Помоги проекту - поделись книгой:
Следующим шагом стало частичное использование кольчугалюминия в конструкции лёгкого спортивного моноплана АНТ-1 с мотором «Анзани» — первого самолёта А.Н. Туполева. Самолёт спроектировали в начале 1922 г. как цельнодеревянный, и он был уже почти готов, но когда был получен кольчугалюминий, решили заменить часть деревянных агрегатов металлическими. Кольчугалюминий использовали в нервюрах крыла, из него выполнили хвостовое оперение. Одновременно велись статические испытания каждого конструктивного элемента, заново проводили расчёты на прочность. Самолёт собирали на втором этаже купеческого дома на Вознесенской улице (ныне — ул. Радио, д. 17), по соседству с будущим ЦАГИ. Из-за переделки первоначальной конструкции и большого объёма расчётов работа заняла больше года, АНТ-1 был построен осенью 1923 г.
Первый полёт АНТ-1 состоялся 21 октября с территории бывшего кадетского корпуса в Лефортово. Затем, с марта 1924 г., испытания продолжили на Научно-опытном аэродроме на Ходынке, где проходили профессиональную проверку все новые самолёты. Они были успешны. То, что «полуметаллический» самолёт способен хорошо летать с двигателем мощностью всего в 35 л. с., обнадёживало энтузиастов металлического авиастроения. Прошла проверку и новая для нас схема моноплана со свободнонесущим крылом[23].
В 1923 г., когда отечественный кольчугалюминий уже производили в достаточном количестве и научились делать из него листы, трубы, профили и другой сортамент, приступили к строительству цельнометаллического самолёта АНТ-2.
Оно велось на средства ВВФ, который заказал самолёт в двух вариантах: трёхместном пассажирском и двухместном разведывательном с размещением в задней кабине лётчика-наблюдателя с пулемётом. Сначала решили сделать пассажирскую машину. На ней должен был стоять трёхцилиндровый двигатель воздушного охлаждения Бристоль «Люцифер» мощностью 100 л. с., небольшую партию которых в 1923 г. приобрели в Англии.
Участник работ И.Ф. Незваль рассказывал об условиях, в которых создавали АНТ-1 и АНТ-2: «Крепко спаянный коллектив молодых талантливых конструкторов горел желанием работать на благо отечественной авиации. Все безоговорочно верили своему руководителю, а сам он работал увлечённо и самозабвенно, являясь для всех образцом трудолюбия. В первый год деятельности у Андрея Николаевича было всего четыре непосредственных помощника — И.И. Погосский, В.М. Петляков, А.И. Путилов и Н.С. Некрасов. Помимо них работали ещё пять инженеров-испытателей — Б.М. Кондорский, Н.И. Подключников, Е.И. Погосский, Т.П. Сапрыкин и Н.И. Петров и три конструктора — Д.Н. Осипов, А.П. Голубков, И.Ф. Незваль. Таким образом, в КБ имелось всего 13 инженерно-технических специалистов.
…Технический персонал был также малочислен — всего 30 рабочих, из которых 20 слесарей приехали с Кольчуги некого завода после того, как в Кольчугине завершился выпуск первой партии сортамента отечественного дюраля. Производство возглавил техник Н.В. Лысенко. Рабочих было явно недостаточно, и сборкой агрегатов самолёта, как правило, приходилось заниматься самим конструкторам.
Условия работы коллектива в те годы, мягко говоря, были далеки от идеальных. Всё КБ, входившее в состав ЦАГИ, размещалось в одной небольшой комнате в бывшем доме купца Михайлова (где теперь находится Научно-мемориальный музей Н.Е. Жуковского), а производственные площади размещались в двух других комнатах того же дома, а также в помещении бывшего трактира „Раёк“ на углу нынешних улиц Радио и Бауманской.
Оборудование производственных участков было самое примитивное. Станков вообще не было, имелось лишь несколько ручных дрелей, которыми все по очереди пользовались. Слесарный инструмент рабочие приносили с собой из дома. Центральное место занимал вагонный буфер, на котором производилась правка и рихтовка листовых деталей. Однако вскоре Андрей Николаевич сумел раздобыть несколько настольных сверлильных станков, что значительно облегчило работу и подняло настроение коллектива.
…Самолёт АНТ-2 по размерам несколько превосходил своего предшественника. Естественно, для изготовления его агрегатов потребовались большие производственные площади. Особенно беспокоил вопрос, где собирать крыло, которое не вмещалось в габариты производственной площадки. Для его сборки нужно было подыскать специальное помещение. Эту задачу поручили В.М. Петлякову, руководившему разработкой крыла. Он тщательно обследовал все ближайшие дворовые постройки на территории ЦАГИ и недалеко от КБ обнаружил пустующее складское помещение под пожарным сараем.
Оборудовали склад под сборочную мастерскую своими силами. Помимо Петлякова и автора этих строк, персонал мастерской состоял из техника Лысенко и четырёх слесарей. Вот в таком составе и начали оборудовать новое помещение, заниматься проектированием и постройкой крыльев самолёта АНТ-2. Кстати сказать, из нашего конструкторского состава впоследствии создалась бригада крыла»[24]
АНТ-2 построили в мае 1924 г. В отличие от пассажирского «Юнкерса» он имел верхнерасположенное крыло относительной толщиной 16 % и сужающийся книзу фюзеляж почти треугольного сечения. Это сделали для экономии веса: треугольная форма обеспечивала большую жёсткость конструкции и позволяла обойтись без внутренних растяжек и подкосов, с минимальным количеством шпангоутов. Лонжеронов в фюзеляже было три: два сверху, один снизу. Крыло толстого профиля имело два лонжерона, соединённых между собой 26 ферменными нервюрами. Оно крепилось на болтах сверху к лонжеронам фюзеляжа. Обшивка повсюду была металлическая, гофрированная. Её толщина составляла всего 0,3 мм, но благодаря гофру она оказалась достаточно жёсткой и не деформировалась в полёте. Технология её изготовления была отработана годом раньше при создании в ЦАГИ аэросаней и глиссера из кольчугалюминия. При небольшой скорости полёта, на которую был рассчитан AНТ-2, она практически не влияла на аэродинамическое сопротивление самолёта.
Снизу к фюзеляжу присоединялись колёса, ось которых была закрыта спрофилированным в форме крыла обтекателем, чья подъёмная сила, по расчёту конструкторов, должна была компенсировать вес шасси. От наружных частей оси шли трубчатые стойки, уходящие в фюзеляж. Внутри фюзеляжа они имели амортизаторы. Задней опорой служил костыль из стальной трубы с резиновой амортизацией. Костыль устанавливался на фюзеляже, прорезая его нижний лонжерон и выходя под стабилизатором наружу.
Двигатель вместе с моторамой крепился к противопожарной перегородке в передней части фюзеляжа. Отвернув два болта, можно было повернуть весь блок «двигатель-моторама», как дверцу на петлях, что позволяло осматривать и обслуживать мотор, не снимая его с самолёта. Мотор можно было запустить от пускового магнето с рукояткой. На оси двигателя стоял винт конструкции ЦАГИ диаметром 2,2 м.
За мотором в вырезе в передней кромке крыла располагалась открытая кабина пилота. От воздушного потока пилота защищал небольшой целлулоидный козырёк над приборной доской. На ней размещались немногочисленные приборы, показывающие высоту, частоту вращения двигателя, давление масла. Слева по борту фюзеляжа был установлен сектор газа, справа — штурвал перестановки стабилизатора. Пилот поднимался в кабину с левой стороны фюзеляжа, где имелось специальное углубление для ноги.
Сзади, за металлической перегородкой, находился закрытый пассажирский отсек с входной дверью, двумя плетёнными камышовыми креслами и окнами с обеих сторон. Пассажиры сидели лицом друг к другу. При необходимости можно было добавить место для третьего пассажира.
Управление элеронами и рулями высоты от рукоятки в кабине пилота было жёстким (впервые в нашей стране), с помощью кольчугалюминиевых труб. Руль направления отклонялся тросами от педалей.
Всё внимание при проектировании и постройке АНТ-2 было уделено простоте конструкции, хорошей аэродинамике и уменьшению веса, конечно не в ущерб прочности, запас которой в некоторых узлах доходил до 10. В результате первый в СССР металлический самолёт не уступал по лёгкости конструкциям Юнкерса и был легче деревянного биплана Бристоль «Таксиплейн» с тем же двигателем «Люцифер».
В мае 1924 г. завершилась постройка АНТ-2. Полететь на нём доверили Николаю Ивановичу Петрову. Он родился в 1894 г., был лётчиком в годы Первой мировой и гражданской войн, в 1918 г. выполнил первый в России беспосадочный перелёт из Петрограда в Москву. С 1921 г. находился на лётно-испытательной работе в ЦАГИ, одновременно обучался в Московском высшем техническом училище, которое закончил в 1923 г. С этого времени он навсегда связал свою деятельность с ОКБ Туполева, сначала как лётчик-испытатель, затем — как конструктор.
«Первый полёт 26 мая, — пишет А.Н. Туполев, — совершил инженер ЦАГИ Н.И. Петров с загрузкой аппарата песком. Полёт не являлся испытательным, поэтому проводился без хронометража и имел целью выяснить основные полётные свойства аппарата. Всего было произведено 3 взлёта и пройдено 5–6 кругов на высоте 500 м. Аппарат как в смысле поведения в воздухе, так и в смысле скорости показал себя вполне хорошо и, по мнению многочисленных свидетелей полёта, является ценным вкладом в дело отечественного самолётостроения»[25].
На следующий день Туполев направил в Научный комитет Главвоздухфлота просьбу о допуске самолёта к заводским испытаниям. В тот же день АНТ-2 продемонстрировали руководству ВВС и ЦАГИ. 28 мая начались испытания. В этот день самолёт совершил полёт продолжительностью 20 минут и набрал высоту 900 м. 11 июня АНТ-2 впервые поднялся в воздух с пассажиром.
1 июня 1924 г. первый отечественный металлический самолёт принял участие в воздушном параде по случаю передачи Обществом друзей воздушного флота (ОДВФ) эскадрильи им. В.И. Ленина XIII съезду партии. Член Комиссии по постройке металлических самолётов Г.А. Озеров делился своими впечатлениями на страницах газеты «Правда»: АНТ-2 «находился на правом фланге своих заграничных собратьев — металлических аппаратов Юнкерса и обращал на себя особенностями конструкции и лёгким изящным видом общее внимание собравшихся. В настоящее время над аппаратом ведутся систематические испытания, после чего он будет передан в распоряжение Главного Управления Военно-Воздушных Сил Республики»[26].
По достоинству оценила создание АНТ-2 и коллегия Научно-технического отдела ВСНХ. По её решению, принятому 7 августа 1924 г., Туполев «за конструирование и постройку первого русского цельнометаллического самолёта» был направлен в январе 1925 г. в творческую командировку в Германию и Францию.
Тем временем АНТ-2 передали на Научно-опытный аэродром на Ходынке для продолжения испытаний. Туда самолёт доставили 26 июля, а 4 августа военный лётчик Филиппов поднял машину в воздух. Устойчивость и управляемость АНТ-2 оставляла желать лучшего. «Доношу, что сего числа мною был произведён первый полёт на самолёте ЦАГИ АНТ-2 с одним пассажиром на заднем сидении. Самолёт сильно клюёт, очень плохо реагирует на элероны — ленив. Ноги (путевое управление. —
Более развёрнутый отзыв о самолёте оставил будущий шеф-пилот ОКБ Туполева М.М. Громов, испытавший АНТ-2 19 августа: «В плоскости руля направления машина неустойчива (время от времени заносит хвост). Во время виражей машина плохо слушает ноги, данной в ту же сторону, некоторое время после этого довольно быстро слушает ногу, но заворачивает настолько сильно, что приходится довольно энергично парировать заворот ногой, причём ответ получается с запаздыванием…Продольная устойчивость: с малым газом машина идёт по прямой нормально (с расчётной нагрузкой), причём давление на ручку не чувствуется, при сбавлении газа машина имеет сильную тенденцию клевать на нос (чем меньше газ, тем сильнее). При самом малом газе ручка уходит на себя настолько близко к сидению, что при посадке упирается в сидение и рулей глубины не хватает. Давление на ручку во время планирования на малых оборотах чрезвычайно велико»[28].
Испытания шли долго — до апреля 1925 г. Для улучшения путевой устойчивости киль заменили на новый, большей площади. Зимой самолёт взлетал на лыжах.
Председателем комиссии по испытаниям был инженер Андреев, членами — лётчики Филиппов, Громов, Растегаев, Захаров, Савельев. Были достигнуты следующие характеристики:
— максимальная скорость на высоте 250 м — 169,75 км/ч.
— время подъёма на высоту 2000 м — 21 мин 30 сек.
— практический потолок — 3300 м.
— время разбега — 8-10 сек.
— техническая дальность на высоте 2000 м — 750 км.
— полезная нагрузка (пилот, 2 пассажира, горючее и масло) — 312 кг.
Зафиксировав технические результаты испытаний, комиссия в акте об испытаниях отметила необходимость следующих конструктивных доработок: увеличить углы отклонения стабилизатора; подобрать движение органов управления так, чтобы чуткость реагирования самолёта на ручку и педали была одинакова; смонтировать в кабине лётчика контрольные и аэронавигационные приборы и переставить пусковое магнето; сделать бензиновые баки лёгкосъёмными с доступным для контроля бензоприёмом; устранить люфт в системе управления рулями.
Оценивая значение АНТ-2, Андрей Николаевич Туполев позднее писал: «АНТ-2 стал нашей испытательной базой. Мы на нём проводили все виды статических испытаний, тщательно проверяли сочленение основных узлов, выбирая наилучшие варианты, разрабатывали методы расчётов и проверяли их на опыте. Нам нельзя было ошибаться. Надо было делать всё наверняка. В недрах АНТ-2 мы параллельно подготавливали почву для большого прыжка — проектирования крупных боевых машин»[29].
АНТ-2 был экспериментальной машиной со сравнительно маломощным двигателем, и его характеристики не могли заинтересовать военных, поэтому второй самолёт, в варианте разведчика, не строили, вместо него А.Н. Туполев в 1925 г. создал металлический разведчик АНТ-3 с мотором мощностью 400 л. с. Но за полётами АНТ-2 заинтересованно следили в Обществе воздушных перевозок «Укрвоздухпуть», где имелись только заграничные самолёты. 21 июля 1925 г. Коллегия ЦАГИ вынесла решение «Обратиться в Авиатрест (предшественник Министерства авиационной промышленности. —
Однако на этом история АНТ-2 не закончилась. 5 декабря 1929 г. на совещании представителей Гражданского воздушного флота и ЦАГИ об опытном строительстве самолётов и моторов для гражданской авиации вновь был поднят вопрос о серийном выпуске АНТ-2, но в четырёхместном варианте, с мотором воздушного охлаждения Райт «Уирлуинд» мощностью 300 л. с., несколько образцов которых вскоре приобрели в США. Одновременно с чертежами для серии, в АГОС ЦАГИ[32] приступили к изготовлению головной машины. Согласно отчёту АГОС от 30 октября 1930 г. «АНТ-2 бис строился внепланово, с использованием задела Кольчугинского завода, и намеченный срок выпуска самолёта АНТ-2 бис 10.IV-30 г. не был выполнен». В материалах АГОС от 25 июня 1930 г. сообщалось, что самолёт сделал только один полёт, испытания пришлось прервать из-за течи масла[33]. Да он был уже и не нужен, так как разворачивался серийный выпуск 9-местного АНТ-9 со значительно лучшими характеристиками.
Первый АНТ-2 сохранился до наших дней (что ещё раз доказывает долговечность цельнометаллической конструкции). После испытаний его отправили в Аэрохимический музей им. М.В. Фрунзе в Москве, ныне известный как Центральный Дом авиации и космонавтики.
В 1960 г. эту авиационную реликвию передали в Музей ВВС в Монино. В 1970-х годах AНТ-2 пострадал во время случившегося там пожара, но его полностью восстановили. Это самый старый из сохранившихся отечественных самолётов.
АНТ-2 был первым цельнометаллическим самолётом русской конструкции, выполненный из отечественного алюминиевого сплава. Его создание ещё раз доказывает способность наших инженеров и учёных в самых трудных условиях решать сложные технические задачи. С него началась история отечественного металлического самолётостроения.
Летающее крыло
Начало работ по самолётам «летающее крыло» связано с именем Бориса Ивановича Черановского. По профессии он был скульптором, но имел и техническую подготовку — в 1924–1927 гг. обучался в Военно-воздушной академии им. проф. Н.Е. Жуковского. Обладая врожденными конструкторскими способностями, он создал немало оригинальных летательных аппаратов, в том числе первые в мире планеры и самолёты типа «летающее крыло». Возможно, именно художественное образование и обусловило интерес Черановского к «летающему крылу» — наиболее совершенному в аэродинамическом отношении и красивому по форме летательному аппарату.
Одним из теоретических достоинств самолётов схемы «бесхвостка» является меньшее сопротивление в полёте из-за отсутствия горизонтального хвостового оперения. Если устранить фюзеляж, аэродинамическое совершенство аппарата станет ещё выше, он приблизится к идеальной с точки зрения аэродинамики форме, в которой нет частей, не участвующих в образовании подъёмной силы. Это и есть «летающее крыло».
Для того чтобы разместить в крыле лётчика, двигатель и грузы, необходимо, чтобы оно было достаточно толстым. Между тем, первые самолёты и планеры имели крылья с тонким изогнутым профилем, как у птицы. Прочность таким крыльям обеспечивали внешние силовые элементы — стойки, подкосы, растяжки. Только с появлением монопланов со свободнонесущим крылом толстого профиля идея «летающего крыла» обрела реальные перспективы.
Б.И. Черановский родился в 1896 г. на Западной Украине в селе Павловичи. В Киеве 14-летний Борис наблюдал полёты одного из первых русских лётчиков С.И. Уточкина. Эти юношеские впечатления зародили в нём интерес к авиации. После окончания Киевского художественного училища Черановский переехал в Москву и там в 1920 г. создал эскиз самолёта-«летающее крыло», который назвал латинским словом «Виталия», что можно перевести как «обитаемое пространство».
Предложенный Черановским летательный аппарат резко отличался от обычных «бесхвосток», появившихся за рубежом ещё на заре авиации. Крыло, из которого, собственно, и состоял самолёт, имело форму параболы, ширина которой была примерно равна высоте. Выбор крыла параболической формы с малым удлинением был продиктован желанием обеспечить такую высоту центральной части крыла, чтобы там уместились экипаж и пассажиры. Для обеспечения продольной балансировки задняя часть крыла была отогнута вверх.
Свою идею Черановский оформил в виде патента. В нём предлагался самолёт, который «…с целью уменьшения общего веса и лобового сопротивления имеет несущую поверхность, образованную лишь из одного крыла, т. е. самолёт является „бесхвостым“, летающим крылом… Толщина крыла берётся достаточной для того, чтобы вместить в нем моторы, баки с горючим, груз, людей и механизмы управления»[34].
В 1921 г. при Академии воздушного флота (ныне — Военно-воздушная инженерная академия им. проф. Н.Е.Жуковского) был организован планерный кружок «Парящий полет». Б.И. Черановский стал одним из его активных членов. В январе 1923 г. он начал строить там планер «летающее крыло» БИЧ-1, уменьшенный вариант «Виталии». Крыло размахом 5,7 м по конструкции представляло собой ферму из сосновых нервюр и планок, обтянутую полотном. Параболическая форма, малое удлинение и толстый 20-процентный профиль позволяли при небольших размерах аппарата так расположить внутри крыла человека, что за обводы выступали только плечи и голова. Лётчик как бы надевал планер на себя: он влезал в крыло снизу через отверстие, которое потом зашнуровывалось.
Единственными органами управления были элевоны, идущие вдоль всей задней кромки. Они имели перевёрнутый профиль (выпуклой стороной вниз), чем и достигалась необходимая для продольной устойчивости «бесхвостки» S-образная форма продольного сечения крыла. При отклонении ручки на себя или от себя элевоны одновременно опускались или поднимались, при наклоне ручки вбок они отклонялись в разные стороны, и с их помощью создавались крены и развороты. Из-за высокого колесного шасси аппарат стоял на земле под большим углом к горизонту. Это было сделано специально, так как эксперименты с моделями, проведённые Черановским в аэродинамической трубе Московского высшего технического училища в 1921–1922 гг., показали, что при малом удлинении крыла для создания нужной подъёмной силы оно должно иметь больший угол атаки, чем обычно.
БИЧ-1 построили весной 1923 г., и 16 апреля провели наземные испытания, протащив его на буксире за аэросанями по аэродрому Московской школы авиации. Осенью необычную машину привезли в Коктебель, где проходили Всесоюзные планерные состязания (их тогда называли «планерные испытания»). Из-за очень короткого крыла и, следовательно, малой подъёмной силы лётчику В.Ф. Денисову взлететь не удалось.
В мае 1924 г. Б.И. Черановский создал новый планер БИЧ-2. Конструкция крыла осталась такой же, но чтобы повысить «летучесть», Черановский почти вдвое увеличил размах крыла и применил стандартный профиль «Геттинген-436» с относительной толщиной 11 %. Сзади установили вертикальный руль, двухколесное шасси заменили оригинальным одноколёсным с дополнительными опорами (предохранительными дугами) на концах крыла. Для уменьшения аэродинамического сопротивления колесо закрыли обтекателем.
Машина получилась на удивление лёгкой — при размахе крыла 10 м вес конструкции был всего 46 кг. Это объяснялось не только отсутствием фюзеляжа и горизонтального оперения, но и параболической формой крыла. При этой форме распределение аэродинамических сил таково, что изгибающий момент получается меньше, чем на обычном крыле, и, следовательно, конструкцию можно сделать более легкой.
Поделиться книгой: