Блинчик» вертикального взлета

Палубный истребитель‑ дископлан Чанс‑Воут XF5U‑1

Самый, пожалуй, необычный и один из наиболее многообещающих проектов палубного истребителя, когда‑либо встречавшихся в истории мирового авиастроения, был разработан и воплощен талантливым американским авиаконструктором немецкого происхождения Чарльзом (Карлом) Циммерманом в сотрудничестве с фирмой «Чанс‑Воут».

Начиная с 1933 года, Т. Циммерман занимался теоретическими разработками и экспериментами с крылом, чье удлинение было около единицы. После испытания нескольких свободнолетающих моделей с круглым крылом.

Летные данные:

максимальная скорость на уровне моря – 590 км/ч,

практический потолок – 9850 м,

перегоночная дальность – 2100 км.

Циммерман в 1939 г. занялся проектированием легкомоторного самолета дископлана.

По замыслу своего создателя самолет должен был иметь два низкоскоростных винта очень большого диаметра, струи от которых омывали бы более 90% площади крыла, формой в плане напоминавшего каблук. Пропеллеры должны были вращаться в сторону, противоположную направлению закручивания спутных вихрей, сходящих с крыла, благодаря чему практически сводилось на нет индуктивное сопротивление системы «крыло – винты», а эффективное удлинение крыла возрастало с 1 до 4. В результате самолет должен был иметь очень малую скорость отрыва от земли, а при сильном встречном ветре он смог бы взлетать вообще вертикально. В перспективе малое индуктивное сопротивление в сочетании с небольшим миделевым сечением и интегральной компоновкой самолета давали бы ему большой резерв скорости. Для управления по тангажу и крену на самолете имелся дифференциально отклоняемый цельноповоротный стабилизатор («элератор»), а по курсу управление осуществлялось с помощью обычных рулей поворота.

Построенный в 1941 году, самолет с индексом V‑173 имел симметричный профиль крыла – корпуса, трехлопастные винты беспрецедентно большого диаметра – 5,03 м – и весьма сложную конструкцию корпуса – крыла, состоявшего из большого количества силовых нервюр и шпангоутов с полотняной обтяжкой. Шасси для простоты было сделано неубирающимся. На самолете были установлены два поршневых двигателя «Континентэл» (один – правого, другой – левого вращения) мощностью всего по 80 л. с., соединенные синхронизирующим валом – ведь даже при отказе одного из них оба винта должны были продолжать вращаться, иначе нарушалась бы аэродинамическая симметрия аппарата. Полетная масса V‑173 равнялась 1400 кг.

Самолет V‑173 в полете над Коннектикутом

Самолет был настолько необычен, что представители Бюро по аэронавтике ВМС США, по заказу которых строился V‑173, настояли на том, чтобы его натурный образец продули в аэродинамической трубе испытательного комплекса «Лэнгли‑Филд», для того чтобы доказать, что «эта штука вообще может подняться в воздух». Результаты продувок показали правильность теоретических выкладок Циммермана, и 16 сентября 1941 г., всего через день после завершения продувок, ВМС заключили с фирмой «Чанс‑Воут», в сотрудничестве с которой работал Циммерман, контракт на разработку палубного истребителя‑дископлана.

23 ноября 1942 года шеф‑пилот фирмы «Чанс‑ Воут» Бун Гайтон поднял V‑173 в воздух. После решения некоторых незначительных технических проблем самолет практически безаварийно налетал около полутора сотен часов, демонстрируя невиданные взлетно‑посадочные характеристики – в частности, скорость отрыва всего в 40 – 50 км/ч. На рекордную максимальную скорость при столь мизерной мощности двигательной установки рассчитывать не приходилось. Но даже при суммарной мощности моторов, едва превосходящей мощность истребителя времен Первой мировой войны, V‑ 173 развивал максимальную скорость – 241 км/ч. Единственная авария произошла при вынужденной посадке на песчаный пляж при отказе обоих двигателей – самолет зарылся стойками в грунт и скапотировал, сломав деревянные лопасти винтов. Летчик остался цел, а самолет очень скоро восстановили.

Единственной проблемой, так и не решенной в процессе испытаний V‑173, был плохой обзор вперед‑ вниз на взлете и посадке, обусловленный огромным стояночным углом самолета – около 40°. На макете нового истребителя, получившего индекс XF5U‑1 и неофициальные названия «Летающий блинчик» и «Скиммер» («Шумовка»), для улучшения обзора было предусмотрено окошко в нижней части кабины. Макет имел, как и легкомоторный самолет‑аналог, трехлопастные винты. Комиссия Бюро по аэронавтике ВМС США приняла макет 7 июня 1943 года. Но из‑за низкого приоритета программы и прохладного отношения к самолету флотского командования контракт на изготовление двух прототипов XF5U‑1 подписали лишь 15 июля 1944 года. Главным конструктором «Скиммера» был Ю. Гринвуд. Он предложил использовать в качестве материала для корпуса самолета металит – двухслойный материал, состоявший из внешней алюминиевой обшивки, к которой приклеивались бальзовые панели. Металит имел высокую прочность при рекордно низкой массе, допускал формование панелей обшивки штамповкой и при этом был весьма легок. Основной недостаток бальзы как конструкционного материала – ее гигроскопичность, с которой в полной мере столкнулись английские конструкторы, создавшие бомбардировщик «Москито», – в случае с металитом не проявлялся: нежное дерево было надежно защищено от атмосферной влаги внешней алюминиевой обечайкой.

Экспериментальная летающая модель Циммермана с удлинением крыла, равным 1

В результате применения металита конструкция планера сильно упрощалась в результате устранения большого количества внутренних силовых элементов и перераспределения нагрузки на обшивку. Кабина летчика была приподнята. В результате от нижнего окошка отказались, так как даже на стоянке обзор вперед‑вниз стал вполне удовлетворителен. Летчик имел круговой обзор в полете благодаря каплевидному беспереплетному фонарю, для входа и выхода сдвигавшемуся назад. Фонарь имел пиропатрон для аварийного сброса.

Натурный самолет V‑173 в аэродинамической трубе «Лэнгли‑Филд»

В качестве основного вооружения предполагалось использовать шесть пулеметов «Кольт‑Браунинг» калибром 12,7 мм, компактно расположенных в двух вертикальных батареях по бокам гондолы летчика вне дисков винтов. В серии предполагалось заменить их частично или полностью на перспективные скорострельные 20‑миллиметровые пушки «Темко‑ Форд» Мк.12, что увеличивало мощь залпа до беспрецедентного для американских самолетов того времени значения. Перед кабиной летчика предполагалось разместить антенну РЛС, что делало «Скиммер» всесуточным самолетом. Под фюзеляжем планировалось разместить до шести пилонов для бомб, баков и НАР (только на центральной паре). Правда, на прототипах вооружение не устанавливалось. Самолет имел неплохую бронезащиту летчика – передний щиток, поддон и спинку – толщиной 12,7 мм. Бронировались также двигатели, редукторы и главный топливный бак. За бронеспинкой кабины располагалась радиостанция, имевшая антенну – растяжку, натянутую на двух подфюзеляжных мачтах.

Авария V‑173 на пляже. Самолет практически не пострадал

Кроме цельноповоротных «элераторов» с весовой балансировкой, самолет имел встроенные в заднюю кромку корпуса закрылки. «Элераторы» и вертикальные кили и рули были целиком выполнены из металита. Все поверхности управления были снабжены триммерами.

Высокие стойки шасси консольной схемы со сдвоенными колесами убирались в фюзеляжные колодцы с помощью гидропривода. Аварийный выпуск шасси производился под собственной массой. Хвостовая опора с резиновым сдвоенным литым катком также убиралась в полете. Тормозной крюк имел беспрецедентную конструкцию – он располагался не под, а над корпусом самолета и выдвигался вниз‑назад с помощью А‑образной поворотной стойки.

Трехлопастные винты уступили место разработанным фирмой «Гамильтон Стэндард» четырехлопастным «разгруженным пропеллерам» с деревянными лопастями оптимизированной сложной формы со значительной геометрической круткой, имеющими во втулках автоматы перекоса наподобие вертолетных. На взлете и посадке с помощью автоматов перекоса компенсировалась ассиметричность обтекания винтов, работающих в косом потоке при угле атаки в 40 – 45°. Как и на V‑173, винты были синхронизированы. Они устанавливались на тонких длинных пилонах, расположенных почти на крайних точках размаха крыла – корпуса.

Макет самолета XF5U‑1, представленный в Бюро по аэронавтике ВМС США

Высокая энерговооруженность и низкая нагрузка на площадь дисков винтов позволяла самолету взлетать вертикально, по‑вертолетному, со специальной рампы. В бою возможность неподвижного зависания также сулила большие тактические преимущества.

В качестве двигательной установки использовались два звездообразных мотора воздушного охлаждения «Пратт‑Уитни» R‑2000 максимальной мощностью 1350 л. с. (с водяным форсированием). На втором прототипе были установлены турбонагнетатели Райт. Двигатели были снабжены разобщительными муфтами, чтобы в случае повреждения или отказа любой из них можно было отключить от синхронизированных винтов. Топливная система была рассчитана на бесперебойную работу на режиме вертикального взлета и висения по‑вертолетному. Воздух для охлаждения двигателей поступал через большие круглые лобовые воздухозаборники. За двигателями на корпусе сверху и снизу имелись створки регулирования тока охлаждающего воздуха. Крутящий момент передавался на низкоскоростные винты через пятикратные понижающие редукторы.

V‑173 на земле до первого полета. Обратите внимание на обтекатели шасси

Первый прототип самолета был изготовлен на заводе фирмы «Чанс‑Воут» в городе Стратфорд (штат Коннектикут) к 25 июня 1945 года. Приемосдаточные испытания должны были проходить на авиабазе Мюрок в Калифорнии. Первый полет долгое время откладывался из‑за запретов, исходящих от руководства ВМС. Лишь 12 января 1947 года Бун Гайтон поднял «Скиммер» в воздух. В ходе заводских испытаний по урезанной из‑за недостаточного финансирования программе самолет продемонстрировал отличную управляемость, высокие взлетно‑посадочные характеристики, не уступающие показанным V‑173, а также рекордную скорость – 811 км/ч на высоте 8808 м. Но к середине 1947 года, когда на вооружение вовсю поступали реактивные самолеты, ВМС США окончательно потеряли интерес к программе, прекратили ее финансировать и даже запретили дальнейшие полеты на самолетах. Весной 1948 года оба прототипа «Скиммера» были уничтожены.

«Скиммер» на аэродроме. Обратите внимание на форму лопастей «разгруженных» пропеллеров

В случае появления «Скиммера» на вооружении ВМС США году в 1943‑м, что стало бы вполне реально, если бы приоритет программы был выше, американские конвойные авианосцы получили бы в состав своих авиагрупп компактную, мощно вооруженную машину, обладающую, кроме того, рекордной скоростью, скороподъемностью, живучестью (благодаря интегральной компоновке, наличию двух двигателей и применению металита) и уникальными взлетно‑посадочными характеристиками, а также способную на выполнение тактических приемов типа «колокол», перехода из горизонтального полета в висение по‑вертолетному и прочих, что при должной подготовке летчиков давало бы «Скиммерам» огромное тактическое преимущество при ведении воздушного боя с истребителями противника. Теснота в ангарах конвойных и эскортных АВ, строившихся на базе транспортных судов, была обусловлена вынужденным разнотипьем и значительными размерами «Корсаров», «Хеллкэтов» и «Эвенджеров», создававшихся в расчете на использование, в первую очередь, с ударных АВ. «Скиммер» же, неплохо подходивший для использования в качестве бомбардировщика, топмачтовика и, возможно, даже торпедоносца, а кроме того, весьма компактный, мог помочь решить проблему разнотипья авиапарка конвойных авианосцев и значительно расширить их боевые возможности.

Первый экземпляр «Скиммера», вид сзади. Обратите внимание на открытые жалюзи охлаждения и оригинальную стремянку

Схема истребителя XF5U‑1 «Скиммер»

Параметр компактности можно было улучшить за счет внедрения узлов складывания «элераторов» и лопастей винтов. Технически это не представляло проблемы. Но настроенные консервативно чиновники от авиации из Бюро по аэронавтике предпочли более ортодоксально выглядящие самолеты, для производства которых не надо было радикально менять технологию и на которые можно было готовить летчиков, не меняя программы обучения. В результате один из наиболее многообещающих проектов Второй мировой войны был реализован даже не к началу, а после завершения шапочного разбора. Большой ошибкой, на мой взгляд, как авиационного историка, было бездушное уничтожение обоих прототипов «Скиммера» и его макета, предъявленного в свое время в Бюро по аэронавтике.

В настоящее время в Смитсонианском музее в городе Вашингтоне сохраняется лишь легкомоторный аналог «Скиммера», самолет V‑173.

Первый прототип ХВ‑42 с экспериментальным ТРД под крылом

Монтаж винтов от истребителя «Корсар» на XF5U‑1 на заводе в Стратфорде

Характеристики истребителя‑дископлана Чанс‑Воут XF5U‑1 «Скиммер»

Размеры, м:

размах «элераторов» 9,9

длина 8,7

Максимальная взлетная масса, кг 8453

Силовая установка 2 два двухрядных звездообразных ПД воздушного охлаждения Пратт‑Уитни R 2000‑7 мощностью по 1350 л. с.

Максимальная скорость на высоте 4500 м 625 км/ч

Максимальная достигнутая скорость на высоте 8808 м

при использовании турбокомпрессоров 811 км/ч