Столетняя история «летающего крыла»

HP. 115 предназначался для изучения характеристик треугольного крыла на больших углах атаки.

Постройке "Конкорда" предшествовали испытания в Англии двух экспериментальных самолетов. Первый из них, Хендли Пейдж HP. 115, появился еще до объединения проектов СПС английских и французских фирм. Он был предназначен для исследования характеристик треугольного крыла при малых скоростях и больших углах атаки, т.е. на режимах, соответствующих взлету и посадке СПС. Крыло отличалось необычно большой стреловидностью (74,7°) и очень малым удлинением.

HP. 115 имел металлическую конструкцию, только носок крыла был из фанеры. Его сделали легкосъемным: подбирая форму носка, можно было исследовать свойства крыла с различной конической круткой. Кабина летчика представляла собой яйцевидную гондолу, расположенную у основания крыла. Турбореактивный двигатель Бристоль Сиддли "Вайпер" находился в нижней части киля. Установленные в крыле топливные баки обеспечивали самолету получасовую продолжительность полета.

Так как расчетная максимальная скорость HP. 115 была всего 400 км/ч, шасси сделали неубирающимся, а систему управления — безбустерной. Органы управления состояли из двух больших элевонов и обычного руля направления.

Испытания HP. 115, как и большинства экспериментальных самолетов, проходили в авиационном научно-исследовательском центре в Фарнборо. Первый полет, продолжительностью 31 минута, выполнили 17 августа 1961 г. Управлял самолетом Джек Хендерсон. По словам испытателя, "HP. 115 оказался очень простым и приятным в пилотировании. ...Его качества превзошли наши самые оптимистические ожидания."^[2]

Для наблюдения за обтеканием крыла в полете на киле установили скоростную кинокамеру, фиксирующую движение приклеенных к крылу тонких шелковых нитей; позднее вместо нитей использовались разноцветные струйки дыма, выходящие из специальных отверстий в передней кромке.

Испытания продолжались несколько лет. Общий налет HP. 115 составил 493 часа. Полеты проходили в различных погодных условиях при скоростях от 175 до 325 км/ч. Накопленный опыт позволил получить исчерпывающие представления о характере обтекания "сверхузкого" крыла и был использован при выборе формы корневых наплывов крыла "Конкорда". Отработавший же свое HP. 115 в 1975 г. передали на вечное хранение на один из английских военных аэродромов.

ВАС.221 — второй экспериментальны й прототип сверхзвукового пассажирского самолета.

Другая экспериментальная "бесхвостка", ВАС.221, предназначалась для изучения свойств оживального крыла. Ее сконструировали как модификацию самолета FD.2. Для этого первый экземпляр FD.2 расконсервировали, совершили пробный облет и, убедившись, что все в порядке, переделали под прототип "Конкорда". Переделки заключались в замене треугольного крыла оживальным, удлинении передней части фюзеляжа, увеличении высоты шасси и изменении формы воздухозаборников. При этом площадь крыла возросла с 33 до 46 м², а длина самолета — с 15,7 до 17,5 м. Двигатель оснастили форсажной камерой.

Реконструкция самолета закончилась в 1963 г., а 1 мая 1964 г. состоялся его первый полет. В отличие от HP. 115, ВАС.221 был рассчитан на широкий диапазон скоростей — от 212 до 1700 км/ч. Летчики-испытатели отзывались о нем, как о "ничем не примечательной машине"^[3], что, учитывая необычность схемы самолета, следует расценивать как комплимент. ВАС.221 имел неплохие взлетно-посадочные характеристики и сохранял управляемость на углах атаки до 22°.

Когда в СССР стало известно, что за рубежом работают над созданием сверхзвукового авиалайнера, лозунг Хрущева "догнать и перегнать Запад!" еще воспринимался всерьез. Ведь удалось же советскому человеку первым побывать в космосе, так почему бы Советскому Союзу не стать пионером и в области сверхзвуковой пассажирской авиации? И вот, 16 июля 1963 г., ЦК КПСС и Совет Министров СССР издали постановление № 798 — 271 "О создании дальнего сверхзвукового пассажирского самолета". В нем, в частности, говорилось:

"Обязать опытный завод № 156 (генеральный конструктор т. Туполев) Государственного комитета по авиационной технике СССР разработать самолет

Ту-144 с четырьмя реактивными двигателями со следующими основными данными:

скорость полета — 2300 — 2700 км/час

число пассажиров — 80—100 человек

практическая дальность полета:

а) нормальная (при взлетном весе не более 120—130 т) — 4000 — 4500 км

б) в перегрузочном варианте (с числом пассажиров 30 — 50 человек и подвесными баками) — 6000 — 6500 км.

Эксплуатация самолета с нормальной нагрузкой — с аэродромов первого класса, а в перегрузочном варианте — с внеклассных аэродромов.

Проработать вопрос о возможности выполнения самолетом специальных рейсов из Советского Союза в США без посадки.

...Обязать Государственный комитет по авиационной технике СССР и опытный завод № 276 (генеральный конструктор т.Кузнецов) создать для самолета Ту-144 турбовентиляторный двигатель НК-144 на базе двигателя НК-8..."^[4]

Первый летный экземпляр Ту-144 поручалось выпустить в 1966 г., а до конца 1968 г. — построить еще шесть самолетов (четыре — для летных испытаний и два — для испытаний на прочность).

Выбор ОКБ Туполева не случаен — это была "альма матер" советских тяжелых турбореактивных самолетов. Среди перспективных проектов имелись и проработки сверзвуковых многодвигательных машин. К тому же, Туполеву передали все материалы ликвидированного в 1960 г. ОКБ Мясищева, в том числе и проекты СПС.

Программа создания Ту-144 имела приоритетное значение, поэтому денег на нее не пожалели и работа закипела. Главным конструктором самолета А.Н.Туполев назначил своего сына Алексея Андреевича. В помощь ОКБ подключили ведущих специалистов ЦАГИ, ЦИАМ и других авиационных научных центров.

Вначале туполевцы намеревались взять за основу авиалайнера свой проект стратегического сверхзвукового бомбардировщика "135". Однако выяснилось, что в этом случае обеспечить заданные характеристики будет невозможно. Требовалось создание нового самолета, с более высоким аэродинамическим качеством. Тогда остановились на такой же схеме, как у "Конкорда".

Я хотел бы предостеречь читателя от мысли, что в СССР слепо копировали проект англо-французского СПС. Схожесть форм Ту-144 и "Конкорда" диктовалась, прежде всего, законами аэродинамики, а они не знают границ. И примеров тому немало: "летающие крылья" братьев Хортен и Джека Нортропа, истребители-"бесхвостки" фирм Конвэр и Дассо...

Так же, как "Конкорд", Ту-144 должен был иметь крыло малого удлинения с геометрической и аэродинамической круткой. Продувки показывали, это крутка увеличивает аэродинамическое качество на сверхзвуке почти на единицу.^[5] Здесь уместно отметить, что дельта-крыло с оптимизированной для сверхвукового полета кривизной срединной поверхности впервые предложил в середине 50-х годов Р.Л.Бартини в проекте бомбардировщика-"бесхвостки" А-57.

Для проверки летных свойств будущей пассажирской машины два истребителя МиГ-21 переделали в экспериментальные самолеты-аналоги: горизонтальное оперение сняли, а вместо треугольного установили крыло оживальной формы, как на Ту-144. В создании и испытаниях самолета участвовали ОКБ А.И.Микояна, ОКБ А.Н.Туполева и Летно-исследовательский институт.

Экспериментальная "бесхвостка" получила обозначение МиГ-21 И, но чаще ее называли просто "Аналог".

Первый экземпляр "Аналога" полетел 18 апреля 1968 г., управлял им О.В.Гудков. Испытания продолжались примерно год, было выполнено около 100 полетов, в том числе исследования на "штопор". Они имели большое практическое значение, так как до этого реактивных "бесхвосток" в нашей стране не строили. Главное внимание уделялось исследованию пилотажных характеристик на малых скоростях. Полеты показали, что треугольное крыло переменной стреловидности обладает хорошими несущими свойствами в широком диапазоне углов атаки, самолет чутко слушается управления.