Это не НЛО - 8

◆◆◆

Летательные аппараты с крылом в форме диска либо овала обладают большим приростом подъёмной силы и хорошей устойчивостью, имеют высокий критический угол атаки, никогда не срываются в штопор. Эти уникальные характеристики обусловлены тем, что крыло обтекается воздухом безотрывно и равномерно по всей площади, при этом не возникают завихрения, дестабилизирующие аппараты с обычными крыльями.

Поэтому у дископланов короткий пробег, а при определенном соотношении скорости встречного потока воздуха и мощности двигателя они взлетают и садятся по вертикали.

Недостатки такого крыла — оборотная сторона его достоинств. Главный недостаток в том, что крыло очень малого удлинения весьма значительно снижает аэродинамическое качество, а с ним и топливную эффективность самолёта. Ведь малое аэродинамическое качество приводит к большим энергозатратам двигателя*. А скоростные характеристики проблематичны, во всяком случае серийных аппаратов с дискообразным крылом никто никогда не строил.

* Подъёмная сила представляет собой полезную составляющую аэродинамического качества, которая поддерживает ЛА в воздухе. Лобовое сопротивление, напротив, приводит к дополнительному расходу энергии ЛА и является вредной составляющей. Таким образом, их отношение позволяет характеризовать качество ЛА. Большему аэродинамическому качеству соответствует большая подъёмная сила и (или) меньшее сопротивление движению.

В самом простом примере аэродинамическое качество это расстояние, которое может пролететь ЛА с некоторой высоты в безветренную погоду с выключенным двигателем (или без него). Например, у планера качество обычно около 30, у дельтаплана — 10. То есть, с высоты 1 километр спортивный планер сможет пролететь в идеальных условиях приблизительно 30 км, дельтаплан — только 10.

ИСТОРИЯ ДИСКОПЛАНОВ

В этой части книги я рассматриваю лишь такие летательные аппараты, у которых крылья имеют форму полноценного диска, овала или замкнутого многогранника. Диски, овалы, многоугольники, разрезанные пополам, к дископланам (тем более — к «летающим тарелкам») не относятся.

Дело в том, что в первой половине ХХ века в разных странах было построено много самолётов типа «бесхвостка» с крыльями различной формы. У некоторых они представляли собой половину круглого диска («полблина»).

Например, именно такими были бесхвостки россиянина Бориса Черановского (БИЧ-3, 1926 г.; БИЧ-5, 1927 г.; БИЧ-7, 1929 г.; БИЧ-14, 1934 г.; БИЧ-21, 1938 г.), француза Анри Фармана, немцев Эрнста Хейнкеля и Александра Липпиша, многих других конструкторов. Эти самолёты интересны людям, интересующимся историей авиации.

Но полдиска — не диск, не овал, не замкнутый многоугольник.

А. Уфимцев (1909)

Изобретатель-самоучка Анатолий Уфимцев (1880–1936) в 1909 г. построил в Курске самолет под названием сфероплан.

С детства он увлекался изготовлением разных поделок. Окончил 4 класса реального училища, после чего занимался самообразованием и механикой. В 1906 г. Уфимцев в своём доме на Семёновской улице открыл мастерскую, где ремонтировал швейные машины и велосипеды, изготовлял керосиновые лампы и фонари, а также молотилки для зерна.

В 1909 г. Уфимцев увлекся авиацией. Он построил летательный аппарат с крылом в виде части сферической поверхности большого радиуса, который назвал «сферопланом». В том же году изобретатель построил двухтактный ротативный авиамотор, на валу которого установил воздушный винт.

А. Уфимцев

В 1910–1911 гг. Уфимцев построил два новых двигателя: 4-х и 6-цилиндровые.

Они имели по два пропеллера, вращающихся в противоположные стороны на соосных валах, один из которых был полым. В 1912 г. на

Международной выставке воздухоплавания в Москве, за 4-цилиндровый биротативный двигатель изобретателя наградили Большой серебряной медалью.

Во время Мировой войны Уфимцев выпускал биротативные двигатели для военной авиации. При этом он предложил делать вал мотора полым, чтобы через него мог стрелять пулемёт. Изобретатель запатентовал 22 своих изобретения.

После окончания войны он спроектировал ветроэлектростанцию и построил её действующую модель. Для использования в ней в 1918 г. изобрёл инерционный аккумулятор-маховик и, с помощью своего друга, профессора Владимира Ветчинкина (1888–1950), спроектировал ветроколесо с поворотными лопастями и переменным углом атаки. Как в современных вертолётах!

Правительство РФСР выделило средства на строительство ветроэлектростанции. Её построили во дворе усадьбы Уфимцева и 4 февраля 1931 г. она впервые дала ток. Помимо двухэтажного дома Уфимцева, ветряная электростанция освещала часть улицы Семёновской, питала все станки его мастерской, находившейся в подвале. Благодаря инерционному маховику весом 360 кг, размещенному в вакуумной камере (чтобы исключить трение о воздух!), ветроэлектростанция в течение нескольких часов давала ток даже после того, как прекращался ветер! Конструкция станции Уфимцева с маховиком Ветчинкина намного опередила тогдашний уровень техники.

Однако 10 июля 1936 г. на 56-м году изобретатель внезапно умер. После его смерти усадьбу, мастерскую, библиотеку технической литературы и архив писем разворовали. Ветроэлектростанцию остановили и частично разобрали.

◆◆◆

Итак, «сфероплан» был построен летом 1909 г. Он имел крыло круглой в плане формы, круглое горизонтальное оперение на плоской расчалочной ферме, и трёхколесное шасси с носовым колесом.

Сфероплан № 2 (перестроенный № 1)

Крыло состояло из круглой рамы диаметром 3,4 м с шестью планками-нервюрами, имевшими выгиб кверху в форме параболической пологой дуги, обтянутой сверху полотном. Площадь крыла составила 29 кв. м.

Рама была расчалена к трём парным бамбуковым стойкам велосипедных колёс. Трёхколесное шасси с носовым колесом Уфимцев изобрел одновременно с американским авиаконструктором Гленном Кёртисом. Вертикальная хвостовая ферма, тоже бамбуковая, была частично обтянута полотном и образовывала своего рода вертикальный киль (Уфимцев называл его «флюгером»). Руль направления находился позади воздушного винта.

Аппарат был расчален большим количеством тонких проволок, что обеспечивало сохранность формы и прочность лёгкой конструкции. Его взлётный вес достигал примерно 200 кг.

Двухцилиндровый двигатель мощностью 20 л. с. сконструировал сам Уфимцев, как и 4-лопастный воздушный винт. Две лопасти винта он прикрепил к цилиндрам двигателя, две — к носку картера. Такое крепление лопастей было сделано впервые в мире.

На испытаниях сфероплан резво катался по полю, но от земли не отрывался. Вероятно, двигателю не хватало мощности, крылу — подъёмной силы. Тогда Уфимцев перестроил его, увеличив площадь крыла до 36 кв. м, количество нервюр до 11, и оснастив 6-цилиндровым мотором в 60 «лошадей». Сиденье пилота помещалось между задними стойками шасси на нижнем поясе фермы. Двигатель находился под передней кромкой крыла на вертикальной раме.

Закончив постройку, изобретатель в июне 1910 г. вывел самолёт на испытания. Но его центровка оказалась слишком сдвинута вперед, поэтому взлёт снова не получился. Прежде, чем конструктор успел закончить переделку, 11 июля 1910 г. налетел мощный шквал, который поволок аэроплан по полю и вдребезги разломал его. После этого несчастья Уфимцев оставил мысль о полётах.

А. Тирш (1910)

Британец Александр Тирш (Alexander Thiersch) cпроектировал моноплан, который по его чертежам построил на своём авиазаводе Фредерик Хэндли-Пейдж (Frederick Handley-Page; 1885–1962). Он поставил на самолёт французский мотор «Гном» с пропеллером.

Как сообщил журнал «Flight» в заметке от 23 апреля 1910 г., самолёт успешно прошел лётные испытания над болотами Марш в районе Бельведера, южного пригорода тогдашнего Лондона.

Историк авиации Питер Льюис отметил в своём исследовании «Британские летательные аппараты 1809–1914 гг.» (P. Lewis, «British Aircraft 1809–1914»), изданном в 1962 г.:

Крыло имело форму, похожую на равносторонний треугольник с округлыми вершинами, а спереди под ним находились дополнительные подъёмные плоскости.

Иными словами, оно было таким же, как крыло гидросамолёта, спроектированного Пено и Гошо в 1876 г.

Дископлан Тирша

Моноплан Тирша оказался более успешным, чем сфероплан Уфимцева, так как летал. Однако продолжения не последовало.

Хэндли-Пейджа этот аппарат не заинтересовал, он построил по своим проектам несколько самолётов с крыльями в форме полудисков.

Д. Китчен (1911)

Выдающийся британский инженер Джон Китчен (John George Aulsebrook Kitchen; 1869–1940) получил 175 патентов на изобретения, 118 из которых были реализованы! В 1911 г. Он при помощи механика И. Стори (Isaac Storey) построил самолёт-биплан с крыльями в форме колец.

Биплан Китчена, купленный Ли и Ричардсом, на лётном поле (1911 г.)

Китчен и Стори взяли в качестве исходного образца поплавковый гидроплан «Waterbird» англичанина Эдварда Уэйкфилда (Edward Wakefield), но прямые крылья заменили кольцевыми, поплавки — колёсами.

Однако самолёт Китчена не летал. Почему — неизвестно. По одной версии, конструкторы не оснастили его мотором, хотя на фотографии видно, что мотор и пропеллер были установлены.

Биплан-кольцеплан Китчена, вид спереди

По другой версии, более правдоподобной, нанятый Китченом пилот-испытатель не смог (или не решился) поднять его в воздух, ограничившись пробегами и рулёжками на лётном поле.

С. Ли и Д. Ричардс (1911–14)

В сентябре 1911 г. пилот-любитель Седрик Ли (Cedric Lee) купил у Дж. Китчена его биплан и права на патент. После этого он обратился к инженеру Джорджу Тилману Ричардсу (George Tilghman Richards; 1883–1960) с просьбой о помощи в подготовке машины к лётным испытаниям.

В октябре биплан с французским авиамотором «Gnome Omega» мощностью 50 л. с. наконец взлетел. Это произошло на поле возле городка Хейлшем (Hailsham), который находится в 30 км от приморского курорта Брайтон. Но... Одни историки авиации пишут, что испытания дали «разочаровывающие результаты», тогда как другие сообщают, что биплан мог взлетать только на буксире у другого самолёта.

В ночь с 4 на 5 ноября сильный шторм, налетевший с моря, повалил ангар, где стоял самолёт, и машина получила «серьёзные повреждения», сделавшие её восстановление нецелесообразным. Поневоле закрадывается подозрение, что биплан Китчена, как и сфероплан Уфимцева, просто не был способен к взлёту.

Поэтому сохранению репутации изобретателей в обоих случаях «помог ветер». Как всё было на самом деле — неизвестно.

В 1965 г. в фильме «Эти великолепные люди в их летающих машинах» (Those Magnificent Men in their Flying Machines) была показана копия злополучного биплана, специально построенная для съёмок*. После завершения киносъёмок её купил Музей авиации в Ньюарке (Newark Air Museum).

* В СССР фильм вышел на экраны под названием «Воздушные приключения». Помню, что на широком экране этот цветной фильм поражал зрителей великолепно снятыми с высоты птичьего полёта панорамами местности.

С конца 1911 г. и до начала мировой войны в августе 1914 г. Ричардс и Ли занимались созданием боле совершенного аппарата с кольцевым крылом. Они начали с моделей полутораплана (sesquiplane), у которого верхнее крыло было как половина диска, а круглое нижнее представляло собой кольцо, но довольно быстро переориентировались на моноплан с крылом в форме кольца.

Моноплан № 1

Все эти модели Ричардс — впервые в Великобритании

— испытывал в аэродинамической трубе Национальной физической лаборатории. Продувки показали, что кольцевое крыло создаёт подъёмную силу при углах атаки до 30 градусов. Это означало, что полноразмерный пилотируемый планер, а так же самолёт-моноплан с кольцевым крылом аэродинамически устойчивы, им не угрожает сваливание.

Кольцевой моноплан № 2

Благодаря научному подходу Ричардс и Ли спроектировали и построили в ангаре аэродрома Шорхэм моноплан с кольцевым крылом и тем же мотором «Gnome-Omega»*.

* Шорхэм сейчас является аэропортом Брайтона.

Из-за необычной конструкции крыла он получил прозвище «летающий пончик».

Самолёт № 2 в полете

Моноплан успешно оторвался от земли 23 ноября 1913 г., однако управлять им в полёте оказалось трудно. Через несколько минут пилот Эрик Гордон Ингленд (Eric Gordon England; 1891–1976) пошел на посадку, врезался в землю и получил серьезные травмы, надолго уложившие его в постель.

Кольцевой моноплан № 2

Создателям пришлось дважды перестроить свою машину, чтобы добиться улучшения управления рулями высоты, п также внести в конструкцию ряд мелких изменений. Зато в полёте по горизонтали все три модификации моноплана (№№ 1, 2, 3) были устойчивыми.

Размах крыла был всего лишь 22 фута (6,71 м), масса самолета 1680 фунтов (762,7 кг) при полной загрузке, удлинение — 1,72.

Все три версии самолёта налетали, в сумме, 128 часов.

Ли и Ричардс заявляли, что моноплан прост в пилотировании и управлении, способен взлетать с полной загрузкой на скорости всего лишь 30 миль (48 км/ч). Его максимальная скорость достигала 85 миль (136 км/ч), посадочная скорость 45 миль (72 км/ч), наибольшая продолжительность полёта была 3,5 часа.

Всё это весьма достойные характеристики для самолёта периода 1913–1914 гг. с двигателем мощностью 50 л. с.

Затем вспыхнула война, прекратившая дальнейшие эксперименты.

В 1920–1930-е годы Ричардс продолжал пропагандировать преимущества кольцевого крыла, но безуспешно.

• Назад