АВРОКАР - AVRO VZ-9V

Работы, начатые немецкими конструкторами, после войны были продолжены за океаном. Одна из наиболее известных моделей - "аврокар" VZ-9V, разработанный  в канадском отделении британской самолетостроительной фирмы "Avro" ("Авро Канада") по заказу армии США (программа WS-606A).
Английский конструктор Джон Фрост, возглавивший в 1947 г. работы по этой тематике предложил следующую концепцию аппарата :

Сначала "Аврокар" отрывается от земли на воздушной подушке. Затем поднимается на требуемую высоту уже за счет воздушно-реактивных двигателей. И далее, меняя вектор их тяги, разгоняется до требуемой скорости. Для создания  воздушной подушки  Фрост, использовал  сопловую схему: зазор между поверхностью земли и дном аппарата "перекрывается" воздушной завесой из кольцевого сопла. Совершенно очевидно, что идеальная форма такой машины в плане - диск. Таким образом, схема "Аврокара" была определена: дисковое крыло диаметром 5,48 м с кольцевым соплом по периметру. Отклонять же газовый поток должны были управляемые интерцепторы - заслонки.
Для получения требуемого воздушного потока прибегли к достаточно сложному способу. Выхлопные газы трех турбореактивных двигателей "Континенталь J69-T-9" (примерно по 1000 л.с. каждый) поступали на турбину, раскручивавшую центральный ротор диаметром 1,52 м. Нагнетаемый им воздух, смешанный с остывшим "выхлопом", через систему газоводов поступал в кольцевое сопло. В принципе, для диска - достаточно логично, но протяженные, запутанные воздуховоды привели к большим энергетическим потерям, что, может быть, и сыграло роковую роль. ( Схема аппарата )..
12 декабря 1959 г. на территории завода "Авро Канада" в Мэлтоне "Аврокар" выполнил первый подлет, 17 мая 1961-го начались горизонтальные полеты. А уже в декабре того же года работы были прекращены "в связи с истечением срока контракта". За время работ было создано 2 машины, условно Модель-1 и Модель-2. Один аппарат разобрали, второй , с демонтированным двигателем, остался в ангаре/запаснике Мелтона, где проводились испытания ( по другим источникам в музей транспорта американской армии в Вирджинии, а в Мелтоне хранится трофейный немецкий диск) .

Анализ

Уязвимое место любой "вертикалки" - переход с режима на режим. А потому объявленная причина неудачи - недостаточная, мягко говоря, устойчивость - была по инерции воспринята как должное. Но  именно запредельная УСТОЙЧИВОСТЬ - одно из достоинств дископлана! Противоречие официальной версии и опыта создания других машин подобной формы, в сочетании с секретностью самой программы, вызвало к жизни главную легенду "Аврокара": это была попытка воссоздать "летающую тарелку", вроде той, что грохнулась в Розуэлле в 1947-м...
В своей сенсационной статье 1978 года Роберт Дор подтвердил, что действительно в 50-х годах ВВС США были начаты работы по созданию пилотируемого летательного диска. Однако при этом привел мнение военного историка полковника Роберта Гаммона, считавшего, что, хотя проект AVRO и содержал интересные идеи, никакой реальной необходимости тогда в нем не было. В своей статье Р. Дор прямо заявляет, что, по его мнению, проект AVRO VZ-9 был лишь "дымовой завесой", призванной отвлечь внимание общественности от реальных инопланетных кораблей и их исследований.

Подполковник запаса ВВС США Джордж Эдвардс в свое время заявил, что он, как и другие специалисты, участвовавшие в проекте VZ-9, с самого начала знал, что работы не дают желаемых результатов. И в то же время им было известно, что ВВС США скрытно испытывали в полете реальный инопланетный корабль. Дж. Эдвардс твердо убежден, что AVRO VZ-9 был нужен Пентагону прежде всего для того, чтобы объясняться с журналистами и любопытными гражданами всякий раз, когда те видели "летающие блюдца" в полете.

Вообще-то, пока не известны соответствующие пентагоновские документы, отрицать такую версию преждевременно, но каковы же были реальные причины провала программы? 
Устойчивость устойчивости рознь. В данном случае речь нужно вести именно о переходных режимах. При висении "Аврокара" на месте (независимо от высоты) проблема была решена красиво: центральный ротор (турбина + вентилятор), по сути - большой гироскоп, при колебаниях корпуса аппарата благодаря кардановому подвесу сохранял вертикальную ориентацию. Его смещение фиксировалось датчиками, сигналы которых преобразовывались в соответствующее отклонение интерцепторов.

А вот при переходе в горизонтальный полет все заслонки отклонялись в одну сторону, и их возможности по стабилизации "Аврокара" резко ухудшались. Скорости же было еще недостаточно для того, чтобы начинала работать аэродинамическая стабилизация диска, ухудшенная струей из кольцевого сопла... На режиме воздушной подушки все работало, но при подъеме выше 1,2 м взаимодействие аппарата с воздушными потоками качественно менялось.
Сама по себе идея использования воздушной подушки для вертикально взлета не оригинальна. В частности, этот принцип в своих проектах сверхзвукового межконтинентального А-57 (несколько раньше Фроста) и противолодочного ВВА-14 использовал Р.Л.Бартини. Но! Советский авиаконструктор дополнил "подушкой" обычный самолет. Обе машины (первая осталась проектом, вторая реализована не полностью) должны были разгоняться на воздушной подушке (причем статическая постепенно заменялась динамической) до того момента, когда начинали работать аэродинамические рули и крылья, не загроможденные взлетными устройствами! У "Аврокара" этого не было.

А что важнее, VZ-9V просто не хватало энерговооруженности. Его взлетная масса - около 2700 кг. Чтобы поставить аппарат на "подушку", под ним достаточно создать давление всего на 15% больше атмосферного. А вот чтобы поднять выше, нужна уже тяга на 15% больше его веса, т.е. порядка 3,1 т. Трудно судить о тяге "Аврокара" - хотя при идеальных условиях 3000 л.с. мощности примерно и дают около 3 т, вспомним, что протяженые воздуховоды вели к большим потерям. Кстати, всевозможные дефлекторы, интерцепторы, газовые рули, установленные в высокотемпературном скоростном газовом потоке, ни в авиации, ни в ракетной техники так и не прижились. От них отказались в пользу поворотных сопел или специальных рулевых двигателей.

Словом, ситуация достаточно типичная в технике вообще и авиации в частности - хорошая идея, но неудачное конструктивное воплощение. А можно ли было сделать лучше? Например, так: оставив систему генерации подушки, даже используя менее мощные агрегаты, поставить один-два "движка" для создания горизонтальной тяги. От них же (или подъемных, это надо считать конкретно) запитывать струйные рулевые двигатели. Или так - сохранив принципиальную схему (только моторы раза в полтора мощнее), добавить сопла горизонтальной тяги и рулевые струйные двигатели...

Scimmer или о дисковом крыле

Недостатки дискового крыла - естественное продолжение его достоинств. Главное - это крыло очень малого удлинения. Вихри, образующиеся на его концах из-за перетекания воздуха с нижней поверхности на верхнюю, значительно повышают лобовое сопротивление. Следовательно, катастрофически снижается аэродинамическое качество, а с ним и топливная эффективность самолета...

Дополнительные же подъемные агрегаты резко усложняют конструкцию, нетрадиционные движители пока дошли только до стендовых испытаний. А когда разработчики все-таки находят способ превратить недостатки в достоинства - доводка машины продолжается столь долго, что или меняются концепции ее использования, или вперед выходят другие схемы.
Блестящий пример такой "опоздавшей" технической удачи - экспериментальный американский истребитель-диск "Скиммер" XF5U-1 фирмы "Chance-Vought" (отделения концерна United Aircraft). Этот любопытный самолет был впервые показан публике в июне 1946 года. Все, кто видел его хоть раз, не сговариваясь, давали ему веселые прозвища: "летающая сковородка", "шумовка" (scimmer), "блинчик", "недопеченный пирожок", "летающее блюдце" и так далее. Но несмотря на действительно странный внешний вид, Chance-Vought XF5U-I был грозной машиной.

Аэродинамик Чарльз Циммерман ( интересно совпадение фамилии с автором одного из немецких летающих дисков ) оригинально решил проблему концевых вихрей: на концах крыла установили винты, раскручивающие воздух против них. В результате аэродинамическое качество возросло в 4 раза, а все способности диска к полету на любых углах атаки сохранились! Низкооборотные винты большого диаметра при достаточной энерговооруженности позволяли висеть, как вертолету поперечной схемы, и совершать вертикальный взлет, а низкое лобовое сопротивление давало самолетную скорость.
Интересно, что Циммерман  начал свои разработки ещё в 1933-м. В 1935 году он построил пилотируемую модель с размахом 2м. Оснастил ее 2х25 л.с. двигателями Клеон воздушного охлаждения. Пилот должен был лежать внутри фюзеляжа - крыла. Но модель не оторвалась от земли из-за невозможности синхронизировать вращение винтов. Тогда Циммерман построил резиномоторную модель полуметрового размаха. Она успешно летала. После поддержки в NAСA (предшественника NASA), где до этого отвергали изобретения Циммермана, как чересчур современные, конструктора летом 1937 года пригласили работать на фирму Chance-Vought (генеральный директор Юджин Уилсон). Здесь, пользуясь большим потенциалом лабораторий, Чарльз построил модель - электролет V-I62 метрового размаха. Он совершил ряд успешных полетов в ангаре.

В конце апреля 1938-го Циммерман запатентовал свой самолет, рассчитанный на двух пассажиров и пилота. Его разработками заинтересовалось военное ведомство. В начале 1939 года в рамках конкурса на истребитель нетрадиционной схемы, в котором, кроме Chance-Vought, приняли участие фирмы Curtiss и Nortrop, Чарльз занялся разработкой и постройкой легкомоторного аналога V-173. Работа финансировалась ВМС США.

V-173 имел сложную деревянную конструкцию, обтянутую тканью. Два синхронизированных двигателя Континентал А-80 по 80 л.с. вращали через редукторы огромные трехлопастные винты диаметром по 5,03 метра. Размах крыла 7,11 м, его площадь 39,67 м2, длина машины 8,13 м. Шасси для простоты сделали неубирающимся, с резиновой амортизацией. Профиль крыла выбрали симметричным, NASA - 0015. По курсу самолет управлялся посредством двух килей с рулями направления, а по крену и тангажу - с помощью цельноповоротных элеронов.
Из-за революционности концепции V-173 было решено перед началом летных испытаний продуть его в одной из самых больших аэродинамических труб в мире, на испытательном комплексе Лэнгли-Филд. Все успешно завершилось в декабре 1941 года. Начались летные испытания. После коротких пробежек и подлетов на аэродроме фирмы в г.Стратфорде (штат Коннектикут), шеф-пилот фирмы Бун Гайтон 23 ноября 1942 года поднял V-I73 в воздух. Первый 13-минутный полет показал, что нагрузка на  ручку, особенно в канале крена чрезмерно велика. Этот недостаток устранили установкой весовых компенсаторов, подбором шага винтов в зависимости от режима работы двигателей. Самолет стал послушным в управлении. Гайтон констатировал, что ручка без чрезмерных усилий отклоняется в  канале тангажа на 45 градусов в обе стороны.

Несмотря на секретность программы, V-I73 много летал и за пределами Стратфордского аэродрома, став "своим" в небе Коннектикута. При полетном весе 1400 кг мощности 160 л.с. машине явно не хватало. Несколько раз в результате отказа двигателя V-I73 совершал вынужденные посадки. Однажды на песчаном пляже скапотировал (колеса малого диаметра зарылись в грунт). Но всякий раз очень малая посадочная скорость и прочность конструкции спасали его от серьезных поломок.

Основным недостатком V-I73 Гайтон и присоединившиеся к нему в процессе испытаний знаменитые летчики Ричард "Рик" Бурове и Чарльз Линдберг признали плохой обзор из кабины вперед при рулежке и на взлете. Причина этого - очень большой стояночный угол, 22°15. Тогда подняли пилотское кресло, сделали иллюминатор для обзора вниз-вперед. Но и это мало помогло. Разбег самолета составил всего 60 метров. При встречном ветре 46 км/ч он поднимался в воздух вертикально. Потолок машины - 1524 м, максимальная скорость - 222 км/ч .

Параллельно с конструированием и испытаниями V-I73 фирма Chance-Vought начала проектировать истребитель. Контракт на его разработку получила от ВМС 16 сентября 1941 года, через день  после дачи согласия на продувки V-I73 в трубе Лэнгли-Филд. Этот проект имел фирменное обозначение VS-315. После успешного завершения продувок V-173 19 января 1942 года.

Бюро по аэронавтике ВМС США запросило у фирмы техническое предложение о постройке двух опытных образцов и продувочной модели в 1/3 натуральной величины. К маю 1942-го работа над техническим предложением была завершена. В команду Циммермана пришел молодой талантливый инженер Юджин "Пайк" Гринвуд. Он отвечал за проектирование конструкции нового самолета. В июне техническое предложение передали в Бюро по аэронавтике, будущий самолет получил наименование по системе, принятой в ВМС: XF5U-I. Основной его особенностью стало соотношение между максимальной и посадочной скоростью - около 11, по обычной схеме - 5. Расчетный диапазон скоростей от 32 до 740 км/ч.
Для достижения таких характеристик следовало решить множество проблем. Например, на малых скоростях полета  угол атаки сильно возрастал. Из-за  несимметричности обтекания еще на V-I73 отмечали очень сильные вибрации, грозившие прочности конструкции. Чтобы отделаться от этого режима, фирма Chance-Vought, сотрудничавшая с фирмой Hamilton Standart (она производила воздушные винты), разработала движитель под названием "разгруженный пропеллер". Деревянные лопасти очень сложной формы, с широким комлем крепились к стальным проушинам, связанным с автоматом перекоса. С его помощью можно было менять циклический шаг лопастей.

В создании винтомоторной группы приняла также участие фирма Pratt & Whitney. Ею были спроектированы и изготовлены синхронизатор для двигателей R-2000-7, пятикратные редукторы,  муфты сцепления, позволявшие любому из двух моторов выключаться в случае повреждения или перегрева. Специалисты помогли также сконструировать принципиально новую топливную  систему, позволявшую питать двигатели при длительном полете на больших углах атаки (до 90° при висении по вертолетному).

По внешней форме XF5U-1 практически повторял V-I73. Той же осталась и система управления. Гондола пилота и крыло - фюзеляж полумонококовой конструкции были выполнены из металита (двухслойной панели из бальзы и алюминиевого листа) весьма прочного и достаточно легкого. Двигатели, утопленные в крыле - фюзеляже, имели хороший доступ. Планировалось установить 6 пулеметов Кольт-Браунинг калибром 12,7 мм с запасом патронов по 200 шт. на ствол, четыре из которых на серийных машинах хотели заменить на 20-мм пушки Форд-Понтиак М 39А, к тому времени находившимися еще в стадии разработки.
Деревянный макет XF5U-I попал на макетную комиссию ВМС 7 июня 1943 года. Он имел трехлопастные винты. После переделок, вызванных замечаниями комиссии, вновь представленный к рассмотрению контракт на изготовление опытных образцов по непонятным причинам подписали лишь 15 июля 1944 года. Первый прототип решили оснастить двигателями Pratt & Whitney R-2000-7 (1100 л.с. - мощность на максимале, 1350 л.с. - на форсаже с впрыском воды), второй - XR-2000-2,  с турбокомпрессорами фирмы Wright. Вооружение на первом прототипе не устанавливалось.

Первый прототип XF5U-I был выкачен из ангара 25 июня 1945 года. К этому времени фирма получила разрешение на проведение летных испытаний на хорошо оборудованном полигоне Myрок Драй Лейк (Калифорния). Ранее, 24 марта, она обратилась к ВМС с просьбой продолжить финансирование проекта, так как кредит, выделенный на XF 5U-I, был уже растрачен. Для экономии средств урезали программу летных испытаний, в частности, ее полетную часть и статические испытания. Временно оборудованный 4-лопастыми винтами, аналогичными применяемым на истребителе F4U-4 Corsaur (модель Хайцроматик фирмы Hamilton), XF5U-I успешно рулил. Второй экземпляр использовался для статических испытаний.

После установки на первый прототип "разгруженных пропеллеров" Бун Гайтон, наконец, поднял самолет в воздух в середине января 1947 года.
Scimmer, как прозвали машину на фирме, с честью прошел программу  летных испытаний, достигнув рекордной для того времени скорости в 811 км/ч. Этот неофициальный рекорд принадлежал Ричарду Буровсу. Скорости он достиг на высоте 8808 м на форсажном режиме. Были продемонстрированы возможности вертикального взлета со специальной трапеции "по-вертолетному", винтами вверх, висение так-же "по-вертолетному". Скиммер подготовили для перевозки морем через Панамский канал в Калифорнию, но программу внезапно закрыли. Основных причин оказалось две: финансовые затруднения на фирме, причем отказ от Скиммера стал самым простым способом сэкономить деньги, и тот факт, что уже шло перевооружение флота США на реактивную технику.

Весной 1948 года согласно инструкции ВМС с самолетов сняли все ценное оборудование, а корпуса превратили бульдозерами в металлолом. V-I73 примерно в это же время передали в музей при Смитсониановском институте, где он хранится по сей день.
После "Скиммера" и "Аврокара" дископланы переместились в сферу интересов авиасамодельщиков, лишь в некоторых программах, в числе прочих схем, они продувались в аэродинамических трубах.

Источник: Николай Ивашов