История самолётов 1919 – 1945 - Д. Соболев

Рис. 3.2. Нортроп «Альфа» и Лзрокосмическом музее (Вашингтон)

Во-вторых, в отличие от «Веги» и большинства других самолетов-монопланов того времени, «Альфа» имела низкорасположенное крыло. С появлением на самолетах убираемого шасси такая схема стала общепринятой, т. к. убирать стойки и колеса в крыло было проще, чем в фюзеляж. Правда. Нортроп «Альфа» имел неубирающееся шасси, поэтому не вполне ясно, чем обосновывался выбор низкопланной схемы в данном случае. Можно предположить, что эта компоновка была принята Нортропом в предвидении перехода в ближайшем будущем к убирающимся в полете колесам.

Применение низкорасположенного крыла в сочетании с монококовым фюзеляжем вызвало новую проблему: изменение характера обтекания в месте сочленения горизонтальной и цилиндрической поверхностей приводило к росту так называемого сопротивления интерференции — аэродинамического сопротивления, вызванного взаимовлиянием обтекаемых частей. Для устранения этого недостатка Нортроп использовал специальные поверхности — «наплывы», закрывающие ту часть у корня крыла, которая являлась источником дополнительного сопротивления. Форма наплывов была разработана на основе экспериментов в Калифорнийском технологическом институте [3, с. 64]. С этого времени наплывы в месте соединения крыла и фюзеляжа стали применяться на всех самолетах-низкопланах с фюзеляжем овальной формы.

Наряду с прогрессивными конструктивными особенностями самолет Д. Нортропа имел неубирающееся шасси, открытую кабину пилота, слишком малую нагрузку на крыло. В результате при одинаковых двигателях он заметно уступал по скорости самолету «Вега» 5С. Поэтому Норгроп «Альфа» имел меньшее распространение, чем первые скоростные монопланы фирмы Локхид. Было выпущено только несколько самолетов, которые использовали для перевозки почты, реже — для пассажирских перевозок.

В 1933 г. Нортроп создал усовершенствованный вариант («Дельта») с более мощным двигателем, обтекателями колес шасси, закрытой кабиной пилота и закрылками на крыле. Благодаря этим мерам скорость самолета возросла на 70 км/ч. Самолет мог брать на борт 6 пассажиров. Построенный в 32 экземплярах, он некоторое время применялся на линиях авиакомпаний Пан-Америкен и TWA [2, с. 713].

Третьей американской фирмой, включившейся в создание скоростных самолетов- монопланов, была фирма Боинг. В 1930 г. она произвела почтово-пассажирский одномоторный самолет «Мономейл». Как уже отмечалось, это был первый коммерческий самолет с убирающимся шасси. Таким образом, этот самолет воплощал в себе все технические новшества кроме посадочной механизации крыла и винта изменяемого шага. Однако именно из-за отсутствия закрылков и ВИШ самолет оказался не очень удачным и не пошел в серию. Сравнительно небольшая нагрузка на крыло не позволила использовать все достоинства аэродинамической схемы[17]. Следует также сказать, что в отличие от других описанных здесь машин, двигатель самолета был закрыт кольцом Тауненда, являвшимся, как известно, менее совершенным типом обтекателя, чем капот NACA. При испытаниях максимальная скорость «Мономейла» составила всего 254 км/ч.

Самым удачным из скоростных пассажирских самолетов первого поколения (одномоторные 5-6-местные машины) был Локхид «Орион» (рис. 3.3). Это — первый пассажирский самолет, снабженный посадочной механизацией. Применение закрылков позволило увеличить нагрузку на крыло до 100 кг/м²- величины, которая в те годы применялась только на специальных гоночных самолетах. Это, а также сравнительно небольшой вес самолета позволили конструкторам фирмы Локхид избежать недостатков пассажирского Боинга. Благодаря убирающемуся шасси и другим мерам по улучшению обтекаемости в полете коэффициент лобового сопротивления «Ориона» составлял всего 0,021. Самолет мог брать на борт 6 пассажиров и лететь с ними на расстояние 1200 км с крейсерской скоростью 320 км/ч; максимальная скорость достигала 360 км/ч [1, с. 89]. Это был самый скоростной американский пассажирский самолет первой половины 30-х годов.

Рис. 3.3. Локхид «Орион»

В Европе вначале с недоверием отнестись к сообщениям об успехах американских авиаконструкторов. Только после того, как Локхид «Орион» с 1932 г. стал применяться на авиалинии Цюрих-Мюнхен-Вена, европейские авиационные специалисты смогли убедиться в эффективности мер, направленных на снижение аэродинамического сопротивления. По скорости «Орион» превосходил самолеты-истребители того времени, не говоря уже о бомбардировщиках. С этого момента началась повсеместная модернизация самолетного парка.

Считается, что первым в Европе скоростным пассажирским самолетом был германский Хейнкель Не-70, совершивший первый полет 1 декабря 1932 г. [3, с. 69; 5, с. 401]. Однако на самом деле первый серийный скоростной пассажирский самолет — ХАИ-1 (рис. 3.4) — создали в СССР. Первый полет ХАИ-1 состоялся 8 октябре 1932 г. |8, с. 443]. Его построили в Харьковском авиационном институте под руководством профессора И. Г. Немана. По схеме и конструкции он напоминал Локхид «Орион», но из- за отсутствия посадочной механизации имел большую площадь крыла. Мощность мотора М-22 составляла 480 л.с., пассажировместимость — 6 человек. Фюзеляж представлял собой монокок, выклеенный из нескольких слоев шпона. Кабина летчика закрывалась обтекаемым фонарем с длинным гаргротом, в котором находились топливные баки. Для уменьшения сопротивления трения все деревянные поверхности были оклеены полотном и покрыты лаком. Шасси убиралось в крыло с помощью тросового привода. Согласно проведенному автором расчету, коэффициент лобового сопротивления ХАИ-1 был равен 0,022.

Во время летных испытаний осенью 1932 г. ХАИ-1 показал скорость 300 км/ч, летчики отмечали его хорошую управляемость, отсутствие вибраций в полете. В момент своего появления это был самый скоростной в Европе пассажирский самолет. Основным недостатком ХАИ-1 явилась неудовлетворительная работа механизма ручной уборки и выпуска шасси. Летчик должен был тратить много времени на вращение штурвальчика, внимательно следить за правильностью укладки тросов в канавках шкива. Из-за отказа замков фиксации стоек колес опытный экземпляр самолета потерпел аварию: при разбеге у него сложились шасси. Отмечалась также недостаточная прочность некоторых элементов конструкции.

Рис. 3.4. ХАИ-1

Необходимость доработок задержала ввод самолета в эксплуатацию до 1936 г., а всего было построено 43 ХАИ-1, которые использовались на авиалиниях до конца 1940 г. [7, с. 379–380].

В конце 20-х годов были сняты ограничения на развитие авиации в Германии. Это дало стимул авиаконструкторам к созданию скоростных самолетов. Первый немецкий самолет, летающий со скоростью более 300 км/ч, построил Э. Хейнкель. Работы по проектированию этой скоростной пассажирской машины начались по заказу крупнейшей немецкой авиакомпании Люфтганза и Министерства транспорта, увидевших в новом поколении американских коммерческих самолетов опасного конкурента национальной авиапромышленности.

Не располагая столь же совершенными двигателями воздушного охлаждения, как американские, Хейнкель решал установить на самолете двигатель водяного охлаждения фирмы BMW мощностью 500 л.с. Это предопределило заметные отличия в облике самолета, т. к. известно, что форма фюзеляжа во многом зависит от типа силовой установки. Хейнкель Не-70 имел вытянутый вверх овальный металлический монококовый корпус со сравнительно небольшим миделем, деревянное крыло эллиптической формы с работающей фанерной обшивкой и такой же формы оперение (рис. 3.5). Шасси убиралось в крыло с помощью гидропривода; имелся и резервный механический привод уборки и выпуска шасси. Для уменьшения сопротивления в полете радиатор также мог убираться в фюзеляж. Пассажирская кабина была рассчитана на 4 человек, кроме того предусматривалась возможность размещения одного пассажира в кабине пилотов. Крыло не имело посадочной механизации, конструктор пошет на увеличение нагрузки на м² за счет большей посадочной скорости (110 км/ч). Крейсерская скорость полета He-70 составляла 323 км/ч — больше, чем у любого другого пассажирского самолета того времени. Весной 1933 г. летчик Люфтганзы Унтхун установил на самолете 8 мировых рекордов скорости; в частности, на нем была достигнута скорость 357,4 км/ч с полезной нагрузкой в 1 тонну [5, с. 401].

Рис-3.5. Хейнкель He-70.

Не-70 был первым в Германии самолетом с убирающимся шасси. С этим связан один забавный случай. Служащие аэродрома, на который должен был совершить посадку Не-70, не зная об особенностях этой машины, увидев самолет, подняли тревогу, решив, что он потерял в полете шасси, и сейчас произойдет авария [8, с. 105–106].