"Чанс-Воут" XF5U-1 "Скиммер"
Этот любопытный самолет, спроектированный отделением концерна «Юнайтед Эйркрафт», фирмой Чанс-Воут, был впервые показан публике в июне 1946 года. Все, кто видел его хоть раз, не сговариваясь, давали ему веселые прозвища: «летающая сковородка», «шумовка» («скиммер»), «блинчик», «недопеченный пирожок», «летающее блюдце» и так далее. Но, несмотря на действительно странный внешний вид, Чанс-Воут XF5U-1 был грозной машиной. История ее такова.
В 1933 году видный американский ученый — аэродинамик Чарльз Циммерман провел серию опытов с крылом малого удлинения. Теоретические исследования показали эффективность данной схемы. На концах крыла сверхмалого удлинения предполагалось ставить винты, крутящиеся в сторону, противоположную направлению вращения сходящих с крыла вихрей. Тогда индуктивное сопротивление системы «крыло — винты» падало бы, а аэродинамическое качество возрастало с 1 до 4, то есть можно было построить самолет с огромным диапазоном скоростей. Низкооборотные винты большого диаметра при достаточной энерговооруженности позволят висеть, как вертолету поперечной схемы, и совершать вертикальный взлет, а низкое лобовое сопротивление даст самолетную скорость. В 1935 году Циммерман построил пилотируемую модель с размахом 2 м. Оснастил ее 2×25 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 НАСА, где до этого отвергали изобретения Циммермана, как чересчур современные, конструктора летом 1937 года пригласили работать на фирму Чанс-Воут (генеральный директор Юджин Уилсон). Здесь, пользуясь большим потенциалом лабораторий, Чарльз построил модель — электролет V-162 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 Чанс-Воута, приняли участие фирмы Кертисс и Нортроп, 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, НАСА — 0015. По курсу самолет управлялся посредством двух килей с рулями направления, а по крену и тангажу — с помощью цельно-поворотных элевонов. 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-173 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-173 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-173 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-173 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, 2215. 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-173 фирма Чанс-Воут начала проектировать истребитель. Контракт на его разработку получила от ВМС 16 сентября 1941 года, через день после дачи согласия на продувки V-173 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-1. 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-173 отмечали очень сильные вибрации, грозившие прочности конструкции. Чтобы отделаться от этого режима, фирма Чанс-Воут, сотрудничавшая с фирмой Гамильтон Стандард (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 Пратт-Уитни. 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-173. 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-1 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 Пратт-Уитни R-2000-7 (1100 л.с. - мощность на максимале, 1350 л.с. - на форсаже с впрыском воды), второй - XR-2000-2, с турбогенераторами фирмы Райт. Вооружение на первом прототипе не устанавливалось. Первый прототип XF5U-1 был выкачен из ангара 25 июня 1945 года. К этому времени фирма получила разрешение на проведение летных испытаний на хорошо оборудованном полигоне Мурок Драй Лейк (Калифорния). Ранее, 24 марта, она обратилась к ВМС с просьбой продолжить финансирование проекта, так как кредит, выделенный на XF5U-1, был уже растрачен. Для экономии средств урезали программу летных испытаний, в частности, ее полетную часть и статические испытания.
Временно оборудованный 4-лопастными винтами, аналогичными применяемым на истребителе F4U-4 "Корсар" (модель "Хайдроматик" фирмы Гамильтон), XF5U-1 успешно рулил. Второй экземпляр использовался для статических испытаний. После установки на первый прототип "разгруженных пропеллеров" Бун Гайтан, наконец, поднял самолет в воздух в середине января 1947 года. "Скиммер", 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 также "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-173 примерно в это же время передали в музей при Смитсониановском институте, где он хранится по сей день.
Конструкция самолета
Истребитель XF5U-1 представлял собой двухкилевой моноплан интегральной компоновки с эллиптическим крылом симметричного профиля NACA 0015 по всему размаху.
Конструктивно самолет состоял из трех основных частей: передней, средней и задней. В передней находилась кабина летчика, воздухозаборники с вентиляторами принудительного охлаждения двигателей и отсеки со стрелковым вооружением. Средняя часть фюзеляжа была образована двумя силовыми шпангоутами-лонжеронами, между которыми располагались двигатели, основной и расходные баки, валы и редукторы привода винтов. В нижней ее части к переднему силовому шпангоуту крепились основные стойки шасси. В задней части находились основные органы управления самолетом, хвостовое колесо и тормозной крюк.
Силовой набор конструкции изготавливался из алюминиевых сплавов, а обшивка из нового композиционного материала - металита, запатентованного фирмой Vought и представляющего собой склеенный и сформованный в большом автоклаве сандвич из двух тонких алюминиевых листов, разделенных слоем сверхлегкого дерева - бальзы. Прочность и жесткость полученного материала дала возможность радикально уменьшить число подкрепляющих обшивку самолета шпангоутов и нервюр, сделав конструкцию почти монококовой.
Кабина летчика герметичная, закрытая каплевидным сдвижным фонарем. Привод сдвижной части фонаря электрический. Сиденье летчика - катапультируемое, типа JD-1, производства английской фирмы Martin-Baker. На передней панели приборной доски находились основные пилотажно-навигационные приборы, приборы контроля систем самолета и силовой установки. На левой панели располагались ручки управления двигателем, циклическим шагом винтов, триммерами, шасси и тормозным крюком. Правая панель была занята АЗС и панелью управления радиостанцией.
Силовая установка состояла из двух 14-цилиндровых двухрядных двигателей Pratt & Whitney R-2000-2(D) Twin Wasp мощностью по 1600 л.с. На передней части картера каждого двигателя закреплялся редуктор с коническими шестернями, которые передавали вращающий момент на единый поперечный вал привода винтов. Кроме этого, к редуктору подключали вентилятор охлаждения двигателя. Отработанный горячий воздух выходил через регулируемые створки на нижней и верхней поверхностях фюзеляжа. Выхлопные газы через коллектор и U-образную выхлопную трубу выводились под фюзеляж. В случае отказа одного из двигателей летчик мог отключить его от редуктора, воспользовавшись соответствующей муфтой сцепления. Винты самолета - с изменяемым общим и циклическим шагом. Лопасти винта - деревянные.
Шасси самолета трехстоечные с хвостовым колесом. Все стойки шасси двухколесные. Система уборки гидравлическая. Большой стояночный угол самолета вынудил конструкторов закрепить тормозной крюк на верхней поверхности фюзеляжа. Механизм выпуска и уборки крюка гидравлический, пирамидального типа.
Система управления самолетом механическая, жесткая. По крену и тангажу машина управлялась с помощью дифференциально отклоняемых цельноповоротных стабилизаторов. Стабилизаторы оснащены триммерами и внешними весовыми компенсаторами. Стабилизация летательного аппарата по направлению обеспечивается двумя трапециевидными килями с рулями направления большой площади. В хвостовой части самолета были установлены автоматические закрылки, используемые при посадке для парирования .
Радиооборудование истребителя состояло из коротковолновой радиостанции и радиокомпаса. Антенны этих устройств находились под фюзеляжем. На опытные образцы XF5U-1 вооружение не устанавливалось. Серийные машины предусматривалось вооружать шестью 12,7-мм пулеметами Browning с боезапасом по 400 патронов или четырьмя 20-мм пушками М-39. Под фюзеляжем могли устанавливаться два пилона для подвески бомб общей массой до 454 кг или топливных баков емкостью 568 л. Использование неуправляемых ракет или бомбометание с пикирования полностью исключалось из-за большого диаметра винтов.
Информация