История первого в мире самолета с треугольным крылом
В 1933 году авиаконструктор Александр Сергеевич Москалев, изучая результаты отстрела снарядов различной формы, проведенные немецкой фирмой «Крупп», пришел к выводу, что при приближении скорости самолета к скорости снаряда и форма их должна быть сходной. Эксперименты, проведенные в аэродинамической лаборатории Ленинградского государственного университета, окончательно укрепили Москалева во мнении, что для сверхзвукового полета оптимальным будет стреловидное крыло малого удлинения.
«Несусветная экзотика»
Свой проект перспективного сверхзвукового истребителя-перехватчика Москалев назвал «Сигма» (индекс САМ-4, Самолет Александра Москалева-4). Летающее крыло малого удлинения с большой стреловидностью и двухкилевым вертикальным оперением на законцовках хорошо сочеталось бы с реактивным двигателем. Но реактивные двигатели тогда делали свои первые шаги, так что пришлось довольствоваться двумя Hispano-Suiza 12YBbrs. Двигательный блок размещался в крыле, рядом находилась кабина пилота, который должен был управлять самолетом лежа. Длинные соосные валы вращали винты в разные стороны с помощью специального редуктора. Для повышения КПД винтов была разработана особая «сверхзвуковая» серповидная форма лопастей. По предварительным расчетам, максимальная скорость чудо-аппарата составляла фантастические для 1934 года 1000 км/ч (в 1935-м гоночный самолет И-17 разработки ОКБ Поликарпова с трудом развивал 490 км/ч).
Первыми американскими истребителями с треугольным крылом стали в 1950-х F7U Cutlass и F4D Skyray. Их форма берет начало от немецкого проекта P13 1944 года. Первым советским истребителем с треугольным крылом стал в начале 1960-х МиГ-21, прозванный в ВВС за свою форму «балалайкой». Между тем приоритет в данном вопросе принадлежит советскому авиаконструктору Александру Москалеву — его проект самолета «Сигма» с треугольным крылом датируется 1933 годом. А в 1937 году была построена и совершила успешный полет экспериментальная «Стрела» САМ-9 (слева). Тогда многие инженеры и летчики отнеслись к аппаратам столь необычного вида с опаской, но время показало, что Москалев был прав: многие современные самолеты имеют именно такую, наиболее выгодную для сверхзвукового полета, форму крыла.
У начальника опытного отдела Народного комиссариата авиационной промышленности (НКАП) Иосифа Иосифовича Машкевича САМ-4 не вызвал восторга. Он раскритиковал Москалева за «несусветную экзотику». Конструктор пояснил, что проект не предусматривает немедленной реализации, а претендует на приоритет в открытии новой перспективной компоновки самолета. Проект поместили в архив до лучших времен. Но долго ждать не пришлось.
В 1937 году советская разведка сообщила, что в США, в фирме Сикорского, русский эмигрант Михаил Глухарёв начал разработку «треуголки» с толкающим винтом. Наркоминдел Молотов приказал разобраться в значимости и возможной полезности проведения подобных работ в СССР. Запрос в Главк ЦАГИ ничего не дал — там не занимались необычными компоновками самолетов. Но спустя полгода вопросом заинтересовался лично товарищ Сталин, который полагал, что речь идет о чем-то новом и важном.
Тянуть с ответом было нельзя, и Машкевич вспомнил о «Сигме», форма которой напомнила ему наброски, приведенные в докладе разведки. Москалева срочно вызвали в Москву. После обсуждения вопроса о «Сигме» на совещании в присутствии представителей ЦАГИ начальник Глававиапрома Каганович доложил Сталину, и тот приказал срочно разработать проект аналога самолета «Сигма», осуществить его строительство и провести программу летных испытаний. ЦАГИ было поручено исследование модели самолета в аэродинамической трубе.
Недооцененный конструктор
Александр Москалев родился в 1904 году в городе Валуйки. Осенью 1922 года поступил на математическое отделение физмата Воронежского университета, через год перевелся на физмат Казанского университета, а в 1925 году — в Ленинградский госуниверситет. В 1928-м Москалев начинает работу на авиационном заводе «Красный летчик». В 1931 году его направляют в Воронеж, на строящийся авиазавод №18, в качестве заместителя начальника серийного конструкторского отдела. Он проектирует несколько машин своей собственной конструкции (САМ-5 и его серийный деревянный аналог САМ-5 бис, перспективный истребитель-«бесхвостка» САМ-7, САМ-4 «Сигма», САМ-9 «Стрела» и двухбалочный САМ-13 с тандемным расположением двигателей). После войны Москалев проектирует сверхзвуковой истребитель РМ-1, а в 1948 году становится старшим преподавателем Ленинградской Краснознаменной Военно-воздушной академии (ЛКВВИА) им. Можайского. С 1952 года он был призван в армию в звании инженера-подполковника и занимался исследованием стратегических перспектив развития военной авиации. Умер Александр Москалев 3 января 1982 года.
Красная «Стрела»
Самолет напоминал в плане наконечник стрелы, телеграфный адрес ОКБ-31, где он строился, имел шифр «стрела», — словом, с названием для самолета проблемы не возникло и прототип вошел в историю под названием САМ-9 «Стрела». На разработку проекта и постройку самолета Иосиф Виссарионович дал всего два с половиной месяца.
Эскизный проект был выполнен за три дня. Треугольное крыло из фанеры необычно малого удлинения и сравнительно толстого профиля служило обтекателем двигателя и закрытой кабины летчика. Полотняные рули высоты занимали заднюю часть крыла и выполняли также функции элеронов. Горизонтальное оперение отсутствовало, шасси и хвостовой костыль не убирались. В качестве двигателя решили использовать 140-сильный лицензионный мотор «Рено» МВ-4.
Слева: «Стрела» (САМ-9). Справа: «Сигма» (САМ-4).
Все работы ОКБ, кроме «Стрелы», были временно приостановлены. Пробные продувки в ЦАГИ доказали полную правильность расчетов Москалева. Поэтому летный прототип самолета был построен в удивительные сроки — всего за 70 дней.
Испытания проводились на аэродроме тяжелых бомбардировщиков под Воронежем. Летчик-испытатель Алексей Гусаров, обкатывавший «Стрелу» на земле, уверял, что машина «просится в воздух». Государственная комиссия дала добро на летные испытания. Предполагалось, что их будет проводить известный летчик-испытатель Борис Кудрин, специалист по самолетам необычной компоновки. «Он долго ходил вокруг «Стрелы', присматривался, говорил с Гусаровым, смотрел продувки, расчеты, думал, — вспоминал Москалев, — и наконец решительно заявил комиссии, что он не только летать, но и подлетывать на подобной странной машине, не имеющей, по его мнению, не только хвоста, но и крыльев, не собирается». Вероятно, и комиссия во главе с председателем — начальником ЦАГИ Проценко — охотно бросила бы это «подозрительное дело», если бы не личный интерес Сталина.
Треугольное крыло планера P-13 далеко не главное достижение немецкого авиаконструктора Александра Липпиша. Он известен как ярый сторонник схемы «летающее крыло», а также
как один из пионеров реактивной авиации. Именно он сконструировал один из самых быстрых самолетов Второй мировой
войны — ракетный истребитель Messerschmitt Me-163 Komet,
поздние модификации которого развивали скорость более
900 км/ч и имели потолок 16 000 метров.
Мед и бритва
После бурных дебатов испытания самолета поручили Гусарову. Первый подлет был совершен 7 августа 1937 года. В 10:30 утра самолет начал разбег, быстро набирая скорость. Подняв хвост самолета, летчик задержал отрыв и, набрав 150 км/ч, потянул ручку на себя. На глазах оторопевших членов комиссии, находившихся в 15 м от самолета, машина взмыла в воздух на высоту около 15 м и стала крениться влево, пока ее плоскости не оказались перпендикулярны земле. Все замерли, ожидая катастрофы. Прошло мгновенье, показавшееся вечностью, а затем крен был ликвидирован и самолет, нормально пролетев до конца большого аэродрома, плавно и легко опустился на землю на три точки. Летчик развернул машину и порулил к вытиравшей холодный пот комиссии. Выйдя из машины, Гусаров доложил Проценко о благополучном испытании. По впечатлению самого Гусарова подлет прошел абсолютно нормально: «После отрыва сказалась реакция винта, самолет получил значительный крен. Я убрал газ, исправил крен, потянул ручку на себя, и самолет нормально приземлился».
Однако для большей части членов комиссии, наблюдавшей подлет со стороны, все выглядело по‑другому. Не окажись элероны достаточно эффективными, а летчик опытным, чуть опоздай он погасить реакцию на крен, подлет и в самом деле мог закончиться катастрофой. По выражению Кудрина, полет на «Стреле» был «настолько же безопасен, как слизывание меда с бритвы».
Планер Александра Липпиша DM-1
Первый полет
Продолжили испытания уже в Москве, на Центральном аэродроме им. Фрунзе. После серии рулежек Гусаров со второй попытки оторвал самолет от полосы почти на метр. После этого самолет взялся испытать молодой, но очень способный летчик-испытатель ЦАГИ Николай Рыбко, которого необычный самолет очень заинтересовал.
Его и утвердили основным летчиком-испытателем «Стрелы». Начав с небольших подлетов, Рыбко постепенно усложнял программу, оценивая поведение самолета. 27 августа 1937 года летчик заявил, что готов к полноценному полету.
| ТТХ «Сигма» | ТТХ «Стрела» | |
| Длина, м | 9.6 | 6.15 |
| Размах крыла, м | 5.6 | 3.55 |
| Площадь крыла, м2 | 32.2 | 13 |
| Сухая масса, кг | 1600 | 470 |
| Взлетная масса, кг | 3080 | 630 |
| Максимальная скорость, км/ч | 1000 | 340 |
| Потолок, м | 12 000 | - |
| Дальность, км | 900 | - |
| Посадочная скорость, км/ч | - | 98 |
На следующий день самолет взлетел с Ходынки в направлении Тушинского аэродрома Центрального аэроклуба, где при необходимости можно было бы произвести аварийную посадку. «После короткого разбега самолет легко оторвался от земли и набрал высоту около 20 метров. Затем подъем почти прекратился. Едва не задев высокие сосны и пятиэтажки, самолет исчез из поля зрения, — вспоминал Москалев. — Стало ясно, что летчик не собирается возвращаться на аэродром. Некоторое время стояла гнетущая тишина, все чего-то ждали. Потом вдруг стали действовать. Кто-то бежал к самолету Р-5 и пытался запустить мотор, кто-то садился в санитарную машину, кто-то бежал к телефону и пытался куда-то звонить. Воображение рисовало всякие ужасы. Но через несколько минут из аэроклуба в Тушино раздался телефонный звонок — Рыбко докладывал о благополучной посадке».
Альтернатива Липпиша
В 1944 году немецкий авиаконструктор Александр Липпиш предложил схему сверхзвукового истребителя с треугольным крылом. Из-за дефицита авиационного керосина в Германии самолет планировалось оснастить прямоточным воздушно-реактивным двигателем, работающим на… угольной пыли (точнее, на ее смеси с мазутом). Прямоточные двигатели требуют для начала работы предварительного разгона до 200 км/ч, и Липпиш предлагал установить на самолет с индексом Р-13 еще и ракетный двигатель.
В мае 1944 года на горе Шпитцерберг под Веной начались летные испытания уменьшенной модели Р-13. В августе 1944 года модель прошла продувку в сверхзвуковой аэродинамической трубе в Геттингене, и было решено опробовать на практике пилотируемый деревянный планер этой компоновки.
Летно-техническая группа Дармштадтского политехнического института начала постройку планера, однако в ночь с 11 на 12 сентября 1944 года цеха были разбомблены. Недостроенную модель доставили в ангар мюнхенской летно-технической группы на аэродром в местечке Прин. Теперь его назвали DM-1 (D — Дармштадт, М — Мюнхен). Планировалось, что планер с установленными пороховыми разгонными ракетами поднимется в небо на спине легкого двухмоторного самолета Siebel 204, затем произойдет расстыковка и включение ракет, разгоняющих планер до 800 км/ч.
Однако 3 мая 1945 в Прин вошли американские танки. Наполовину собранный планер DM-1 упаковали в треугольный ящик и в сопровождении самого Липпиша вывезли в США. Американцы не забыли даже выдать местным властям шуточную квитанцию, указав, что самолет изъят в счет репарационных платежей.
Однако после цикла испытаний инженеры исследовательского центра NASA им. Лэнгли остались недовольны подъемной силой самолета из-за раннего срыва потока. Проблему решили, сделав переднюю кромку крыла более острой. В рамках дальнейших экспериментов модель DM-1 много раз перестраивали, часто до неузнаваемости. Результаты работ были обобщены в отчете NASA.
Фирма Convair построила свой аналог истребителя с треугольным крылом — XF-92, развила его в весьма успешный истребитель F-102 Delta Dagger, а чуть позже — четырехмоторный бомбардировщик B-58 Hustler, способный нести атомные бомбы. Новейший самолет F-35 с треугольным крылом малого удлинения, созданный по программе JSF — дальний потомок самолета Липпиша.
Посадка в Тушино
Комиссия выслушала рассказ летчика на аэродроме в Тушино. После отрыва, выправив крен от реакции винта, так напугавший комиссию в Воронеже, летчик попытался набрать высоту, но обнаружил, что выше 30 м подняться не может. Увеличить угол атаки на столь малой высоте или разворачиваться для посадки Рыбко не решился и летел без разворотов до Тушино, где и произвел посадку.
Красный треугольник гордо продефилировал над Тушинским аэроклубом, а затем приземлился, после чего Рыбко на остатках скорости зарулил прямо в один из ангаров, выпрыгнул из самолета и закрыл ангар. Это было сделано им очень своевременно: люди, никакого отношения к «Стреле» не имевшие, кинулись к ангару посмотреть на диковинку. Сообщение летчика озадачило комиссию. Сразу же появились попытки дать научное объяснение странному явлению. Высказывались мнения, что отрываться и набирать небольшую высоту «Стреле» помогает экранный эффект, а подняться выше она не способна. Но ведь расчетный потолок самолета был достаточно высок, так в чем же дело? Профессор Горский из ЦАГИ стал расспрашивать Рыбко о деталях полета. Выяснилось следующее: набрав высоту 20 м и ликвидировав крен, летчик установил привычный по другим самолетам угол атаки (в пределах 7−90) для набора высоты. Однако расчеты ЦАГИ утверждали, что для «Стрелы» наивыгоднейший угол почти в два раза больше!
Пока Москалев разбирался с аэродинамикой «Стрелы», кто-то из комиссии сообщил в Москву, что самолет больше 30 м высоты не набирает, да и летает только за счет экранного эффекта. На «вредителя» Москалева начали смотреть косо.
Успех
Несмотря на общую атмосферу резкой недоброжелательности, Рыбко верил в новый самолет. После установки в кабине самолета прибора, определяющего угол набора высоты, летчик заявил, что готов еще раз попробовать самолет в воздухе.
Американский треугольник Convair Model 7002 (XF-92). Первый полет: 18.09.1948. Размах крыла, м: 9,5.
Длина, м: 12,9.
Высота, м: 5,4.
Максимальная
масса, кг: 6626.
Двигатель: Allison J33.
Форсажная
тяга, кгс: 3402.
Максимальная
скорость, км/ч: 126.
Крейсерская
скорость, км/ч: 1054.
Практический
потолок, м: 15 570. В США Липпиш продолжил свои эксперименты с треугольным крылом и в 1946 году начал
проектирование самолета Convair Model 7002. Первый полет этого самолета, получившего
индекс XF-92 (он должен был стать прототипом серийного истребителя F-92), состоялся в 1948 году. Данные, полученные в ходе испытательных полетов, пригодились при создании
сверхзвуковых перехватчиков F-102 и F-106.
Стояла ранняя осень — сентябрь 1937 года. Погода была отличная, над аэродромом летала паутина. Разбег, отрыв, Рыбко постепенно начал увеличивать угол атаки. Непривычно задрав нос, самолет послушно полез вверх. Набрав высоту 1200 м, летчик начал разворот. Он делал виражи, горки и другие маневры и не спешил садиться. Затем «бросил» управление, и самолет уверенно продолжал полет по прямой, покачиваясь на 5−7 градусов вокруг продольной оси (это хорошо было видно по солнечным бликам). Имея хороший запас скорости, самолет легко приземлился на три точки. Так закончился второй, полностью успешный полет «Стрелы» — первого в мире самолета с треугольным крылом малого удлинения. Единственным замечанием комиссии были небольшие поперечные колебания самолета с брошенным управлением. Подобные колебания (так называемый голландский шаг) легко излечимы и являются следствием малых размеров хвостового оперения.
В августе 1938 года «Стрелу» возвратили в ОКБ. Для устранения поперечных колебаний команда Москалева увеличила вертикальный киль на 30% и установила на законцовках крыла шайбы по типу самолета «Сигма». После установки винта Ратье (металлический двухлопастной винт с изменяемым шагом) была получена скорость полета, равная 343 км/ч. По окончании всех испытаний в конце 1938 года «Стрелу», полностью выполнившую свою миссию, по приказу из Москвы сожгли.
А теперь — ракета
Во время войны ОКБ Москалева эвакуировали из Воронежа в Сибирь, а после победы — под Ленинград. Москалев продолжал проработку «Сигмы». Результатом стал проект сверхзвукового реактивного истребителя РМ-1 (Ракетный Москалева-1), выполненный на основе аэродинамической компоновки «Стрелы» и оснащенный двухкамерным азотно-керосиновым ракетным двигателем Душкина РД-2М-3В тягой 1459 кгc. Эскизный проект РМ-1 (САМ-29) был направлен в Министерство авиапромышленности (МАП). Москалев лично доложил замначальника Опытного главка реактивных самолетов Жемчужину о преимуществах компоновки РМ-1.
Заключение ЦАГИ было положительным, и РМ-1 был включен в план строительства МАП на 1946 год. Но пока согласовывались планы, Яковлев, отстраненный от работ над реактивными самолетами из-за того, что «проглядел» появление реактивной авиации у немцев в конце войны, решил взять реванш и доложил Сталину о серьезных нарушениях в МАП. Была сформирована госкомиссия под председательством Маленкова, его заместителем назначили Яковлева. В январе 1946 года министр авиапрома А. Шахурин был репрессирован, были сняты все его заместители и большинство начальников главков. Новым министром стал Хруничев, его первым заместителем — Яковлев. О строительстве РМ-1 уже никто не вспоминал.
Бесславный конец
Москалев пытался бороться. Он направил председателю Госплана Вознесенскому письмо, в котором писал о необоснованности исключения РМ-1 из плана опытных работ. Яковлев назначил новую комиссию ЦАГИ, которая дала уклончивое заключение о том, что строительство самолета до завершения исследований нельзя считать целесообразным. Положительное заключение ученых ЛКВВИА, которое Москалев направил главкому ВВС маршалу Вершинину, уже не могло сыграть никакой роли.
Так закончилась история треугольного крыла Москалева. Меж тем практически все современные сверхзвуковые самолеты летают на треугольном крыле. На Западе считают, что такую форму придумал немецкий конструктор Александр Липпиш, чей недоделанный планер в 1945 году обнаружили американские войска. Американцы по сей день называют подобную форму крыла «готической». А ведь первый моторный полет, и не планера, а полноценного самолета с треугольным крылом, состоялся не в Германии, а в СССР и не в 1945, а в 1937 году.
Обсудить 1
