Конвэр XFY-1 «Пого»

Первым построенным за рубежом самолетом, который мог совершать вертикальный взлет и посадку и летать на режиме висения, являлся экспериментальный самолет Конвэр XFY-l. Этот СВВП разрабатывался и строился по зака зу флота США палубный вертикально взлетающий истребитель.

Проблемой создания вертикально взлетающих истребителей, которые могли бы базироваться на палубе боевых кораблей или транспортных судов, флот США начал заниматься еще во время второй мировой войны в связи с необходимостью обеспечения охраны судов, идущих без конвоя (во время войны флотом США финансировалась разработка вертикально взлетающего палубного истребителя Чане ВоутХР51Ы).

В 1950 г. флотом США был проведен конкурс на проект вертикально взлетающего палубного истребителя, для которого были заданы следующие требования: возможность вертикального взлета и посадки; максимальная скорость не менее 800 км/ч; нормальная взлетная масса не более 9000 кг; перегоночная дальность без боевой нагрузки с запасом топлива во внутренних баках 1500 км.

После конкурса фирмы «Конвэр» («Консолидейтед Валти Эркрафт») и «Локхид», представившие лучшие проекты, получили контракты по 10 млн. долл. на постройку каждого из двух экспериментальных опытных истребителей. Проектирование и постройка самолетов велись в обстановке строжайшей секретности, и только в начале 1954 г., когда была завершена постройка самолотов и состоялась их демонстрация представителям флота и печати, были опубликованы их фотографии и сведения об их конструкции и предполагаемых характеристиках. Страницы зарубежных авиационных журналов того времени отражали рекламную шумиху, поднятую в печати в связи с постройкой первых боевых СВВП. Их появление рассматривалось как техническая революция, которая должна коренным образом изменить тактические возможности военной авиации. Утверждалось, что в будущем все истребители будут вертикально взлетающими и что с появлением вертикально взлетающих самолетов начинается новая эра в развитии авиации.

Однако уже тогда высказывались и скептические мнения, что потребуются длительные оценочные испытания, прежде чем можно будет решить, что имеются необходимые условия для целесообразного применения вертикально взлетающих самолетов, и что на ближайший обозримый промежуток времени они должны рассматриваться как самолеты второй линии, применяемые для специальных целей.

Испытания СВВП XFY-1 на привязи

Вертикально взлетающие самолеты Конвэр XFY-1 иЛокхидХРУ-1 были спроектированы под одинаковую силовую установку: на них были установлены одинаковые ТВД и соосные воздушные винты. Второй общей особенностью обоих самолетов было вертикальное положение фюзеляжа при стоянке, что обусловило специальные требования к расположению шасси и кабины летчика и к обеспечению нормальной работы всех систем при изменении положения фюзеляжа. В то же время по аэродинамической компоновке самолеты значительно отличались друг от друга.

Самолет фирмы «Локхид» был забракован флотом, и его испытания были прекращены. Самолет фирмы «Конвэр». получивший обозначение XFY-1 и название «Пого». успешно проходил летные испытания. Этот экспериментальный самолет по конструкции и характеристикам приближался к истребителям того времени.

Во время разработки самолета Конвэр XFY-1 в 1949 г. в NASA были проведены испытания его модели, выполненной в масштабе 1:4. Модель имела электрический привод винтов от электродвигателей с помощью кабеля, подвешиваемого к модели. На модели имелось также управление шагом винтов, рулями и элевонами; сигналы управления передавались по кабелю. Управлялась модель оператором, находившимся в специальной кабине с защитой.

Сначала на модели были изучены вертикальные режимы полета, влияние ветра, характеристики устойчивости и управляемости при вертикальном взлете и посадке. Затем большая часть программы испытаний была посвящена режиму перехода от вертикального полета к горизонтальному и обратно. Испытания модели показали, что более удобным является постепенный переход от вертикального режима полета к горизонтальному, который практически может быть выполнен на одной высоте, чем переход «свечкой», когда летчик набирал вертикально большую высоту, затем вводил машину в пикирование и, набрав скорость, выходил на горизонтальный полет.

Экспериментальный СВВП XFY-1 «Пого» на стоянке (внизу) и в полете (слева)

Переход СВВП XFY-1 от вертикального взлета к горизонтальному полету

Более приемлемой оказалась также и посадка с постепенным переходом от горизонтального полета к вертикальному с увеличением угла атаки крыла, чем переход «свечкой», когда летчик, сделав «свечку», приводит самолет в вертикальное положение, заставляя его зависнуть, а затем снижаться хвостом вниз. Указывалось, что при посадке с переходом «свечкой» требуется иметь потолок вертикального подъема по крайней мере 1000 м, в то время как постепенный переход от горизонтального полета к вертикальному зависанию перед посадкой можно выполнить и на высоте 150 м. Это обстоятельство особенно становилось важным при жаркой погоде, когда из-за уменьшения плотности воздуха уменьшалась тяга воздушных винтов.

При испытаниях было установлено, что при переходном режиме на углах атаки от 40° до 50° наблюдалась некоторая неустойчивость модели. Были изучены также характеристики самолета в горизонтальном полете, а также характеристики устойчивости в полете с большой скоростью и эффективность управления, а также взаимовлияние винтов. Характеристики горизонтального полета исследовались в условиях, соответствующих числам М до 0,92. Предварительно проведенные испытания модели оказали большую помощь в разработке программы летных испытаний самолета.

Для передвижения и обслуживания самолета на стоянке были спроектированы и изготовлены специальные тележки с подъемниками и стремянками. Самолет, установленный на тележке, мог менять положение из вертикального в горизонтальное и наоборот, что позволяло также провести обучение летчиков управлению самолетом.

Для того чтобы летчик мог попасть в кабину вертикально стоящего самолета, па тележках были установлены специальные стремянки. Отмечалось, что доступ в кабину вертикально стоящего самолета очень затруднен.

Особенностью перехода от одного режима к другом} для СВВП, угол наклона фюзеляжа которых при переходе изменяется на 90°, является изменение положения осей координат. Связанная система осей меняет свое положение относительно земных осей таким образом, что только поперечная ось остается неизменной, тогда при использовании одних и тех же рулей па обоих режимах, что характерно для винтовых самолетов с рулями, расположенными в потоке от винта, поперечное управление при вертикальном взлете будет соответствовать путевому при горизонтальном полете, и наоборот. Неизменным сохраняется только продольное управление, которое и является наиболее важным при переходе. Поэтому необходимо было осуществлять либо перекладку рулей, что являлось чрезвычайно сложной задачей, либо производить специальную подготовку летчиков, что и осуществлялось для построенных вертикально взлетающих самолетов.

Летные испытания самолета XFY-1 начались с испытаний вертикальных режимов, причем первые испытания проводились на привязи в дирижабельном эллинге высотой 57 м на авиационной базе ВВС в Моффет-Филде. Примененная для этих испытаний привязная система позволяла самолету маневрировать в пределах конуса с углом раствора в 60°. На перекрытиях эллинга была установлена лебедка привязной системы с приводом от электродвигателя мощностью 50 л. с. Два троса подвески самолета диаметром 22 мм крепились к шарнирной уздечке на втулке винта, с которой был снят кок, и вертикально поднимались к лебедке. Кроме того, для предупреждения боковых перемещений три других троса от лебедки проходили через ролики на стене эллинга и в полу, а затем закреплялись на концах крыла и вертикального оперения самолета. Система тросов была также снабжена противовесами для исключения возможности попадания их под винты при взлете самолета на тяге винтов, когда лебедка выключалась. Привязная система была спроектирована из расчета подъема самолета со скоростью до 50 м/с и снижения со скоростью 1,5 - 3 м/с. Испытания на привязи (было совершено более 250 полетов) показали, что самолет, по словам летчика-испытателя, «обладает нормальной чувствительностью управления».

После испытаний на привязи началась подготовка к свободным полетам, и первый вертикальный свободный полет был совершен 2 августа 1954 г. на авиационной базе флота в Моффет-Филде. Во время последующих 70 полетов самолет поднимался вертикально на высоту 50 - 60 м и перемещался горизонтально, подобно вертолету.

Первый переходный полет состоялся 2 ноября 1954 г. на воздушной базе ВВС в Сан-Диего, переход был выполнен на высоте 50 м. Переходный полет был повторен 4 ноября 1954 г. при двухстах представителях прессы, переход был совершен на высоте 30 м и занял 17 секунд.

Управление самолетом, по отзыву летчика-испытателя С. Колимэна, осуществлялось следующим образом. Для вертикального подъема летчик увеличивал шаг винтов одновременно с увеличением мощности, и самолет вертикально поднимался до высоты 60 м. На этой высоте летчик уменьшал шаг винтов и мощность до тех пор, пока самолет не зависал при вертикальном положении фюзеляжа. Для перехода к горизонтальному полету летчик отклонял ручку вперед, и самолет наклонялся носом вниз и начинал перемещаться горизонтально. По мере увеличения наклона самолета скорость его увеличивалась и он переходил к горизонтальному полету.

При переходе к вертикальной посадке с режима горизонтального полета летчик брал ручку на себя, увеличивая при этом мощность двигателя, и самолет постепенно поднимался носом вверх, пока не занимал вертикальное положение. Когда самолет зависал в вертикальном положении, используя тягу винтов, летчик уменьшал их шаг и мощность двигателей, и самолет вертикально снижался со скоростью 1,5 м/с.

На вертикальных режимах обзор из кабины ухудшался, поэтому применялось специальное зеркало обзора нижней полусферы, как на автомобиле. Ограниченный обзор внизу при посадке, по замечанию летчика-испытателя, «может быть сравнен с обзором из автомобиля при въезде задом в гараж».

Для изучения срывных режимов, которые возникали при переходе, верхние поверхности крыльев и фюзеляжа и верхняя килевая поверхность были оклеены шелковинками, которые позволяли определить начало срыва потока визуально, с летящего рядом самолета или вертолета. Испытания показали, что опасность срывных режимов при переходе отсутствует. По заявлению летчика-испытателя, на самолете Конвэр XFV-1 «летать было не более трудно, чем на любом другом современном истребителе, а взлет и посадка требуют меньше внимания, чем на скоростном истребителе, поведение самолета па режиме висения совершенно удовлетворительное». Летчик указывал также на то, что на режиме висения самолету требуется только 2/3 располагаемой мощности. Ветер со скоростью около 8 м/с, по его словам, не оказывал влияния на взлет, висение или посадку.

По своим характеристикам самолет Конвэр XFV-1, как было установлено при испытаниях, не мог представлять интереса как боевая машина, однако его предполагалось использовать для обучения летчиков технике пилотирования, чтобы подготовить их к полетам на реактивных СВВП, которые будут совершать взлет с вертикальным положением фюзеляжа.

Самолет Конвэр XFV-1 выполнен по бесхвостовой схеме с треугольным крылом, одним ТВД с соосными воздушными винтами и четырехопорным шасси.

Фюзеляж самолета очень короткий, бочкообразной формы, отличался небольшим удлинением. В носовой части размещалась одноместная кабина. Сиденье летчика крепилось шар-нирно и могло отклоняться на 45°. При горизонтальном полете летчик сидит в обычном положении; при вертикальном взлете и снижении сиденье отклоняется так, что летчик сидит в наклонном положении под углом 45° к вертикали. Наклон сиденья управляется летчиком. Из кабины обеспечивается хороший обзор при горизонтальном полете и несколько хуже при вертикальном взлете и посадке.

Крыло. Фирма «Конвэр», имевшая значительный опыт разработки самолетов с треугольными крыльями применила на самолете XFV-1 треугольное крыло малого удлинения, в корневых частях которого расположены воздухозаборники для двигателя. Крыло имело угол стреловидности по передней кромке 60°. На концах крыла расположены топливные баки. Под фюзеляжем размещался дополнительный воздухозаборник для подвода охлаждающего воздуха к масляному радиатору.

Оперение только вертикальное, состоявшее из двух больших килевых поверхностей с рулями направления.

Шасси имело четыре неубирающиеся опоры с небольшими колесами, которые были установлены на концах крыла и килевых поверхностей. Была предусмотрена возможность аварийной посадки «на фюзеляж», для чего предварительно сбрасывалась нижняя килевая поверхность.

Силовая установка. На самолете установлен ТВД Аллисон YT-40-A-14 и соосные трехлопастные винты Кертисс-Райт «Турбоэлектрик» с полыми стальными лопастями. Двигатель Аллисон YT-40-A-14 обладал большой мощностью и небольшим удельным весом, что особенно важно для вертикально взлетающих самолетов и что, собственно, обусловило выбор этого двигателя. Двигатель YT-40-A-14 представляет собой два спаренных ТВД Аллисон Т-38, имеющих общий редуктор. Beртикальное положение самолета при стоянке и поворот фюзеляжа па 90° при переходе к горизонтальному полету потребовали модификации маслосистемы и системы подачи топлива для обеспечения работы двигателя на всех режимах.

Основные данные двигателя YT-40-A-14 следующие: мощность на валу - 5260 л. с; реактивная тяга - 150 кг; суммарная эквивалентная мощность - 5850 л. с.; масса двигателя с редуктором - 1360 кг; удельная масса - 0,233 кг/л. с; удельный расход топлива - 0,29 кг/л. с.-час; длина двигателя - 4,62 м; максимальный диаметр - 1,15 м,

Установка на самолете соосных винтов позволила избежать разворачивающего момента, который особенно трудно было бы компенсировать при вертикальном взлете и посадке, а также устранила влияние гироскопического эффекта вращающихся масс винтов.

Управление самолетом на всех режимах осуществлялось элевонами и рулями направления, расположенными в потоке соосных воздушных винтов.

Размеры:

размах крыла 7,82 м

длина самолета 10,1 м

диаметр винта 4,88 м

площадь крыла 9,7 м2

Двигатели 1 ТВД Аллисон YT-40-A-14

мощность двигателя 5260 л. с. максимальная тяга»

развиваемая винтом при взлете 9000 кгс Массы и нагрузки:

взлетная масса 6800 кг

отношение тяги к весу 1,32

удельная нагрузка на крыло 221 кгс/м2

Летные данные (расчетные):

максимальная скорость 885 км/ч

вертикальная скороподъемность

у земли 30 м/сек

Экспериментальный палубный истребитель с вертикальным взлетом и посадкой Локхид XFV-1 «Сэлмон» на стоянке