Экспериментальные летательные аппараты SNECMA C.400 ATAR Volant (Франция)

Как известно, наибольший вклад в развитие летательных аппаратов вертикального взлета и посадки типа Tailsitter внесли ученые и инженеры Соединенных Штатов. Тем не менее, создание подобной техники велось и в других странах. Так, французская авиационная промышленность в течение пятидесятых годов разработала несколько экспериментальных проектов, имевших определенные шансы стать основой для перспективной авиационной техники. Первым заметным результатом продолжительной и объемной программы стало появление экспериментальных летательных аппаратов семейства SNECMA C.400 Atar Volant.

С конца сороковых годов французская авиастроительная организация Société Nationale d'Études et de Construction de Moteurs d'Aviation (SNECMA) изучала перспективы развития летательных аппаратов вертикального взлета. Наиболее очевидным решением поставленных задач было оснащение летательного аппарата турбореактивным двигателем, создающим вертикально направленную тягу. Используя такую силовую установку, перспективная машина могла бы вертикально подниматься в воздух, висеть или маневрировать, а также переходить к горизонтальному полету. Садиться новый образец мог тоже вертикально.


Экспериментальные летательные аппараты SNECMA C.400 ATAR Volant (Франция)
Первые прототипы, построенные по проектам ATAR Volant. Фото Aviadejavu.ru


До 1952-53 годов специалисты компании SNECMA занимались проработкой различных теоретических вопросов и проводили необходимые исследования. На этом этапе научно-исследовательской программы удалось собрать большой объем сведений, необходимых для разработки нового проекта. В то же время, пока было рано браться за создание полноценного летательного аппарата. Новые идеи предлагалось проверить при помощи нескольких экспериментальных образцов, выполняющих функции летающей лаборатории.

В 1954 году компания построила первый экспериментальный макет, необходимый для проверки принципиальной возможности вертикального взлета с реактивным двигателем. Опытный образец имел достаточно простую конструкцию и оснащался пульсирующим воздушно-реактивным двигателем тягой 45 кг. Построенная модель, взлетев на привязи, продемонстрировала требуемые возможности и доказала правильность использованных решений. Специалисты получили возможность продолжать разработку новых проектов, приближающих момент появления пилотируемого летательного аппарата.


Турбореактивный двигатель SNECMA ATAR 101. Фото Maquettes-missiles.blogspot.fr


После проверки масштабного макета с пульсирующим двигателем стартовали новые испытания, целью которых было изучение имеющихся двигателей и определение их перспектив в контексте применения на «тейлситтерах». По совокупности характеристик наиболее удачной силовой установкой для перспективной техники признали турбореактивный двигатель SNECMA ATAR 101D. Это изделие представляло собой одноконтурный двигатель с осевым компрессором и сужающимся соплом. Использовались компрессор с семью ступенями диаметром 710 мм, кольцевая камера сгорания и одноступенчатая турбина. Двигатель потреблял 52 кг воздуха в секунду и расходовал 1,1 кг топлива на создание 1 кгс тяги в час. При температуре перед турбиной 870°C и 8300 оборотах в минуту двигатель развивал тягу до 2900 кгс.

Для отработки двигателей и проверки их потенциала в новой роли был построен специальный стенд. Двигатель подвешивался в вертикальном положении и соединялся со всеми необходимыми магистралями, а также комплектовался средствами дистанционного управления. Изделие ATAR 101D крепилось на карданном подвесе и могло перемещаться в пределах небольшого сектора вертикальной плоскости. Кроме того, с определенного момента стенд оснащался управляемым качающимся соплом.


Качающийся стенд для проверки двигателя. Фото Maquettes-missiles.blogspot.fr


Проверки, проведенные при помощи подвесного стенда, наглядно показали, что перспективный летательный аппарат действительно может комплектоваться турбореактивным двигателем ATAR 101D, который, в свою очередь, можно оснастить средствами управления на основе газовых рулей соплового аппарата. Теперь новые оригинальные идеи предлагалось проверять при помощи полномасштабных экспериментальных образцов. Эту технику планировалось отправлять в полет сначала на привязи, а затем без использования какой-либо страховки.

Разработка и строительство полноценных летных образцов началось в 1955 году. Этот проект получил название C.400 ATAR Volant – «Летающий ATAR». Впоследствии новые версии такого летательного аппарата, имевшие те или иные отличия, получали обозначения с дополнительными литерами. Имя, упоминавшее тип применяемого двигателя, при этом не изменялось.


Подготовка прототипа C.400 P.1. Фото Maquettes-missiles.blogspot.fr


Уже в первом проекте семейства ATAR Volant, названном C.400 P.1 были определены основные особенности конструкции техники. В дальнейшем в конструкцию вносились те или иные изменения, однако общая архитектура оставалась прежней. Фактически летательный аппарат должен был строиться вокруг имеющегося турбореактивного двигателя. Все прочие агрегаты были необходимы либо для установки дополнительных систем, либо для защиты двигателя или удержания аппарата в требуемом положении.

Турбореактивный двигатель помещался в фюзеляже достаточно простой конструкции. На легком металлическом каркасе монтировалась обшивка, образовывавшая цилиндрическую головную часть и сужающийся конический обтекатель. Хвостовой срез фюзеляжа прикрывался еще одной поверхностью в виде усеченного конуса, имеющего отверстие для вывода сопла. В головной части фюзеляжа предусматривалось крупное отверстие воздухозаборника.


Наземные работы с C.400 P.1. Аппарат закреплен страховочными тросами. Фото Maquettes-missiles.blogspot.fr


К проекту C.400 P.1 предъявлялись не самые высокие требования, что позволило в определенной мере упростить конструкцию прототипа. Головная часть фюзеляжа вмещала кольцевой топливный бак, размещенный непосредственно под обшивкой. Пространство между внутренними стенками бака использовалось в качестве канала воздухозаборника. Прототип решили оснастить сравнительно простой автоматической системой управления на основе гироскопов. Ее задачей было определение отклонений прототипа от вертикального положения и выработка соответствующих команд рулевым машинкам. При помощи радиоаппаратуры бортовые системы управления могли получать команды от наземного пульта.

На сужающемся хвостовом участке фюзеляжа предусматривались крепления для установки шасси. Имелось четыре стойки рамной конструкции, состоявшей из нескольких труб разной длины. Две пары нижних труб выносили опору колеса с амортизатором на достаточное удаление от фюзеляжа. Длинный верхний наклонный элемент давал нужную жесткость конструкции. Летательный аппарат получил четыре колеса с пружинными амортизаторами.


Первый экспериментальный аппарат в полете на привязи. Фото Aviadejavu.ru


Хвостовая часть фюзеляжа отдавалась под установку двигателя ATAR 101D. Двигатель оснащался качающимся соплом. Управление по двум плоскостям предлагалось осуществлять при помощи рулевых машинок, получающих команды от гироскопической системы. Кроме того, были использованы газовые рули. По специальным трубопроводам сжатый воздух перенаправлялся от компрессора двигателя и отводился на требуемое расстояние от фюзеляжа. Сопла газовых рулей помещались на стойках шасси. Такие системы управления не обеспечивали управление по всем каналам, но вполне соответствовали целям проекта.

К концу 1955 года компания SNECMA построила первый опытный образец изделия ATAR Volant версии C.400 P.1. Первые подъемы в воздух осуществлялись с использованием стационарной поддерживающей системы. Проверки на такой установке показали работоспособность систем управления с гироскопом и качающимся соплом. После этого стартовали полеты на привязи. Для их выполнения на открытой площадке построили портальный кран со всеми необходимыми устройствами. Теперь опытный «Летающий ATAR» по командам оператора мог подниматься в воздух и сохранять требуемое положение, тогда как тросы лишь обеспечивали безопасность и должны были удерживать его от возможного падения.


Летчик-испытатель занимает место в "кабине" опытного C.400 P.2. Фото Maquettes-missiles.blogspot.fr


Первый полет на привязи состоялся 22 сентября 1956 года. В течение нескольких следующих месяцев специалисты-испытатели регулярно поднимали опытный C.400 P.1 в воздух, изучая особенности его полета в разных ситуациях. В первую очередь, отрабатывалась работа систем управления. Кроме того, целью испытаний было изучение влияния бокового ветра при взлете, посадке и на висении. За несколько месяцев было выполнено 205 полетов общей продолжительностью в десятки часов.

Первый опытный образец показал жизнеспособность идей, однако не мог использоваться в дальнейших испытаниях. Имеющаяся аппаратура управления позволяла только удерживать требуемое положение, тогда как маневрирование и полет по сложным траекториям были невозможны. Для продолжения испытаний было предложено построить второй опытный образец. Такой летательный аппарат остался в истории под обозначением C.400 P.2.


Летящий прототип второй версии и часть наземной техники. Фото Aviadejavu.ru


ATAR Volant второй версии в целом повторял конструкцию первой машины. Тем не менее, при его разработке были использованы новые идеи и агрегаты. Летательный аппарат лишился автоматизированных средств управления, функции которых теперь возлагались на пилота. Над воздухозаборником поместили легкую ферму, на которой помещалась L-образная платформа – некое подобие пилотской кабины. Платформа имела легкое ограждение, также выполнявшее функции опоры приборной доски и органов управления. Пилот должен был находиться в катапультном кресле и контролировать работу всех систем. Управлять полетом предлагалось при помощи нескольких рычагов и ручек.

Прототип C.400 P.2 по-прежнему оснащался кольцевым топливным баком на 500 кг горючего. Из-за роста взлетной массы до 2,6 т продолжительность полета незначительно превышала 4 минуты.

8 апреля 1957 года второй прототип с пилотом на борту впервые поднялся в воздух на привязи. Чуть менее месяца летчики-испытатели компании SNECMA проверяли летательный аппарат на разных режимах, используя страховочные тросы. В середине мая прототип допустили к свободным полетам. Впервые взлет и посадка без страховки состоялись 14 мая.


C.400 P.2 на разных режимах. Фото Maquettes-missiles.blogspot.fr


При выполнении свободных полетов взлет осуществлялся непосредственно с бетонного покрытия аэродрома с использованием собственного колесного шасси. Какие-либо средства, облегчающие взлет или посадку, не использовались. Единственной вспомогательной системой была тележка с лестницей, необходимая для посадки летчика. На буксируемой колесной тележке помещалась Г-образная ферма, по которой пилот должен был попадать на вершину высокого летательного аппарата.

Используя турбореактивный двигатель с управляемым вектором тяги и набор газовых рулей, летчики могли подниматься в воздух и выполнять вертикальную посадку. Кроме того, летательный аппарат мог выполнять несложные маневры, менять направление полета, вращаться вокруг своей оси и т.д. Подобные проверки продолжались до весны 1958 года. За это время прототип C.400 P.2 выполнил 123 полета на привязи и без тросов.


Второй прототип в музее Ле-Бурже. Фото Wikimedia Commons


По результатам испытаний двух опытных образцов было решено создавать третий. На этот раз предполагалось разработать машину, лишенную некоторых характерных черт опытной техники. Проект C.400 P.3 предусматривал использование турбореактивного двигателя SNECMA ATAR 101E тягой 3700 кгс. Как и ранее, двигатель помещался внутри цельнометаллического фюзеляжа. Теперь пилот должен был находиться в закрытой кабине конической формы, находящейся в головной части прототипа. Из-за больших размеров пилотской кабины пришлось использовать бортовые воздухозаборники фюзеляжа. Как и ранее, применялись газовые рули, установленные на стойках шасси. В конструкции предусматривались некоторые свободные объемы, пригодные для монтажа полезной нагрузки, например оружия.

Для изучения работы воздухозаборников, находящихся позади крупной кабины, пришлось провести несколько дополнительных исследований. Макет летательного аппарата проверялся в аэродинамической трубе. После этого был построен полноразмерный образец с оптимальной конфигурацией заборных устройств. Его установили на железнодорожной платформе и испытывали на разных скоростях на опытной трассе. Только после этого удалось определить наиболее эффективную конструкцию воздухозаборников, обеспечивающую надежную подачу воздуха к двигателю на всех режимах и скоростях.


Опытный аппарат ATAR Volant C.400 P.3 на железнодорожной платформе. Фото Aviadejavu.ru


Вскоре был построен опытный образец, который предполагалось использовать в программе летных испытаний. После нескольких подъемов в воздух на привязи начались свободные полеты. Все основные характеристики были подтверждены. Летательный аппарат поднимался в воздух и маневрировал. Кроме того, за счет использования новой кабины повысилось удобство работы летчика. На этом этапе все цели программы ATAR Volant были достигнуты.

Существующие демонстраторы технологии трех типов показали приемлемые характеристики и возможности, доказав потенциал необычных идей, лежащих в основе проекта. Тем не менее, в существующем виде техника не представляла интереса с точки зрения практического применения. Из-за характерного облика опытные «Летающие ATAR» могли летать только с вертикальным положением фюзеляжа и не имели никаких способностей к горизонтальному полету. Кроме того, оставляли желать лучшего объем топливных баков и продолжительность полета. Наконец, только в третьей версии проекта удалось получить приемлемое удобство для пилота и найти объемы для полезной нагрузки.


Третий прототип, вид с другого ракурса


Для создания полноценного конвертоплана, способного взлетать или садиться вертикально, а также летать «по-самолетному», существующая архитектура летательного аппарата нуждалась в заметных доработках. Прежде всего, машине требовались несущие плоскости. Также были необходимы другие доработки, при помощи которых можно было избавиться от выявленных недостатков или повысить основные характеристики. Принимать все эти меры планировалось уже в новом проекте.

Проанализировав имеющиеся успехи, наработки и перспективы, компания SNECMA вскоре сформировала облик будущего летательного аппарата вертикального взлета. В определенной мере он должен был основываться на архитектуре опытных ATAR Volant, но при этом предусматривались самые заметные нововведения. Так, предлагалась иная конструкция фюзеляжа с другой кабиной и измененными воздухозаборниками. Кроме того, конвертоплан должен был оснащаться кольцевым крылом, создающим подъемную силу в горизонтальном полете. Такой облик позволял получить приемлемые летные и технические характеристики.

Работы по развитию необычных летательных аппаратов были продолжены. Их результатом вскоре стал новый проект SNECMA C.450 Coléoptère. Эта машина вертикального взлета, оснащенная кольцевым крылом, успешно дошла до испытаний, однако не сумела полностью справиться с ними, из-за чего не смогла поступить в серийное производство и найти свое место среди других образцов авиационной техники.


C.400 P.3 в полете


Во время испытаний трех опытных образцов фирмы SNECMA неоднократно принимала участие в разнообразных выставках и салонах авиационной тематики. Как следствие, опытные образцы «Летающего ATAR» несколько раз становились экспонатами салона в Ле-Бурже. Такая техника демонстрировалась не только в составе статической экспозиции. Пилотируемый аппарат C.400 P.2 под управлением летчика-испытателя совершил несколько демонстрационных полетов.

После успешного завершения проекта ATAR Volant более не нужные опытные образцы отправились на хранение. Единственный построенный C.400 P.2 позже передали авиационному музею в Ле-Бурже. Дальнейшая судьба двух других прототипов неизвестна. Вероятно, их отправили на разборку ввиду отсутствия серьезных причин для сохранения.

Проект летательного аппарата SNECMA C.400 ATAR Volant изначально разрабатывался в качестве эксперимента, необходимого для определения реальных перспектив оригинального предложения и отработки некоторых его особенностей. В ходе испытаний трех опытных образцов, продолжавшихся в течение нескольких лет, специалистами SNECMA были собраны все необходимые данные, что позволило продолжать работу. На основе полученного опыта предлагалось создать полноценный летательный аппарат, имеющий определенные перспективы с точки зрения практической эксплуатации. Это позволяет считать экспериментальный проект «Летающий ATAR» успешным.


По материалам сайтов:
http://aviastar.org/
http://aviadejavu.ru/
https://safran-group.com/
https://maquettes-missiles.blogspot.fr/
http://strangernn.livejournal.com/
Автор:
Рябов Кирилл
Ctrl Enter

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

12 комментариев
Информация

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