Текст книги "История самолетов 1919 – 1945"

Автор книги: Дмитрий Соболев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 26 страниц)

«Летающие лодки»: завершающий этап развития.

Революционные изменения в конструкции гражданских самолетов, происшедшие в начале 30-х годов, оказали глубокое влияние на прогресс не только аппаратов с обычным колесным шасси, но и на развитие гидроавиации. Гидросамолеты существовали в условиях конкуренции с обычными «сухопутными» самолетами, и невнимание конструкторов морских летательных аппаратов к новейшим техническим достижениям неизбежно привело бы к кризису в развитии гидроавиации. Особенно острая конкуренция происходила в гражданской авиации. Авиакомпании, эксплуатирующие обычные самолеты и «летающие лодки», яростно боролись за господство на воздушных линиях.

Техническую эволюцию пассажирских "летающих лодок" в 30-е годы можно проследить на примере трех американских самолетов: Сикорскии S-42, Мартин 130 и Боинг 314. Характеристики этих и некоторых других многомоторных "лодок" приведены в табл. 3.9.

Таблица 3.9. Характеристики «летающих лодок» 30-х годов

S-42, построенный под руководством И. И. Сикорского в начале 1934 г., можно считать первым представителем нового поколения пассажирских «летающих лодок» (рис. 3.44). Если прежде на гидросамолетах двигатели устанавливали на стойках (моторамах) над или иод крылом, что, конечно, увеличивало лобовое аэродинамическое сопротивление, то на S-42 мотогондолы были «врезаны» в переднюю кромку крыла, как на советских «ТБ» и новейших пассажирских «Боингах» и «Дугласах». Да и само крыло крепилось теперь к фюзеляжу не на сложной ферменной конструкции, а с помощью одного хорошо обтекаемого пилона и двух стоек. Двигатели воздушного охлаждения были закрыты капотами, винты имели механизм изменения шага в полете. Чтобы увеличить нагрузку на крыло и тем самым повысить скорость в крейсерском полете, но при этом сохранить приемлемую посадочную скорость, Сикорский установил на крыле закрылки. Конструкция самолета, в основном, была из металла.

Таким образом, S-42 в момент его появления воплощал в себе все новейшие достижения в авиатехнике. Коэффициент лобового сопротивления самолета был в полтора раза меньше, чем у предыдущей "лодки" Сикорского S-40, а нагрузка на площадь – в полтора раза выше. Кроме того, на S-42 стояли новые, более мощные двигатели Пратт-Уитнн "Хорнет". В результате крейсерская скорость самолета возросла почти на 100 км/ч, существенно увеличилась и дальность полета. При этом самолет сохранил высокий коэффициент весовой отдачи – 37 %. В течение 1934 г. на S-42 было установлено 10 мировых рекордов скорости и высоты полета с грузом. Осенью 1934 г. первый самолет начал регулярные полеты на маршруте из США в Южную Америку. Позднее было выпущено еще 9 S-42.

В самом конце 1934 г. начались испытания еще одной американской пассажирской летающей лодки" – Мартин 130 (рис. 3.45). По размерам, пассажнровместимости и дальности полета этот самолет превосходил S-42. но имел несколько меньшую скорость. Как и S-42, это был подкосный моноплан с 4 моторами на передней кромке крыла. Основное отличие заключалось в замене подкрыльевых поплавков "жабрами", как на "летающих лодках" Дорнье. Кроме своей главной функции – обеспечение боковой устойчивости на воде, эти выступы в нижней части фюзеляжа использовались для размещения там горючего, служили удобной платформой для груза и пассажиров при посадке на самолет.

Самолет отличался превосходным весовым совершенством конструкции – его весовая отдача составляла более 50 % 115, с. 85 |. Это было достигнуто применением при создании фюзеляжа-лодки более легкой конструкции монококового типа вместе распространенных прежде конструкций с преобладающим продольным набором, заимствованных из практики судостроения.

Рис.3.44 Самолет Сикорский S 42

Мартин 130 был спроектирован специально для полетов через Тихий океан. Всего построили 3 самолета. В 1936 г. на них начались коммерческие полеты из Сан-Франциско в Манилу. Маршрут, дальностью более 13000 км, был разбит на 5 участков с остановкой у островов Гаваи, Мидуэй, Уэйк и Гуам. Весь полет из Америки в Азию занимал 5 дней [49, с. 197].

В 1937 г. по заказу советского правительства фирма Мартин построила самолет еще больших размеров и грузоподъемности – "летающую лодку" Мартин 156. В СССР его предполагалось использовать как дальний морской разведчик и бомбардировщик, однако к концу 30-х годов скорость американской "лодки" – 274 км/ч – уже не удовлетворяла военных, и самолет не был принят на вооружение. Его передали в "Аэрофлот", где он до 1942 г. эксплуатировался на авиалинии вдоль Тихоокеанского побережья СССР [21, с. 150].

"Венцом" технического развития винтомоторных "летающих лодок" в предвоенный период стал Боинг 314 (рис. 3.46). Этот четырехмоторный цельнометаллический самолет был самым большим и наиболее скоростным среди "летающих лодок" нового поколения. Для уменьшения лобового сопротивления корпус лодки сделали более узким и высоким. Изменилась и форма днища – оно стало однореданным. Самолет имел свободнонесущее крыло с гладкой металлической обшивкой. Благодаря большей высоте корпуса "лодки" исчезла необходимость располагать крыло на стойках над фюзеляжем во избежание забрызгивания винтов и двигателей при движении по воде. Все это вместе взятое позволило на треть уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления по сравнению с S-42 [1, с. 195]. 4 звездообразных двигателя Райт "Циклон", развивавшие по 1200 л.с. каждый, обеспечивали крейсерскую скорость полета 296 км/ч; в зависимости от протяженности маршрута самолет мог брать от 34 до 70 пассажиров.

Рис. 3 45. Самолет Мартин 130

Рис.3.46. Взлет летающей лодки Боинг 314

Появление новых американских «летающих лодок» стимулировало развитие этого класса летательных аппаратов в других странах. Основным конкурентом США на дальних океанских маршрутах была Англия и неудивительно, что вскоре после ввода в эксплуатацию самолетов S-42 и Мартин 130 английская авиакомпания «Империал Эруэйз» выдала фирме Шорт заказ на создание пассажирских «летающих лодок» с улучшенными характеристиками.

Новый пассажирский гидросамолет Шорт S-23 впервые поднялся в воздух в июле 1936 г. Он представлял собой качественный шаг вперед по сравнению с прежними "лодками" фирмы Шорт. Бипланное крыло было заменено свободнонесущим монопланным крылом, двигатели установили на крыле и закрыли капотами. Заметные изменения претерпела и форма лодки – уменьшилась ширина скул на первом редане, носовая часть получила более обтекаемые очертания. С четырьмя двигателями Бристоль "Пегас" мощностью по 785 л.с. S-23 могла развивать скорость до 320 км/ч с 24 пассажирами и 5 членами экипажа на борту. Дальность полета самолета с полной нагрузкой была сравнительно невелика – 1200 км, но в случае замены части полезной нагрузки топливом она могла увеличиться до 4200-5000 км.

По комфортабельности "летающие лодки" фирмы Шорт не уступали лучшие современным пассажирским самолетам. Пассажирские отсеки были оборудован мягкими сидениями, регулируемыми по высоте и наклону, и складными столикам перед каждым из них. Освещение обеспечивалось верхним рассеянным светом отдельными настенными плафонами у каждого сидения. В буфете имелась aiCKTpi 1чсская плита и холодильник. Следует также упомянуть обогревательную систем) . регулировкой температуры и двойную звукоизоляцию стенок пассажирских кабин.

Всего построили 31 "лодку" типа S-23: 28 штук для "Империал Эруэйз" и 3 – д. австралийской авиакомпании "Куантас", Они применялись для пассажирских и постовых перевозок, а в годы второй мировой войны -для патрулирования и участия « десантных операциях. Существовала также специальная военная модель, предназначенная для дальней разведки и борьбы с кораблями и подводными лодками Шорт S-25 "Сандерленд". Самолет выпускался в серии с 1938 г. и отличался от S-21 главным образом, "внутренней начинкой".

В 1939 г. Шорт выпустила новую модель -"G" (рис.3.47). Схожая с S-23 по конструкции, она была больше по размерам и грузоподъемности, имела более мощные двигатели (4x1380 л.с.). Это был самолет того же класса, что и Боинг-314 и, так же, как и американская машина, он предназначался для беспосадочных трансатлантических полетов. К моменту появления новой английской "летаюшей лодки" интерес к этому классу машин упал, поэтому построили только 3 самолета.

Примером отечественною тяжелого гидросамолета второй половины 30-х годов является советский военный МТБ-2 (морской тяжелый бомбардировшик-2) конструкции А. Н. Туполева (другое обозначение самолета – АНТ-44). Это была "летающая лодка" с 4 двигателями воздушного охлаждения М-87 мощностью по 950 л.с (рис. 3.48). Чтобы избежать попадания воды на двигатели при разбеге, крыло соединялось с фюзеляжем под углом (тип "чайка"). Испытания самолета происходили ь 1937-1938 гг. и дали хорошие результаты [21,с. 138-139]. Как следует из таблицы 3.9, поскорости МТБ-2 превосходил другие четырехмоторные "летающие лодки". Но в серию он не пошел по причинам, которые будут рассмотрены ниже.

Рис.3-47. «Летающая лодка» Шорт G

Рис.3.48. Морской тяжелый бомбардировщик МТБ-2

Среди гидросамолетов более легкого класса можно отметить двухмоторную «лодку»-амфибию Груманн G-21 «Гуз» (США, 1937 г.). Этот 4-тонный аппарат также имел свободнонесушее крыло с закрылками, хорошо закапотированные моторы, винты изменяемого шага, гладкую металлическую обшивку. Колеса могли убираться в ниши по бокам фюзеляжа. Самолет был рассчитан на 4-7 пассажиров, мог развивать скорость до 320 км/ч.

Итак, технические изменения в авиации, характерные для начала 30-х годов, позволили существенно улучшить летные характеристики гидросамолетов. Вместе с тем, они способствовали отмиранию этого класса летательных аппаратов. Парадокс объясняется тем, что технические усовершенствования на обычных самолетах давали значительно больший эффект, чем в гидроавиации. "Ахиллесовой пятой" морских самолетов явились угловатость форм фюзеляжа-лодки и необходимость поплавков для базирования на воде. Когда, благодаря применению убираемого шасси, увеличению нагрузки на крыло и появлению мощных авиамоторов, скорости в авиации возросли до 400 и более километров в час. аэродинамические недостатки гидросамолетов стали особенно заметными. Как показали аэродинамические исследования, только из-за наличия острых кромок на днище лодки возникает дополнительное сопротивление воздуха, составляющее 15-17 % от общего сопротивления самолета [15, с. 84]. К этому надо добавить сопротивление поплавков, неоптимальные с точки зрения аэродинамики обводы носовой части фюзеляжа.

На рис. 3.49 показано развитие аэродинамического совершенства гидросамолетов и самолетов с обычным шасси [1, с. 213-214]. Из графиков видно, что "летающие лодки" имели на 40-50 % худшие С хо и К. В результате, при той же мощности двигателей четырехмоторный бомбардировщик В-17 обладал на 100 км/ч большей скоростью, чем современные ему тяжелые американские «летающие лодки». Если учесть, что в предвоенные годы скорость полета являлась главенствующим фактором в авиации, становится ясно, что участь гидросамолетов была предрешена.( 23*

[Закрыть])

Рис.3.49. Сравнение аэродинамических характеристик летающих лодок и лучших образной обычных самолетов (1 – Лоинг OA-1; 2 – S-38; 3 – Do X; 4 – S-42, 5 – Боинг 314; б – Грумман G 21 )

Повышенное сопротивление было основным, но не единственным недостатком «летающих лодок». Из-за возросшей скорости взлета и посадки увеличилась опасность столкновения с плавающими предметами при движении на воде. Поданным журнала Английского аэронавтического общества, авиакомпания «Империал Эруэйз» только за три года потеряла по этой причине 28 % парка своих самолетов [32]. К этому следует добавить большую стоимость производства и эксплуатации «летающих лодок» по сравнению с обычными самолетами.

Отказ от применения гид роса молетов начался во второй половине 30-х годов. В 1938 г. американская авиакомпания "Юнайтед Эркрафт" приняла решение не закупать новую пассажирскую летающую лодку Сикорского S-44. Та же судьба постигла в СССР морской бомбардировщик МТБ-2 и другие гидросамолеты. Конструкторские бюро, занимавшиеся раньше строительством "летающих лодок" и поплавковых самолетов, начали перепрофилироваться на выпуск других типов летательных аппаратов. Если в начале 30-х годов гидросамолеты составляли около 40 % от чиста типов многомоторных самолетов [9], то в 1937-1938 гг. из 97 типов выпущенных за рубежом тяжелых машин только 25 имело лодку или поплавки [15]. В СССР в конце 30-х годов гидросамолеты составляли всего 10 % от количества новых образцов авиационной техники [21].

23* Стремясь улучшить аэродинамику гидросамолетов, фирмы Консолидейтед (США) и Дорнье (Германия) во второй половине ЗО-х годов выпустили «летающие лодки» с убирающимися в крыло not ставкам и боковой остойчивости (самолеты «Каталина», «Коронадо», Do-26). Однако эта мера не дала заметного эффекта: скорость перечисленных самолетов не превышала 300 км/ч.

Работы по улучшению технических характеристик самолетов в преддверии второй мировой войны

В первой половине и середине 30-х годов в конструкции самолетов произошли революционные изменения. Скоростной моноплан середины 30-х отличался от биплана конца 20-х годов не меньше, чем последний – от самолета братьев Райт. Однако во второй половине 30-х годов техническая революция в авиации сменилась эволюционным развитием. Запас фундаментальных технических нововведений был исчерпан, и ученые и конструкторы занялись «шлифовкой» самолетов нового поколения, основываясь при этом как на результатах научных изысканий, так и на собственном техническом опыте.

Поиск новых путей улучшения летных качеств самолетов потребовал повышения точности аэродинамических экспериментов. Поэтому во второй половине 30-х годов были созданы новые аэродинамические трубы с увеличенными размерами рабочей части и большей скоростью потока. Это позволило приблизить условия эксперимента к реальным условиям полета.

В качестве примера новых аэродинамических труб, появившихся незадолго до начала второй мировой войны, можно назвать трубу экспериментального центра Монтечелио (Италия) с диаметром рабочей части 2,4 м и скоростью потока ло 800 км/ч и большую самолетную трубу ЦАГИ Т-101. Размеры поперечного сечения последней из указанных труб составляли 24x12 м, что позволяло испытывать в ней натурные самолеты (рис. 3.50) с числами Re, близкими к реальным.

Как уже отмечалось, к середине 30-х годов величину коэффициента аэродинамического сопротивления самолетов удалось уменьшить до значений 0,030-0.025. Дальнейшее снижение сопротивления давалось с трудом и требовало тщательного изучения всех его составляющих.

После того, как внешние формы планера самолета были заметно улучшены, основные усилия сконцентрировались на уменьшении сопротивления силовой установки.

Источником большого лобового сопротивления у двигателей водяного охлаждения являлся радиатор. Так как потери мощности на преодоление аэродинамического сопротивления лобового радиатора пропорциональны мощности двигателя и квадрату скорости полета, то с развитием авиации они быстро возрастали и во второй половине 30-х годов потерн на охлаждение двигателя достигали 30 % от его мощности [22, с. 290]. Необходимо было искать новые технические решения.

Существенное снижение размеров радиаторов (на 20-40 %) удалось осуществить путем замены воды другим охлаждающим агентом, с более высокой температурой кипения – этиленгликолем. Данная идея обсуждалась еще в годы первой мировой войны (Гибсон. Англия),а первый практический эксперимент был выполнен в 1923г. (Герои, США). Однако и то время скорости были невелики, и идея не получила распространения. Впервые на серийном двигателе этиленгликолевое охлаждение применили в 1935 г. (Роллс-Ройс "Мерлин") [33, с. 151]. Кроме возможности уменьшения габаритов и веса радиатора, этиленгликолевое охлаждение было ценно тем, что данная охлаждающая жидкость не замерзала при отрицательной температуре, а это упрощало эксплуатацию самолетов в зимних условиях.

Рис.3.50. Исследования самолета трубе Т-101 в ЦАГИ

Следующим шагом в уменьшении лобового сопротивления двигателей жидкостного охлаждения явилось появление капотов для радиаторов. Они представляли собой особым образом профилированный туннель под фюзеляжем или крылом, внутри которого располагался радиатор. Помимо улучшения внешних обводов самолета, применение туннельных радиаторов с регулируемым выходным сечением позволяло оптимизировать скорость охлаждающего потока в соответствии с полетным режимом и, таким образом, в 2-3 раза уменьшить потери мощности на охлаждение при полете с максимальной скоростью [13, с. 52].

Впервые радиаторы туннельного типа появились на самолетах-истребителях фирмы Кертисс во второй половине 30-х годов. В СССР истребители с туннельными радиаторами стали поступать на вооружение в начале 40-х годов (Як-1, МиГ-3, ЛаГГ-3).

Известны попытки вообще отказаться от нормального радиатора, заменив его охлаждающими устройствами, расположенными под обшивкой крыльев. Вода в двигателе нагревалась до состояния пара и вновь конденсировалась в жидкость, проходя вдоль поверхности крыла. Такой тип охлаждения получил название "испарительное охлаждение", а радиаторы – поверхностного или крыльевого типа. Впервые такие радиаторы применили в 20-е годы на рекордных скоростных самолетах в США, Англии и Италии.

Примером самолета-истребителя с крыльевыми поверхностными радиаторами был немецкий Хейнкель Не-100с мотором DB-601, созданный незадолго до начала второй мировой войны. Отличаясь очень малым аэродинамическим сопротивлением, он имел большую скорость полета. 30 марта 1939 г. летчик Ганс Дитерлен установил на нем абсолютный мировой рекорд скорости – 746 км/ч[8, с. 147]. Однако то. что хорошо для специальных рекордных самолетов, оказалось непригодным в реальных условиях. Радиаторы на крыльях было невозможно регулировать, они часто давали течь, а военные самолеты с испарительным охлаждением оказались чрезвычайно уязвимыми в бою – достаточно было одного попадания в крыло, чтобы вывести систему охлаждения из строя. Поэтому поверхностные радиаторы не нашли практического применения в авиации, а Не-100 не стал серийным самолетом.

Разработка этиленгликолевого охлаждения и туннельных радиаторов способствовала возврату к двигателям водяного охлаждения в предвоенном авиастроении. Наибольшее распространение эти двигатели получили на самолетах-истребителях. Как известно, в конце 30-х годов на военных самолетах стало применяться пушечное вооружение, а V-образная схема расположения цилиндров, характерная для авиационных моторов водяного охлаждения, давала возможность размещения в развале блока пушки, стреляющей через вал пропеллера. В случае же звездообразных двигателей нужно было применять оружие с синхронизаторами для стрельбы через винт или выносить егоза пределы ометаемой винтом площади, что понижало скорострельность (в первом варианте) и точность стрельбы (во втором).

Как уже отмечалось, применение убираемого шасси обусловило широкое распространение схемы "низкоплан". Недостатком данной схемы было увеличение сопротивления из-за интерференции крыла и фюзеляжа. Однако на основе аэродинамических исследований вскоре удалось найти конструктивные меры, позволившие минимизировать сопротивление интерференции. Имелось несколько путей решения проблемы. В США пошли по пути установки в местах соединения крыльев и фюзеляжа специальных зализов, закрывающих острый угол между поверхностями крыла и фюзеляжа и устраняющих тем самым неблагоприятный диффузионный эффект. Такая схема оказалась наиболее удобной в случае расположения в носовой части самолета звездообразного мотора, требующего применения круглого фюзеляжа. Во Франции фирма Кордон использовала схему "низкоплан" без зализов, но фюзеляж делался с плоскими боковыми стенками. Применение такой конструкции было возможно для самолетов с моторами жидкостного охлаждения или с рядными моторами воздушного охлаждения. Наконец, немецкий конструктор Хейнкель на самолете Не-70 реализовал схему "обратной" чайки, при которой также уменьшался эффект интерференции, т.к. крыло соединялось с овальным фюзеляжем под прямым углом. Отмеченные компоновки показаны на рис. 3.51. Наибольшее распространение приобрела схема с зализами, т.к. фюзеляж с прямыми боковыми стенками имел недостатки в отношении обтекаемости, а схема "обратная чайка" не получила широкого признания из-за конструктивной сложности и трудности размещения закрылков.

Третьей составляющей силы сопротивление является сила трения. По мере совершенствован и формы самолетов и увеличения их скорости доля этого вида сопротивления в общем лобовом сопротивлении становилась все более ощутимой Если для самолетов периода 1928-1929 гг. доля сопротивления трения составляла 25-30 %, то для самолетов середины 30-х годов данная величина повысилась до 50– 60% [15, с. 55]. Переход от бипланного к монопланному крылу позволил уменьшить площадь "смачиваемой" поверхности, а следовательно. и силу трения, но проблема по-прежнему оставалась.

Исследования показывали, что сила трения сильно зависит от степени шероховатости поверхности, и при создании скоростных самолетов требуется очень тщательная отделка поверхностей. в особенности передней кромки крыла.

Для повышения гладкости поверхности самолетов в 30-е годы стали применять потайную клепку, соединение листов обшивки встык, а не внахлест, как иногда делали раньше: повысились требования к качеству окраски, производилась полировка поверхности. Конечно, все эти мероприятия увеличивали стоимость производства, но иначе невозможно было добиться хороших скоростных качеств и большой дальности полета.

Наиболее сложным был переход на заклепки с потайными головками, т.к. это требовало дополнительной технологической операции (зенковка) для каждой заклепки, а число их на большом самолете измеряется сотнями тысяч. Поэтому вначале потайную клепку использовали только вблизи передней кромки крыла. Но когда скорости полета превысили 500 км/ч, ее стали применять повсюду. Первые серийные самолеты, построенные с использованием потайной клепки, появились в США в середине 30-х годов. Это – Боинг 247D и Боинг В-17, некоторые летающие лодки И. Сикорского [34, с. 544].

Рис.3.51. Виды соединения крыла и фюзеляжа

Выше быди рассмотрены меры по снижению профильного сопротивление, сопротивлении интерференции и сопротивления трения. Четвертой составляющей полного аэродинамического сопротивления самолета является волновое сопротивление, обусловленное сжимаемостью воздуха. Оно начинает проявляться тогда, когда скорость полета приближается к скорости звука. Для сравнительно небольших высот и для внешних форм, характерных для самолетов 30-х годов, волновое сопротивление могло возникнуть на скоростях окаю 700 км/ч. Самолеты так быстро не летали, и озадачивать себя этой проблемой казалось бы было рано. Однако наиболее дальновидные ученые-аэродинамики понимали, что со временем эта задача перейдет из теоретической сферы в практическую. Осенью 1935 г. в Италии состоялся научный конгресс, посвященный проблемам сверхзвукового полета. Там немецкий ученый А. Буземан на основе теоретических выкладок впервые указал на достоинства стреловидного крыла при сверхзвуковых скоростях по сравнению с прямым. Правда, вопреки распространенной точке зрения, Буземан предлагал применять стреловидное крыло не для уменьшения волнового сопротивления, а для снижения потерь подъемной силы на крыле на сверхзвуке [67] ( 24*

[Закрыть]). Выводы Буземана были восприняты участниками конгресса с интересом, и на заключительном банкете Карман, Крокко, Тейлор и другие видные ученые-аэродинамики даже сделали на обложке меню набросок скоростного самолета со стреловидным крылом [35, с. 4].

Однако практических последствий доклад Буземана не возымел. Для проверки теоретических предположений требовался аэродинамический эксперимент, а сверхзвуковых аэродинамических труб еще не было. Первые такие трубы появились только перед самой войной в Аэродинамическом институте в Цюрихе (Я. Аккерет) и в Геттингенском институте (А. Бетц).

Если говорить о конструкторах самолетов, то проблема волнового сопротивления не только не занимала их, но, видимо, даже не была известна большинству создателей авиационной техники. Так, например, в изданном в 1937 г. в СССР "Справочнике авиаконструктора" [37] термин "волновое сопротивление" вообще отсутствовал.

В целом же, в результате совместных усилий ученых и конструкторов во второй половине 30-х годов коэффициент аэродинамического лобового сопротивления Схо удалось уменьшить с 0,030-0,025 до 0,022-0,021. По сравнению с первой половиной десятилетия темп снижения этого параметра заметно уменьшился, что свидетельствовало о близости внешних обводов самолетов с поршневыми двигателями к оптимальным.

Из формулы аэродинамического сопротивления X=C xSpV 2/2 следует, что его величина зависит не только от Сх, но и от других параметров – площади крыла и плотности воздуха (т.е. высоты полета). Так как дальнейшее уменьшение коэффициента лобового сопротивления давалось с большим трудом, авиаконструкторы пошли по пути увеличения скорости за счет большей нагрузки на крыло и повышения высоты полета.

По мере увеличения мощности силовых установок росла и оптимальная нагрузка на крыло. По оценке М. А. Левина, для лучших самолетов второй половины 1930-х годов она должна была бы составлять около 300 кг/м² [4]. Переход на такие нагрузки позволил бы увеличить максимальную скорость примерно на 100 км/ч. Однако при этом скорость отрыва от земли и. главное, посадочная скорость оказались бы недопустимо большими. Поэтому специалисты активно работали над созданием новых высокоэффективных средств увеличения Су нос.

Как уже сообщалось, в тридцатые годы на самолетах начали применять посадочную механизацию – закрылки, щитки и предкрылки. Вначале эти приспособления появились на пассажирских скоростных самолетах, потом их стали устанавливать и на военных машинах. Наибольший прирост коэффициента подъемной силы давали выдвижные закрылки Фаулера: они позволяли увеличить не только кривизну, но и площадь несущей поверхности. Во второй половине 30-х годов неоднократно делались попытки создать новый, еще более эффективный тип закрылка. К таким устройствам относятся выдвижной закрылок ЦАГИ, разработанный Ф. Г. Глассом в 1936 г.; закрылок Р. Янгмана (Англия. 1935 г.), для которою был характерен большой сдвиг назад вдоль хорды при отклонении, и целый ряд других посадочных механизмов. Все они не показали сколь-либо заметного превосходства над закрылком типа "Фаулер" и поэтому не получили широкого применения. Основное изменение в системе посадочной механизации заключалось в том, что в начале тридцатых годов щитки или закрылки обычно занимали лишь небольшую часть у корня крыла, а к концу десятилетия их длина увеличилась до 50-80 % размаха крыла На рис. 3.52 показан взлет легкого немецкого самолета Физилер "Шторьх" со "свермеханизированным" крылом. Благодаря применению предкрылков, закрылков и так называемых "зависающих' элеронов, также выполняющих роль закрылков, взлетно-посадочные скорости самолета были настолько малы, что он мог взлетать не только с небольших аэродромов, но и с лесных полян или городских площадей.

В рассматриваемый период предпринимались так– же попытки создания самолетов с крылом, которое могло менять свои размеры посредством выдвижения из фюзеляжа вдоль размаха крыла дополнительных поверхностей. Так как при этом хорда крыла увеличивалась в обоих направлениях, прирост площади оказывался намного больше, чем при использовании обычных выдвижных закрылков. Такие самолеты получили название самолетов с крылом изменяемой площади.

24* Впервые внимание историков авиации на это обратил К.Ю.Косминков в докладе на X Международном симпозиуме по истории авиации и космонавтики (Москва. 1995 г.)

Рис.3.52. «Шторьх» на взлете

Наибольшую известность приобрели работы И. Махонина и Ж. Жерена во Франции, Г. И. Вакшаева в СССР. Самолет Махонина представлял собой моноплан с раздвижным крылом телескопического типа (рис. 3.53). При выдвижении крыла его площадь увеличивалась более, чем в полтора раза. Самолет испытывался с различными двигателями на всем протяжении 30-х годов, но конструктору так и не удалось достичь убедительных положительных результатов. Жерен в 1935 г. сконструировал экспериментальный биплан «Вариволь», оба крыла которого могли менять ширину, площадь при этом изменялась на 268 %. Увеличение хорды происходило в результате выдвижения из фюзеляжа вдоль размаха крыла стальных ленте прикрепленными к ним нервюрами, обтянутых прорезиненной тканью. Из-за упругих деформации крыла самолет при испытаниях потерял устойчивость и разбился. Колес успешно прошли испытания самолета «Раздвижное крыло» (РК) конструкции Бакшаева (1937 г). Как видно из рисунка 3.54. перед посадкой на крыло самолета из фюзеляжа выдвигалось 6 телескопических секции, увеличивая площадь крыла в полтора раза. В отличие от самолета Жерена. выдвижные части крыла самолета РК имели жесткую конструкцию. При испытаниях механизм изменения площади крыла работал исправно, однако диапазон скоростей увеличился незначительно из-за большого лобового сопротивления раздвижного крыла. Кроме того, такое крыло было намного тяжелее обычного.

Еще одной потенциальной возможностью увеличить Су крыла при посадке было управление пограничным слоем (УПС). Отсос или сдув пограничного слоя позволил бы предотвратить срыв потока до значительно больших углов атаки и. таким образом, увеличить коэффициент подъемной силы.

Изучение способов управления пограничным слоем началось в Германии в 20-е годы. С 30-х годов данной проблемой занялись и советские ученые – П. П. Красильщиков, Н. А. Закс и другие; работы велись в ЦАГИ и ВВА им. Н. Е. Жуковского. Вначале это были чисто лабораторные эксперименты. Первый опытный самолете УПС AF– 1 появился в 1936 г. Он был построен и испытывался в Геттингенской аэродинамической лаборатории при участии О. Шренка. Б. Регеншайна и И. Штюпера. Крыло самолета было снабжено закрылками с отсасыванием пограничного слоя с их поверхности с помощью дополнительного двигателя мощностью 20 л.с. Критический угол атаки AF-1 был весьма большим – 22°, а посадочная скорость составляла 55 км/ч. Но в целом, из-за больших потерь мощности, сложной и тяжелой системы воздуховодов и вентиляторов метод себя не оправдал, и дальше опытов работы по УПС не пошли [33].