Столетняя история «летающего крыла»

5 Харьковские "бесхвостки"

Вторым после Москвы центром "бесхвосткостроения" в нашей стране стал Харьков. В конце 1932 г. руководитель кафедры самолетостроения Харьковского авиационного института (ХАИ) И.Г.Неман предложил создать в институте группу по проектированию бесхвостых самолетов. Он был убежден, что распространение летательных аппаратов типа "летающее крыло" явится технической революцией в авиации, которая позволит резко повысить скорость полета самолетов.^[1]

Приверженцем "летающего крыла" был и главный конструктор Харьковского авиазавода К.А.Калинин. Он писал: "При создании новых больших машин новые пути ведут в сторону новых схем самолета, в сторону использования крыла для размещения грузов. Это значит, что пути идут к летающему крылу, которое и есть идеальный самолет."^[2]

Конструкторскую группу по разработке "бесхвосток" организовали при ХАИ в конце 1932 г. Ее возглавил один из ведущих сотрудников конструкторского бюро Калинина Павел Георгиевич Бенинг. В группу входили инженеры и преподаватели ХАИ А.А.Лазарев, А.А.Кроль, С.И.Кузьмин и другие.

Планер "Осоавиахимовец ХАИ".

В 1933 г. там началось проектирование бесхвостого экспериментального самолета со стреловидным крылом, предназначенного для изучения особенностей устойчивости и управляемости "бесхвостки". Работы велись при финансовой поддержке Центрального совета Осоавиахима УССР, поэтому самолет назвали ХАИ-4 "Осоавиахимовец Украины". Это был цельнодеревянный моноплан с трехместной закрытой кабиной и расположенным сзади двигателем М-11 мощностью 100 л.с. Кроме чисто экспериментального назначения, самолет предполагалось использовать как туристский или связной.

Параллельно строили безмоторный аналог "Осоавиахимовец ХАИ", предназначавшийся для предварительного знакомства с летными свойствами выбранной схемы и, при необходимости, доработки конструкции самолета. Планер имел такое же, как у ХАИ-4, крыло со стреловидностью передней кромки 22° и с геометрической круткой по размаху. Профиль — S-образный, с постоянным положением центра давления. Система управления полностью соответствовала самолетной. Внешние секции подвижных горизонтальных поверхностей на крыле выполняли функции элеронов и рулей высоты, две средние секции служили в качестве переставного стабилизатора. На концах крыла стояли кили с рулями направления. Конструкция планера — деревянная, с фанерной обшивкой. Таким образом, от строящегося самолета "Осоавиахимовец ХАИ" отличался только меньшими размерами фюзеляжа, отсутствием двигателя и шасси (для взлета и посадки применялась лыжа).

Изготовление планера закончилось в начале 1934 г., и 6 февраля Б.Н.Кудрин впервые опробовал аппарат в полете. Устойчивость планера была хорошей.

В мае 1934 г., когда установилась хорошая погода, летчик Л.С.Рыжков продолжил испытания "Осоавиахимовца". Планер проявил себя с лучшей стороны. "Во время полета, — писал П.Г.Бенинг, — были проделаны развороты и виражи с креном до 80°. В виражах (радиус 8—10 м) планер показал прекрасную устойчивость, не стремясь уклониться в сторону; при минимальной скорости полета около 30 км/час все органы управления показали достаточную эффективность. При планировании на разных скоростях планер хорошо повиновался рулю глубины и сохранял любой режим полета, на который его переводил пилот. ...На основании этих данных можно было пойти к дальнейшим испытаниям по выполнению мертвых петель, которые пилотом Рыжковым и были проделаны с большим и малым радиусами. Никаких отклонений от нормы при этом не было".^[3]

Однажды за один полет Рыжков выполнил на планере 26 мертвых петель, в том числе одну — с выходом в обратном направлении, для чего летчику пришлось произвести разворот на 180°, находясь в перевернутом положении. Полеты на "Осоавиахимовце ХАИ" были первой в нашей стране демонстрацией высшего пилотажа на "бесхвостке".

" П.П.Постышев" — первый в нашей стране бесхвостый планер, на котором можно было выполнять фигуры высшего пилотажа.

После окончания испытаний в августе — сентябре 1934 г. планер отправили за границу для показа на международных выставках в Копенгагене и Париже.

Весьма удачным оказался и двухместный вариант планера, построенный летом 1934 г. Его назвали "П.П.Постышев", в честь тогдашнего руководителя компартии Украины. Несмотря на увеличившийся вес, планер сохранил хорошие летные свойства. В сентябре 1934 г. он был отбуксирован по воздуху из Харькова в Коктебель, на Всесоюзные планерные состязания. Дальность маршрута составляла более 600 км. Управлял планером Рыжков, а пассажиром был конструктор планера П.Г.Бенинг.

Среди большого количества представленных на состязаниях бесхвостых планеров (ЛАК-1, ЛАК-2, ЦАГИ-1, ЦАГИ-2) "П.П.Постышев" выделялся своими качествами. Л.С.Рыжков выполнил на нем фигуры высшего пилотажа, а летчик Скородумов установил рекорд продолжительности парящего полета для "бесхвостки" — 58 минут.

На состязаниях с этим планером было связано еще одно событие: известный летчик-плцнерист С.Н.Анохин совершил с крыла "П.П.Постышева" первый в мире прыжок с парашютом методом срыва. Для того, чтобы создать достаточный для раскрытия парашюта напор воздуха, Рыжков, пилотировавший планер, ввел машину в пикирование и разогнался до скорости 105 км/ч. На высоте 300 м Анохин, стоя на крыле, дернул за кольцо парашюта, тот раскрылся и увлек за собой парашютиста. Этот смелый эксперимент открывал возможности нового метода подготовки парашютистов, позволяющего исключить неприятные мгновения свободного падения до раскрытия парашюта при обычном прыжке. Очевидно, что новый метод мог быть безопасен только в случае применения бесхвостого летательного аппарата.

Назад в Харьков планер также вернулся по воздуху, на буксире за самолетом П-5. Компанию ему составляли еще две "бесхвостки", ЦАГИ-1 и ЦАГИ-2, буксируемые тем же самолетом.

После Коктебеля на "П.П.Постышеве" летали планеристы ХАИ, а 19 августа 1936 г. на нем демонстрировали высший пилотаж на воздушном параде в Тушине.

Еще один удачный планер харьковских конструкторов "Безлонжеронка ХАИ".

Еще одним удачным творением харьковских конструкторов стал экспериментальный бесхвостый планер "Безлонжеронка ХАИ", построенный в том же 1934 г. Его спроектировал преподаватель кафедры аэрогидродинамики Харьковского авиационного института С.И.Кузьмин. По общей схеме он был однотипен описанным выше планерам, только крыло имело больший размах — 13 м. О главной же технической "изюминке" планера говорит его название: консоли крыла имели безлонжеронную конструкцию. Вместо них вдоль размаха простирался пустотелый деревянный короб — кессон. К нему с помощью стрингеров и нервюр крецилась фанерная обшивка. Весовые свойства такой конструктивно-силовой схемы оказались хорошими: при большем на один метр размахе крыла, чем у планера "ЦАГИ-1", "Безлонжеронка" была на 24 кг легче.

Испытания планера проводил летчик В.Д.Козуля. Аппарат был устойчив и хорошо управлялся, на нем можно было выполнять фигуры высшего пилотажа. Подводя итоги испытаний, журнал "Самолет" писал: "Планер "Безлонжеронка ХАИ" конструкции С.И.Кузьмина показал превосходные летные качества".

Отличные результаты испытаний планеров, казалось бы, гарантировали успех бесхвостому самолету, имеющему одинаковые с ними аэродинамическую схему и систему управления. Однако этого не произошло. В первом же полете на ХАИ-4 20 июня 1934 г. опытный "укротитель бесхвосток" Б.Н.Кудрин столкнулся со множеством проблем. Вначале самолет никак не хотел взлетать. Наконец, при скорости 180 км/ч, подскочив на кочке, машина оторвалась от земли. Но и в воздухе ХАИ-4 вел себя неподобающим образом.

Самолет ХАИ-4 не оправдал возлагаемых на него надежд.

Он отказывался сохранять линию полета и все время "скакал" вверх и вниз. На отклонение горизонтальных рулей самолет реагировал вяло и не сразу. К продольной неустойчивости добавлялась плохая путевая устойчивость: не обдуваемые винтом кили недостаточно хорошо выполняли свое назначение. Сделав над аэродромом два круга, Кудрин с трудом посадил самолет. Весь полет продолжался 15 минут.

Причины столь неожиданного поведения ХАИ-4 заключались, прежде всего, в том, что самолет обладал значительно большим продольным моментом инерции, чем его безмоторные прототипы. Чтобы сохранить центровку после установки двигателя, конструкторы перенесли кабину вперед, и теперь фюзеляж на метр выступал за крыло. Это, наряду с почти втрое увеличившейся нагрузкой на крыло из-за возросшего до 880 кг взлетного веса, коренным образом изменило характеристики устойчивости и управляемости машины.^[4] Свою лепту внес и расположенный выше центра тяжести винт, влияющий при изменении оборотов на продольную балансировку самолета (напомню, что с этим же явлением столкнулись при испытаниях "бесхвосток" AV-2 и РП-1). Трудность взлета объясняется конструкцией шасси ХАИ-4 с общей гидравлической связью между опорами, сделанной с целью одновременного касания земли всеми колесами при посадке. Под действием силы тяги винта передние стойки просаживались, задняя же, наоборот, увеличивалась в высоту, и в результате во время разбега самолет наклонялся носом вниз.

В августе 1934 г. Кудрин выполнил на ХАИ-4 еще два полета, затем испытания продолжил Рыжков. По рекомендациям летчиков в конструкцию самолета внесли изменения: двигатель переместили на 100 мм вниз, поменяли положение оси вращения рулей направления, впереди установили управляемый предкрылок, действующий как дополнительный руль высоты. Но проку от этих доработок было немного. 12 июля 1937 г. во время попытки взлета ХАИ-4 потерпел аварию и ремонтировать его не стали.

Несравненно лучше оказался другой харьковский самолет-"бесхвостка" ХАИ-АВИАВНИТО-3 "Сергей Киров". Он даже поработал некоторое время в Гражданском Воздушном Флоте (ГВФ), первозил грузы и пассажиров.

История появления этого самолета такова. В середине 30-х годов ГВФ объявил конкурс на создание планеролета. Под этим термином понимался большой транспортный планер, снабженный относительно маломощным двигателем. Считалось, что эти недорогие, нетребовательные к аэродромам и экономичные летательные аппараты смогут решить проблему массовых воздушных перевозок, облегчат доставку грузов в районах бездорожья. По условиям конкурса, планеролет должен был перевозить тонну груза или 10 пассажиров со скоростью 120 км/ч.

Члены Харьковского отделения Всесоюзного авиационного научно-инженерного технического общества (Авиавнито) решили взяться за постройку такого самолета. Так как проектно-конструкторские работы велись на базе Харьковского авиационного института, планеролету дали обозначение ХАИ-АВИАВНИТО-3. Руководили проектированием А.АЛазарев и А.А.Кроль.

Для достижения высокого аэродинамического качества, так необходимого планеролету, аппарат решили делать по типу "летающего крыла". При постройке использовался весь опыт создания предыдущих харьковских "бесхвосток". Крыло размахом 22,2 м имело S-образный профиль с относительной толщиной у основания 14% и отрицательную геометрическую крутку. Чтобы увеличить длину центроплана, заднюю кромку сделали прямой. На ней располагались элевоны, а для управления по курсу кроме обычного руля направления на поверхности крыла установили пластины-интерцепторы. Они действовали дифференцированно, отклоняясь вверх одновременно с поворотом руля и вызывая крен, облегчающий выполнение разворота. Оригинально была решена проблема регулирования продольной балансировки. Для этого концы крыла сделали подвижными: с помощью штурвальчика в кабине их можно было поворачивать вокруг оси вверх и вниз на угол 10°.

"Осоавиахимовец ХАИ"

"П.П.Постышев"

ХАИ-4

"Безлонжеронка ХАИ"

ХАИ-АВИАВНИТО-3

В центре крыла размещались две 5-метровые кабины на 6 человек каждая. Передние места обеих кабин предназначались для экипажа и были оборудованы штурвалом и педалями, но обычно самолет летал с одним летчиком, в правой кабине. Посадка осуществлялась через откидывающиеся вбок фонари кабин. В центре, между кабинами, находился серийный 100-сильный мотор М-11. Центральная часть крыла была выполнена из стальных труб. Внешние части — как на планере "Безлонжеронка ХАИ": деревянные, кессоные, с фанерной обшивкой. Толщина стенок кессона изменялась по размаху: от 8,5 мм у корня, где значение изгибающего момента максимально, до 1,5 мм на конце.

Летные испытания ХАИ-АВИАВНИТО-3 начались 23 сентября 1936 г. В этот день летчик ГВФ Э.И.Шварц выполнил 30-минутный полет "по коробочке". Потом было еще много полетов при взлетном весе аппарата от 1750 до 2000 кг. Выяснилось, что планеролет развивает максимальную скорость 130 км/ч, его посадочная скорость — 65 км/ч, длина разбега — 180 м, потолок — 2000 м, дальность полета — 180 км. "Во время испытаний, — вспоминал А.А.Лазарев, — выявилась хорошая устойчивость и управляемость планеролета. Выполнение посадки и виражей на "ХАИ-3" было несколько необычным благодаря своеобразной системе управления. Однако после того, как летчик осваивался с самолетом, пилотировать его становилось совсем не трудно."^[5]

Таким образом, ХАИ-АВИАВНИТО-3 стал вторым, после БИЧ-7А, вполне удачным отечественным самолетом-"бесхвосткой". Значительно лучшие летные свойства харьковского планеролета по сравнению с ХАИ-4 показывают, какое большое влияние имеют длина носовой части фюзеляжа и величина продольного момента инерции на устойчивость и управляемость "бесхвостки". Полеты продемонстрировали также целесообразность применения интерцепторов для улучшения управляемости "летающего крыла".

Грузопассажирское ‘‘летающее крыло" ХАИ-АВИАВНИТО-3 ".

После окончания испытаний в конце 1936 г. Бородин и Шварц перегнали ХАИ-АВИАВНИТО-3 в Москву. В первый день перелета летчики достигли Тамбова, преодолев без посадки 470 км.

В 1937—1938 гг. самолет использовался на местных авиалиниях Московской области, перевозя грузы, реже — пассажиров. Это был первый случай применения бесхвостого самолета в практических целях.

В 1936— 1937 гг. в ХАИ строили вариант с двумя двигателями М-11. Он назывался ХАИ-АВИАВНИТО-8. Однако работа не была доведена до конца. Как выяснилось, идея планеролета в целом оказалась непрактичной. Маломощность этих аппаратов, как правило, не позволяла им совершать самостоятельный взлет, требовалась помощь самолета-буксировщика. Кроме того, полет на небольшой высоте при очень малой нагрузке на крыло, характерной для планеролетов, сопровождался сильной "болтанкой", что делало его неприятным как для пассажиров, так и для экипажа.

1. В.С.Савин. Авиация в Украине. Харьков, 1995. С. 152.

2. В.С.Савин. Планета "Константин". История авиации и страны сквозь призму жизни конструктора Калинина. Харьков, 1994. С. 203.

3. П.Бенинг. На пути к "летающему крылу" // Самолет. 1934. Ху 13—14. С. 18.

4. В то время еще не знали, что увеличение нагрузки на крыло отрицательно влияет на устойчивость летательного аппарата, в первую очередь — динамическую.

5. А.Лазарев. ХАИ-3 // Юный моделист-конструктор. 1964. Вып. 10. С. 10.