Авиация и время 2015 №6 (150)

Истребители на сэкономленные деньги

Окончание. Начало в «АиВ», № 5’2015

22 июня 1940 г. группа разработчиков фирмы «Кертисс-Райт» под руководством Донована Берлина (Donovan Berlin) получила контракт на свой проект истребителя Model 24 (CW24). Берлин хотел построить самолет по схеме «утка» со среднерасположенным стреловидным крылом (35° по передней кромке). Такая схема обещала удивительную маневренность и хорошие штопорные характеристики, но проблемы с продольной устойчивостью, присущие «утке», могли бы поставить крест на всех ее достоинствах. CW24 предполагалось оснастить силовой установкой с соосным толкающим винтом и двигателем Continental IV-1430-3, которая могла обеспечить максимальную расчетную скорость полета не менее 815 км/ч.

Большие технические риски заставили конструкторов провести солидный объем как теоретических, так и практических исследований. Специально для продувок в аэродинамической трубе была построена довольно крупная модель истребителя в масштабе 1:4. Более 600 продувок показали, что летчика ждут сложности не только в продольном канале управления. Оказалось, что не обеспечена стабилизация машины по крену и курсу. Общее заключение после продувок было отрицательным, самолет оказался неустойчивым.

Как тут не привести слова Орвила Райта, который сказал, что устойчивость «утки» по тангажу определяется мастерством летчика. Понимание этого давало Берлину надежду на то, что его коллективу все же удастся добиться успеха. Ведь модель для продувок не обеспечивала обратной связи, другими словами, у нее не было пилота, который мог бы рассказать о своих ощущениях и помочь в совершенствовании аппарата.

Конструктору удалось убедить руководство своей фирмы профинансировать постройку пилотируемого экспериментального самолета в масштабе 1:1. На нем предполагалось отработать систему управления, подобрать положение и площадь рулей, а также других аэродинамических поверхностей. Опытному аппарату присвоили обозначение CW24-B (per. № 42-39347). Представители армии одобрили его постройку в ноябре 1941 г.

Продувка экспериментального самолета CW24-B в аэродинамической трубе NACA в Лэнгли

Первый опытный ХР-55 (№ 42-78845) с открытым фонарем кабины и снятой крышкой отсека вооружения

Конструкцию CW24-B максимально упростили и облегчили. Силовой набор фюзеляжа сварили из стальных труб и обшили тканью, а низкорасположенное крыло изготовили из дерева. На нем, приблизительно посередине полуразмаха, закрепили две вертикальные поверхности с рулями направления. Механизация крыла включала элероны и закрылки. Роль руля высоты играло переднее горизонтальное оперение (ПГО). Трехстоечное шасси с носовым колесом не убиралось, но для снижения лобового сопротивления его закрыли обтекателями. Для полета вполне хватало небольшого двигателя Menasco С68-5 мощностью 275 л.с. с двухлопастным деревянным винтом. Простота CW24-B позволяла изменять конструкцию машины в условиях аэродромных мастерских, не тратя времени на перевозку самолета на завод и обратно.

Никакой контрольно-записывающей аппаратуры и специальных датчиков на борт не ставили, а все данные о поведении машины в воздухе должен был фиксировать второй член экипажа — инженер. Он находился в небольшой кабине, расположенной позади кресла пилота. Для наблюдения за крылом и вертикальными поверхностями в бортах его кабины сделали два больших окна.

Построенную машину перевезли в испытательный центр армии на базе Мюрок. 2 декабря 1941 г. фирменный летчик-испытатель Харви Грей (Harvey Gray) совершил на ней первый полет. Отзыв пилота был положительным — летать самолет мог. Однако отмечалась слабость силовой установки (максимальная скорость всего 290 км/ч) и путевая неустойчивость.

Начались довольно интенсивные полеты и доработки конструкции. В течение полугода CW24-B совершал в среднем по одному полету в день. Инженеры меняли площадь дополнительных вертикальных поверхностей на законцовках крыла, их положение по размаху, добавляли к крылу законцовки различной стреловидности, а к капотам двигателя — верхний и нижний дополнительные кили и т.д. К маю 1942 г. большинство проблем было решено, и стабильную конфигурацию CW24-B удалось определить. Всего самолет сделал 169 полетов. Для вынесения окончательного вердикта CW24-B отправили для продувок в натурной трубе NACA в Лэнгли.

Одновременно с доработками экспериментальной машины соответствующие изменения вносились в проект истребителя CW24. 10 июля 1942 г. армия заказала фирме «Кертисс-Райт» три прототипа под обозначением ХР-55 (per. №№ 42- 78845, 42-78846, 42-78847). Двигатель от «Континентал» не был готов, поэтому конструкторы решили установить на самолеты мотор Allison V-1710-95 максимальной мощностью 1275 л.с. По проекту встроенное вооружение истребителя состояло из двух 20-мм пушек и двух пулеметов калибром 12,7 мм.

После замены силовой установки на менее мощную самолет решили немного облегчить, путем уменьшения запаса топлива и замены пушек на пулеметы. Кроме того, вместо соосного винта поставили обычный трехлопастный винт изменяемого шага. Для обеспечения аварийного покидания самолета предусмотрели отстрел лопастей при помощи пиропатронов.

13 июля 1943 г. первый ХР-55 выкатили из сборочного цеха. С точки зрения аэродинамики он полностью соответствовал экспериментальному CW24-B. Вооружение на самолет не установили. Инженеры фирмы назвали свое детище Ascender (с англ, набирающий высоту). Сначала оно было неформальным, а затем прижилось и стало использоваться в официальных бумагах. Хотя на аэродроме имя самолета интерпретировали по-иному, делая в середине слова паузу — получалось Ass Ender (последняя задница).

ХР-55 (N9 42-78845) на аэродроме Скотт Филд

Третий опытный экземпляр самолета ХР-55 (N9 42-78847)

Второй опытный ХР-55 (№ 42-78846) в испытательном полете

19 июля 1943 г. с взлетной полосы аэродрома Скотт Филд летчик-испытатель Харви Грей поднял ХР-55 в воздух. Самолет разбегался очень долго, но Грей опасался зацепить винтом за ВПП и увеличить взлетный не рискнул. В остальном первый полет прошел нормально. Для сокращения дистанции разбега решили увеличить площадь ПГО на 15%, а для сохранения балансировки самолета элероны механически связали с закрылками (когда закрылки выпускались во взлетное положение, элероны также отклонялись на некоторый угол и повышали коэффициент подъемной силы).

15 ноября 1943 г. очередной испытательный полет закончился серьезной аварией. Грей проводил испытания на устойчивость, когда остановился двигатель. На высоте 4900 м самолет потерял управление, перевернулся и вошел в плоский штопор. Хотя лопасти винта отстрелить не удалось, летчик выжил. Он просто выпал из кабины и раскрыл парашют, ведь поступательная скорость была небольшой, и воздушный поток, который мог бросить пилота на винт, практически отсутствовал. Машина плашмя упала на вспаханное поле и разрушилась.

Разобравшись в причинах аварии, ученые рекомендовали увеличить размах крыла и углы отклонения ПГО. Нужные изменения смогли внести только в третий образец. Ко времени окончания расследования второй самолет был фактически закончен. 9 января 1944 г. Ascender № 2 поднялся в воздух. Конструктивно он был почти полностью подобен первому самолету. Незначительные модификации затронули только систему управления. Конструкторы изменили пружинные сервокомпенсаторы элеронов и триммеры ПГО. После аварии инженеры опасались, что и этот самолет может попасть в штопор, поэтому летчикам запрещалось выводить его на критические углы атаки на высотах менее 6100 м, а также снижать скорость полета ниже минимальной эволютивной.

25 апреля к испытательным полетам, которые проводились в исследовательском центре армии на базе Райт Филд в Дэйтоне, присоединился третий образец ХР-55. Его уже доработали в соответствии с рекомендациями аэродинамиков, в частности, размах крыла увеличили на 1,2 м. В носовую часть установили полный комплект вооружения — четыре 12,7-мм пулемета Colt-Browning М2 с боезапасом 200 патронов на ствол. Летные ограничения сняли и повторили испытательные полеты на штопор. Хотя характеристики самолета и признали удовлетворительными, но потеря высоты при выводе из штопора была все еще слишком большой. Кроме этого, увеличенная площадь ПГО приводила к излишней чувствительности самолета при движениях ручкой, стабилизировать его по тангажу стало сложнее. Пытаясь выровнять машину, пилот мог непреднамеренно выйти на режим сваливания. Неприятной особенностью Ascender было и то, что он почти не предупреждал летчика о приближении сваливания, привычная для этого случая тряска была незначительная. Отдельной строкой в списке недостатков проходило плохое охлаждение двигателя. Осенью 1944 г. второй самолет доработали по образцу третьего, и обе машины оснастили устройствами сигнализации сваливания, но пилоты считали его эффективность недостаточной.

В ноябре 1944 г. ХР-55 № 3 передали на базу Элгин для испытаний вооружения. Через месяц истребитель вернулся в Райт Филд. К тому времени программу разработки истребителя Р-55 уже закрыли. Наступала эра реактивной авиации, а экзотический и капризный поршневой самолет не мог стать достойным соперником реактивных истребителей. Конструкторы предлагали установить на него ТРД, но поддержки не нашли, т.к. новых двигателей было еще очень мало.

27 мая 1945 г. ХР-55 № 3 решили продемонстрировать на авиашоу в Райт Филд. На показ пришло огромное количество людей, по некоторым оценкам, до 100000 человек. Зрители увидели почти все типы боевых самолетов того времени — от транспортных С-46, которые буксировали десантные планеры, до бомбардировщиков В-29 и реактивного Р-59. Истребители пилотировали ставшие уже знаменитостями американские асы. Р-38 вел самый результативный летчик-истребитель майор Ричард Бонг (Richard «Dick» Bong), который сбил 40 японских самолетов, а стремительный Р-51 «Мустанг» — Доминик Джентайл (Dominic Salvatore «Don» Gentile), одержавший 22 победы.

По замыслу устроителей шоу, пятерка истребителей разных типов должна была пройти строем «клин» на малой высоте мимо трибун и сделать бочку. Строй возглавлял ХР-55, в кабине которого находился к-н Уильям Глазго (William С. Glasgow). Он совершил более 80 боевых вылетов в небе Европы и Африки, был награжден Серебряной Звездой, крестом за «Выдающиеся летные заслуги» и медалью «Пурпурное сердце». В своем последнем боевом вылете Глазго был сбит, раненый попал в плен, бежал, был пойман, но вновь бежал и через 2 недели самостоятельно вернулся в свою часть.

На шоу все шло по плану до момента начала бочки. Зрители наблюдали, как ХР-55 медленно выполнил фигуру и начал раскачиваться из стороны в сторону, затем снизился, зацепил забор, загорелся и скрылся в клубах черного дыма. При падении Глазго выбросило из кабины, и он погиб. ХР-55 по инерции протащило вперед, он зацепил легковую машину местного жителя, убив в ней двух детей и мужчину. Эта катастрофа поставила окончательную точку в истории «Асендера».

Второй образец ХР-55 (№ 42-78846) сохранился до настоящего времени и демонстрируется в Национальном авиационном музее США в Вашингтоне.

ХР-55 (N2 42-78846) во время полета в районе базы Райт Филд

На месте падения первого экземпляра ХР-55. 15 ноября 1943 г.

Третий экземпляр ХР-55 перед очередным полетом

Экспонат Национального авиационного музея США

Джон Нортроп поставил свою подпись под контрактом 22 июня 1940 г. На проектирование самолета и постройку полномасштабного макета фирма получила 110000 $. Что касается изготовления летного образца, то в контракте было указано, что его цена не должна превышать 360000$, а если фирма пожелает построить два летных экземпляра, то их общая стоимость не должна превышать 440000$.

Инженеры фирмы «Нортроп» выбрали для N2B аэродинамическую схему бесхвостки с толкающим соосным винтом. При этом диаметр винта был небольшим, что позволяло уменьшить высоту стоек шасси. В форме стреловидного крыла истребителя сразу угадывались черты раннего летающего крыла Джона Нортропа N1М. Их близкое родство выдавали опущенные вниз законцовки крыла и расщепляющиеся элевоны, предназначенные для управления по направлению. Правда, на этом сходство и заканчивалось. Истребитель имел короткий бочкообразный фюзеляж с гаргротом и подфюзеляжный киль.

В качестве основного конструкционного материала был выбран легкий магниевый сплав. Детали конструкции должны были соединяться между собой при помощи сварки. Кроме расщепляющихся элевонов на крыле находились элевоны с триммером, работавшие и как закрылки, а также посадочные щитки в корневой части.

Двигатель Х-1800 находился сразу за кабиной летчика и занимал практически весь оставшийся объем фюзеляжа, поэтому топливные баки вынесли в крыло, разместив перед первым лонжероном. В носовой части самолета находилась мощнейшая батарея оружия, состоявшая из двух 20-мм пушек Hispano-Suiza М2 с боезапасом по 100 снарядов на ствол и четырех пулеметов Browning калибром 12,7 мм с боезапасом по 400 патронов на ствол.

В начале сентября 1940 г. фирма изготовила модель самолета в масштабе 1:5 и начала ее продувки в аэродинамической трубе Калифорнийского технологического института под руководством Кармана. Через несколько дней модель разрушилась из-за поломки системы крепления в трубе, но это не оказало большого влияния на ход работы. Полномасштабный макет N2B строили полным ходом, а выкатка летного образца ожидалась в сентябре 1941 г.

Кабина самолета ХР-55 (№ 42-78846)

Летчик-испытатель Джон Майерс в кабине первого опытного ХР-56 (№ 41-786)

Опробование двигателя самолета ХР-56 (№ 41 -786). Авиабаза Мюрок, июнь 1943 года

Больше всего Нортропа заботила силовая установка, ведь Pratt & Whitney отказалась продолжать разработку двигателя Х-1800, что ставило под удар и проект N2B. Нортроп вступил в переговоры с представителем Pratt & Whitney, который уговорил его поставить на истребитель другой двигатель его фирмы — R2800 мощностью 2000 л.с. При этом двигателисты полностью брали на себя разработку системы охлаждения и редуктора для привода винта.

Новая силовая установка сильно ухудшала первоначальные расчетные характеристики истребителя. Полетная масса возрастала почти на 1000 кг, а максимальная скорость полета N2B падала на 25 км/ч, что стало следствием увеличения диаметра фюзеляжа под новый двигатель. Несмотря на это, военные одобрили установку R2800 и летом 1941 г. прислали Нортропу изменения к контракту. Перед этим они осмотрели полномасштабный макет истребителя, внеся в конструкцию самолета несколько незначительных изменений. Общая оценка была удовлетворительной, машине присвоили обозначение ХР-56 и название Black Bullet — Черная пуля.

Строительство первого опытного образца истребителя с заводским номером 41 -786 затянулось до начала марта 1943 г. Выкатка из цеха состоялась 20 марта. Реальный самолет имел некоторые отличия от макета, связанные главным образом с особенностями силовой установки.

Pratt & Whitney выполнила свои обязательства, предоставив двигатель с системой охлаждения и редуктором. Основной деталью системы охлаждения был гигантский вентилятор, диаметром чуть меньше фюзеляжа. Воздух для него поступал через овальные воздухозаборники, расположенные в корневой части крыла. Отработанный воздух выходил из задней части фюзеляжа через щель перед коком винта, которая закрывалась венцом из регулируемых створок. Выхлопные патрубки двигателя выступали наружу из средней части фюзеляжа. Соосный воздушный винт имел полые лопасти, первый диск диаметром 2,95 м и второй — 2,89 м. Для обеспечения безопасного покидания самолета винты могли отстреливаться при помощи пиропатронов. Опытный образец предназначался только для исследований устойчивости, управляемости и проверки основных характеристик, поэтому его кабину не стали делать герметичной.

Для улучшения устойчивости истребителя его крыло установили с положительным «V» в 6", а законцовки — с отрицательным "V" в 6°. Законцовка подфюзеляжного киля находилась в нескольких сантиметрах от земли, что накладывало существенные ограничения на угол тангажа при взлете. Пилот не мог увеличить тангаж более 12’, что могло негативно сказаться на величине длины разбега.

В первых числах апреля ХР-56 перевезли в Мюрок. 6 апреля летчик-испытатель Джон Майерс (John Myers) начал первые пробежки по поверхности высохшего озера. При рулении на больших скоростях машину начинало бросать из стороны в сторону, и добиться от ХР-56 любимого физиками равномерного и прямолинейного движения оказалось невозможно. Испытания пришлось прекратить. Главными виновниками такого поведения стали тормоза основных колес шасси, которые заменили.

Проверка систем самолета ХР-56 (№ 41-786) при работающем двигателе

Обломки ХР-56 (№ 41 -786) после аварии 8 октября 1943 г.

Второй опытный экземпляр ХР-56 (№ 42-38353) на испытаниях

В это время на фирме Pratt & Whitney произошла авария. Силовая установка от ХР-56 проходила стендовые испытания и во время одного из этапов оторвало лопасти винта. Конструкторы "Нортропа" решили всесторонне проверить силовую установку самолета. Эта мера оказалась не лишней. В ходе осмотров выявились люфты в креплении редуктора, которые появились после пробежек и газовок. Первый полет, намеченный на начало мая 1943 г., отложили на неопределенный срок.

Наконец-то 30 сентября 1943 г. Майерс совершил два первых полета на ХР-56. Его впечатления были ужасными. Самолет летел на высоте 1,5 м над поверхностью озера Роджерс на скорости около 270 км/ч, и летчику приходилось постоянно и с большим усилием тянуть ручку на себя. К тому же, машина все время хотела отклониться от выбранного направления.

Поиск причин такого поведения истребителя не занял много времени. Опускание носа в полете было вызвано передней центровкой, а неустойчивость по направлению — недостаточной площадью вертикального оперения. Для исправления ситуации было решено изменить центровку при помощи балласта, а площадь оперения увеличить, установив сверху фюзеляжа еще один киль.

Доработанный самолет выкатили на взлетную полосу 8 октября. Перед полетом Майерс решил совершить несколько скоростных пробежек и подлетов. Разгоняя самолет на дистанции 3 км, он подлетал на высоту 2-3 м, сначала в одном, затем в другом направлении. На третьем подлете, на скорости около 200 км/ч, самолет внезапно развернуло, машина два раза перевернулась, ударяясь о землю, и полностью разрушилась. Летчика выбросило из кабины, что, вероятно, спасло ему жизнь. Расследование причин аварии показало, что виной всему стал разрыв пневматика левой стойки шасси.

В конструкции второго прототипа, который строился на заводе в Хоутхорне, решили устранить все обнаруженные недостатки: начиная от центровки и заканчивая заменой пневматиков шасси. Запланированное на ноябрь 1943 г. окончание сборки второго образца перенесли на январь 1944 г. Кроме всего прочего, на самолете поменяли систему привода расщепляющихся элевонов. На первом образце поверхности элевона раскрывались под воздействием давления воздуха, поступающего через щель на нижней поверхности законцовки крыла. Когда же площадь элевонов увеличили, давления воздуха из щели было уже недостаточно.

Кабина самолета ХР-56

ХР-56 (№ 42-38353) в испытательном полете

Из этого ракурса виден триммер на левом элевоне

Предполетная проверка самолета на заводе фирмы "Нортроп"

Новая система представляла собой две трубы, прикрепленные к законцовкам крыла. В прямолинейном полете воздух беспрепятственно проходил через трубы. Когда летчик хотел повернуть в нужную сторону, то он перекрывал соответствующую трубу, и воздух начинал поступать в специальный сильфон. Сильфон увеличивался в размерах и двигал рычаг раскрытия элевонов.

После окончания сборки ХР-56 № 2 (заводской № 42-38353) подвергли предварительным испытаниям прямо на заводе. Особое внимание уделялось проверке работы привода раскрытия элевонов и исследованию прочностных характеристик пневматиков. Новая "резина" имела более прочную нейлоновую основу, чем использованная ранее хлопковая основа пневматиков первого образца самолета. После завершения предварительной подготовки истребитель отправили в Мюрок.

22 марта 1944 г. ХР-56 № 2 совершил первый полет. В воздух его поднял новый летчик-испытатель Гарри Кросби (Harry Crosby). Он с трудом оторвал машину от земли на скорости 250 км/ч. Для удержания самолета в воздухе Кросби тянул ручку на себя двумя руками. Новая система управления по направлению оказалась слишком чувствительной, но вполне контролируемой. Истребитель медленно набирал высоту, мощности силовой установки явно не хватало для разгона пятитонной машины. Через семь минут полета отказал топливомер, и Кросби посадил самолет.

Через девять дней истребитель был готов ко второму полету. У него изменили положение центра тяжести и устранили неисправность топливомера. Кросби взлетел и набрал высоту 1500 м. Как только он убрал шасси, самолет задрал нос вверх, и скорость полета упала до 190 км/ч. Пилот немедленно выпустил шасси, оттриммировал самолет, а затем опять его убрал. Наконец, Кросби смог совладать с машиной. Разогнав ХР-56 до 320 км/ч, он ощутил сильную вибрацию и отметил тенденцию истребителя к заваливанию на левое крыло. Считая, что дальнейшее увеличение скорости опасно, пилот пошел на посадку.

В мае 1944 г. ХР-56 поднимался в воздух еще четырежды. Каждый раз инженеры "Нортропа" вносили незначительные изменения в конструкцию, но улучшить пилотажные свойства или добиться более высокой скорости полета не удалось. Специалисты фирмы решили продуть самолет в натурной аэродинамической трубе NACA, но она была постоянно занята более важными исследованиями. Пока ХР-56 ждал своей очереди, Кросби совершил еще несколько полетов, которые принесли еще одну строку в список неприятностей. У "Черной пули" оказался необъяснимо высокий расход топлива.

После десятого полета было решено прекратить дальнейшие испытания и разработку истребителя. По мнению военных, ХР-56 не мог превзойти истребители того времени, например, P-47 Thunderbolt. Самолет оставили на базе Мюрок, где он хранился в течение двух лет. Вопрос о продолжении испытаний поднимался несколько раз, но безуспешно. В 1946 г. ХР-56 исключили из списка машин, ожидающих летных испытаний, и передали в Смитсониановский музей, где он находится и в настоящее время.

Виктор Метте/ Киев