Дмитрий Соболев - Столетняя история “летающего крыла”

Авро-707

"Вулкан" В.2

Р.111А

FD.2

"Вулкан" занимает особое место в истории самолетостроения. Если в Германии и США основной областью применения схемы "бесхвостка" с треугольным крылом малого удлинения считали сверхзвуковые летательные аппараты (в первую очередь — истребители), то специалисты фирмы Авро решили воплотить эту компоновку в конструкции тяжелого дозвукового самолета. О том, как происходил выбор аэродинамической схемы "Вулкана", рассказывает главный конструктор фирмы С.Дэвис:

"...Из немецких источников мы знали, что для избежания резкого роста сопротивления при крейсерском полете при больших числах Маха требуется сочетание значительной стреловидности, меньшей, чем принято (по крайней мере для бомбардировщиков) относительной толщины крыла и пониженного коэффициента подъемной силы. Вначале мы остановились на самолете обычной схемы (с хвостовым оперением) с крылом стреловидностью 45° по линии 1/4 длины хорд, с относительной толщиной 12% у основания и с коэффициентом подъемной силы не более 0,2. Вскоре, однако, выяснилось, что взлетный вес такого самолета намного (фактически вдвое) превысит заданный а скорость и дальность будут меньше, чем требуется.

Первым шагом в отходе от классической компоновки явилось решение отказаться от хвостового оперения: большая стреловидность крыла, требуемая для полета на околозвуковых скоростях, обеспечивала достаточное плечо действия рулей "бесхвостки". Мы надеялись, что снижение веса и аэродинамического сопротивления, достигнутые благодаря ликвидации хвоста и сокращению длины задней части фюзеляжа, позволит уменьшить требуемые мощность силовой установки и запас топлива, а это приведет к общему снижению размеров и взлетного веса самолета. Как показали предварительные расчеты, при одинаковой стреловидности и соответствующей нагрузке на крыло бомбардировщик-"бесхвостка" будет иметь взлетный вес 137500 фн (62370 кг). Таким образом, требование заказчика вновь не могло быть выполнено. Кроме того, при данной схеме возникали сложности с размещением на самолете топлива и боевой нагрузки.

Более детальные расчеты позволили установить, что главным "виновником" превышения веса является крыло, характеризующееся сравнительно большой площадью, малой относительной толщиной и обычным удлинением. Чтобы снизить вес крыла при сохранении той же нагрузки на м², требовалось уменьшить его удлинение. Данное рассуждение, в конце концов, привело проектировщиков к выбору треугольной формы с удлинением примерно 2,4.

Из всего этого вытекает, что основным стимулом к уменьшению удлинения было стремление "сэкономить" вес конструкции и что дельтавидная форма крыла появилась, можно сказать, случайно." [23]

Описанные события происходили в 1947 г., после того, как правительство опубликовало требования к реактивному бомбардировщику, предназначенному для замены винтомоторных "Ланкастеров" и "Линкольнов".

Вначале проект самолета фирмы Авро (в то время он фигурировал в документах как "проект 698") представлял собой типичное "летающее крыло" в форме треугольника с килями на концах. На выбор схемы, несомненно, повлияла лекция Джека Нортропа о преимуществах "летающих крыльев", прочитанная в Англии перед членами Аэронавтического королевского общества в мае 1947 г. [24]

Однако, как показали аэродинамические исследования с моделями бомбардировщика, относительная толщина профиля, требуемая для воплощения в жизнь концепции "летающего крыла", вызвала бы слишком большое волновое сопротивление. Поэтому в 1948 г. проект был переработан: крыло сделали более тонким (8—10%), а так как его внутренний объем при этом уменьшился, самолет приобрел фюзеляж, в котором должны были размещаться экипаж, бомбы и часть топлива. Вместо концевых килей установили обычное центральное вертикальное оперение. Двигатели по-прежнему должны были находиться внутри крыла, в плоскости, проходящей вблизи центра тяжести самолета. Такая компоновка силовой установки позволяла избежать влияния изменения тяги на продольную балансировку летательного аппарата.

Авро 707 в Научно-техническом музее в Манчестере.

Окончательный облик бомбардировщика сформировался в 1948 г. Теперь это была уже, скорее, "бесхвостка", чем "летающее крыло". Самолет планировалось снабдить четыремя ТРД "Олимп", разрабатывавшимися в то время фирмой Бристоль.

Можно было приступать к строительству первых опытных образцов. Однако в связи с тем, что бомбардировщик имел кардинально новую схему, прежде решили испытать уменьшенный втрое прототип — Авро 707. Намечалось построить несколько таких самолетов. Их полеты должны были ответить на вопросы об особенностях пилотирования дельтакрылой "бесхвостки" на больших и малых скоростях, об аэродинамических свойствах треугольного крыла, о наивыгоднейшем положении центра тяжести и др.

Первый самолет из серии "707-х" предназначался для полетов на небольших скоростях. Поэтому управление рулями было механическим, без гидроусилителей. Серийный ТРД Роллс-Ройс "Дервент" находился в задней части фюзеляжа; воздух поступал к нему через ковшевидный заборник, расположенный на фюзеляже, за кабиной. В остальном схема самолета повторяла схему "Вулкана". Для ускорения постройки в конструкции Авро 707 использовали части от других самолетов. Так, фонарь кабины позаимствовали у истребителя Глостер "Метеор", передняя стойка шасси — тоже от "Метеора".

Первый Авро 707 выкатили из сборочного цеха в августе 1949 г. 4 сентября лейтенант Эрик Эслер занял место в кабине экспериментальной машины. Полет продолжался 35 минут и прошел успешно. Первый в Англии самолет с треугольным крылом доказал свою "дееспособность".

Два дня спустя Авро 707 перегнали в Фарнборо для показа на ежегодной авиационной выставке. Затем испытания продолжили. По словам Эслера, пилотирование "707-го" мало отличалось от полета на обычной реактивной машине.

Уже шла установка аппаратуры для измерения и регистрации параметров, но 30 сентября самолет разбился, Эслер погиб. Точную причину катастрофы установить не удалось. Так как при изучении остатков машины обнаружили, что один из подкрыльевых аэродинамических тормозов полностью отклонен, было высказано предположение, что в полете на малой высоте возникла неисправность в электрической системе выпуска тормозов. Тормоз внезапно раскрылся, обтекание крыла сразу же нарушилось и летчик не смог удержать аппарат от падения. [25]