Текст книги "История самолетов 1919 – 1945"

Автор книги: Дмитрий Соболев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 26 страниц)

Как и 18 лет назад, самолет-рекордсмен послужил образцом для многочисленных подражаний и содействовал распространению схемы моноплан в авиастроении. Примером подражания самолету Ч. Линдберга является трехместный подкосный верхнеплан Кертисс "Робин" (1929 г.) с таким же, как у Линдберга, радиальным мотором воздушного охлаждения. От самолетов середины 20-х годов он отличался не только монолланным крылом, но и более мощным двигателем, большими размерами и весом, более совершенным пилотажно-навигационным оборудованием.

Энтузиазм, вызванный перелетом Линдберга. и повышение надежности авиационной техники породили надежды на то, что в скором времени личный самолет станет такой же привычной вещью, как автомобиль. Для этого нужно только обеспечить низкую стоимость, простоту и безопасность в пилотировании. Так возникла идея летающего автомобиля" или "авиафорда".

Одним из апологетов данной идеи был Ю. Видал, начальник Аэронавтического отдела Департамента коммерции США. По его оценке, сделанной в 1933 г., "самолет для каждого" должен был иметь максимальную скорость 160 км/ч, посадочную скорость 40 км/ч, малую длину разбега и при этом стоить как обычный автомобиль – 500-1000 долларов [47,с. 122].

Заманчивость массового выпуска привлекла немало производителей самолетов. Одним из них был американский инженер Ф. Вейк. В 1934 г. он демонстрировал свой вариант "летающего автомобиля" – самолет W-1: верхнеплан с толкающим пропеллером и трехопорным шасси с управляемым исковым колесом для маневрирования при движении по земле. Его конкурент, самолет В. Уотсрмана "Эрроубил", представлял собой настоящий автомобиль с крыльями. В зависимости от ситуации этот аппарат мог летать или двигаться свои ходом по автомобильной дороге.

Идея массового самолета типа "летающий автомобиль" захватила не только США, но и другие страны. 25 августа 1934 г. газета "Правда" в передовой статье "Советский воздушный форд" писала: "Интерес к легкому самолету носит всеобщий характер. Да иначе и быть не может, ибо потребность в нем ощущается положительно всеми. …Насытить страну легкими самолетами – такова насущная необходимость…".

Прототипом советского "воздушного форда" стал самолет А. С. Яковлева АИР-6 с двигателем М-11 – подкосный моноплан смешанной конструкции с закрытой кабиной для летчика и двух пассажиров (рис. 1.79). Так как им обычно пользовались высокопоставленные чиновники, АИР-6 называли также "исполкомовский самолет". Он оказался удачным: в августе 1934 г. на четырех АИР-6 был выполнен успешный перелет Москва – Иркутск – Москва дальностью около 9000 км, а 23 мая 1937 г. летчик Я. В. Письменный установил на поплавковом АИР-6 мировой рекорд дальности для гидросамолетов этого класса – 1297 км. Однако построено их было немного – 53, так как идея "летающего автомобиля" вскоре отошла на второй план [9, с. 373, 435].

Рис. 1.79. «Исполкомовский самолет» АИР-6

В Германии ['.Юнкерс также увлекся идеей массового легкого самолета. Таковым должен был стать разработанный в конце 20-х годов двухместный цельнометаллический моноплан Юнкерс «Юниор» с двигателем мощностью 80 л.с. В 1929 г. японский журналист Иосихара выполнил на этой машине в одиночку перелет из Берлина в Токио за 10 дней без поломок в пути, что явилось хорошей рекламой самолету. Юнкерс надеялся, что в следующем году ему удастся продать частным лицам не меньше 5 тысяч «Юниоров» [18, с. 55].

Однако надеждам на "самолет в каждом гараже" не суждено было сбыться. Задача создания безопасного и в то же время очень дешевого самолета оказалась утопией. За любые положительные свойства техники, в том числе за многовариантность применения и за безопасность использования, надо платить, а стоимость "летающего автомобиля" заметно превысила расчетную и оказалась не по карману "среднему покупателю". Свою лепту в крах идеи "самолета для каждого" внесли и внешние обстоятельства: мировой экономический кризис, начавшийся в конце 20-х годов, и ориентация на военную продукцию в преддверии второй мировой войны.

Другой заманчивой, но оставшейся нереализованной концепцией в авиации 20-х годов была идея планерлета. Под этим термином понимался большой планере высоким аэродинамическим качеством, снабженный маломощным мотором и предназначенный для перевозки грузов или пассажиров. Предполагалось, что планерлет без груза будет взлетать на своем двигателе, а нагруженный – с помощью самолета-буксировщика. Если концепция "авиафорда" зародилась в США – стране, первой освоившей массовый выпуск автомобилей, то идея планерлета была наиболее популярна в СССР. Приводились доводы, что перевозка людей и грузов на таком летательном аппарате будет экономичнее, чем на автомобиле в условиях бездорожья [52], и многие авиаконструкторы охотно занялись проектированием планерлетов. Вскоре, однако, выяснилась непрактичность данной затеи. Большая нагрузка на мощность, достигавшая 20 и более кг/л.с., не позволяла осуществлять автономный взлет и, в сочетании с малой нагрузкой на крыло, делала трудным полеты в неспокойном воздухе. Другими словами, планерлеты обладали теми же недостатками, что и авиэтки начала 20-х годов, но в еще большей степени.

Задача создания "самолета для каждого" стимулировала поиск путей безопасности полета. Ведь идея "летающего автомобиля" была жизнеспособна только в том случае, если малоопытный пилот-любитель мог без особого риска пользоваться личным самолетом так, как он пользуется обычным автомобилем.

Одной из наиболее распространенных причин летных происшествий было превышение допустимого угла атаки в полете. Возникающий вследствие этого срыв потока с верхней поверхности крыла, потеря управляемости и часто возникающий затем штопор явились причиной многих катастроф. По мере характерных для самолетостроения тенденций к увеличению нагрузки на крыло и увеличению высоты полета диапазон допустимых (летных) углов атаки становился все более ограниченным( 13*

[Закрыть]).

Спектр технических мер, направленных на расширение безопасных режимов полета, может быть подразделен на две основные группы: применение щелевого крыла и применение специфических аэродинамических схем.

Идея щелевого крыла возникла еще в годы первой мировой войны. В 1917 г. немецкий летчик и ученый-аэродинамик Густав Лахманн потерпел аварию в результате того, что пилотируемый им самолет попал в срыв и упал. Находясь в больнице после аварии, Лахманн обдумал причины происшедшего с ним летного происшествия и пришел к выводу, что в случае, если крыло будет иметь одну или несколько щелей вдаль размаха, воздух сможет перетекать с нижней поверхности на верхнюю, уменьшая там разрежение и препятствуя, тем самым, отрыву обтекающего потока. Своими соображениями он поделился с известным аэродинамиком Людвигом Прандтлем. Выполненные в аэродинамической лаборатории Прандтля опыты доказали верность суждений Лахманна: при наличии продольных щелей подъемная сила крыла на больших углах атаки возрастала более, чем в полтора раза. В 1918 г. Лахманн получил патент на свое открытие [37, с. 80-81; 24, с. 404].

Независимо от Лахманна и практически одновременно с ним к выводу о преимуществах щелевого крыла пришел известный английский авиаконструктор Фредерик Хендли Пейдж. В 1918 г. он провел серию опытов на моделях и убедился, что продольный разрез вблизи передней кромки крыла позволяет увеличить допустимый угол атаки и добиться 60 % прироста подъемной силы [37, с. 80-81]. Благодаря богатому конструкторскому опыту Хендли Пейдж сумел быстро превратить теоретическую идею в пригодное для практических целей механическое устройство. В 1919 г. он запатентовал конструкцию предкрылка, ставшего известным под названием "предкрылок Хендли Пейдж" [27, с. 104]. Для того, чтобы предкрылок не увеличивал аэродинамическое сопротивление крыла при полете на большой скорости, на малых углах атаки он плотно прилегал к поверхности крыла, образуя единый профиль, а на больших углах атаки выдвигался вперед, образуя щель вдаль передней кромки крыла (рис. 1.81). Вначале управление предкрылком осуществлялось летчиком с помощью тяг, но вскоре появились автоматически выпускаемые закрылки. Они выдвигались за счет разрежения воздуха над крылом на больших углах атаки.

Говоря о начале применения предкрылков в авиации, нельзя не упомянуть о Сергее Алексеевиче Чаплыгине. В 1921 г. он дал теоретическое обоснование работы щелевых крыльев и разработал общие формулы для их расчета, что позволило определять эффективность таких крыльев на различных режимах обтекания профиля [53, с. 258-288].

13*Для достижения той же подъемной силы при увеличении веса иди (и) уменьшении плотности воздуха самолет должен лететь на больших углах атаки.

Рис-1.80 Пожарные снимают самолет, упавший на крышу дома на ул. Полянка в Москве

Рис.1.81– Предкрылок Хендли Пейдж. Рисунок из патента

Крыло с предкрылками впервые было опробовано в Англии в начале 20-х голов на одномоторных самолетах DH-9 и DH-60 «Мосс». В 1926 г. Лахманн установил предкрылки на немецком одномоторном биплане Альбатрос С-72 [54, с. 137; 55, с. 62]. Полеты показали, что применение предкрылков позволяет увеличить максимально допустимый угол атаки с 10-15 4' до 27-37°, намного снижает вероятность попадания самолета в срыв и штопор. Этот успешный опыт способствовал широкому применению крыла с предкрылком в авиастроении. В 1928 г. Военное министерство Англии даже ввело указ об обязательном применении предкрылков на самолетах 127, с. 104 1. Вообще же предкрылки чаще всего устанавливались на маневренных самолетах – спортивных, самолетах для воздушного боя.

Значительный вклад в развитие безопасности полета внесла деятельность двух американских меценатов – Даниэля и Гарри Гуггенхеймов. В 1926 г. они основали фонд содействия развитию авиации, главной целью которого являлось уменьшение числа летных происшествий. В 1929 г. на деньги этого фонда был проведен специальный конкурс на самый безопасный самолет. Главный приз составлял 100 тыс.долларов – очень большую в то время сумму. Почти все самолеты, принимавшие участие в конкурсе, имели щелевое крыло той или иной конструкции [54, с. 132-133].

Некоторые авиаконструкторы в поисках путей создания "безопасного самолета" решили отойти от общепринятой в авиастроении схемы и создали экспериментальные самолеты схем "бесхвостка", "утка", "тандем". Они считали, что применение нестандартных аэродинамических схем позволит значительно повысить безопасность полета, т.к. при указанных компоновках рули высоты расположены на крыле или перед ним и, следовательно, не теряют эффективность из-за срыва потока за крылом, как случалось на самолетах классической схемы на больших углах атаки.

Конструкция экспериментального самолета "Птеродактиль-1" с двигателем мощностью 30 л.с. (рис. 1.82) была подчинена принципиально новой концепции системы управления, разработанной английским ученым и конструктором Г. Хиллом. Понимая, что обычное хвостовое оперение подвержено влиянию завихренного потока за крылом, а элероны часто теряют эффективность на больших углах атаки, Хилл остановил свой выбор на самолете схемы "бесхвостка" с "плавающими" поверхностями управления на концах крыла. Эти органы управления представляли собой элероны большой площади, шарнирно соединенные с крылом таким образом, что сами, независимо от положения самолета, устанавливались "по потоку". Понятно, что такие рулевые поверхности работоспособны при любых углах атаки крыла. Управление направлением полета осуществлялось с помощью поворотных килей, расположенных под крылом и также не терявших эффективность на больших углах атаки.

"Птеродактиль-1" испытывался в 1925 г. В целом, он летал неплохо. Самолет не выходил из– под контроля летчика даже при углах атаки в 45°, имел широкий диапазон скоростей полета. Вместе с тем, ощущались колебания самолета при отклонении элевонов – ведь их площадь и момент инерции были в несколько раз больше, чем у обычных органов управления. При валете из-за небольшой скорости и малого плеча действия рулевых поверхностей машина недостаточно хорошо слушалась рулей [56, с. 17– 18]. Другим необычным самолетом 20-х годов был F-19 немецких конструкторов – Генриха Фокке и Георга Вульфа. Он имел схему утка" (рис. 1. 83). Расположение горизонтального оперения впереди крыла должно было устранить опасность попадания самолета в срыв и штопор, т. к. при превышении допустимого угла атаки срыв наступал не на крыле, как у обычных самолетов, а на горизонтальном оперении, остановленном, из условия продольной балансировки аппаратов схемы "утка", под большим, чем крыло, углом. Возникающий при этом пикирующий момент автоматически выводил самолет из опасного положения.

Самолет имел два двигателя мощностью по 75 л.с.,трехместную кабину. Для компенсации путевой неустойчивости из-за удлиненной носовой части фюзеляжа с горизонтальным оперением относительная площадь вертикального киля была в 2-3 раза больше, чем обычно.

F-19 впервые поднялся в воздух в 1927 г. В одном из полетов самолет потерпел аварию, в которой погиб Г. Вульф. В 1930 г. появился вариант F-19а с более мощными двигателями. Его испытания прошли вполне успешно. В целом, пилотирование самолета мало отличалось от управления обычным самолетом. Отмечалась высокая эффективность руля высоты, возможность управляемого полета на очень больших углах атаки (Су доп.=1,2), простота взлета и посадки. Но были и недостатки: склонность к продольным колебаниям при полетах в неспокойной атмосфере, заметна, потеря высоты при выходе и: срыва( 14*

[Закрыть]) [56, с. 114-115].

14*Так как для схемы «утка» в горизонтальном полете G – Укр.+Yr.o., то при срыве потока на горизонтальном оперении G › Y

Рис. I 82. «Птеродактиль-1»

Рис. 1.83. Фокхе F-19

В начале 30-х годов создание дешевого и безопасного «массового» самолета взялся французски» изобретатель А. Минье. 3 1933 г. он построил миниатюрный самолет схемы «тандем» с мотором мощностью всего 18 л.с. (рис. 1.84 Самолет получил название «Пу дю сьель» («Небесная блоха»). Тандемное расположение крыльев должно было обеспечивать хорошк продольную устойчивость без использования горизонтального оперения, малую чувствительность к изменению центровки и автоматический выход из срывных режимов (по тем же причинам, что и при схеме «утка»). Система управления был.: необычной. Переднее крыло могло поворачиваться вокруг своей продольной оси для управления в вертикальной плоскости. Элероны отсутствовали; для поперечной устойчивости концы крыла имели отгиб вверх. Крылья были расположены очень близко друг к другу, переднее выше заднего. При этом между ними образовывалась сравнительно узкая щель, т.е. переднее крыло как бы выполняло роль щелевого предкрылка.

Минье активно пропагандировал "Пу дю сьель", настойчиво проводя мысль, что это и есть тот самый дешевый, простой и безопасный самолет, который легко построить и на котором может летать каждый. Идея была подхвачена и самолеты по тип; "блохи" Минье вскоре появились во многих странах. Всего было изготовлено более 100 самолетов этого типа, в том числе в СССР – около 10. Однако долгожданным "самолетом для каждого" "Пу дю сьель" не стал. Самолет оказался совсем не так безопасен, как ожидали; произошло несколько катастроф, погибли люди. С помощью аэродинамических исследований выяснилось, что из-за близкого расположение крыльев аппарат статически неустойчив, а эффективность продольного управление недостаточна, чтобы вывести самолет из крутого пикирования. Более опасным, чем обычно, оказалось управление с помощью поворота крыла: из-за слишком резкой реакции на отклонения ручки управления была велика вероятность "раскачки" самолета малоопытным пилотом. На основании сделанных выводов в ряде стран были запрещены полеты на самолетах типа "Пу дю сьель" [56, с. 144-146].

Итак, применение необычных аэродинамических компоновок не решило задач, создания "безопасного" самолета. Обладая некоторыми преимуществами, рассмотренные выше машины имели и существенные недостатки. Это делало их неконкурентноспособными по сравнению с привычными самолетами классической схемы, особенно после появления механизированного крыла, позволившего заметно расширить диапазон летных углов атаки и скоростей полета.

Рис. 1.84. Самолет Л. Минье «Пу дю сьель»

Что касается самой идеи массового и безопасного самолета, то она была и остается утопической. И в наши дни, при намного более высоком уровне развития авиационной науки и техники, ни один вид летательного аппарата не может быть назван «безопасным». В полетах всегда был, есть и будет элемент риска.

Поиск новых путей развития самолетов

Как уже отмечалось, обстановка после первой мировой войны не способствовала развитию технического прогресса в авиастроении. В условиях перепроизводства самолетов и отсутствия гарантированных заказов конструкторы, в основном, шли по пути мелких усовершенствований существующих образцов и приспособления военных летательных аппаратов для мирных целей. Однако в середине 20-х годов запасы авиационной техники были исчерпаны (в основном, за счет продажи ее государствам, в которых отсутствовала собственная авиапромышленность), самолеты все активнее стали применяться для коммерческих и научных целей, возникла необходимость замены устаревших образцов стоящих на вооружении самолетов. Все это способствовало активизации поиска новых путей развития авиации. В 20-е годы начались работы по созданию самолетов типа «летающее крыло», развивалась идея безаэродромной авиации, были начаты попытки замены бензинового двигателя внутреннего сгорания другими типами авиационных силовых установок.

Идея самолета со специально спрофилированным фюзеляжем, который является как бы частью крыла и участвует в образовании подъемной силы, зародилась еще на заре развития авиации. В 1910 г. Г. Юнкерс разработал проект самолета, в котором пассажиры, двигатели и груз размешались внутри крыла толстого профиля [14, с. 231-232]. Это должно было способствовать повышению аэродинамического качества самолетов и уменьшаю вес конструкции, т.к. расположенные в крыле грузы частично компенсировали нагрузки от действия подъемной силы.

С увеличением размеров самолетов и распространением в авиации толстого монопланного крыла идея "крыла-фюзеляжа" начата принимать реальные очертания. В 1924 г. американский авиаконструктор В. Бурнелли построил двухмоторный металлический биплан BR-2 с широким фюзеляжем, имеющим в сечении форму крыльевого профиля (рис. 1.85). Размеры пола грузовой кабины составляли 4.27x4,57 м. высота – 1.98 м. Самолет имел взлетный вес 7500 кг и мог развивать скорость 164 км/ч [16, с. 257b]. Впоследствии Бурнелли выпустил еше несколько однотипных самолетов, на этот раз с монопланным крылом. Его примеру последовала французская фирма Диль и Баклан, создавшая на рубеже 20-х – 30-х годов в качестве эксперимента два пассажирских бесфюзеляжных самолета: DB-70 и DB-71. Напомню, что центральная часть крыла использовалась для размещения пассажиров на самолетах-гигантах Юнкерс G-38 и АНТ-20 "Максим Горький". Однако дальше всех пошел конструктор К. А. Калинин, полностью устранивший фюзеляж на своем семимоторном самолете К-7.

Рис 1.85. Бурнелли BR-2

Рис 1.86. Схема самолета К-7

Объясняя свой выбор, конструктор в 1934 г. писал: "При создании новых больших машин новые пути ведут в сторону новых схем самолетов, в сторону использования крыла для размещения грузов. Это значит, что пути ведут к «летающему крылу», которое и есть идеальный самолет. Чтобы совершить переход к «летающему крылу», возникла необходимость построить машину по принципу «все в крыле» [57, с. 203].

Центроплан крыла размахом 53 м имел гипертрофированно толстый профиль (с=33 %). Благодаря этому высота центроплана составляла 2,33 м, что позволяло свободно перемещаться внутри крыла. Общая площадь "жилого отсека" в центроплана была 6x10.6 м (рис. 1.86). В пассажирском варианте самолета там могли находиться пассажиры (до 128 человек), в военном варианте – бомбы. К-7 разбился 21 ноября 1933 г. во время испытаний на максимальную скорость из-за разрушения одной из балок, несущих хвостовое оперение [57].

Очередным логическим шагом к созданию "идеального самолета" должно было стать появление "летающего крыла" – самолета, не имеющего ни фюзеляжа, ни хвостового оперения, ни других частей, создающих "вредное" (т.е. не связанное с образованием подъемной силы) аэродинамическое сопротивление.

Первым за воплощение идеи самолета типа "летающее крыло" взялся советский авиаконструктор и планерист Б. И. Черановский. В 1926 г. он построил легкий экспериментальный самолет-"бесхвостку" БИЧ-3 с крылом параболической формы (рис. 1.87). Благодаря большой относительной толщине профиля и значительной длине корневой хорды, двигатель и кабина летчика почти не выступали за обводы крыла. Чтобы максимально уменьшить аэродинамическое сопротивление, было применено одноколесное шасси. Устойчивость и управление должны были обеспечиваться элевонами на задней кромке крыла и расположенным за кабиной килем с рулем направления. По отзывам летчика Б. Н. Кудрина, испытывавшего этот необычный самолет, БИЧ-3 хорошо слушался рулей, обладал удовлетворительной устойчивостью [58]. Однако ненадежная работа мотора и трудности при разбеге из-за одноколесного шасси не позволили закончить испытания.

После успешных полетов экспериментального БИЧ-7А с более мощным двигателем и обычным двухколесным шасси (1932 г.) Черановский решил применить схему летающее крыло" при создании пассажирского самолета. БИЧ-14 имел полуутопленную в крыле пятиместную закрытую кабину, два двигателя по 100 л.с. были расположены на передней кромке крыла. В отличие от первых экспериментальных образцов, этот самолет оказался неустойчивым и плохо управляемым, что не позволило применить его для пассажирских перевозок [56, с. 53-54]. Указанные недостатки во многом были вызваны тем, что, в отличие от БИЧ-3 и БИЧ-7А, на БИЧ-14 вертикальное оперение стояло между моторами и не обдуваюсь струей от винта. Из-за небольшого расстояния от центра тяжести самолета его эффективность была недостаточной.

Приверженцем идеи "летающего крыла" был также немецкий авиаконструктор У. Липпиш. В 1931 г. он построил экспериментальный бесхвостый самолет "Дельта-1" с крылом большой относительной толщины, со стреловидной передней и прямой задней кромкой. Самолет имел расположенный за кабиной двигатель с толкающим репеллером, вертикальные кили были установлены на концах крыла (рис. 1.88). Продольной устойчивости должен был способствовать, так называемый, самоустойчивый профиль крыла: благодаря отогнутой вверх хвостовой части профиля центр давления смешатся таким образом, что при увеличении угла атаки возникал пикируюший момент, стремящийся возвратить самолет в исходное положение. На задней кромке размешались элероны и рули высоты.

Рис.1.87. БИЧ 3

На «Дельта-1» был осуществлен успешный демонстрационный перелет по Германии, который породил интерес к новой схеме у конструкторов многих стран.

Несмотря на то, что некоторые из первых экспериментальных аппаратов схемы "летающее крыло" продемонстрировали при испытаниях удовлетворительные летные качества, заметных преимуществ перед обычными самолетами они не проявили. При одинаковых весе и мощности максимальная скорость "бесхвосток была не больше, чем у самолетов классической схемы. Не оказалось преимуществ и в отношении дальности и грузоподъемности. Это свидетельствует о том. что аэродинамическое совершенство "летающих крыльев" 20-х – начала 30-х годов было не выше, чем у обычных самолетов. Небольшие размеры самолетов заставляли конструкторов увеличивать толщину крыла, чтобы разместить внутри пилота и агрегаты, а это вело к росту профильного сопротивления. Кроме того, для "бесхвосток" было характерно крыло со стреловидностью по передней кромке и большой корневой хордой, имеющее сравнительно небольшое удлинение.

Рис. 1.88. Дельта -Г

Таблица 1.11. Характеристики первых самолетов типа «летающее крыло».

В отличие от других типов летательных аппаратов – дирижабля, вертолета, для взлета самолета требуется разбег по земле. Приземление также происходит с пробегом. В зависимости от веса и нагрузки на крыло взлетно-посадочная дистанция самолетов составляла от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Если в случае вынужденной посадки летчику не удавалось найти подходящей площадки на земле, приземление заканчивалось аварией. Немалые трудности представлял и взлет после вынужденной посадки, даже если последняя прошла успешно.

Указанные особенности обусловили работы по созданию самолетов, которые могли бы взлетать и садиться без разбега. Первые проекты самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП) относятся к XIX веку [14. с. 58]. В 20-е – начале 30-х годов появились новые проекты: с поворотными винтами (В. Маргулис. Франция), с поворотным крылом, с останавливаемым и превращаемым в крыло несущим винтом (Г. Геррик, США). В СССР в 30-е годы изучением возможности создания самолета вертикального взлета и посадки занимался Б. Н. Юрьев. В отличие от зарубежных изобретателей. Юрьев выступал за постройку СВВП с вертикальным положением фюзеляжа при взлете [59, с. 8-9].

Воплощению всех этих замыслов препятствовала недостаточная энерговооруженность самолетов: для вертикального взлета требовалась удельная нагрузка на мощность 1.4-1.7 кг/л.с. [59, с. 10]. что примерно вдвое больше реально достижимых в рассматриваемый период величин.

После первой мировой войны возобновились работы по вертолетам. История этих летательных аппаратов выходит за рамки книги, поэтому скажу лишь, что к началу 30-х годов вертолет по-прежнему оставался экспериментальным аппаратом. Из-за неудовлетворительной устойчивости и управляемости, небольшой грузоподъемности и малого ресурса агрегатов силовой установки он был неприемлем для решения практических задач.

Некоторый успех был достигнут лишь на пути создания автожиров – летательных аппаратов, представляющих собой комбинацию самолета и вертолета. Автожир имеет крыло и фюзеляж, как у самолета и горизонтальный винт, как у вертолета, однако в полете винт не связан с двигателем и вращается под действием набегающего потока воздуха, создавая значительную дополнительную подъемную силу. Хотя автожир и требовал разбега и пробега при взлете и посадке. благодаря искусственной раскрутке горизонтального винта перед стартом дистанция разбега была намного короче, чем у самолета. Кроме того, при остановке мотора в полете авторотирующий несущий винт уменьшал скорость снижения, т.е. играл роль своеобразного парашюта. Это повышало безопасность при приземлении. Недостатками автожира по сравнению с самолетом был больший вес конструкции и большее аэродинамическое сопротивление в полете.

Первые успешные автожиры были построены в 1923-1924 гг. испанским авиаконструктором X. де ля Сьерва [60]. В связи с популярностью идеи безопасного "самолета для каждого" автожир сразу же привлек к себе интерес. К 1933 г. в мире было построено уже более 130 аппаратов этого типа. Некоторые из автожиров производились серийно. В 1934 г. в Москве, в ЦАГИ был создан автожир А-7, на котором впервые в мире установили стрелковое вооружение. В 1941 г. пять автожиров этого типа даже принимали участие в боевых действиях, правда без большого успеха.

Автожир имел короткую жизнь. Конструкторы вертолетов, используя опыт строительства автожиров, в частности конструкцию втулки несущего винта, создали во второй половине 30-х годов экспериментальные образцы вертолетов, которые по своим летным возможностям превосходили автожиры. По сравнению с последним. вертолет мог неподвижно висеть в воздухе, был способен к взлету и посадке без разбега и пробе га. В годы второй мировой войны вертолет полностью вытеснил автожир.

Рис.1 89. Автожир

Как уже отмечалось, в 20-е годы удалось достигнуть заметного прогресса и развитии авиационных двигателей внутреннего сгорания. За 10 послевоенных лег удельный вес авиамоторов снизился в среднем на одну треть, вдвое возросла мощность, повысилась надежность. Тем не менее, ученые и изобретатели вели поиск новых, более совершенных типов силовых установок для самолетов.

Одним из недостатков, присущих двигателю внутреннего сгорания, было падение мощности с увеличением высоты полета (рис. 1.90». Разряженная атмосфера не обеспечивала карбюратор тем количеством воздуха, которое необходимо для нормального горения смеси, двигатель как бы задыхался. Это делало невозможным полеты на больших высотах, заманчивых тем, что плотность воздуха, а следовательно и аэродинамическое сопротивление, там намного меньше, чем у земли.

Для повышения мощности двигателя на высоте были созданы специальные "переразмеренные" моторы. Конструкторы шли на преднамеренное завышение объема или степени сжатия двигателя. Так как при работе у земли на полной мощности двигатель быстро бы вышел из строя (обычно фирмы гарантировали возможность не более пятиминутной работы у земли при полном открытии дросселя [22, с. 163]), "полный газ" давался на высоте, при этом конструктивно предусмотренный запас мощности компенсировал потери из-за уменьшения плотности воздуха. Примером "переразмеренного" авиадвигателя 20-х годов является немецкий BMW-6 или его советским лицензионный аналог М-17, имеющий на номинальном (рассчитанном на продолжительную работу) режиме мощность 500 л.с., а на форсированном (взлетном) режиме – 680 л.с. Недостатком этого способа было увеличение веса двигателя по сравнению с обычным двигателем той же номинальной мощности. Так, удельный вес М-17 был 1,08 кг/л.с. – больше, чем у созданного почти на десять лет раньше обычного двигателя "Либерти" [9, с. 71].

Указанная проблема возродила интерес к весьма популярной в XIX веке идее самолета с ракетным двигателем. Как известно, в отличие от обычного мотора, тяга реактивного двигателя не зависит от высоты полета. Кроме того, отношение тяги к весу у ракетного двигателя намного больше, чем у винтомоторной силовой установки.

Рис. 1.90 Изменение мощности двигателя при увеличении высоты полета

Первые практические шаги в этой области были сделаны в Германии в конце 20-х годов. Группа энтузиастов реактивного полета – М. Вальс. Ф. фон Опель. Ф. Зандер и А. Липпиш решили установить пороховой ракетный двигатель на планере. Такой вид летательного аппарата получил впоследствии название «ракетоплан».

Так как ракетный двигатель нужно было разместить так. чтобы не нарушилась центровка аппарата, была выбрана схема "утка". В задней части фюзеляжа установили две пороховые ракеты конструкции Зандера, которые должны были ,рабатывать последовательно, одна за другой. 11 июня 1928 г. летчик Ф. Штамер совершил 4 полета на ракетоплане, дальность третьего, самого удачного полета составила около полутора километров. Четвертое испытание едва не закончилось катастрофой. Через две секунды посте запуска двигателя произошел взрыв, и планер загорелся. За счет быстрого снижения Штамеру удалось сбить пламя и благополучно приземлиться. Однако в момент посадки провода электрического запала, изоляция которых сгорела, замкнулись, и воспламенился заряд второй пороховой ракеты. К счастью, пожар удалось быстро потушить и пилот не пострадал [61].