Текст книги "Авиация и время 2010 04"

Автор книги: Авиация и время Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 8 страниц)

Возможные проблемы с устойчивостью СВВП проверяли на небольших сигарообразных моделях под названием М-2, в которых устанавливали макеты вращающихся частей турбореактивного двигателя. Оказалось, что вращающий момент не только не будет оказывать существенного влияния на устойчивость, но и поможет решению этой задачи, играя роль своеобразного гироскопа.

В декабре 1952 г. в Каннах произвели продувки моделей в аэродинамической трубе. К М-2 прикреплялись и различные по форме аэродинамические поверхности, в том числе и кольцевое крыло Зборовского. Оно позволяло достичь больших скоростей и высот и упрощало вертикальную установку фюзеляжа. Поэтому кольцевое крыло приняли в качестве основного варианта для дальнейшей разработки СВВП. Фирма SNECMA заключила контракт со Зборовским на восемь лет и купила у него патент на кольцевое крыло. Следующим этапом на пути создания СВВП стала модификация двигателя ATAR для работы в вертикальном положении.

СВВП Франции

Для изыскания средств на расширение своих исследований руководство SNECMA обратилось к руководству ВВС Франции. В 1954 г. французский министр ВВС Диомед Катру (Diomede Catroux) поручил Техническому бюро аэронавтики разработать требования к истребителю с вертикальным взлетом и посадкой, а также обратился ко всем французским самолетостроительным фирмам с просьбой создать соответствующие проекты.

Установка двигателя в фюзеляж самолета С.450

Газовка двигателя на С.450. Справа – оборудование кабины самолета С.450

Dassault, Breguet, Wibault и SNCASE взялись за СВВП с горизонтальным положением фюзеляжа, a Nord, SNECMA, Payen, SIPA и Moran-Saulnier – с вертикальным.

24 ноября 1954 г. Техническое бюро разослало на фирмы требования к СВВП:

– максимальная скорость горизонтального полета М = 1,3;

– практический потолок 19000 м;

– набор высоты 15000 м за 4 мин;

– максимальная взлетная масса не более 5000 кг;

– полезная нагрузка 600 кг;

– вооружение – одна управляемая ракета класса «воздух– воздух»;

– минимальные размеры и стоимость.

Nord начала работать над вертикально взлетающим вариантом опытного истребителя Griffon. Стоя на земле, он опирался на законцовки треугольных крыла и киля. Штатный комбинированный турбопрямоточный двигатель «Грифона» не мог создать требуемой тяги. Поэтому на самолет хотели установить новый ТРД с тягой более 6000 кгс, но такого двигателя еще не существовало, и проект дальнейшего развития не получил.

Фирма SIPA (Societe Industrielle Pour lAeronautique), наследница известной французской компании Dewoitine, под руководством конструктора Ива Гарде (Wes Gardan) проектировала свой СВВП SIPA-700 по аналогичной схеме. Только в основу положили облик опытного истребителя-перехватчика Gerfaut, который в августе 1954 г. стал первым европейским самолетом, преодолевшим звуковой барьер. В качестве силовой установки хотели применить пару ТРД Gabizo фирмы Turbomeca. Однако суммарная тяга в 2400 кгс, создаваемая этими двигателями, оказалась недостаточной для удовлетворения всем требованиям.

Проект фирмы Рауеп разрабатывал ее основатель и главный конструктор Роланд Пайен (Roland Рауеп). В начале 1930-х гг. он запатентовал дельтавидное крыло и построил несколько самолетов с его использованием. Свою «вертикалку» Пайен назвал Ра.59 Aldebaran. Самолет имел интегральную компоновку с дельтавидным крылом. Вертикальное положение фюзеляжа обеспечивали три стойки шасси, прикрепленные к крылу и к законцовке большого треугольного киля. Кроме этого, на Ра.59 имелось еще и простенькое лыжное шасси, позволявшее ему совершать аварийную посадку традиционным способом. Пайен рассчитывал поднять Aldebaran в воздух при помощи ТРД Gabizo, а недостаток тяги компенсировал небольшим ракетным двигателем. Последняя особенность несколько ограничивала тактические возможности и не очень понравилась заказчику.

Инженер фирмы Moran-Saulnier Жорж-Эдмон Кайллетт (Georges-Edmond Caillette) разработал совершенно необычный проект MS. 1001 Statodyne. Этот летательный аппарат имел крыло сердцевидной формы и два двигателя, установленных в близи центра тяжести машины. ТРД стояли друг против друга и «дули» в разные стороны. Реактивная струя нижнего двигателя беспрепятственно выходила из сопла в хвостовой части фюзеляжа, а струя верхнего, пройдя по раздвоенному газоводу в направлении носовой части, разворачивалась на 180° и выбрасывалась через два сопла за кабиной пилота. По мнению изобретателя, такое расположение ТРД должно было облегчить переход от вертикального полета к горизонтальному. Statodyne вызвал не совсем адекватную реакцию со стороны Технического бюро ВВС и был отвергнут.

Фирмы SNECMA и BTZ выдвинули на рассмотрение совместный проект СВВП с кольцевым крылом и комбинированным турбопрямоточным двигателем. По расчетам, максимальная скорость полета такого «Колеоптера» могла составить более 2500 км/ч. Проект также выглядел экзотично, но заложенные в нем характеристики и потенциальные возможности опережали конкурентов. Благодаря этому «Колеоптеру» дали зеленый свет.

Продолжая развитие темы, SNECMA начала работу над специальной модификацией двигателя ATAR, предназначенной для вертикальной установки на СВВП. Требовалось изменить систему смазки, питания топливом и модифицировать систему регулирования. Первое успешное испытание модифицированного ATAR 101DV (V – от слова вертикальный) провели в 1955 г.

Далее исследовалась интерференция газовой струи и горизонтальной поверхности, имевшей различные покрытия. Выяснилось, что расстояние от поверхности до среза сопла должно быть не меньше его диаметра, тогда реактивная струя плавно «растекается» по земле и не создает опасных завихрений. Засасывания горячих газов в компрессор и помпажа при этом не наблюдалось.

С.400 Р.1

Весной 1955 г. началось строительство беспилотного летающего стенда с обозначением С.400 Р. 1 для отработки системы реактивного управления. Важной ее частью являлся гироскоп, выдающий электрические сигналы, пропорциональные угловому положению стенда.

Управление по крену и компенсация крутящего момента от ТРД осуществлялись двумя парами струйных рулей. Для увеличения плеча управляющей силы их сопла были вынесены на опоры шасси. Горизонтальное перемещение стенда во всех направлениях, а впоследствии и изменение угла тангажа «Колеоптера» при переходе к горизонтальному полету производилось устройством отклонения вектора тяги ТРД. Оно представляло собой цилиндрический насадок на сопло с четырьмя щелями, через которые поперек реактивной струи выдувался сжатый воздух. Такая необычная для авиационных двигателей система давала выигрыш в весе и обладала лучшими динамическими характеристиками, чем применение механических устройств. Воздух для работы сопел стабилизации и устройства отклонения вектора тяги отбирался от компрессора ТРД. Всего на нужды системы управления затрачивалось около 4% сжатого воздуха, производимого компрессором.

Стенд представлял собой цилиндр, внутри которого закреплялся ATAR 101DV. В верхней части цилиндра находились профилированный воздухозаборник, закрытый защитной сеткой, и силовая рама для подвески стенда. В полостях между внутренней и внешней стенками цилиндра устанавливался топливный бак кольцевой формы, охватывающий компрессор двигателя. Над баком закреплялись блоки системы радиоуправления.

В конце декабря 1955 г. С.400 Р.1 подготовили к летным испытаниям. Участники программы назвали его Atar Volant – «Летающий Атар». Но начало испытаний все время откладывали. Потребовалось еще много времени на сооружение 35-метрового козлового крана, тросовой системы подвески, страховки от падения и аппаратуры для измерения сил.

13 июля 1956 г. на С.400 Р. 1 совершили первые газовки двигателя и испытания системы управления. Наконец, 22 сентября привязанный к крану стенд поднялся в воздух. При взлетной массе «Летающего Атара» 2542,4 кг и тяге двигателя 2900 кгс тяговооруженность составляла 1,14.

С.450 на транспортировочной тележке

Установка С.450 в вертикальное положение при помощи гидроподъемника (слева). Испытания системы отклонения вектора тяги

С земли аппаратом управляли летчик-испытатель Огюст Морель (Auguste Morel) и ведущий инженер Пьер Сервант (Pierre Servant). Испытания подтвердили правильность выбранного подхода. Отклонение струи ТРД на 6° приводило к появлению горизонтального ускорения в 0,1д, при этом высота полета не изменялась. Для сложного движения, например, с ускорением 0,1 g вбок и вверх одновременно, нужно было вместе с отклонением струи увеличивать вертикальную составляющую тяги на 10%. Всего на С.400 Р1 совершили 205 привязных полетов в различных условиях, в том числе и при сильном боковом ветре.

С.400 Р.2

Следующим экспериментальным аппаратом стал пилотируемый «Летающий Атар» С.400 Р.2. Он предназначался для выполнения свободных полетов и тренировки летчика будущего «Колеоптера». Катапультируемое кресло пилота фирмы Sud– Aviation SE.120B, позволяющее покидать машину при нулевых скорости и высоте, закрепили прямо над воздухозаборником, в 6,7 м от земли, а перед ним установили небольшую панель с приборами контроля двигателя. Взлетная масса аппарата увеличилась до 2640 кг, и на него установили новый ATAR 101EV с тягой 3500 кгс.

Полеты беспилотного варианта показали, что благодаря автоматической системе стабилизации взлет и пилотирование С.400 Р.2 не должны вызывать затруднений, а вот посадка становилась серьезной проблемой. Радиоуправляемый стенд посадить было гораздо легче. Пилот видел его со стороны и легко оценивал запас высоты. Если скорость снижения была слишком большой, то в дело вступали тросы подвесной системы, замедляя падение. В любом случае подстрахованный аппарат мягко «становился на ноги».

Теперь спасительный трос предстояло убрать. Находясь на самой вершине «Атара», а это почти трехэтажный дом, летчик не мог точно сказать, сколько метров или сколько сантиметров осталось стойкам шасси до касания «бетонки». Каких-либо приборов, позволявших точно измерить и показать такое малое расстояние, не существовало. Сажать же «Летающий Атар» вслепую – огромный риск.

Огюст Морель предложил оригинальное решение. Он попросил прикрепить к приборной панели проволочную рамку особой формы. Глядя через нее на окружающие предметы, он мог примерно оценить скорость и направление вертикального движения. Кроме этого, на одной из стоек шасси поставили полуметровый штырь, связанный с концевым выключателем. Когда он касался земли, на приборной панели загоралась лампочка, что служило сигналом для дросселирования двигателя. Наконец, некоторую помощь ему могли оказать с земли по радио. Все эти меры сочли вполне достаточными, и летные испытания начались.

Сначала полеты проходили со страховкой. 8 апреля 1957 г. С.400 Р.2 подвесили под кран, и Морель совершил на нем первый подлет. Через месяц он уже научился уверенно сажать «Летающий Атар» и 14 мая выполнил первый свободный полет.

В июне фантастический летательный аппарат продемонстрировали на выставке в Ле Бурже. С.400 Р.2 совершил два блестящих показательных полета, вызвавших огромный резонанс в прессе и авиационных кругах. Морель взлетал, поднимая огромные облака пыли, наклонял аппарат градусов на 20° и разгонялся вдоль трибун со зрителями. Затем, наклонясь в другую сторону, летел «спиной» в обратном направлении. Зависнув на высоте 10-15 м, пилот поднимал руки вверх, демонстрируя работу автоматической системы стабилизации. Затем закручивал «Атар» вокруг своей оси и резко, как ракета, взмывал на 150 м вверх. Топливного бака «Атара» (500 л) хватало всего на 4 минуты полета, поэтому показательная программа проходила очень быстро. У публики захватывало дух от такого зрелища. Все знали, что в США уже летает не менее оригинальный Х-13, а в Великобритании разрабатывается СВВП SC.1 и летает стенд TMR, прозванный «Летающая кровать», его даже демонстрировали на выставке 1955 г. в Фарнборо, но таких уверенных и эффектных полетов Европа еще не видела.

После демонстрации продолжились испытательные будни. Программа длилась до весны 1958 г. Всего С.400 Р.2 совершил 123 полета.

С.450

Пока специалисты по двигателю и системе управления доводили свои разработки «до ума», Зборовский работал над прототипом «Колеоптера» с обозначением С.450. Самолет имел кольцевое крыло асимметричного профиля с относительной толщиной около 6%. Внешний диаметр крыла – 3,2 м, хорда – 3 м, площадь – 18 м 2.

Внутри крыла на четырех профилированных стреловидных стойках закреплялся цилиндрический фюзеляж длиной 6,82 м, с выступающим фонарем кабины пилота. В фюзеляже находились силовая установка, система стабилизации и радиооборудование.

Для улучшения обзора из кабины в ее бортах и полу сделали застекленные вырезы. Когда самолет принимал вертикальное положение, катапультируемое кресло летчика наклонялось на 45° вперед. Вместе с ним отклонялись и органы управления самолетом. В обычных летательных аппаратах они соединяются с проводкой управления механически, при помощи трубчатых тяг и качалок, но в данном случае этот способ оказался неприемлемым – кинематика получалась слишком сложной. Инженеры решили применить электродистанционную систему. Ручка управления перемещала ползунки потенциометров, а изменение электрического сопротивления передавалось по проводам на исполнительные механизмы гидравлической системы управления. Педали на «Колеоптере» отсутствовали. Их функцию выполняла ручка управления, которая могла не только отклоняться в стороны, изменяя углы крена и тангажа, но и поворачиваться вокруг своей оси, управляя машиной по направлению.

С.450 в полете

Летчик Огюст Морель (справа) и ведущий инженер Пьер Сервант обсуждают результаты первого полета

На вертикальных режимах «Колеоптер» должен был управляться подобно «Летающему Атару» – при помощи струйных рулей и отклонения вектора тяги. После перехода в горизонтальный полет управление поступало к традиционным аэродинамическим рулям. Их функцию выполняли четыре цельноповоротных стреловидных киля размахом 0,75 м, крестообразно закрепленных по окружности кольцевого крыла. В носовой части самолета находился выдвижной стабилизатор. Шасси самолета состояло из четырех стоек со свободно ориентирующимися колесами.

Специально для С.450 в SNECMA изготовили двигатель ATAR 101E5V с увеличенной до 3700 кгс тягой. С таким ТРД при взлетной массе 3000 кг самолет имел тяговооруженность 1,23. Топливо находилось в четырех крыльевых баках общей емкостью 900 л. С целью сохранения балансировки горючее вырабатывалось из всех баков одновременно.

Постройку самолета поручили фирме Nord.

Участие в проекте Германии

В конце февраля 1956 г. Францию посетила делегация Бундесвера. Люфтваффе представлял один из старых знакомых Зборовского – Йозеф Каммхубер. В конце войны они встречались по вопросам разработки перехватчика Heimat-schutzer II – модификации истребителя Ме-262 с ракетным ускорителем. Зборовский как раз работал над ЖРД BMW109-718 для этой машины. После окончания войны Каммхубера арестовали, но американцы относились к нему достаточно лояльно и в 1948 г. освободили. В 1956 г. правительство Западной Германии вернуло Каммхуберу воинское звание генерал-лейтенанта, и он стал первым командующим возрождающихся люфтваффе.

Каммхубер хотел вооружить Германию самой лучшей техникой и посетил практически все фирмы, занимавшиеся разработками в области военной авиации. В SNECMA он встретился со Зборовским и познакомился с его «Колеоптерами». Осматривая макет боевого СВВП, Каммхубер назвал такой самолет идеальным перехватчиком и сказал, что мечтал о таком всю войну. С его подачи Бундесвер выделил на исследования «Колеоптеров» около 20 миллионов марок и выразил желание закупить серию таких машин.

С.400 Р.З

Во время проектирования С.450 инженеры долго решали, какой тип воздухозаборника выбрать – один лобовой или два боковых. Дилемма оказалась достаточно сложной, и в аэродинамической трубе продувались модели обоих вариантов.

Большинство самолетов того времени использовало воздухозаборник лобового типа. Он имел низкие потери, отличался равномерностью потока и, что очень важно для СВВП, давал некий выигрыш в весе. Большинство из этих достоинств получались благодаря его расположению – он занимал всю носовую часть самолета и напрямую вел к компрессору двигателя. Но это и было его главным недостатком. Отверстие в носовой части мешало установке радиолокационного оборудования и вооружения.

Несмотря на то, что на С.450 установка РЛС и вооружения не планировалась, Зборовский не хотел занимать носовую часть воздушным каналом. Он остановил свой выбор на двух боковых воздухозаборниках. Однако никто не знал, как они себя поведут на переходных и вертикальных режимах, а также при движении хвостом назад. Нужно было проводить дополнительные исследования. Но размеры и возможности французских аэродинамических труб не позволяли продуть громоздкий «Колеоптер», да еще и с включенным ТРД. Тогда решили проверить работу силовой установки, расположив ее на железнодорожной платформе. Локомотив мог перемещать ее в диапазоне скоростей от 0 до 80 км/ч как в прямом, так и в обратном направлении.

Испытания проводились в районе городка Питивье, где имелся подходящий прямолинейный участок пути. На платформу водрузили фюзеляж «Колеоптера» с силовой установкой и буксировали ее вперед-назад с разными скоростями.

Получившийся нелетающий стенд назвали С.400 Р.З. Боковые воздухозаборники показывали прекрасные результаты, и «Колеоптер» приобрел свой окончательный вид.

Испытания С. 450

Постройка «Колеоптера» завершилась в апреле 1958 г., и его доставили на площадку SNECMA в испытательном центре ВВС в Милан-Виллярош (Melun-Villaroche) для наземных испытаний. С.450 привезли на специально разработанной транспортировочной тележке, выполненной в виде автомобильного прицепа. Это универсальное транспортное средство имело мощный подъемник для установки самолета в вертикальное положение и все необходимое оборудование для его подготовки к полету. Предполагалось, что на приблизительно таких же прицепах можно транспортировать и боевые СВВП, обеспечивая их скрытное рассредоточение.

На устранение выявленных в ходе наземных испытаний недостатков ушел целый год. Много изменений было внесено в систему управления и стабилизации. В носовой части самолета установили длинную штангу с датчиками углов атаки и скольжения автоматической системы перехода к горизонтальному полету. Она должна была помочь летчикам средней квалификации выполнять сложные маневры на переходных режимах. Некоторые элементы этой системы уже испытывались на «Летающем Атаре». Одной из целей летных испытаний было определение наилучшей траектории вертикального взлета, которая затем и будет заложена в систему. Рассматривалось несколько вариантов. Например, переход на высоте 150 м со скоростью 288 км/ч или на высоте 500 м со скоростью 360 км/ч.

С.450 в последнем полете

Разрушенный фюзеляж упавшего С.450

С 17 апреля 1959 г. начались привязные испытания. На подвешенном под краном «Колеоптере» Огюст Морель совершал взлеты и посадки.

Первый свободный полет продолжительностью 3 мин 38 с состоялся 5 мая 1959 г. Последующие 5 полетов прошли без замечаний, однако в шестом – С.450 попал в опасную ситуацию. Набрав высоту 870 м и проверив работу системы реактивного управления, Морель пошел на посадку. Внезапно «Колеоптер» начал вращаться вокруг своей оси. Скорость снижения увеличилась до 33 м/с. Пытаясь предотвратить неминуемое падение, пилот дал полный газ. С.450 замедлил снижение, потом завис и начал медленно набирать высоту. Вращение постепенно прекратилось. Вторая попытка посадить «Колеоптер» на меньшей скорости прошла успешно. Высокая тяговооруженность и мастерство Мореля спасли самолет.

Анализ произошедшего показал, что «Колеоптер» неустойчив при движении назад на большой скорости, а мощность реактивной системы управления по крену недостаточна. Но в SNECMA решили пока не вносить никаких изменений в конструкцию и обойтись простым ограничением скорости снижения. Дело в том, что С.450 хотели продемонстрировать на 23-й международной авиавыставке в Ле Бурже 1959 г., которая открывалась 12 июня. Времени на переделку просто не оставалось. Демонстрировать С.450 в полете было рискованно, и руководство SNECMA поставило его как статический экспонат. Выставка проходила накануне 50-летнего юбилея перелета Луи Блерио через Ла-Манш, и «Колеоптер» занял самое почетное место в экспозиции – рядом с легендарным Bleriot XI. Эти две машины наглядно демонстрировали технический скачок, который совершила французская авиационная наука за прошедшие 50 лет. Хотя справедливости ради С.450-й нужно было поместить где-нибудь среди изделий западногерманских фирм.

После недельного перерыва, связанного с выставкой, «Колеоптер» совершил еще два успешных полета по схеме «вертикальный взлет-посадка». На девятый полет запланировали первую попытку перехода к горизонтальному полету. Морель должен был подняться на 600 м, наклонить аппарат вперед на 36° и пролететь несколько секунд под этим углом. После возвратить С.450 в вертикальное положение и, снижаясь со скоростью не более 25 км/ч, совершить посадку.

Утром 25 июля Морель занял место в кабине и начал взлет. Полет фиксировался на кинопленку с двух вертолетов Alouette II. Один находился на высоте 400 м, а другой снимал происходящее с 1000 м. Постепенно разгоняясь и набирая высоту, пилот стал наклонять фюзеляж к горизонту. Однако заданная высота маневра была серьезно превышена. С верхнего вертолета сообщили, что «Колеоптер» летит уже на высоте 950 м. Морель сбросил скорость и, возвращая машину в вертикальное положение, начал снижение. При этом он не выдержал установленное ограничение по скорости и снижался на 11 км/ч быстрее. Самолет опять начало закручивать. Морель, который уже попадал в подобную ситуацию, не растерялся, дал ручку управления двигателем вперед и, опасаясь столкновения с вертолетами, попросил летчиков, чтобы те немедленно уходили как можно дальше. Однако все его попытки стабилизировать «Колеоптер» не дали результатов. Самолет полностью потерял управление и начал падать. На высоте 15 м Морель катапультировался, а «Колеоптер» упал недалеко от бетонной ВПП. От удара фюзеляж выскочил из крыла, пролетел еще несколько метров и загорелся. Приземление пилота оказалось очень жестким. Парашют не успел полностью раскрыться, и Морель получил серьезную травму позвоночника.

Итак, после девяти полетов общей продолжительностью 20 ч 40 мин «Колеоптер» разбился, а летчик-испытатель получил инвалидность и был списан с летной работы. Такие результаты не радовали командование французских ВВС. Хотя Морель и утверждал, что летные данные С.450 не имеют отношения к аварии, а причиной всему стали вертолеты сопровождения – «Колеоптер» якобы попал в турбулентные потоки от верхнего «Алуэтта» и потерял управление. Но эту версию всерьез уже не рассматривали. Уверенности в том, что следующий экземпляр экзотического С.450 начнет успешно летать, ни у кого не было.

Командование ВВС занималось наступлением в Алжире. Деньги, выделенные правительством ФРГ, закончились, а от своего дальнейшего участия в проекте немцы отказались. Объединившиеся в концерн EWR-Sud фирмы Belkov, Heinkel и Messerschmitt стали работать над собственным реактивным истребителем с вертикальным взлетом.

Взгляды на СВВП в самой Франции также изменились. Теперь военные хотели получить не чистый перехватчик, а истребитель-бомбардировщик с укороченным или вертикальным взлетом. В этом направлении инициативу захватила фирма Марселя Дассо (Marcel Dassault).

Не последнюю роль в решении окончательной судьбы «Колеоптера» сыграли и сложные отношения Зборовского со своими французскими работодателями. Сначала SEPR попыталась отсудить у него права на кольцевое крыло, ведь патент он получил, еще работая в этой организации. Затем SNECMA отказалась выплатить обещанный гонорар, заявив, что его участие в проекте С.450 ограничивалось продажей патента. Это заявление переполнило чашу терпения амбициозного графа, и он, бросив все, уехал в Германию, где занял пост технического директора фирмы BMW, которая считалась формальным конкурентом SNECMA. Затем последовало еще несколько судебных процессов, итоги которых теряются в лабиринтах истории, и программа С.450 была закрыта окончательно.

Несмотря на такой финал, «Колеоптер» остался в истории мировой авиации уникальной и одной из самых необычных летающих машин второй половины XX века.

Андрей Совенко/ «АиВ» Фото Airbus Military