Воскресенье, Сентябрь 24

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)

0

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.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
Ryan X-13 осуществляет вертикальный взлет, 1957 г. Фото US Air Force

Концепция самолета, способного осуществлять вертикальный взлет и после переходить в горизонтальный полет, была предложена Бюро аэронавтики военно-морских сил. Несмотря на сокращение финансирования и множество ограничений, военные заинтересовались этой идеей. Одной из главных предпосылок к одобрению предложения компании «Райан» стала необходимость защиты кораблей и судов от возможных ударов авиации противника. Существующие палубные истребители нуждались в авианосцах, тогда как другим кораблям нуждалась техника с иными характеристиками.

В самом конце 1946 года ВМС США заказали компании Ryan Aeronautical разработку нового проекта. Требовалось создать конвертоплан с вертикальным взлетом, способный заменить существующие палубные истребители. Новый проект получил рабочее обозначение Model 38.

Первой задачей конструкторов стала оценка характеристик будущей машины и поиск подходящего двигателя. Конвертоплан-тейлситтер нуждался в турбореактивном двигателе с максимально возможной удельной мощностью. Одним из самых лучших вариантов был британский двигатель Rolls-Royce Nene, однако компания не могла получить такие изделия. Продолжив поиски, конструкторы «Райан» нашли альтернативный вариант, отличавшийся более высокими характеристиками. Теперь машину Model 38 планировалось оснащать двигателем General Electric J33.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
Схема летательного аппарата. Рисунок Airwar.ru

В самом начале 1947 года завершилось предварительное проектирование новой машины. Было установлено, что взлетный вес превысит 3,4 т. Один двигатель J33, показывающий тягу до 2090 кгс попросту не сможет обеспечить вертикальный взлет. Эту проблему предложили решать при помощи набора твердотопливных стартовых ускорителей, сбрасываемых после взлета. Вертикальная посадка, в свою очередь, должна была обеспечиваться уменьшением массы летательного аппарата в связи со сбросом боевой нагрузки и выработкой топлива. Такой вариант проекта получил название Model 38-1.

При всех своих преимуществах, обновленный проект Model 38-1 имел некоторые недостатки. Сомневаясь в способности этого проекта получить одобрение заказчика, конструкторы проработали еще два предварительных проекта. Конвертопланы Model 38-2 и Model 38-3 в целом были похожи на базовый Model 38, однако должны были использовать гипотетический двигатель с тягой не менее 3500 кгс. Конкретная модель двигателя, однако, не указывалась, поскольку американская промышленность еще не успела создать такое изделие.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
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.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
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.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
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.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
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.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
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.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
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.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
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.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
Сход с платформы, 1957 г. Фото Wikimedia Commons

В это же время на испытания был выведен второй прототип с серийным номером 54-1620. В целом, он был похож на первый опытный образец, однако отличался наличием дополнительного газового руля на киле. Это устройство должно было дополнять имеющиеся средства управления по тангажу. Первый полет второго X-13 состоялся 28 мая 56-го под управлением летчика Лу Эверетта.

После проверки техники на вертикальных взлетах и посадках стартовала отработка этих процедур с применением штатной платформы-полуприцепа. 28 ноября 1956 года П. Джирард впервые взлетел с натянутого на стойках троса, поднялся на некоторую высоту, перевел машину в висение, после чего перешел к горизонтальному полету. Посадка выполнялась на взлетную полосу «по-самолетному». Далее начались тестовые полеты, в ходе которых П. Джирард и Л. Эверетт учились цепляться за трос, натянутый между двумя мачтами большой высоты. В ходе этих полетов летательные аппараты оснащались специальными деревянными носовыми обтекателями, конструкция которых соответствовала штатным агрегатам. В отличие от цельнометаллического, деревянный обтекатель был проще в ремонте и мог быстро заменяться новым.

При посадке на платформу с натянутым тросом пилот не имел возможности точно отслеживать свое положение. Для этого платформу дополнили качающимся шестом с красными и белыми полосами. Кроме того, рядом с платформой во время посадки должен был присутствовать оператор с радиостанцией, подающий команды летчику. Также оператор должен был управлять подвижными стойками с тросом: в нужный момент он подавал команду, стойки поднимались и трос зацеплялся за крюк зависшего «тейлситтера».

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
X-13 на режиме висения. Фото Diseno-art.com

Расчеты показывали, что для выполнения подобной посадки летательный аппарат должен выходить на трос с точностью до 50 см. Первые проверки с тросом на высоких мачтах показали принципиальную возможность этого. Более того, со временем точность выхода на трос была доведена до 10-15 см.

11 апреля 1957 года П. Джирард занял место в кабине первого опытного самолета. Платформу с летательным аппаратом подняли в вертикальное положение. Запустив двигатель и увеличив тягу, летчик «снял» машину с троса и поднял на небольшую высоту. Уйдя на безопасное расстояние, Vertijet развернулся на 180° вокруг продольной оси и ушел в набор. После непродолжительного горизонтального полета испытатель вернул машину в вертикальное положение и снизился рядом с платформой.

Во время посадки П. Джирард заметил, что переплет фонаря полностью закрывает красно-белый шест и не позволяет следить за ним, из-за чего далее пришлось ориентироваться только по командам наземного оператора. Несмотря на эти проблемы, крюк был успешно надет на трос, и после снижения оборотов двигателя опытный образец повис на платформе. На случай каких-либо проблем прототип был оснащен колесным шасси для горизонтальной посадки, однако, к счастью, оно не понадобилось.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
Заход на посадку. Оператор подает летчику команды. 1957 г. Фото Wikimedia Commons

Для наблюдения за полосатым шестом на фонаре появилось дополнительное открываемое окно небольшого размера. После такой доработки полеты были продолжены. Оба летчика-испытателя неоднократно поднимали две опытные машины в воздух и «сажали» на платформу с тросом. По мере продолжения испытаний были выявлены определенные преимущества разработки компании Ryan. От конкурирующих турбовинтовых «тейлситтеров» она выгодно отличалась отсутствием вибраций от винтов, отсутствием т.н. граунд-эффекта и менее сложной посадкой. Как оказалось, посадка на трос с участием оператора была безопаснее простого касания земли. Все эти преимущества могли открыть новому летательному аппарату дорогу в войска.

На лето 1957 года был запланирован первый публичный показ новейшего летательного аппарата Ryan X-13 Vertijet. Презентацию решили проводить на авиабазе Эндрюс вблизи Вашингтона. Представлять проект должен был второй прототип №54-1620, специальным образом подготовленный к мероприятию. Кроме того, перед показом усовершенствовали посадочную платформу. Вместо обычной лестницы, на которой помещался оператор посадки, на ней появилась специальная закрытая кабина. Из-за ограниченных летных характеристик и особенностей логистики было решено перевозить самолет по морю, через Панамский канал. Церемония официального представления новой разработки состоялась 28 июня, на ней присутствовали руководители военного ведомства, а также корреспонденты множества американских и зарубежных изданий. Два летчика-испытателя, хорошо освоившие машину, выполнили несколько демонстрационных полетов. После этого П. Джирард отправил самолет к Пентагону. К зданию министерства обороны X-13 подлетал в вертикальном положении, идя над рекой Потомак. Множество брызг делали этот полет особенно эффектным. При этом, однако, капли попадали на фонарь, портя и без того не самый лучший обзор с места летчика. По командам оператора пилот успешно вышел в нужную точку и зацепился за трос.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
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.

Экспериментальный летательный аппарат Ryan X-13 Vertijet (США)
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: Рябов Кирилл

Источник


Оставьте свой комментарий или выскажите личное мнение

Вверх