Инженерный артхаус: почему появляются странные самолеты и есть ли в них смысл?
Представьте самолет, который надувают ручным насосом. На что он способен? Или истребитель, взлетающий хвостом вниз, как ракета. Безопасно ли? Или амфибию с 14 двигателями, которая так и не научилась вертикально взлетать. А в чем тогда смысл? Все эти концепты действительно существовали
История авиации знает немало примеров, когда инженерная мысль выходила далеко за рамки привычного. Но за каждой странной формой стояла конкретная техническая задача. О самых интересных примерах рассказывает Юрий Швед, старший преподаватель кафедры 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» Московского авиационного института (МАИ).
Blohm & Voss BV 141: когда асимметрия становится нормой
Так, одним из самых необычных по виду самолетов была машина времен Второй мировой войны — немецкий разведчик Blohm & Voss BV 141. Фюзеляж с единственным двигателем смещен влево, кабина пилота вынесена вправо, хвостовое оперение тоже асимметричное.
В 1937 году Министерство авиации Германии объявило конкурс на разведчик с максимальным обзором из кабины. Радикальное решение — пожертвовать внешней симметрией ради функциональности — предложил инженер Рихард Фогт.
"Фогт учел, что большой пропеллер, ввинчиваясь в воздух, создает большой противомомент, пытаясь накренить самолет. Если сместить гондолу с вращающимся по часовой стрелке пропеллером влево, а кабину вправо, то момент от винта и обдув крыла начинают работать в компенсацию — то есть разнонаправленные силы гасят друг друга, и самолет не уводит в сторону. Асимметрия стала не прихотью, а инженерным расчетом, — объясняет Юрий Швед.
Самолет полетел так, как было задумано. Однако в серию он не пошел. Конкурент — симметричный Focke-Wulf Fw 189 — использовал два двигателя суммарной мощностью около 930 л.с., тогда как BV 141 (в модификации a-04) довольствовался одним двигателем BMW-132N мощностью 865 л.с. В условиях того времени ставку сделали на отработанную двухмоторную схему. BV 141 показал большую дальность (1133 км против 665 км) и потолок (9000 м против 7300 м), но в той тактической нише эти преимущества оказались не решающими.
«Эволюция научила нас считать внешнюю симметрию признаком совершенства. BV 141 перекошен именно внешне — поэтому кому-то могло показаться, что он не должен хорошо летать. Но с аэродинамической точки зрения самолет был вполне симметричен, что и позволяло ему подниматься в воздух. Однако у этой схемы есть скрытые минусы: при модернизациях легко потерять компенсацию моментов, да и внешне асимметричную конструкцию технологически сложнее соблюсти», — говорит эксперт.
Асимметрия — не единственный способ обойти ограничения. Иногда самолет приходилось прятать внутри другого самолета.
McDonnell XF-85 «Goblin»: стыкуемый истребитель в бомбоотсеке
Американский истребитель McDonnell XF-85 «Goblin» имел длину менее 5,2 м — ровно столько, чтобы поместиться в одной из четырех секций бомбоотсека тяжелого бомбардировщика Convair B-36. В конце 1940-х у США не было истребителей сопровождения, способных лететь с бомбардировщиками на всю дистанцию сверхдальних маршрутов. Идея стыкуемого истребителя-защитника — или, как говорят инженеры, самолета-наездника — казалась логичной.
XF-85 летал неплохо — если не брать во внимание сложности с затенением оперения потоком от крыла и фюзеляжа на больших углах атаки и рыскания, где возникали проблемы с управлением, проблема оказалась в другом. Стыковочная балка была короткой, поэтому истребитель подлетал к бомбардировщику слишком близко. Между крылом истребителя и днищем бомбардировщика возникала воздушная подушка, но она давила не снизу, а сверху — прижимала истребитель вниз, лишая его подъемной силы. Вместо того чтобы притянуться к узлу, самолет отбрасывало прочь.
К тому же двигатель XF-85 медленно набирал обороты — при резком движении рычага газа тяга возрастала не сразу, а с задержкой. Вдобавок самолет не оснащался воздушным тормозом.
На автомобиле легко разгоняться и тормозить, отталкиваясь от дороги. На самолете так легко не получится: воздух — податливая среда, быстро сбавить-прибавить, опираясь на него, гораздо сложнее. Доводку системы прекратили, когда стало ясно, что истребители предполагаемого противника, такие как МиГ-15 и Ла-15, не ограниченные жесткими габаритами, летают лучше. Кроме того, появление систем дозаправки в воздухе решило проблему сопровождения проще и дешевле.