История самолётов 1919 – 1945 - Д. Соболев

Рис. 1.78. Самолет Ч. Линдберга в Аэрокосмическом музее, США

Перелет Линдберга через Атлантику оказал огромное влияние на авиацию, сопоставимое, разве что, с реакцией на перелет Л. Блерио через Ла Манш в 1909 г. Он убедительно продемонстрировал возросшие возможности авиационной техники и способствовал быстрому развитию производства частных легкомоторных самолетов. Если в 1926 г. в США имелся только 41 самолет частного пользования, то в 1928 г. их было зарегистрировано уже 620, а в 1929–1454 [47,с. 129].

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].

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].