Авиация

ШУМОВКА ЦИММЕРМАНА

29.05.2015

ШУМОВКА ЦИММЕРМАНАЭкспериментальный палубный истребитель XF5U-1. В 1940-х годах американский инженер Чарльз Циммерман создал самолет уникальной аэродинамической схемы, который до сих пор продолжает удивлять не только своим необычным видом, но и летными характеристиками За свою неповторимую внешность он удостоился множества прозвищ, среди которых были такие, как «Летающий парашют», «Летающий блин» и «Шумовка Циммермана» Современные историки авиации классифицируют этот самолет как первый истребитель укороченного взлета и посадки.

 
В 1930 году Ч.Циммерман окончил университет в штате Канзас, получив степень бакалавра в области электротехники. В процессе обучения он прослушал курс аэронавтики, что позволило ему устроиться в Национальный консультативный комитет по аэронавтике (NАСА) в Лэнгли Участие молодого ученого в разработке и производстве парашютов и дапьнейшая его работа над совершенствованием аэродинамических труб — все это сделало его имя известным в кругу авиационных специалистов.
 
В 1933 году Ч.Циммерман, бывший в курсе всех открытых работ, ведущихся в NACA, решил попробовать себя в качестве авиаконструктора. Для начала он принял участие в конкурсе на гражданский пегкий самопет. Предложенный им трехместный летательный аппарат с эллиптическим крылом малого удлинения имел два воздушных винта большого диаметра на законцовках крыла, вращавшихся в противоположных направлениях для компенсации их вращающих моментов. При этом направление вращения винтов выбиралось таким, чтобы образованные ими вихри компенсировали те, что сходили с концов крыла — это препятствовало перетеканию воздуха через законцовки, что, по расчетам Ч.Циммермана, увеличивало аэродинамическое качество аппарата в целых четыре раза.
 
Поначалу воздушные винты вращались независимо, каждый от своего двигателя. Однако затем для повышения надежности Ч. Циммерман механически связал их между собой длинным горизонтальным валом — это позволяло самолету при отказе одного из двигателей совершать безопасную посадку. Для снижения лобового сопротивления конструктор расположил пилота и пассажиров лежа на животе. Расчеты показывали, что такой летательный аппарат сможет обладать высокой скоростью и большой дальностью полета.
 
V-173 в полете
 
V-173 в полете
 
Явное превосходство в летных характеристиках самолета Ч.Циммермана над своими конкурентами, тем не менее, не помешало NACA отклонить проект как труднореализуемый и излишне авангардный для своего времени. К тому же лежачее положение пассажиров и пилота было признано неэргономичным. Победителем конкурса стал классический свободнонесущий моноплан Model 415-С компании Ercoupe.
 
Получив отказ, Ч.Циммерман не успокоился и продолжил совершенствовать свой дископлан. Ему удалось привлечь к работе двух сотрудников NАСА — Ричарда Нойеса и Джона Маккеппера. В 1934 году они изготовили несколько продувочных моделей для определения летных характеристик самолета. После их успешных испытаний в аэродинамической трубе инициативная группа сконструировала радиоуправляемую летающую модель аппарата с размахом крыла 2,1м, оснастив ее двумя французскими поршневыми двигателями Cleone мощностью 25 л.с., вращавшими двухлопастные винты большого диаметра.
 
Первые пробные запуски двигателей показали, что аппарат страдает от сильнейшей вибрации винтов. Все дальнейшие попытки синхронизировать вращение и устранить вибрацию оказались безуспешными. Испытания пришлось прекратить В стремлении доказать жизнеспособность своих аппаратов, в 1936 году Ч.Циммерман изготовил несколько резиномоторных моделей с полуметровым размахом крыла. Их успешные полеты снимались на кинопленку и демонстрировались в NACA с целью получения денег на продолжение работы, однако ее руководители, мало веря в идеи Циммермана, предложили ему поискать инвестора среди военных или частных авиационных фирм
 
В это время с фильмом ознакомился президент корпорации United Aircraft Corporation Юджин Вилсон. Его заинтересовали необычные идеи Ч.Циммермана, и в 1937 году конструктору, который к этому времени был уже руководителем Секции устойчивости и управпяемости NACA, предложили место в отделении этой корпорации — на фирме Chance Vought Aircraft Division.
 
Пытаясь вовлечь в работу летчиков, которые могли стать сильными союзниками в борьбе с неверующими в возможность безопасного полета, Ч.Циммерман построил летающую модель с электрическим двигателем, получившую на фирме Vought обозначение V-162. Модель управлялась по проводам-кордам и ее вполне успешно пилотировали несколько летчиков фирмы и ВМС. Восторженные отзывы поспедних помогли заинтересовать военных моряков и за счет флотской казны пополнить фонд перспективных исследований фирмы.
 
14 февраля 1938 года Ч.Циммерман запатентован свою идею. В конце 1938 года на основе этого патента Ч. Циммерман разработан три проекта: армейский самолет наблюдения и связи V-170, гражданский самолет V-171 и пегкий бомбардировщик дня армии V-172. К большому разочарованию конструктора, все эти проекты были отклонены.
 
Экспериментальный самолет V-173 конструкции Ч. Циммермана
 
Экспериментальный самолет V-173 конструкции Ч. Циммермана
 
Экспериментальный самолет V-173 конструкции Ч. Циммермана:
 
1 — трехлопастные винты изменяемою шага; 2 — козырек фонаря кабины; 3 — эксплуатационные лючки доступа к промежуточному редуктору; 4 — сдвижная часть фонаря в открытом положении; 5 — антенна радиостанции; 6 левый киль; 7 руль направления левой шайбы; 8 — 1риммер руля направления (только на левом руле); 9 — стойка хвостового колеса; 10 колесо хвостовой стойки шасси; 11 —продольный подкос основной стойки шасси; 12 — ПВД; 13,25 — основные стойки шасси; 14 — обтекатель амортизатора и двухзвенника основной стойки шасси; 15 — обтекатель колеса основной стойки шасси; 16 колесо основной стойки шасси; 17 — руль направления правой шайбы (триммер отсутствует); 18 — правый киль; 19 — гаргрот; 20 — неподвижная часть фонаря; 21— сдвижная часть фонаря в закрытом положении; 22 — трубка Пито; 23 — нижнее остекление кабины пилота: 24 лючки доступа к двигателям; 26 — подкос хвостовой стойки шасси; 27 — поперечный подкос основной стойки шасси; 28 — шток амортизатора; 29 — двухзвенник; 30 — узел крепления стойки; 31 — шланг воздушной системы торможения колес; 32 — заголовник; 33 — составная спинка; 34 — чашка парашюта; 35 — полувилка хвостового колеса; 36 отклоняемые стабилизаторы: 37 воздухозаборники системы охлаждения двигателя; 38 коки винтов: 39 — регулируемые створки системы охлаждения; 40 — закрылки; 41 —эксплуатационные лючки; 42—регулируемый триммер элевона; 43 — элерон, 44 — пластинчатые триммеры (отклоняемые на земле); 45 балансировочные грузы; 46 узлы навески элерона; 47 отклоняемый стабилизатор: 48 — нижние эксплуатационные лючки двигателя; 49 — тяга триммера; 50 — люк входа в кабину; 51 — положение лопастей винта при различных углах атаки
 
Несмотря на очевидную неудачу, Ч.Циммерману все же удалось обратить на себя внимание со стороны представителей ВМС. Они увидели в предложенном самолете V-170 задатки палубного истребителя. Особенно понравились военным декларируемые взлетно-посадочные характеристики: разбег не более 70 м при слабом ветре, а при сильном встречном ветре машина была способна «прыгнуть» в воздух почти без разбега.
 
7 марта 1939 года Ч.Циммерман представил морякам чертежи пилотируемого прототипа истребителя под обозначением V-173. Через месяц раздумий военные попросили NАСА исследовать самолет в аэродинамической трубе и начали консультации с фирмой Vought по поводу постройки машины. Эскизный проект V-173 напоминал в общих чертах электролет V-162.
 
Полномасштабная продувочная модель аппарата была построена 15 августа 1939 года, и уже осенью начались ее продувки. Вердикт аэродинамиков был положительным — летать может! Однако специалисты посоветовали Ч.Циммерману для облегчения балансировки на разных скоростях полета применить перекладные стабилизаторы вместо неподвижных. Помня о проблемах с вибрацией винтов на своей первой пилотируемой машине, Циммерман отказался от двухлопастных воздушных винтов в пользу трехлопастных диаметром 5,1 м и начал работу над специальными редукторами для их синхронизации.
 
Гигантские винты потребовали установки на самолет высоких стоек основного шасси. Из-за этого стояночный угол самолета достиг невиданной величины в 22 градуса. Правда, эта цифра для самолета с крылом сверхмалого удлинения была вполне оправданной, поскольку именно такой угол атаки требовался для создания необходимой для взлета подъемной силы.
 
Обзор из «запрокинутой» кабины летчика был неважным, однако его удалось улучшить, приподняв пилотское кресло. А для того, чтобы летчик видел под собой землю при посадке, в носке крыла предусматривалось 18 прямоугольных окон.
 
Силовой набор самолета собирался из дерева и обшивался тканью. Для облегчения конструкции стойки шасси решили делать неубирающимися. На самолет планировалось установить два двигателя А-80 фирмы Continental мощностью по 80 л.с. По расчетам Ч. Циммермана, тяги силовой установки было вполне достаточно для вертикального взлета самолета, а также для висения в воздухе при вертикальном положении фюзеляжа.
 
Для реализации этой возможности требовалась соответствующая система управления, на что были необходимы и время, и деньги. Но, к сожалению, убедить руководство фирмы в необходимости проведения такой работы Ч.Циммерману не удалось.
 
4 мая 1940 года, после получения положительного заключения из NACA, ВМС США заказали на фирме Vought один образец V-173 для проведения летных испытаний. 30 июля 1941 года самолету V-173 присвоили регистрационный номер ВМС — 02978. Рабочие, собиравшие машину, называли ее Zimmers Skimmer — «Шумовка Циммермана».
 
V-173 на стоянке
 
V-173 на стоянке
 
Постройка самолета завершилась к середине сентября 1941 года. Сразу после приемки аппарат направили в Лэнгли для испытаний в натурной аэродинамической трубе NACA. Там V-173 простоял в очереди на «продувку» до начала 1942 года. Задержка была вызвана большой загруженностью испытательного комплекса первоочередными военными заданиями. Только поздней осенью 1942 года V-173 был готов к первым полетам.
 
Летные испытания поручили бывшему пилоту ВМС, летчику-испытателю фирмы Vought Буну Гайтону. Несколько дней Б. Гайтон совершал пробные пробежки по полосе аэродрома фирмы Vought в Стратфорде, при этом постоянно консупьтировапся с Ч.Циммерманом, и только после того, как во время одной из пробежек самолет случайно «подпрыгнул» в воздух на два метра, он сказал: «Я думаю, что мы готовы лететь...» По воспоминаниям Б.Гайтона, первый полет на V-173 был самым интересным событием в его летной карьере.
 
23 ноября 1942 года Б.Гайтон надел перед полетом на голову свой талисман — шлем для игры в американский футбол и забрался по стремянке в кабину. Выруливая на полосу, летчик про себя отметил, что среди машин, припаркованных вдоль дороги, ходят парни из службы охраны и ищут людей с кинокамерами В то время все военные экспериментальные самолеты, в том числе и V-173, были засекреченными, и «бытовая» киносъемка полетов была строго запрещена.
 
На пробеге самолет сопровождали два автомобиля с аварийными командами. Оторвавшись от земли, Б.Гайтон сразу ощутил, что нагрузка на рули настолько велика, что ему не хватает сил отклонить ручку управления. Набрав высоту в 100 м, летчик несколько раз пытался начать разворот, но ручка управления и не думала подчиниться ему. Удаляясь от аэродрома, Б.Гайтон начал присматривать подходящую площадку для вынужденной посадки, но попытки овладеть непослушной машиной не прекращал
 
Пытаясь спасти самолет, он обеими руками, со всей силы отклонил ручку управления. Неторопливо, как в замедленном кино, V-173 начал разворачиваться! В итоге. через 13 минут после взлета полет завершился потрясающей посадкой — он коснулся земли на скорости около 80 км/ч и, пробежав лишь 15 метров, остановился.
 
Инженеры, получив ценнейший материал о поведении машины в воздухе, принялись за устранение недостатков. Вскоре огромные усилия, которые прилагал летчик к ручке управления, были снижены до приемлемых величин — это стало возможным благодаря установке триммеров на элевоны. Одновременно улучшили характеристики воздушного винта, изменив угол установки его лопастей.
 
После доработок летные испытания продолжили. Несмотря на устранение главных недостатков, в своих отчетах Б.Гайтон продолжал жаловаться на плохой обзор из кабины и отсутствие бустеров в системе управления. Неважный обзор, заставлявший летчика напряженно вытягиваться и наклоняться вперед, доводил его до болей в пояснице, а окна в носке крыла оказались абсолютно бесполезными — летчик был слишком занят наблюдением за приборами, чтобы смотреть в них. Еще одной серьезной, но так и не решенной проблемой стала вибрация кабины, собственные колебания которой входили в резонанс с колебаниями двигателей.
 
В списке недостатков значились и затруднения, возникавшие при посадке. Они внезапно возникали на высоте 4 — 5 метров, когда V-173 как бы подминал под себя воздух, создавая между землей и крылом область повышенного давления, своеобразную воздушную подушку, мешавшую опускать на землю заднее колесо и заставлявшую летчика опасно балансировать на основных стойках шасси. Чтобы избавиться от этого недостатка, на задней кромке крыла установили два подпружиненных закрылка. Когда давление на нижнюю поверхность самолета превышало силу пружин, закрылки начинали отклоняться вверх, стравливая воздух из воздушной подушки.
 
V-173 готовится к полету
 
V-173 готовится к полету
 
Совершив 13 полетов на V-173, Б.Гайтон, который одновременно испытывал очередную модификацию серийного истребителя F4U, попал в аварию. Пока он находился в госпитале, несколько полетов на V-173 совершил пилот фирмы Vought Ричард Бурроугс. Несмотря на все возникшие проблемы, общий итог первых 54 полетов показал жизнеспособность выбранной аэродинамической схемы. Более того, Б.Гайтон положительно отзывался об основных летных качествах самолета и особенно о его маневренности, поскольку он вел себя устойчиво на запредельных углах атаки, вплоть до 45 градусов. Боевой самолет с такими показателями мог иметь огромное преимущество над ортодоксальными истребителями противника.
 
Неподражаемыми были и взлетно-посадочные характеристики. Даже при слабом встречном ветре разбег составлял всего 61 метр, а пробег был еще меньше. Во время летных испытаний произошло несколько летных происшествий, которые не повлекли серьезных последствий только благодаря очень малым посадочным скоростям аппарата. Самый сложный случай произошел 3 июня 1943 года Самолет пилотировал летчик Р. Бурроугс. В воздухе произошел отказ силовой установки, и единственным подходящим местом для вынужденной посадки оказался песчаный пляж, на который и спланировал Р.Бурроугс. Летчик запомнил, что V-173 коснулся земли на скорости 24 км/ч. Небольшие колеса основных стоек увязли в песке и самолет перевернулся, но фонарь выдержал, а летчик отделался несколькими синяками
 
26 мая 1945 года вынужденная посадка была совершена Б.Гайтоном на поле для гольфа Милл Ривер (Mill River) в Стратфорде Самолет не пострадал; его укрыли брезентом и выставили охрану, а с наступлением темноты вывезли на завод.
 
V-173
 
Третье происшествие случилось во время авиашоу, посвященного 30-й годовщине фирмы Vought, в 1947 году. Был очень жаркий день, и двигатели не развили достаточной мощности на взлете. Б.Гайтон, который управлял самолетом, не смог поднять V-173 выше линии электропередачи, проходившей рядом с полосой, и зацепил провода. Крепкая конструкция выдержала и на этот раз. Самолет спарашютировал в прямом смысле этого слова и вполне удачно приземлился. 31 марта 1947 года потерпевший аварию V-173 вполне самостоятельно перелетел на завод — это был его последний, 190-й полет.
 
Некоторое время V-173 находился на фирме Vought, а затем его погрузили на баржу и отвезли на хранение на базу ВМС в Норфолк, что в штате Вирджиния. Цельнодеревянная конструкция спасла машину от утилизации, и сейчас его можно увидеть в запасниках авиационного музея Смитсоновского института, где он находится с 1949 года.
 
Летно-технические характеристики экспериментaльного самолета V-173
 
Двигатели.................. 2 х Continental А-80
Мощность каждого, л.с..........................80
Длина, мм.............................................8130
Размах крыла, мм................................7110
Высота, мм...........................................3940
Стояночный угол, град. мин............22° 15'
Максимальная скорость, км/ч.............220
Скороподъемность.......... 1524 м за 7 мин
Потолок, м...........................................1500
Взлетная масса, кг .............................. 1389
Запас топлива, л......................................76
 
Н. ОКОЛЕЛОВ, А. ЧЕЧИН




Рекомендуем почитать
  • САМЫЙ БЫСТРЫЙ ЯК

    САМЫЙ БЫСТРЫЙ ЯКЯк-9Все самолеты-истребители, созданные в ОКБ A.C.Яковлева в годы Великой Отечественной войны, представляют собой дальнейшее развитие Як-1. Постоянное совершенствование этой машины привело к появлению «подвидов», которые замыкал истребитель Як-9У с мотором ВК-107А.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.