыми моторами обновленный «Блин» получил и новые винты. Специально для XF5U фирмой Hamilton Standard были разработаны винты с лопастями оригинальной формы. По сравнению со старыми они имели большую эффективность на малых и средних скоростях. Кроме того, новые четырехлопастные винты были оптимизированы для работы на сравнительно малых оборотах. Суммарная мощность силовой установки превышала две с половиной тысячи лошадиных сил. В сочетании с эффективными винтами и максимальным взлетным весом в 7600 кг это позволяло даже взлетать вертикально. Только для этого нужно было установить самолет на специальную рампу.

В середине июня 1945 года первый прототип «Шумовки» был готов. Новизна конструкции и даже самой ее концепции довольно долго мешала начать испытания. Руководство ВМС США то и дело издавало новые запреты на проведение полетов. Из-за этого первые рулежки удалось провести только в конце 46-го. В свою очередь, первые полет состоялся 12 января 1947-го. Одних проблем с поддержкой военных, как назло, оказалось мало. К началу 47-го ВМС еще и урезали финансирование. По этой причине пришлось сокращать программу летных испытаний. Тем не менее, при сохранении взлетно-посадочных показателей удалось разогнать самолет до 800 с лишним километров в час. Для 1945 года это было очень хорошим показателем, но не для 48-го. К тому времени в войска стали поступать реактивные истребители и «Шумовке» попросту не нашлось места в номенклатуре флотской авиатехники. В начале 1948 года программу заморозили, а немного позже оба прототипа были разобраны.

XF5U-1

Теоретически аэродинамика «Летающего блина» и «Шумовки» позволяла совершать такие маневры, на которые прочая авиатехника была просто не способна. Кроме того, компоновка XF5U Skimmer могла значительно облегчить жизнь экипажам авианосцев. Однако революционная новизна конструкции оказалась тем фактором, который поставил крест на всем проекте. Из всех произведенных дискообразных летательных аппаратов Циммермана до сегодняшнего дня дожил только один из прототипов V-173, который хранится в Смитсонианском музее.

Летающая тарелка, которая не летала

В течение нескольких лет после закрытия проектов Циммермана к идеям нестандартных компоновок возвращались только в научном порядке. До строительства прототипов дело не доходило. Ситуация поменялась в 1952 году, когда сотрудник компании Avro Canada Джон «Джек» Фрост инициировал начало проекта Avro VZ-9 Avrocar. Стоит отметить, что в отличие от ранее описанных конструкций, задумка Фроста в полной мере соответствовала тому, что большинство людей представляет при словах «дискообразный летательный аппарат». Канадский конструктор решил не делать крыло в виде диска, но замахнуться на другую оригинальную идею.

The Avrocar S/N 58-7055 (marked AV-7055)

Фрост решил использовать уже привычную для того времени реактивную тягу в сочетании с т.н. эффектом Коанда. Суть этого явления кроется в том, что струя жидкости или газа, двигаясь рядом с каким-либо объектом, стремится приблизиться к ней или даже «прилипнуть». По задумке Фроста, такое поведение воздуха должно было облегчать маневрирование аппарата. Сперва инженеры Avro Canada сделали небольшой аппарат для демонстрации своих идей. Модель диаметром всего 11 сантиметров могла подниматься в воздух на небольшую высоту, однако какие-либо механизмы для маневрирования в нее не уместились. Тем не менее, канадское военное ведомство заинтересовалось идеей и выделило около 400 тысяч американских долларов на продолжение работ. Вскоре после этого проект получил индекс Y2.

На этом этапе будущий Avrocar стал объектом шпионской драмы. Начиная с 1952 года, ЦРУ пыталось выяснить, есть ли у каких-то стран летательные аппараты новых конструкций. В 53-м разведчики узнали о существовании проекта Y2 и доложили об этом начальству. Вскоре после передачи документов «наверх» господа из Пентагона связались с канадскими военными и предложили им продолжить создание Y2 совместными усилиями. Канада предложение приняла. Среди прочего, это имело и приятные финансовые последствия. Начальник отделения исследований ВВС США генерал-лейтенант Д. Патт выбил финансирование в два миллиона долларов в год. Очень смело для революционно нового проекта. Тем не менее, деньги были выделены и Avro продолжили исследования. К середине десятилетия был готов проект VZ-9, который, собственно говоря, и стал «лебединой песней» программы Y2.

Пятнадцатиметровый диск с шестью турбореактивными двигателями, которые выбрасывали газы через собственные сопла, а также приводили во вращение турбину большого размера, теоретически мог подниматься на любую высоту и летать в любом направлении. Заказчик в лице американских и канадских военных одобрил проект, но потребовал сначала опробовать новую технологию на пилотируемом аппарате меньшего размера. Из-за этого «тарелку» ужали до диаметра около шести метров. Соответствующим образом изменили и силовую установку: теперь вокруг центральной турбины помещалось только три двигателя. Интересна система управления полетом. Для подъема или спуска предполагалось изменять тягу всех двигателей сразу, что влияло на обороты подъемной турбины. Для наклона в ту или иную сторону Avrocar имел специальную систему, которая изменяла тягу отдельных двигателей так, чтобы корпус аппарата за счет ее разницы наклонялся в нужную сторону. С этой системой пришлось изрядно повозиться: нужно было учесть приемистость двигателей, устойчивость всего аппарата и массу других параметров.

Немногочисленные фотоснимки в «полёте»

В середине 1959 года первый опытный экземпляр «Аврокара» был готов. Наступило время для испытаний. Первые недели ушли на отработку взаимодействия двигателей и их системы управления. Дело было непростым, но канадцы и американцы с ним справились. К ноябрю того же года аппарат VZ-9 был готов к первому полету. 12 ноября «летающая тарелка» оторвалась от земли и зависла на небольшой высоте. Со временем начали прибавлять тягу и выводить аппарат на немного большие высоты. На расстоянии около метра от земли Avrocar свободно висел, маневрировал и мог перемещаться в любую сторону. Но когда дело дошло до подъема на высоту хотя бы в несколько метров, внезапно выяснилась одна очень неприятная особенность проекта. Относительно слабая силовая установка прототипа могла обеспечить удовлетворительную устойчивость и управляемость только на высоте до полутора метров. При дальнейшем подъеме «Аврокару» приходилось надеяться только на эффект Коанда. Экранный эффект, в свою очередь, пропадал и летательный аппарат терял былую устойчивость. После серии испытательных полетов инженерам «Авро Канада» пришлось возвращаться за кульманы. Тем временем недовольные результатами канадские военные пришли к выводу о бесполезности проекта и отказались продолжать выдавать деньги.

В течение следующих месяцев команда конструкторов под началом Дж. Фроста пыталась найти решение для обнаруженной проблемы и обеспечить должную устойчивость. На этом этапе работ было собрано еще несколько моделей, на которых отрабатывались новые идеи. Однако ни одна из моделей не смогла подняться на сносную высоту и при этом не перевернуться. Среди причин такого поведения аппаратов числились и отсутствие дополнительной поддержки воздуха (тот самый экранный эффект), и требовательность конструкции к аккуратной и точной балансировке, и необходимость синхронизации работы двигателей. Исправить все это можно было только при помощи кардинального изменения конструкции. В конце 1960 года Фрост начал переработку проекта в соответствии с собранным опытом. Начиная с 1959-го года, финансирование проекта Y2 осуществлялось только Соединенными Штатами. Ответственные за ведение программы американские чиновники со временем стали тоже сомневаться в его целесообразности. Поэтому вскоре после начала кардинальной модернизации финансирование «Аврокара» прекратилось. Сотрудники Пентагона были жестки и немногословны. В документе о прекращении работ указывалась бесперспективность проекта, а также отсутствие какого-либо удовлетворительного результата при затратах около двенадцати миллионов долларов.

Нелетающую «тарелку» всё-таки приняли в аэрокосмический музей

До нашего времени сохранились оба построенных прототипа Avrocar, которые хранятся в авиационных музеях США. Лет десять назад ряд канадских историков выступил за передачу одного из «Аврокаров» в руки Канады. Они мотивировали это необходимостью признания заслуг своей страны в создании проекта. При этом тема долей финансирования почему-то обходилась стороной, хотя США потратили на программу Y2 в десять с лишним раз больше денег, чем их северный сосед. В частности и поэтому разговоры начала двухтысячных так и остались разговорами, а оба построенных VZ-9 до сих пор пребывают в американских музеях.


Источники:
Кудишин И. Раритеты современной авиации. – М.: АСТ, 2001
http://voughtaircraft.com/
http://avrocar.com/
http://avroarrow.org/
http://nationalmuseum.af.mil/
http://computerra.ru/
http://membrana.ru/

Автор Рябов Кирилл

Видео в тему


Here is a video of early experiments with the V-173

Here is a video of the Vought XF5U "Flying Flapjack"

VZ-9- AV Avrocar