Авиация и время 2014 03

Я прополз по полу кабины, ухватился за правую педаль руля направления и, как сумасшедший, потянул ее, дожимая до упора. И вдруг это помогло! Нобби прибавил оборотов движку, и вращение вдруг прекратилось, оставляя нас в крутом пике и в слепом полете. К счастью, ночь была ясной, с «хорошим горизонтом». Мы выровнялись, дождались, пока навигационные приборы «успокоятся» и на высоте в 1000 футов легли на курс домой. Пилот не мог работать рулем направления, поэтому курс выдерживали сменой оборотов двигателей и рулем высоты. При этом чувствовалось, что и он поврежден – штурвал ходил очень туго. Примерно, через два часа мы достигли Флитуэлла.

Выпускать посадочные щитки не стали (для этого потребовалось бы снова работать штурвалом…), и Кларк мастерски посадил израненного «Томми». Теперь нам открылась вся картина разрушений: целые куски обшивки были оторваны от фюзеляжа, но главный ужас был в том, что рули высоты полностью сдвинулись вбок, а кронштейны их навески только касались соответствующих кронштейнов на стабилизаторе. Мы были в дюйме от катастрофы».

(Групп-кэптен Дж. Р. Гудмэн (G.R. Goodman), совершивший 40 боевых вылетов на «Веллингтоне»).

«Уэлсли» стал первым бомбардировщиком «Виккерс» с «геодезической» конструкцией

Самолет, о котором идет повествование, примечателен не только тем, что стал одним из наиболее крупносерийных двухмоторных бомбардировщиков мира, и не только тем, что его экипажи сражались над сушей и над морем, внеся огромный вклад в победу союзных сил во второй мировой войне, но и как весьма интересный объект инженерной мысли. Его техническая изюминка – «геодетическая» (шире известная как «геодезическая») конструкция планера. Оправданность ее применения для бомбардировщика 1940-х годов до сих пор является предметом спора, но именно «геодезия» стала визитной карточкой героя нашего рассказа.

В начале 1930-х годов еще только намечались инженерные подходы к обтекаемым очертаниям самолетов, а дерево было более привычным конструкционным материалом, чем металл. Цельнометаллическая конструкция с работающей обшивкой по меркам того времени представляла собой такую же инновацию, какой сегодня является цельнокомпозиционные фюзеляж или крыло. Большинство проектировщиков применяло пространственный металлический или деревянный каркас, усиленный многочисленными внутренними расчалками.

Все это ограничивало использование внутреннего пространства самолета.

Сэр Барнс Невилл Уоллис (Barnes Neville Wallis) – главный идеолог создания нового самолета и применения «геодезической» конструкции в авиации к середине 1930-х годов был далеко не новичком в самолетостроении.

Начав свою карьеру как инженер-судостроитель в компании Vickers (с 1927 г. она называлась Vickers-Armstrong, далее по тексту просто «Виккерс»), он в 1913 г. перешел в ее авиационное подразделение, где бессменно проработал до 1971 г. Его несомненным достижением стало применение «геодезических» пространственных конструкций при разработке каркаса жесткого дирижабля R100, построенного в 1930 г.

После того, как «Виккерс» утратил интерес к дирижаблям, Уоллис снова вернулся в самолетостроительное подразделение компании Vickers-Armstrong Aviation Works в Уэйбридже, где при проектировании фюзеляжа и крыльев активно продвигал использование «геодезических» конструкций. Главным конструктором этого подразделения в тот момент был Реджинальд Пирсон (Reginald Kirshaw Pierson), а Барнс Уоллис получил пост главного инженера.

Еще проектируя дирижабли, Уоллис сделал вывод, что можно получить обтекаемую форму конструкции, нагрузки в которой будут нести элементы, расположенные вдоль геодезических линий или кратчайших линий, соединяющих две точки на поверхности округлого тела. Если требуемая форма – цилиндрический или конический фюзеляж самолета, то геодезическая линия вычерчивается как спираль вокруг этого тела. Вычерчивая вторую спираль, вьющуюся в противоположном направлении, можно получить большое количество точек пересечения. Если вдоль геодезических линий расположить конструкционные элементы с узлами крепления в точках пересечения, то будут восприниматься действующие на фюзеляж перерезывающие и крутящие усилия. В результате образуется прочная и легкая конструкция, не имеющая внутренних растяжек. Такова была суть идеи Уоллиса.

Безусловно, фюзеляж не мог быть строго цилиндрическим, коническим или сферическим,требовалась организация в нем вырезов под фонарь кабины, бомболюк и т.п. Тем не менее, большинство поверхностей самолета имели двойную кривизну, и для них вполне можно было построить геодезические линии. Что же касается крыла и оперения, то применение такой конструкции в свободнонесущем крыле сводилось к тому, что изгиб и перерезывающая сила в нем полностью воспринимались лонжеронами, крутящий момент – «геодезической» решеткой, состоящей из жестких элементов. Решетка, обтягивалась полотняной обшивкой, образуя наружную поверхность крыла. Количество нервюр при этом было минимальным, только для обеспечения установки кронштейнов навески моторов, механизации, шасси и т.п. Таким образом внутри крыла появлялись большие отсеки, в которых можно было разместить топливные баки.

Однако «геодезическая» конструкция, выгодная в весовом и компоновочном отношении, имела и существенный недостаток. Она плохо подходила для скоростных самолетов с большой нагрузкой на крыло, так как в полете полотно отдувалось и искажало профиль крыла. Это и стало причиной отказа от дальнейшего применения «геодезии» в самолетостроении. Но в начале 1930-х годов нагрузки на крыло были низкие, а скорости самолетов невысокие. Поэтому Уоллис с энтузиазмом пробивал свою идею. Однако претворение теории в практику потребовало одобрения совета директоров компании.

Первый прототип «Веллингтона» в полете

Первый прототип «Веллингтона» существенно отличался от серийного бомбардировщика

Первым практическим результатом «геодезических» изысканий Уоллиса стал одномоторный цельнометаллический средний бомбардировщик Wellesley (фирменное обозначение «Тип 246»). Он поднялся в воздух в 1935 г., был «растиражирован» в 177 экземплярах и состоял на вооружении с 1937 по 1942 г. Благодаря легкой и прочной конструкции, позволившей применить крыло большого удлинения, самолет отличался значительным потолком – до 9900 м и приличной дальностью – до 4020 км с бомбовой нагрузкой 454 кг. Демонстрацией его возможностей стал беспосадочный перелет из египетской Исмаилии в австралийский Дарвин, состоявшийся в ноябре 1938 г., в котором приняли участие три специально доработанных «Уэлсли». До конечного пункта маршрута добрались два из них, преодолевшие 11518 км за 48 ч и превзошедшие рекорде 10148 км, который принадлежал советскому АНТ-25. Однако «Уэлсли» обладал максимальной скоростью всего 300 км/ч, что уже в конце 1930-х годов ставило его в разряд тихоходных машин. Особой популярностью у экипажей он не пользовался и боевой славы не снискал.