Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)

В конце сороковых годов американская авиационная промышленность занялась тематикой летательных аппаратов вертикального взлета и посадки класса Tailsitter. При помощи новых оригинальных идей и решений предполагалось повысить определенные характеристики авиационной техники и дать вооруженным силам новые возможности. Первые проекты в этой области подразумевали создание машин с турбовинтовыми двигателями. Вскоре после этого был разработан и реактивный конвертоплан-тейлситтер. Он остался в истории под названием Ryan X-13 Vertijet.

Идея создания самолета с возможностью вертикального взлета появилась у специалистов компании Ryan Aeronautical еще в середине сороковых. На вооружение был принят палубный истребитель Ryan FR-1 Fireball, характерной особенностью которого была комбинированная силовая установка с поршневым и турбореактивным двигателями. Получение большой суммарной тяги давало высокие показатели тяговооруженности: при сокращении полезной нагрузки и запаса топлива этот показатель превышал единицу. Таким образом, в теории самолет мог зависать в вертикальном положении, что можно было использовать для получения некоторых новых преимуществ.


Испытания на привязи. Фото Airwar.ru


В марте того же года три проекта – «38-1», «38-2» и «38-3» – были представлены комиссии военно-морских сил. Представители компании-разработчика зачитали доклад об имеющихся достижениях и о проблемах разработки новой техники. В частности, отмечалась определенная сложность создания систем управления, способных работать на всех режимах. Применение турбовинтового двигателя позволяло использовать обычные аэродинамические рули, обдуваемые винтами. Реактивная машина, в свою очередь, нуждалась в иных средствах управления. Несмотря на сохранение некоторых проблем и отсутствие определенных наработок, ВМС подписали контракт, в соответствии с которым следовало продолжать разработку проекта.

До середины 1948 года компания Ryan Aeronautcal занималась изучением и проработкой альтернативных систем управления. Было изучено около восьми десятков предложений. Исследования и проверки на уровне теории показали, что наибольшую эффективность будут иметь управляемое сопло и набор газовых рулей. Для проверки этого предложения решили строить специальный стенд. Проект испытательной техники был представлен в конце июня.


Опытный X-13 и летчик-испытатель Питер Джирард, 10 декабря 1955 г. Фото Wikimedia Commons


Испытательный стенд представлял собой раму с креплениями для двигателя General Electric J33. К соплу двигателя присоединялась выхлопная труба, на заднем торце которой на шарнире помещалось качающееся сопло. К трубе присоединялись две трубки малого диаметра, отводившие часть газов к дифференциально отклоняемым соплам меньшего размера. При помощи основного сопла предлагалось осуществлять управление по тангажу, а контроль по крену осуществлялся за счет отклонения боковых сопел. Приводы сопел управлялись с удаленного пульта.

Стенд требуемой конструкции был построен к осени 1950 года. Раму с двигателем и средствами управления подвесили на тросе в одном из цехов предприятия-изготовителя. Для безопасности окружающих испытательную площадку огородили листовым металлом. 20 октября состоялся первый запуск двигателя. Полноценные испытания аппарата с применением всех систем управления начались только 31 мая 1951 года. Возможность строительства реактивного «тейлситтера» с эффективными системами управления была подтверждена на практике.

Отсутствие требуемого опыта и необходимость проведения дополнительных испытаний привели к серьезному затягиванию работ. Как следствие, заказчик в лице ВМС стал разочаровываться в проекте Model 38. В конце сентября флоту был предложен новый проект летательного аппарата с двигателем General Electric J53-GE-X10 тягой 8000 кгс, способного нести вооружение в виде нескольких автоматических пушек. К этому времени ВМС США успели запустить новую программу создания техники Tailsitter, и поэтому проект фирмы Ryan не представлял особого интереса. Работы по проектам семейства Model 38 были приостановлены на неопределенное время.


Приборная доска и органы управления. Фото Airwar.ru


В течение нескольких следующих месяцев авиаконструкторы продолжали развитие существующих идей, и в начале 1953 года представили военно-морским силам новый проект Model 38R. Использование имеющихся наработок и существующего двигателя позволило вернуть интерес заказчика: в феврале был подписан контракт на продолжение работ. Тем не менее, уже в середине 1953-го заказчик разорвал соглашение в связи с сокращением финансирования перспективных программ. Исследования «тейлситтеров» планировалось продолжать при помощи техники компаний Lockheed и Convair, тогда как проект Ryan окончательно закрывался.

К этому моменту компания «Райан» успела вложить в проект Model 38 массу сил и времени, и поэтому не желала останавливать работу. Уже в августе 1953 года руководителям компании удалось договориться с командованием военно-воздушных сил США. Теперь программа получала новое обозначение X-13 Vertijet и реализовывалась при поддержке ВВС. «Сухопутная» авиация тоже проявляла интерес к летательным аппаратам вертикального взлета, а предложение компании Ryan Aeronautical позволяло в будущем получить требуемую машину.

Разработку обновленного проекта, подразумевавшего изменение типа силовой установки, решили начать с испытаний нового двигателя. На старом стенде смонтировали турбореактивный двигатель Rolls-Riyce Avon RA 28 британского производства. Это изделие не в полной мере отвечало имеющимся требованиям, но все же могло использоваться в новом проекте. Испытательный стенд был дополнен кабиной пилота, выполненной из топливного бака от бомбардировщика B-47. В таком виде стенд мог использоваться не только для испытаний техники, но и для подготовки летчиков. 24 ноября того же года пилот Питер Джирард впервые оторвал пилотируемый стенд от пола цеха. Летая на привязи, он учился управлять необычным аппаратом.


Вертикальный взлет с использованием страховочной рамы. Фото Airwar.ru


Параллельно велось проектирование полноценного «тейлситтера» типа X-13. Формирование общего облика такой машины не заняло много времени. Было предложено строить цельнометаллический реактивный самолет с высокорасположенным треугольным крылом. В связи с особенностями перехода с одного режима на другой требовалось применить киль большой площади. С турбореактивным двигателем должны были соединяться управляемое сопло и трубы для отвода газов к рулям на крыле. В ходе продувок модели в аэродинамической трубе было установлено, что даже использованный крупный киль в ряде случаев остается в тени фюзеляжа. Для сохранения устойчивости крыло дополнили вертикальными плоскостями на уровне законцовок.

Экспериментальный летательный аппарат не нуждался в вооружении или иной полезной нагрузке, что позволило в значительной мере сократить его габариты, а также использовать максимально плотную компоновку. Проектом предлагалось использование фюзеляжа сложной формы, имеющего переменное сечение и скругленные внешние обводы. Имелся небольшой носовой обтекатель, позади которого располагалась кабина пилота. Позади нее находились некоторые приборы и агрегаты, за которыми расположили турбореактивный двигатель Avon RA 28 с тягой 4535 кгс. Подача воздуха к двигателю осуществлялась при помощи пары бортовых воздухозаборников, находившихся на уровне задней стенки кабины. За двигателем располагалась труба, отводившая реактивные газы к управляемому соплу. К ней же крепились отводы для крыльевых газовых рулей.

Самолет имел треугольное крыло малого удлинения с большой стреловидностью передней кромки. В районе центроплана последнюю выполнили скругленной. Задняя кромка крыла имела шарниры для навески элевонов трапециевидной формы. На законцовках крыла помещались пятиугольные симметричные шайбы. Рядом с ними располагались поворотные сопла газовых рулей. Также машина получила крупный треугольный киль с рулем направления на задней кромке. Подфюзеляжный гребень не использовался.


Летательный аппарат на транспортировочной тележке. Фото Airwar.ru


Дополнительным способом снижения размеров и взлетной массы стало применение необычных посадочных систем. Вместо традиционного для «сидящих на хвосте» машин колесного шасси на плоскостях было решено использовать иные средства. Под носовым обтекателем Ryan X-13 имел специальный крюк требуемой прочности. Под крылом находились две стойки, собранные из нескольких труб. Такое «шасси» должно было использоваться вместе с наземным оборудованием оригинальной конструкции. Также на стадии первых испытаний использовалось колесное шасси. На крюке и на основных опорах установили обычные колеса небольшого диаметра.

Перевозить летательный аппарат предлагалось при помощи специального полуприцепа с колесным шасси. На полуприцепе устанавливалась качающаяся платформа с гидравлическими приводами. В передней части платформы находились выдвижные стойки с натянутым между ними тросом. Перед полетом полуприцеп выводился на требуемую площадку, после чего платформа поднималась в вертикальное положение. При этом самолет оставался висеть на тросе и больше не опирался на платформу основными стойками. Взлетая, он должен был подниматься с троса. Посадка, соответственно, происходила путем снижения с одновременным захватом троса крюком. После этого «тейлситтер» оставался в подвешенном состоянии и мог быть опущен в горизонтальное положение для перевозки.


В некоторых испытаниях использовалось дополнительное шасси. Фото Airwar.ru


Управлять экспериментальной машиной должен был один летчик. Его рабочее место находилось в носовой части фюзеляжа и прикрывалось фонарем большой площади. В кабине имелись приборная доска и традиционный «самолетный» набор органов управления. На всех режимах предлагалось использовать только ручки управления самолетом и двигателем, а также педали. В зависимости от текущего режима полета, летательный аппарат управлялся либо поворотным соплом и газовыми рулями крыла, либо аэродинамическими рулями. Для упрощения пилотирования на разных режимах кресло пилота могло качаться в пределах 45°.

Длина машины Ryan X-13 Vertijet составляла 7,14 м, размах крыла – 6,4 м, высота – 4,62 м. Площадь крыла – 17,8 кв.м. Пустой самолет весил 2424 кг, тогда как максимальная взлетная масса определялась на уровне 3272 кг. Имеющийся двигатель давал тяговооруженность больше единицы, что позволяло взлетать вертикально и показывать достаточно высокие характеристики горизонтального полета. Максимальная скорость должна была достигать 560 км/ч, потолок – 6,1 км, дальность – более 300 км.

В начале 1954 года компания-разработчик приступила к строительству первого опытного самолета новой модели с серийным номером 54-1619. Планер был достроен и оснащен всеми основными системами к середине лета. При этом возникли проблемы с поставками двигателей. Из-за этого вывести готовый прототип на испытания удалось только в конце следующего 1955 года. Проверки опытного X-13 планировалось начать с наземных испытаний и горизонтальных полетов.


Подготовка к взлету со штатной платформы, 1955 г. Фото Wikimedia Commons


В начале зимы 1955-го первый прототип был доставлен на авиабазу Эдвардс, где предстояло проводить испытания. 10 декабря пилот П. Джирард выполнил несколько пробежек, после чего поднял опытный X-13 в воздух. Машина быстро проявила свои недостатки в виде плохой управляемости по крену и рысканью. Испытатель справился с этим и после нескольких минут полета выполнил посадку. По результатам первого полета были доработаны системы управления. Средства контроля по крену и курсу получили дополнительные демпферы. Второй полет, состоявшийся 24 декабря, показал эффективность такой доработки.

В течение нескольких следующих месяцев летчик-испытатель проверял поведение прототипа в горизонтальных полетах. После завершения этого этапа испытаний началась подготовка к вертикальным взлетам. Во время взлета машина могла повести себя нестабильно и, например, удариться о транспортировочную платформу. Из-за этого самолет получил специальную защитную раму многоугольной формы с набором колес и лестницей для доступа в кабину. Для компенсации массы рамы летательный аппарат лишился элевонов и руля направления, фонаря и некоторых других агрегатов. В таком виде опытный Vertijet был подан на новые испытания.

28 мая 1956 года П. Джирард впервые осуществил вертикальный взлет. Машина успешно поднялась на высоту 15 м, после чего начала снижаться с некоторой горизонтальной скоростью и без каких-либо проблем села. Авторы проекта ожидали проявления некоторых проблем с управляемостью, однако они не были выявлены. Тем не менее, понадобилась доработка систем управления двигателем, поскольку режим его работы не соответствовал положению ручки. После такого усовершенствования машина показывала требуемые характеристики управляемости и не вызывала особых нареканий.


Летательный аппарат и его создатели. Фото Diseno-art.com


В это же время к испытаниям первого прототипа были привлечены пилоты военно-воздушных сил. Подготовка новых летчиков продолжалась в течение нескольких следующих месяцев. В начале сентября второй Vertijet вернулся на базу Эдвардс, где присоединился к уже начатой подготовке пилотов. Пилотирование летательного аппарата было достаточно сложным, но прибывшие на обучение летчики справлялись с поставленными задачами.

30 сентября состоялся последний полет опытной машины, после чего летные испытания были завершены. Военно-воздушные силы США, ранее высоко оценивавшие проект X-13, более не видели смысла в дальнейшем его развитии. В существующем виде Ryan X-13 Vertijet не мог использоваться войсками для решения реальных задач, а для установки вооружения требовалась заметная доработка проекта, требующая денег и времени. Одновременно с этим ВВС успели получить новые самолеты и вертолеты с требуемыми характеристиками, из-за чего перспективные «тейлситтеры» более не представляли интереса для них.

Кроме того, конвертоплан-тейлситтер от фирмы «Райан» имел некоторые собственные специфические проблемы. При всех своих преимуществах, машина была достаточно сложной в управлении. Возможность освоения пилотирования летчиком средней квалификации была поставлена под сомнение. Кроме того, реактивная струя двигателя большой мощности оказывала негативное влияние на бетонное покрытие взлетной полосы. Взлет с грунтовой площадки, в свою очередь, мог привести к полному разрушению покрытия и подъему огромных столбов пыли. Техника с подобными проблемами вряд ли могла найти место в войсках и полноценно решать поставленные боевые задачи.


Музейный образец из г. Сан-Диего. Фото Wikimedia Commons


После закрытия проекта два построенных прототипа оставались у компании-изготовителя. В мае 1959 года второй опытный образец №54-1620 передали Национальному музею ВВС США в г. Дейтон. В следующем году первый X-13 №54-1619 с взлетно-посадочной платформой для него был передан Аэрокосмическому музею Сан-Диего. С тех пор обе машины демонстрируются в двух музеях, время от времени проходят реставрацию и доступны всем посетителям.

Проект летательного аппарата вертикального взлета и посадки Ryan Model 38 / X-13 Vertijet разрабатывался сначала по заказу военно-морских сил, а затем куратором работ стали военно-воздушные силы. В интересах ВВС проект был доведен до стадии строительства и испытания двух опытных образцов. В течение нескольких лет были подтверждены все расчетные характеристики и возможности техники. Тем не менее, «сидящие на хвосте» конвертопланы оказались слишком сложными и чрезмерно смелыми для полноценной эксплуатации. Как следствие, проект X-13 вместе с конкурирующими разработками двух других фирм был закрыт. Развитие американских «тейлситтеров» прекратилось.


По материалам сайтов:
http://airwar.ru/
https://airandspace.si.edu/
http://whiteeagleaerospace.com/
http://militaryfactory.com/
http://diseno-art.com/
http://aviadejavu.ru/
http://dogswar.ru/
https://vertipedia.vtol.org/
Автор: Glenn Witcher