Дмитрий Соболев - Столетняя история “летающего крыла”

"Птеродактиль" Mk.IV

So. А5

Основу концепции безопасного самолета Хилла составляла необычная система управления. Понимая, что хвостовое оперение и элероны теряют эффективность, попадая в зону вихрей, образующихся за крылом на больших углах атаки, изобретатель остановил выбор на самолете схемы "бесхвостка" с "плавающими" рулевыми поверхностями в виде подвижных концов крыла. Хилл назвал их "контроллеры". Эти органы управления представляли собой элевоны, шарнирно прикрепленные к крылу таким образом, что они автоматически, независимо от угла атаки крыла, устанавливались "по потоку". Очевидно, что при такой конструкции они сохраняли работоспособность при любых положениях самолета. Для управления по курсу предусматривались вертикальные поворотные поверхности, расположенные под крылом и поэтому также не теряющие эффективность на больших углах атаки. При одновременном отклонении они работали как аэродинамические тормоза.

Идеи Хилла заинтересовали специалистов. Для начала было решено построить экспериментальный планер. Хилл собирал его во дворе своего дома. В конце 1924 г. аппарат был готов. Это был неуклюжий с виду подкосный моноплан из дерева и полотна. Крыло размахом 13,7 м имело стреловидность 32° по передней кромке. Так же, как на первых машинах Данна, продольная балансировка достигалась отрицательной круткой по размаху (Хилл был знаком с Данном и, по-видимому, консультировался с ним в процессе работы). Отличие заключалось в заметном сужении крыла к концам. Это было сделано для того, чтобы уменьшить хорду поворотных законцовок-элевонов. Снизу к крылу крепились вертикальные рули, сидение летчика и колесное шасси.

Уже наступила зима, но Хиллу не терпелось проверить на практике свои идеи. 13 декабря он впервые поднялся на планере в воздух. Старт осуществлялся с помощью эластичного троса, "выстреливающего" аппарат в полет. От волнения Хилл забыл отсоединить трос от планера, но, тем не менее, успешно пролетел около 150 м и благополучно приземлился. Потом было еще три полета, самый дальний — на 270 м. Перед Рождеством погода стала совсем нелетной, и эксперименты пришлось закончить.

Бесхвостый планер Хилла проявил себя как вполне устойчивый и управляемый. "Я вернулся с места испытаний планера с чувством огромного удовлетворения, что никакой доработки не требуется", — заявил конструктор на докладе в Королевском аэронавтическом обществе. [11]

"Птеродактиль" Mk.I в полете.

В следующем году с помощью сотрудников Авиационного центра в Фарнборо (того самого, где когда-то строились "бесхвостки" Данна) Хилл переоборудовал планер в двухместный самолет. Открытое сидение летчика заменил короткий фюзеляж, обтянутый полотном. В его задней части установили двигатель воздушного охлаждения Бристоль "Черуб" мощностью 33 л.с., предоставленный Хиллу Авиационным министерством. Помимо рулей направления под крылом, на верхней поверхности крыла установили неподвижные вертикальные кили. Конструкция получилась прочная и в то же время легкая: при площади крыла 20,7 м² ее вес составлял всего 209 кг — вдвое меньше, чем у монопланов Данна. Этому способствовало применение конструктором очень легкой породы древесины — бальзы. За свой необычный внешний вид самолет окрестили " Птеродактиль"Mk. 1, по названию доисторического бесхвостого летающего ящера.

2 ноября 1925 г. Д.Хилл совершил первый полет на "Птеродактиле" с аэродрома в Фарнборо. Испытания продолжились, и к маю 1926 г. самолет выполнил 21 полет. Максимально достигнутая скорость равнялась 113 км/ч, а минимальная (скорость срыва) — всего 47 км/ч. Но даже после срыва потока самолет продолжал слушаться рулей и мог лететь на казавшихся немыслимыми ранее углах атаки: 40 — 45 градусов. [12]

Однако разработанная Хиллом система управления имела и недостаток. Он проявлялся в продольной динамической неустойчивости самолета при резком отклонении ручки управления. Большие и тяжелые концевые элевоны, площадь которых составляла 25% от площади крыла, раскачивали самолет. Это затрудняло пилотирование, особенно в ветреную погоду. В 1927 г. самолет, пилотируемый летчиком Л.Опеншоу, вышел из-под контроля, произошла авария. Отреставрированный "Птеродактиль" передали в лондонский Музей науки.

Для проверки выбранной схемы при больших скоростях и больших нагрузках на крыло фирма Вестланд по заказу Авиационного министерства в 1928 г. построила вариант Mk. 1А с обтекаемым деревянным фюзеляжем и с шасси велосипедной схемы. Летчик и пассажир располагались теперь не один за другим, а рядом. Чтобы улучшить обзор из кабины, в корневой части крыла сделали вырез, и теперь самолет стал еще больше походить на доисторического ящера.

"Птеродактиль" Mk.IA. Хорошо видны внешние поворотные части крыла, служащие для управления самолетом.

Изменения коснулись и системы управления: вместо килей на задней кромке крыла установили расщепляющиеся вверх-вниз горизонтальные поверхности — аэродинамические тормоза. Их раскрытие вызывало увеличение аэродинамического сопротивления одного крыла по сравнению с другим, и самолет менял курс. Тормоза могли действовать и одновременно, для снижения скорости и увеличения угла планирования. Испытывал самолет летчик фирмы Вестланд Л.Паже.

В 1930 г. двигатель "Черуб" заменили на 70-сильный "Дженет". В этом варианте самолет назывался "Птеродактиль" Mk.lB. Следующая модификация, Mk.lC, отличалась усовершенствованным шасси с управляемым передним колесом и измененной подвеской колес.

В процессе указанных доработок вес самолета возрос в полтора раза, еще сильнее увеличилась нагрузка на крыло. Диапазон допустимых углов атаки по сравнению с прототипом несколько уменьшился. Но хуже всего было то, что продольная динамическая неустойчивость, вызываемая действием поворотных законцовок, существенно возросла. Путевая устойчивость и управляемость, особенно при взлете, также оставляли желать лучшего. [13]

В результате Хилл был вынужден отказаться от разработанной им системы управления. Следующий его самолет, Вестланд-Хилл "Птеродактиль" Mk.IV (1931 г.), имел обычные элевоны на задней кромке крыла и вертикальные кили с рулями направления на концах крыла. Аппарат сделали трехместным, с полностью закрытой кабиной. На нем стоял двигатель воздушного охлаждения "Джипси" мощностью 120 л.с. Схема шасси и форма крыла остались прежними, из-за возросшего взлетного веса площадь крыла несколько увеличили.