Экспериментальный летательный аппарат Convair XFY-1 Pogo (США)

В ходе развития авиационной техники нередко предлагались смелые и необычные идеи, подразумевавшие отказ от привычных схем летательных аппаратов. В начале пятидесятых годов попытки создания техники с вертикальным взлетом и посадкой привели к появлению летательных аппаратов класса Tailsitter. Проверять необычные идеи, лежащие в основе этой концепции, планировалось при помощи двух экспериментальных проектов от компаний Lockheed и Convair. Последняя представила на испытания летательный аппарат Convair XFY-1 Pogo.

Идея летательного аппарата типа Tailsitter («Сидящий на хвосте») появилась по результатам анализа опыта использования палубной авиации и ряда новых исследований. При всех своих преимуществах, палубные истребители и бомбардировщики нуждались в крупном корабле-авианосце и по определению не могли работать без него. Еще в конце сороковых годов была предложена оригинальная идея, позволявшая разместить истребитель почти на любом корабле или судне. Предлагалось разработать и построить боевой летательный аппарат вертикального взлета.



Опытный образец Convair XFY-1 во время испытаний. Фото 456fis.org


По задумке авторов новой концепции, на земле или на палубе корабля-носителя перспективный «тейлситтер» должен был размещаться вертикально. Это позволяло ему взлетать без разбега, а после переходить в горизонтальный полет «по-самолетному». Перед посадкой, соответственно, вновь следовало возвращаться к вертикальному полету. Не нуждаясь в крупной взлетно-посадочной полосе или летной палубе, такой летательный аппарат мог базироваться на самых разных кораблях, имеющих достаточные свободные площади. Как следствие, он представлял большой интерес для военно-морских сил.

Программа создания перспективного боевого «тейлситтера» стартовала в 1948 году. На первых ее этапах научно-исследовательские организации занимались теоретическими расчетами и экспериментами, результаты которых вскоре позволили приступить к созданию полноценных проектов. Разработку новой техники поручили двум ведущим авиастроительным компаниям – Lockheed и Convair. Они имели большой опыт в деле создания авиационной техники, в том числе и необычных схем. Вместе с имеющимся опытом компании-подрядчики должны были использовать данные, собранные в ходе недавних исследований.


Схема машины. Рисунок Airwar.ru


Изначально перед компаниями-подрядчиками ставилась достаточно сложная задача. Они должны были разработать самолеты-тейлситтеры, пригодные для практической эксплуатации в вооруженных силах. Далее командование ВМС собиралось сравнить два полученных образца и выбрать наиболее удачный. Эту машину планировалось поставить в серию и отправить в войска. Тем не менее, вскоре стало ясно, что такой подход к созданию новой военной техники не получится реализовать на практике. Сначала требовалось проверить новые оригинальные идеи в ходе испытаний, оценить их перспективы и только после этого браться за создание полноценной боевой машины.

В связи с этим в 1950 году компании Lockheed и Convair получили новое задание. Теперь от них требовалось создать экспериментальные летательные аппараты, при помощи которых можно было бы осуществить проверку концепции Tailsitter. При благоприятном завершении этого этапа проекта можно было браться за создание боевых летательных аппаратов.


Подготовка к испытаниям в ангаре. Фото 456fis.org


19 апреля 1951 года военно-морские силы США подписали контракты на строительство опытных образцов. В соответствии с заключенным соглашением, компания Convair должна была построить и представить на испытания два опытных образца. Впоследствии компания в инициативном порядке решила строить три машины, которым предстояло взять на себя разные виды испытаний. Проект фирмы Convair на этом этапе получил официальное обозначение XFY-1, сформированное в соответствии с правилами наименования авиационной техники флота. Первая литера обозначения указывала на экспериментальный характер проекта, буква «F» относила летательный аппарат к истребителям, а литерой «Y» обозначалась компания Convair. Единица, соответственно, показывала, что это был первый проект в своей линейке.

Предполагаемая эксплуатация на кораблях военно-морских сил и иные требования привели к формированию необычной конструкции летательного аппарата. «Тейлситтер» Convair XFV-1, в целом, должен был походить на существующие самолеты, но основные технические решения придавали ему необычный внешний вид. Проектом предлагалось строительство турбовинтового среднеплана с крылом большой стреловидности, лишенного горизонтального оперения. Одновременно с этим должны были использоваться киль и подфюзеляжный гребень больших размеров. Для получения требуемой тяги применялись два воздушных винта большого диаметра. Как следствие, машина имела узнаваемый внешний вид.

Экспериментальный летательный аппарат Convair XFY-1 Pogo (США)
Полет на привязи. Фото 456fis.org


Летательный аппарат-бесхвостка получил фюзеляж оригинальной конструкции. Этот агрегат имел обтекаемую форму с переменной площадью поперечного сечения. Сразу за коком и втулкой винтов фюзеляж значительно увеличивался по высоте, сохраняя исходную ширину. Верхняя часть фюзеляжа образовывала выраженный «горб», необходимый для размещения пилотской кабины. За фонарем находился гаргрот небольшой длины, на котором размещались крепления киля. Использовалась весьма оригинальная компоновка фюзеляжа. Носовая часть отдавалась под редуктор двигателя и втулку соосных винтов. Позади редуктора над днищем располагался двигатель. Над ним помещалась пилотская кабина. Хвостовые отсеки фюзеляжа вмещали часть топливных баков, а также длинную выхлопную трубу двигателя. Последняя выводилась на хвостовом срезе фюзеляжа.

Для самолета было разработано новое крыло большой стреловидности, корневая часть которого занимала большую часть бортов фюзеляжа. На задней кромке небольшой стреловидности помещались элевоны. Крыло получило законцовки-контейнеры, в которых находились дополнительные топливные баки. Использованная форма крыла позволила получить максимально возможную площадь при ограниченных размерах.


Опытный летательный аппарат на транспортной тележке. Фото Airwar.ru


Характерной чертой «тейлситтера» от Convair стали крупные киль и подфюзеляжный гребень. Благодаря применению большого крыла имелась возможность отказаться от стабилизаторов классической конструкции. Устойчивость и управляемость на режиме вертикального взлета и путевая устойчивость в горизонтальном полете должны были обеспечиваться, в первую очередь, вертикальным оперением. Использовались две вертикальные плоскости со стреловидной передней кромкой и скругленной законцовкой. На задней кромке киля и гребня находились рули направления. Обе плоскости были симметричными относительно продольной оси машины. При этом, однако, из-за несимметричной конструкции фюзеляжа выступающий над ним киль имел меньшую площадь и иную форму корневой части.

В связи с характерным положением на стоянке или при взлете «сидящий на хвосте» летательный аппарат получил оригинальное шасси. Рядом с законцовками-контейнерами крыла и около законцовок вертикального оперения располагались трубчатые кожухи, в которых находились неубираемые стойки шасси. Самолет-тейлситтер получил четырехопорное шасси с амортизаторами и колесами малого размера. Стойки с самоориентирующимися колесами позволяли летательному аппарату занимать вертикальное положение, а также маневрировать при буксировке.


Интерьер кабины. Фото Airwar.ru


В центральной части фюзеляжа, непосредственно под кабиной пилота, находился турбовинтовой двигатель Allison YT40-A-6 мощностью 5100 л.с. Подача атмосферного воздуха к двигателю осуществлялась при помощи двух заборных устройств, помещенных на бортах перед кромкой крыла. На днище предусматривался воздухозаборник радиаторов. К сопловому аппарату двигателя крепилась труба, доходившая до хвостовой части фюзеляжа и выводившая реактивные газы наружу. Летательный аппарат оснастили двумя соосными трехлопастными винтами диаметром 4,88 м, разработанными компанией Curtiss-Wright. Лопасти крепились на общей втулке сравнительно сложной конструкции. Привод винтов оснащался гидравлическим тормозом.

Управлять машиной должен был один летчик, находящийся в кабине. Его рабочее место оснащалось крупной приборной доской со стрелочными приборами и несколькими панелями с разнообразной аппаратурой. Управление должно было осуществляться при помощи стандартных «истребительных» систем: ручек управления самолетом и двигателем, а также двух педалей. Кабина получила катапультное кресло с необычными средствами монтажа. Для большего удобства работы на разных режимах кресло могло качаться в пределах широкого сектора. При неудачной посадке пилот мог покинуть самолет и спуститься на землю при помощи веревки длиной 25 футов (7,6 м), закрепленной в кабине. От набегающего потока пилота защищал фонарь большой площади. В его составе имелись неподвижный козырек и основная часть, сдвигаемая назад.


Летчик-испытатель Джеймс Ф. Коулмен. Фото US Navy


Экспериментальный летательный аппарат не нуждался в оружии, однако этот вопрос все же прорабатывался на стадии проектирования. При сохранении имеющихся размеров и весовых параметров Convair XFY-1 мог нести до четырех 20-мм автоматических пушек или несколько десятков неуправляемых ракет. Ввиду отсутствия иных свободных объемов их предлагалось монтировать в контейнерах на концах крыла.

Несмотря на все усилия по сокращению габаритов, перспективный самолет-тейлситтер получался достаточно крупным. Длина машины достигала 10,66 м, размах крыла – 8,43 м. Размах вертикального оперения – около 7 м. Пустой летательный аппарат имел массу 5,33 т, максимальная взлетная определялась на уровне 7,37 т. По расчетам, максимальная скорость в горизонтальном полете должна была превышать 980 км/ч. Планировалось получить высокие характеристики скороподъемности: для этого винты должны были выполнять функции несущих.


Летчик-испытатель Джон Кнебел. Фото Thetartanterror.blogspot.fr


Для транспортировки летательного аппарата, имеющего специфическое шасси, была разработана специальная буксируемая тележка. На раме с четырьмя колесами помещались две качающиеся балки с гидравлическими цилиндрами. На свободных концах балок при помощи собственных шарниров и отдельных приводов закреплялись удерживающие устройства меньшего размера. При погрузке самолета последние подводились под его центроплан и соединялись с ним замками. Гидравлика позволяла перевести машину в горизонтальное положение и при помощи отдельного тягача отвести тележку на нужную позицию. В ходе подготовки к взлету летательный аппарат переводился в вертикальное положение, после чего отцеплялся и становился на собственные колеса.

В конце 1953 года компания Convair начала строительство опытной техники. Было решено построить три одинаковые машины, предназначенные для решения различных задач в рамках обширной испытательной программы. Первый планер следовало оснастить винтомоторной группой, топливной системой и средствами управления. Такой прототип предназначался для предварительных проверок силовой установки. Третий образец отправили на статические испытания. Проверяться на земле, подниматься в воздух на привязи и совершать свободные полеты следовало второму опытному «тейлситтеру».


Подготовка к взлету, двигатель запущен. Фото Airwar.ru


После проведения проверки работы двигателя на первом прототипе было получено разрешение на проведение последующих испытаний с наземной отработкой техники и последующим подъемом в воздух. В качестве площадки для этих проверок был выбран аэродром Моффет (шт. Калифорния), а именно один из его эллингов, в свое время построенный для дирижаблей. Под крышей эллинга высотой почти 60 м находилась кран-балка, которой предстояло стать страховочным средством. Готовя опытный XFY-1 к полетам, специалисты компании-разработчика демонтировали обтекатель втулки винтов, под которым находилась специальная крепежная конструкция. При помощи последней самолет следовало подвесить на крюк кран-балки. Выбирая и стравливая трос, оператор крана мог предотвратить падение летательного аппарата.

29 апреля 1954 года летательный аппарат должен был впервые подняться в воздух с использованием страховки. Пилот Джеймс Ф. Коулмен отвечал за управление опытной машиной. Инженер Боб Макгрири управлял кран-балкой и контролировал длину свободного троса. Выведя двигатель на требуемую мощность, летчик-испытатель смог оторвать машину от земли, однако сразу после этого начались проблемы. Оказавшись в воздухе, летательный аппарат стал неконтролируемо вращаться вокруг продольной оси. Благодаря своевременной реакции инженера-оператора крана машину удалось спасти от падения. После завершения первого проверочного полета машина с некоторым трудом села.


Машина на стоянке. Фото Airwar.ru


Вероятно, именно на этом этапе, в связи с особенностями работы пружинной амортизации шасси, летательный аппарат получил прозвище Pogo (от Pogo-stick – спортивный снаряд «Кузнечик»). Впоследствии неофициальное название проекта получило широкую известность и теперь используется так же часто, как и официальное обозначение, присвоенное заказчиком.

Летательный аппарат показал свою способность вертикального взлета и посадки, но неуправляемые вращения на этих режимах не позволяли реализовать все преимущества оригинальной схемы. Требовалось выяснить причины подобных проблем и устранить их. Для этого внешние поверхности планера оклеили «шелковинками», наблюдение за которыми позволяло выявить проблемы аэродинамического характера. Такие испытания достаточно быстро дали результат. Оказалось, что даже имеющийся крупный эллинг был недостаточно большим для опытной машины. Воздушный поток от винтов ударялся о пол сооружения, отходил в стороны, отражался от стен и возвращался назад. Именно многочисленные вихри мешали самолету-тейлситтеру сохранять требуемое положение.


Convair XFY-1 Pogo совершает вертикальный взлет, 30 ноября 1954 г. Фото US Navy


Испытатели учли этот факт, но все же были вынуждены продолжать испытания в закрытом сооружении. Опытная машина все еще нуждалась в страховке, которая могла осуществляться только краном эллинга. Установка такого оборудования на открытой площадке не представлялась возможной. В подобных сложных условиях Дж.Ф. Коулмен выполнил несколько десятков пробных подлетов общей продолжительностью около 60 часов. В связи с нестабильным поведением машины в ходе первых испытаний и последующих полетов летчик-испытатель никогда не закрывал фонарь. Это доставляло определенные неудобства, но Коулмен счел их приемлемой платой за возможность быстро покинуть летательный аппарат.

В середине 1954 года опытный образец вывели на открытую площадку для свободных полетов. В первый же день таких испытаний летчик-испытатель смог подняться на высоту 6 м, а потом одолеть планку в 45 м. Управление машиной было не слишком простым, но отсутствие стен и крыши положительным образом сказалось на характеристиках техники. Пользуясь этим, Дж.Ф. Коулмен продолжил вертикальные полеты с многочисленными взлетами, маневрированием «по-вертолетному» и последующей посадкой.


Полет "по-вертолетному". Фото US Navy


Вскоре опытный «тейлситтер» перевели на авиабазу Браун-Филд (шт. Калифорния), где испытания должны были продолжаться под надзором представителей военного ведомства. На новом месте было выполнено еще 70 вертикальных полетов, после чего было решено опробовать прототип на переходных режимах и в горизонтальном полете.

2 ноября 1954 года опытный XFY-1 впервые взлетел вертикально и после набора высоты перешел в горизонтальный полет. После этого машину вернули в вертикальное положение и посадили. Полет продолжался 21 минуту, из которых 7 приходилось на полет «по-самолетному». Начало таких проверок позволило определить реальные характеристики горизонтального полета. Так, было установлено, что даже при минимальной тяге двигателя самолет-тейлситтер развивает скорость более 480 км/ч. Летательный аппарат не оснащался воздушными тормозами, что затрудняло контроль скорости. Из-за этого он неоднократно непроизвольно обгонял сопровождавший его самолет-дублер.


Горизонтальный полет. Фото Airwar.ru


Подтвердив расчетные характеристики, опытная машина проявила определенные недостатки. В первую очередь, было установлено, что XFY-1 отличается сложностью управления, особенно на переходных режимах. Для безопасной посадки опытному пилоту Дж.Ф. Коулмену приходилось переводить машину в вертикальное положение на высотах около 300 м, после чего плавно опускать ее на землю. Последние метры спуска были связаны с особыми затруднениями, поскольку многочисленные вихри мешали посадке, а кроме того, летчик из своей кабины не мог нормально следить за ситуацией. Для частичного решения этой проблемы на одном из этапов испытаний прототип получил радиовысотомер со световой сигнализацией: зеленая и оранжевая лампы указывали на нормальный спуск, а красная обозначала превышение безопасной вертикальной скорости.

Дж.Ф. Коулмен летал на единственном «Пого» до середины 1955 года. Опытному летчику удалось освоить все тонкости управления такой машиной на сложных режимах. При этом стало ясно, что рядовые пилоты из строевых частей вряд ли смогут научиться пилотировать такую технику. Более того, подобные задачи были не под силу даже профессиональным испытателям. Так, в середине мая 1955 года к испытаниям должен был присоединиться пилот Джон Кнебел. Во время своего первого полета, проводившегося без страховки, он не смог удержать машину в нужном положении и чуть не разбил ее. После этого все новые полеты поручались только Коулмену.


Вид сзади-сверху. Фото Airwar.ru


16 июня 1955 года Дж.Ф. Коулмен последний раз отправил опытный «тейлситтер» в свободный полет. После этого машину отправили в ангар на время изучения результатов испытаний, доработки проекта и т.д. Весной следующего года было принято решение о проведении новых испытаний силами военно-морских сил, для чего двое летчиков морской авиации отправились на обучение. Тем не менее, им так и не удалось присоединиться к работе.

За время испытательных полетов единственный летный образец Convair XFY-1 Pogo успел выработать большую часть ресурса. Во время очередной проверки в масле из редуктора была обнаружена стружка. Машина нуждалась в ремонте и восстановлении перед новыми испытаниями. Однако заказчик посчитал капитальный ремонт самолета ненужным. Оригинальный проект более не представлял интереса для него, из-за чего восстановление готовности прототипа не имело смысла.


"Пого" в цвете. Фото Airwar.ru


Изучив успехи двух экспериментальных проектов от компаний Lockheed и Convair, командование военно-морских сил США сделало выводы о практической пользе «сидящих на хвосте» летательных аппаратов. Такая техника имела заметные преимущества и перед самолетами, и перед вертолетами, но одновременно с этим не была лишена характерных недостатков. Испытания прототипа «Пого» показали, что такая машина весьма сложна в пилотировании и требовательна к посадочным площадкам. Управление такой техникой вряд ли мог освоить средний летчик. Кроме того, посадка на качающуюся палубу корабля фактически оказывалась невозможной.

Необычные проекты представляли интерес с технической и научной точки зрения. Они показывали принципиальную возможность создания летательных аппаратов вертикального взлета нестандартной конструкции. В то же время, эти разработки имели специфическое соотношение положительных и отрицательных особенностей. Серийное производство, эксплуатация и массовое освоение такой техники не имели смысла.


Экспериментальная машина в роли выставочного экспоната, август 1957 г. Фото Wikimedia Commons


В 1956 году проект XFY-1 был закрыт ввиду отсутствия реальных перспектив. Первый и третий опытные образцы, предназначавшиеся для наземных и статических испытаний, были разобраны за ненадобностью. Единственный летавший «Пого» некоторое время находился на авиабазе ВМС Норфолк (шт. Калифорния). Позже его передали Национальному музею авиации и космонавтики Смитсоновского института. Уникальный образец техники хранится в филиале музея в г. Сьютленд (шт. Мэриленд).

Закрытие экспериментального проекта Convair XFY-1 привело к завершению работ по тематике летательных аппаратов типа Tailsitter, осуществлявшихся с конца сороковых годов по заказу военно-морских сил Соединенных Штатов. Два проекта показали принципиальную возможность разработки и строительства техники необычного облика, но при этом продемонстрировали чрезмерную сложность ее эксплуатации. Изначально планировалось, что результатом двух проектов станет появление палубного истребителя, но позже эти разработки перешли в разряд экспериментальных. Подобную задачу два проекта успешно решили.


По материалам сайтов:
https://airandspace.si.edu/
http://airwar.ru/
https://vertipedia.vtol.org/
http://aviastar.org/
http://diseno-art.com/
http://defensemedianetwork.com/
http://456fis.org/
http://thetartanterror.blogspot.fr
Автор:
Рябов Кирилл
Ctrl Enter

Заметив ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter

11 комментариев
Информация

Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти