Бесхвостки профессора А. Липпиша
Немецкий ученый и авиаконструктор Александр Липпиш еще в юности заинтересовался проблемами создания "бесхвостых" аппаратов. Он последовательно прошел путь от летающей модели к планеру и от планера к высокоскоростным реактивным машинам.
Свой первый "бесхвостый" одноместный планер "Шторьх 1" он построил в 1928 году, будучи техническим директором исследовательского института, на базе которого к середине 1930-х был организован Немецкий исследовательский институт планеризма DFS.
Планер имел двухлонжеронное крыло размахом 12,0 м, которое крепилось к фюзеляжу V-образными стойками. На задней кромке внешних частей крыла располагалась пара элеронов, а на законцовках — рули направления. Однако летные испытания показали, что рули расположены неудачно, т.к. при посадке на лыжу один из них обязательно ломался, поэтому позднее рули перенесли на верхнюю поверхность крыла.
Экспериментируя с "бесхвостками", Липпиш в 1928 году на одной из свободнолетающих моделей применил в качестве двигательной установки пороховую ракету.
В 1929 году на последней модификации планера "Шторьх IV" установили двигатель воздушного охлаждения DKW мощностью 8 л.с. с толкающим винтом, а в качестве взлетно-посадочного устройства применили подфюзеляжную лыжу. Из-за малой мощности двигателя взлет мотопланера "Шторьх IVM", осуществлялся с помощью растягивающегося шнура-амортизатора.
Первый 15-тиминутный полет мотопланера, пилотируемого летчиком Г. Гренкоффом, состоялся в сентябре этого же года. А в октябре Гренкофф совершил на нем перелет с Ренских холмов в Берлин, где продемонстрировал его летные качества представителям министерства авиации.
Несмотря на довольно успешную демонстрацию аппарата, RLM отнеслось к необычной схеме прохладно и не сочло нужным выделить средства на продолжение работ. Исследования Липпиша по "бесхвосткам" чуть не прекратились, если бы не финансовая поддержка полковника Г. Коля, известного в то время летчика, совершившего перелет через Атлантику.
Работа возобновилась, и в начале 1930 года Липпиш создает свободнолетающую модель с треугольным крылом, а затем и двухместный планер "Дельта I". После летных испытаний планер переоборудовали в двухместный самолет с тем же названием, использовав для этого двигатель воздушного охлаждения "Черуб" мощностью 30 л.с. с толкающим винтом.
На концах однолонжеронного крыла размахом 13,2 м располагались вертикальные шайбы с рулями направления, связанные с педалями. Две пары поверхностей управления находились на задней кромке крыла: внутренняя пара служила рулем высоты, а внешняя — элеронами. В кабине имелись два рычага управления: первый — для руля высоты, второй — для элеронов.
Летом 1931 года была достигнута скорость 145 км/ч, а машина продемонстрировала вполне удовлетворительные летные характеристики при выполнении фигур высшего пилотажа, включая штопор. Предполагалось на базе "Дельты I" создать двухмоторные почтовый и большой пассажирский самолеты с тандемным расположением двигателей, у которых передний приводил во вращение тянущий винт, а задний — толкающий. Эти проекты не были реализованы, но на их основе Липпиш решил построить небольшие самолеты для дальнейших исследований.
Экспериментальный самолет "Дельта III" собирался на фирме "Фоке Вульф", а задуманный в качестве спортивного "Дельта IV", предназначавшийся для перелета по Европе, создавался на фирме "Физелер". На обеих двухмоторных машинах для уменьшения разбега предусмотрели руль высоты, установленный перед центропланом. Всю заднюю кромку крыла занимали элероны.
Однако летные характеристики самолетов, вопреки ожиданиям, оказались плохими ("Дельта III" разбился во время испытаний). "Дельту IV" не удалось подготовить к перелету, кроме того, в 1932 году погиб летчик-испытатель Г. Гренкофф. Лишь спустя год для продолжения исследований удалось найти нового летчика Генриха Диттлера.
Самолет доработали, сняв задний двигатель и изменив обводы фюзеляжа. Но так и не удалось избавиться от склонности машины "клевать" носом на больших углах атаки. В довершение ко всему, самолет в 1935 году потерпел аварию при посадке.
В следующем году в ходе ремонта переделали фюзеляж и увеличили до 10,2 м размах крыла, придав его задней кромке стреловидность и установив на ней две пары управляющих поверхностей (как на "Дельте I"). Вместо концевых шайб применили отогнутые вниз законцовки, от предыдущей конструкции сохранили только двигатель "Побджой" мощностью 75 л.с.
Испытания "Дельты IVC" продемонстрировали его удовлетворительные пилотажные характеристики, после чего RLM дало самолету обозначение DFS 39.
В 1937 году фирма "Эрнст Хейнкель АГ" по заданию RLM разрабатывала самолет Не-176 с ЖРД "Вальтер" R1-203 тягой 400 кгс. Затянувшееся создание Не-176 вынудило RLM начать параллельную разработку, подключив к ней DFS Липпиша.
Выбор пал на DFS 39 не случайно. К этому времени в разных странах, в том числе и Германии, велись исследования крыльев в аэродинамических трубах на около — и сверхзвуковых скоростях. В 1935 году на международной авиационной конференции в Риме указывалось, что для получения высоких околозвуковых скоростей необходимо использовать стреловидное крыло для снижения волнового сопротивления, вызванного его сжимаемостью. Стреловидное же крыло в то время использовалось в "бесхвостых" летательных аппаратах, обеспечивая необходимые запасы продольной устойчивости и управляемости.
В рамках секретного "Проекта X" сотрудники Липпиша должны были разработать новый самолет с ЖРД, при этом предполагалось, что DFS изготовит крыло, а фирма "Хейнкель" — фюзеляж и выполнит сборку машины. Все дальнейшие исследования Липпиша были направлены на решение одной задачи — разработать оптимальную аэродинамическую компоновку высокоскоростного самолета.
Работая над "Проектом X", Липпиш в 1938 году создает экспериментальное летающее крыло "Дельта V" (DFS-40) со 100-сильным "Аргусом" и толкающем винтом, предназначенное для изучения этой схемы. Как и на предыдущей машине, законцовки с поверхностями управления были отогнуты книзу, на задней кромке крыла, вблизи законцовок, монтировались элевоны. Двухместная кабина с тандемным расположением кресел занимала переднюю часть центроплана. Шасси — трехстоечное с убиравшимися в центроплан основными опорами и неподвижным костылем, предохранявшим винт от повреждений при посадке.
В процессе летных испытаний DFS 40 потерпел аварию и больше не восстанавливался. Следует отметить, что через год аналогичные исследования начались на фирме "Нортроп". Первая экспериментальная машина N-1М практически полностью повторяла DFS-40.
Летные испытания DFS 39 и DFS 40, а также продувки в аэродинамических трубах выявили, что вертикальные поверхности управления, монтируемые на концах крыла, имеют низкую эффективность на высоких скоростях из-за влияния на них концевых вихрей, поэтому для нового самолета "Дельта VI" (DFS 194) Липпиш применил центральное вертикальное оперение. Из-за задержки ЖРД машину оснастили поршневым двигателем воздушного охлаждения с тянущим винтом.
Разделение работ по "Проекту X" по двум предприятиям привело к большому отставанию по срокам. Поэтому в конце 1938 года RLM передает "Проект X" на фирму "Мессершмитт АГ". В ОКБ ведущего завода фирмы в Аугсбурге создается специальный "Отдел L", куда в январе 1939 года переводится Липпиш и его сотрудники.
Для ускорения проектирования самолета, получившего обозначения Me.163, переделали весь задел по DFS 194, рассчитанного под ЖРД R 1-203 с уменьшенной до 300 кгс тягой, но увеличенным временем работы. Двигатель работал на двухкомпонентном топливе — "T-stoff" (80% перекись водорода с добавкой стабилизатора) и "Z-stoff" (раствор перманганата калия). Для снижения веса машины вместо колесного шасси установили подфюзеляжную посадочную лыжу, а взлет самолет должен был осуществлять при помощи сбрасываемой тележки. Проектирование серийного истребителя Me.163 велось параллельно с испытаниями DFS 194.
Первые полеты на DFS 194 проводились летчиком-испытателем Г. Диттмаром в августе 1940 года на базе испытательного полигона Ракетного научно-исследовательского центра в Пенемюнде. Результаты испытаний, по мнению экспертов RLM, были отличными, поскольку с таким маломощным двигателем удалось достигнуть скорости 550 км/ч в отличие от Не-176 (впервые взлетел в июне 1939 года), который при тяге двигателя 400 кгс не смог достигнуть скорости 350 км/ч.
К концу зимы 1941 года построили первый опытный Me.163V1 (прототип серии А). Конструктивно эта машина походила на DFS 194, но имела ряд усовершенствований. Крыло, уменьшившееся в размахе с 10,4 и до 8,85 м, имело большую стреловидность как по передней (кромке 87° у корня и 32° на внешней части), так и по задней, автоматические предкрылки сохранили. Увеличили вертикальное оперение, доработали систему управления, фонарь кабины летчика сделали более обтекаемым. Всего построили шесть опытных машин серии «А», которые предполагалось оснастить ЖРД R 1-203, но с появлением более мощного R 11-203 тягой до 750 кгс остановились на последнем.
Весной 1941 года начались летные испытания Me.163AV1 без двигателя. Г. Диттнар взлетал с помощью самолета-буксировщика и после отцепки совершал планирующий полет, максимальная скорость достигалась в пикировании. По результатам испытаний автоматические предкрылки заменили профилированными щелями в носке крыла, а для уменьшения посадочной дистанции установили крыльевые щитки.
Первый полет Me.163AV1 с двигателем состоялся в июле 1941 года, и вскоре была достигнута скорость 885 км/ч, большей скорости при взлете с земли получить не удавалось из-за малого запаса топлива. Поэтому в октябре четвертый опытный Мe.163AV4, полностью заправленный топливом, подняли самолетом-буксировщиком на высоту около 4000 м, и после отцепки буксира и включения ЖРД Диттнару удалось достичь скорости 1008 км/ч.
После появления серийных ЖРД большой тяги в декабре 1941 года RLM решило прекратить работу по самолетам серии «А», сосредоточив усилия на Me.163B. Построенные на заводе фирмы "Хирт" десять предсерийных Me.163А-0 двигателями не оснащались и использовались в качестве планеров для тренировки летного состава.
Самолет серии «В» имел крыло с постоянной стреловидностью по передней кромке и увеличенным до 9,8 м размахом, более длинный фюзеляж с заостренным носом, обтекателем для посадочной лыжи и костыльное колесо. На опытных и предсерийных машинах применялся ЖРД HWK 509A-1 (R 11-211) тягой до 1500 кгс, а на серийных — HWK 509А-2 тягой до 1700 кгс. На этом ЖРД вместо компоненты "Z-stoff" применили "C-stoff" (смесь 30% гидрата гидразина с метанолом). При этом два бака для "T-stoff" общей емкостью 60 л находились в кабине летчика слева и справа от его кресла и один бак, вмещавший 1040 л, — позади кресла, а "C-stoff" -баки в консолях крыла — передние по 73 л, задние — по 172л.
На серийных машинах планировалось пушечное вооружение в корневых частях консолей крыла и бронезащита в кабине, на носовом обтекателе имелась ветрянка электрогенератора.
Первый опытный образец серии «В» (Me.163BV1) построили в апреле 1942 года. В мае начались безмоторные полеты в Лекфельде и Аугсбурге, летом машину переправили в Пенемюнде, где после установки ЖРД продолжили испытания.
На заводе в Регенсбурге приступили к выпуску 70-ти предсерийных Me.163В-0, из которых 31 имел опытные номера и предназначался для дальнейших исследований. В начале 1943 года шесть Me.163Ba-1, оснащенных двумя пушками калибра 30 мм, поступили в 16-ю испытательную команду (E.Kdo.16). Это подразделение базировалось сначала в Пенемюнде, затем в Бад-Цвишенане и занималось отработкой тактики боевого применения ракетных истребителей, а также подготовкой летного состава.
Следует сказать, что летом 1943 года фирма "Мессершмитт" из-за массированных ударов союзной авиации по заводам в Регенсбурге и Аугсбурге стала испытывать дефицит производственных мощностей, необходимых для серийного производства истребителей. Поэтому RLM передало заказ на серийное производство Me.163B фирме
"Клемм", которая производила окончательную сборку на заводе в Шварцвальде, получая готовые агрегаты и узлы с мелких заводов, рассредоточенных по всей Германии.
С мая 1944 года началось комплектование серийными истребителями Me.163В, оснащенными двумя пушками калибра 30 мм, эскадрилий первой группы 400-й истребительной эскадры. В середине 1944 года появилась двухместная тренировочная версия Me.163S, у которого несколько приподнятая кабина инструктора размещалась в средней части фюзеляжа вместо главного "T-stoff" — бака.
На опытных Me.163BV6 и Me.163BV18 испытывались двухкамерные ЖРД HWK 509C-1, имевшие основную камеру тягой 1700 кгс и вспомогательную (крейсерскую) — 300 кгс. Этот ЖРД разработали для увеличения полетного времени при работающем двигателе с 8 (у серийных Me.163B) до 12 минут.
Результаты испытаний этих самолетов учли при разработке проекта Me.163C. Машины серии «С» отличались от предшественников удлиненным более чем на 1 м фюзеляжем, увеличенным килем, гермокабиной с выступающим фонарем, ЖРД HWK 509C-1 и пушками в передней части фюзеляжа. Было построено три опытных Me.163С, из которых летал только один. Подготовка к серийному производству Me.163C началась в конце 1944 года, но до серийных машин дело не дошло, а опытные были уничтожены немцами во избежание их захвата советскими войсками.
В конце весны 1944 года построили первый опытный Me.163DV1. Машина оснащалась убираемым трехколесным шасси, обтекаемым фонарем (как и у серии «В»), удлиненным на 0,85 м (по сравнению с серией «С») фюзеляжем, автоматическими предкрылками вместо щелевых, увеличенными топливными баками и двухкамерным ЖРД HWK 509C-4. После летных испытаний Me.163DW1 в бездвигательном варианте RLM, посчитав, что фирма "Мессершмитт" в силу занятости другими программами не обеспечит своевременную доводку машины до серийного производства, передало Me.163D фирме "Юнкерс".
В августе 1944 года на заводе в Дессау изготовили опытный образец истребителя под обозначением Ju-248. Летные испытания Ju-248V1 с ЖРД доказали, что машина превосходит Me.163В по всем параметрам. В конце декабря 1944 года RLM приняло решение о запуске самолета в серийное производство. Мессершмитт пролоббировал изменение обозначения самолета на Me.263А, поскольку большинство технических решений, реализованных в конструкции перехватчика, были предложены на его фирме.
К окончанию войны ни одного серийного Me.263A так и не построили. После окончания войны Me.163B, Me.163S (Ju 248V1) были вывезены в СССР вместе с другими образцами трофейной техники. Me.263A (Ju- 248V1) стал аналогом для созданного в ОКБ-155 экспериментального ракетного самолета И-270, имевшего прямое крыло и хвостовое оперение.
Серийное производство Me.163B продолжалось до февраля 1945 года (построили 237 машины). Помимо этого в 1944 году Япония купила у Германии лицензии на производство Me.163В и двигателя HWK 509A, но первый опытный самолет под обозначением J8M1, взлетел только в июле 1945-го. До капитуляции Японии построили семь опытных машин.
Как показало время, создать полноценный перехватчик на базе фактически экспериментального самолета с нетрадиционной схемой не удалось — в этом наглядно смогли убедиться летчики строевых частей. Единственная причина, по которой столь необычный летательный аппарат стал боевым, заключалась в его максимальной скорости, впервые в авиации превысившей 1000 км/ч. Возможность эффективного применения Me.163 была крайне низка. Так как время работы ЖРД составляло 8 минут, ведение воздушного боя было возможно лишь на протяжении 4 минут. Осуществить нескольких заходов на цель было практически невозможно. Скороподъёмность Me.163 была хуже, чем у истребителей сопровождения.
Надо сказать, что Me.163C и Me.163D разрабатывались уже без А. Липпиша. В конце весны 1943 года он из-за осложнившихся отношений с В. Мессершмиттом переехал в Вену, где возглавил вновь созданный авиационный исследовательский центр, однако RLM сохранило за ним контрольные функции в программе Me.163.
Работая в Вене, Липпиш все свои проекты обозначал аббревиатурой LP. Стремясь улучшить летные характеристики Me.163B, Липпиш разработал проект истребителя LP.20 с ТРД Jumo 004C тягой 1010 кгс. LP.20 сохранил облик Me.163В, но имел убирающееся трехколесное шасси и подфюзеляжный воздухозаборник. Топливные баки располагались в фюзеляже и крыле. Вооружение — две пушки МК103 с боезапасом по 100 выстрелов и две пушки МК108 с боезапасом по 150 патронов. Проект не был реализован, несмотря на то, что LP.20 превосходил Me.163B по многим летным параметрам и эксплуатационной безопасности.
В 1943 году Липпиш разработал проект скоростного бомбардировщика LP.11, который участвовал в конкурсе по программе "1000x1000x1000" (доставка 1000 кг полезной нагрузки на расстояние 1000 км со скоростью 1000 км/ч). Бомбардировщик был выполнен по традиционной для А. Липпиша схеме "бесхвостка" и оснащался двумя ТРД JUMO 004В-1 тягой 900 кгс. Предусматривались и стартовые ракетные ускорители в хвостовой части фюзеляжа, сокращавшие взлетную дистанцию с 998 м до 660 м. В фюзеляже имелся бомбоотсек, в котором могла подвешиваться одна бомба SC 1000. Работы по LP.11 прекратились после того, как победителем в конкурсе объявили проект летающего крыла Н 1Х (Но.229), разработанный братьями Хортенами.
Однако основные работы А. Липпиш вел в рамках строжайше засекреченной программы сверхзвукового истребителя, начатой еще в 1943 году. Проект экспериментального LP.13 был разработан в 1944 году. Модели самолета испытывались в сверхзвуковой аэродинамической трубе AVA (Геттинген) при скоростях, соответствующих числам М от 1,0 до 2,6.
"Бесхвостая" машина имела толстое треугольное крыло с элевонами и закрылками, расположенными на задней кромке обратной стреловидности, и большой треугольный киль с рулем направления. Угол стреловидности по передней кромке как крыла, так и киля — 60 град. Кабина располагалась в носовой части киля, для обеспечения обзора летчику передняя кромка в этом месте была застеклена.
Силовая установка состояла из маршевого ПВРД и разгонного ЖРД. Прямоточный двигатель располагался в центроплане с воздухозаборником перед фюзеляжем, а ЖРД — в корневой части киля над ПВРД.
В качестве топлива для ПВРД намеревались использовать мелкодисперсную угольную пыль. Предполагалось, что ее запаса в 800 кг будет достаточно для полета в течение 45 минут. Взлет LP.13 должен был выполнять с помощью буксировщика или на спине самолета-носителя, посадка — на подфюзеляжную лыжу.
Для решения различных задач, возникавших при работе над проектом сверхзвукового самолета LP.13, Липпиш разработал ряд экспериментальных аппаратов под общим обозначением DM.
DM-1, предназначенный для исследования управляемости сверхзвукового самолета на малых скоростях, представлял собой бесхвостку с треугольным крылом и большим килем, оснащенный ЖРД. Фактически он стал полноразмерным летающим макетом разрабатывавшегося самолета. Кабина летчика размещалась частично в корневой части киля, а частично в крыле, для улучшения обзора передняя кромка корневой части киля и нижняя поверхность носовой части аппарата были застеклены.
Управление аппаратом осуществлялось при помощи элевонов и руля направления. Крыло и киль имели двухлонжеронную деревянную конструкцию с фанерной обшивкой. Трехстоечное колесное шасси при уборке втягивалось в крыло.
Для испытаний планера DM-1 модифицировали самолет Si.204, который должен был поднимать его на спине. Расчетную скорость 560 км/ч DM должен был достигать в режиме пикирования, в дальнейшем предполагалось установить ЖРД, который позволил бы развить скорость 800 км/ч. Недостроенную машину в конце войны захватили американские войска. По их требованию немцы достроили DM-1 и на специально переделанном самолете С-47 переправили в США, где он проходил летные испытания, а затем передали в Смитсоновский институт.
В исследовательской программе Липпиша предусматривались еще три экспериментальных самолета. DM-2 с ТРД для исследований поведения самолета при скоростях от 800-1200 км/ч. DM-3 должен был оснащаться ракетным двигателем для достижения скорости 2000 км/ч, a DM-4 разрабатывался для исследований на больших высотах.
Справедливости ради необходимо сказать, что по аналогичной схеме еще в 1936 году советский авиаконструктор К.А. Калинин разработал проект сверхзвукового самолета К-15 с ЖРД. Фотография продувочной модели указывает на то, что это был самолет "бесхвостка" с треугольным крылом большой стреловидности и крупным треугольным килем, в корневой части которого находилась кабина летчика.
Эта компоновка, спустя восемь лет, была повторена в проектах сверхзвуковых самолетов Липпиша (LP.19) и братьев Хортен (Н XV111B). Неизвестно, пользовались ли их создатели данными немецкой разведки или они сами в процессе исследований пришли к такой компоновке, но факт остается фактом. Пионером в области разработки сверхзвуковых самолетов следует считать советского авиаконструктора Калинина, а не Липпиша, как это считалось ранее.
После второй мировой, Липпиша вывезли в США, где консультировал американцев по изучению и испытаниям трофейных Me.163 и DM-1. Развитие воздушно-реактивных двигателей сделало возможным использование опыта Липпиша на деле, и компания Конвер проявила интерес к его гибридной модели F-92.
Вначале был изготовлен опытный самолёт Модель 7003. ВВС США не проявили интерес к F-92. Но эти работы дали фирме Конвер неоценимый опыт работы по треугольным крыльям, который был воплощен в их более поздних самолетах, в том числе F-102, F-106 и B-58. В ходе их разработки фирма неоднократно обращалась за консультациями к Липпишу.
С 1950 по 1964 год Липпиш трудился в радиокомпании Коллинз, которая имела подразделение авиационных разработок. В это время Липпиша заинтересовали машины, использующие экранный эффект. В ходе работ появились проекты своеобразных летательных аппаратов с вертикальным взлётом. Но Липпиш по состоянию здоровья был вынужден прервать работы.
После поправки в 1966 году он создает свою частную компанию, Lippisch Research Corporation, к работам которой проявило интерес правительство ФРГ. Был изготовлен прототип беспилотника с вертикальным взлётом Aerodyne.
Кроме того, построили нескольких экранопланов, причем один из них был даже принят на вооружение ВМС США. Умер Липпиш в 1976 году в Сидар-Рапидс.
Источники:
Кузнецов К. Me.163 — гора, родившая мышь // Авиация и космонавтика. 2003. №2. С. 38-40.
Иванов С. Me.163. Ракетный истребитель Люфтваффе // Война в воздухе. №38. С. 2-9, 30-31, 39-42.
Козырев В., Козырев М. На пути к сверхзвуковому истребителю // Крылья Родины. 1999. №1. С. 19-22.
Соболев Д. Самолеты особых схем. М.: Машиностроение, 1985. С. 60-62, 77.
Информация