Опытные скоростные бомбардировщики Douglas XB-42 Mixmaster. США

Опытные скоростные бомбардировщики Douglas XB-42 Mixmaster. США

В начале 40-х годов главный инженер компании Douglas Aircraft Company (Douglas) Эдвард Ф. Бертон (Edward F. Burton) начал исследовать способы упрощения конструкции самолетов-бомбардировщиков. Эдвард Бертон отметил, что каждое последующее поколение бомбардировщиков было значительно больше, сложнее и дороже, чем предыдущее. Бертон и его команда начали с чистого листа и разработали самолет, получивший позднее обозначение XB-42.

опытный скоростной бомбардировщик Douglas XB-42 Mixmaster обладал уникальной конструкцией, которая обеспечивала ему отличные летные характеристики. Однако эта машина появилась слишком поздно, и ее летные характеристики выглядели скромно по сравнению с новейшими реактивными самолетами. Снимок первого прототипа (43-50224) с коротким вертикальным оперением было сделано во время испытательного полета

Действуя самостоятельно без официальной спецификации ВВС армии США, Эдвард Бертон и его команда работали над созданием двухмоторного фронтового бомбардировщика с максимальной скоростью свыше 400 миль в час (644 км/ч), который был бы способен нести 2000 фунтов (907 кг) бомб на дальность 2500 миль (4023 км). Высокая скорость самолета исключила бы необходимость в мощном оборонительном вооружении, что позволило бы минимизировать экипаж бомбардировщика и сэкономить полетный вес. Команда Бертона выбрала оптимальные места размещения консолей крыла, хвостового оперения и винтов; затем конструкторы заполнили оставшуюся часть самолета необходимым оборудованием. Так на кульманах появился Douglas Model 459: самолет со среднерасположенным крылом и экипажем из трех человек. В задней части самолета были установлены соосные винты противоположного направления вращения; эти винты приводились в движение двигателями, установленными внутри фюзеляжа. В мае 1943 года компания Douglas представила проект самолета командованию ВВС армии США, которое было впечатлено характеристиками машины и 25 июня заказало постройку двух прототипов планера для проведения статических испытаний.

Первоначально командование армейской авиации причислило машину к ударным самолетам и присвоило её обозначение XA-42. Компания Douglas представила различные варианты боевой нагрузки, которые соответствовали использованию самолета в качестве ударного. Однако 25 ноября 1943 года самолет был переклассифицирован в бомбардировщик и переименован в XB-42. Из-за восьми вращавшихся в противоположных направлениях лопастей XB-42 несколько напоминал популярный кухонный миксер и был неофициально прозван Mixmaster.

Douglas XB-42 Mixmaster был уникальным самолетом. Это был цельнометаллический самолет с носовой стойкой шасси, что для того времени было новшеством. В носовой оконечности фюзеляжа было размещено рабочее место бомбардира, закрытое плексигласовым обтекателем. На верхней части фюзеляжа были установлены два отдельных фонаря для пилота и второго пилота. В задней части самолета было крестообразное хвостовое оперение. Подфюзеляжный киль был оснащен масляно-пневматическим амортизатором для защиты винтов от возможных ударов о землю во время взлета и посадки.

снимок первого прототипа (вид ¾ спереди), на котором хорошо показаны два каплевидных фонаря членов экипажа. Оба прототипа XB-42 первоначально были изготовлены с отдельными каплевидными фонарями, которые членам экипажа не понравились и позже второй прототип получил обычный фонарь кабины

Крыло самолета имело большое удлинение и ламинарный аэродинамический профиль и было оснащено двухщелевыми закрылками. Воздухозаборники в передней кромке крыла вели к маслорадиатору и радиатору охлаждающей жидкости; для работы в наземных условиях оба радиатора были оснащены электрическими вентиляторами. После того, как воздух проходил через радиаторы, он выпускался через отверстия в верхней поверхности крыла. Основные стойки убирались поворотом назад и укладкой в ниши, размещенные в бортах фюзеляжа ниже и позади консолей крыла. Сложный процесс уборки требовал поворота стоек и колес на 180 градусов. Топливные баки в консолях крыла несли 330 галлонов (1249 л) топлива. Для увеличения дальности полета в бомбоотсеке могут быть установлены четыре дополнительных топливных бака емкостью 275 галлонов (1041 л). Дополнительно под каждой консолью могли быть подвешены по одному 300-галлоному (1136 л) сбрасываемому топливному баку.

компоновка скоростного бомбардировщика Douglas XB-42 Mixmaster

схема скоростного бомбардировщика Douglas XB-42 Mixmaster

В фюзеляже позади кабины экипажа находились два двигателя Allison V-1710. Каждый двигатель был установлен с осью симметрии, наклоненной на 20 градусов от вертикали, и двигатели были повернуты валами к хвосту. Воздухозаборники, находящиеся заподлицо обшивки самолета и размещенные позади кабины по обеим сторонам самолета подводили воздух к двигателям. Ряды выхлопных патрубков расположен выше передней кромки консолей крыла; и ряда выхлопных патрубков расположены на верхней части фюзеляжа. Двигатели Allison V-1710 первого прототипа XB-42 на взлетном режиме развивали по 1325 л.с. (988 кВт), а на чрезвычайном режиме – по 1820 л.с. (1357 кВт). Двигатели второго прототипа на взлете и на чрезвычайном режиме развивали по 1675 л.с. (1249 кВт) и 1900 л.с. (1417 кВт) соответственно.

на сделанном в необычном ракурсе снимке второго прототипа (43-50225) показаны выпущенные двухщелевые закрылки и процесс уборки основных стоек, во время которого они поворачивались на 180 градусов и убирались в ниши в бортах фюзеляжа. Также на снимке можно увидеть характерные для второго прототипа крыльевые пулеметы и доработанные воздухозаборники в передней кромке крыла

От каждого двигателя шел удлиненный вал, состоящий из шести секций. Секции вала были похожи на те, что использовались на истребителе Bell P-39 Airacobra, у которого вал состоял из двух секций. Валы имели длину около 29 футов (8,8 м) и соединяли двигатель Allison V-3420-B (установленные бок о бок двигатели Allison V-1710) с редуктором, который приводил в движение соосные винты противоположного вращения. Редуктор для XB-42, имевший передаточное число 0,361, был немного модифицирован и был единственным в самолете. Каждый двигатель вращал трехлопастный винт компании Curtiss Electric. Левый двигатель приводил в движение передний пропеллер, диаметр которого составлял 13 футов 2 дюйма (4,01 м), а правый двигатель вращал 13-футовый (3,96 м) задний пропеллер. Двигатели и винты работали независимо и в случае необходимости один из двигателей мог быть отключен и его винт был зафлюгерирован.

Чтобы устранить опасность, которую пропеллеры представляли экипажу во время аварийного покидания, сквозь отверстия, тщательно просверленные вокруг крепления редуктора, были проведены шнуры со взрывчатым веществом (кордит). Перед покиданием самолета экипаж должен был инициировать подрыв взрывчатки, следствием которого были бы отделение от самолета винтов и редуктора.

два двигателя Allison V-1710, объединённые в единый силовой блок Allison V-3420, с помощью удлиненных валов соединялись с редуктором, который приводил в движение соосные винты противоположного вращения. Силовая установка отработала на стенде 600 часов и во время проведения программы испытаний XB-42 двигатель Allison V-3420 не создавал никаких проблем

Бомбоотсек прототипа XB-42 закрывался быстродействующими створками, каждая из которых состояла из двух частей. В бомбоотсеке размещались 8000 фунтов (3629 кг) бомб; в случае размещения в отсеке одном 10000 фунтовой (4536 кг) бомбы его створки открывались на 6 дюймов (152 мм). Бомбоосек был достаточно длинным, чтобы вмещать две торпеды Mk 13 длиной 13 футов 9 дюймов (4,2 м). В носовой части самолета были установлены два фиксированных 0,5 дюймовых (12,7 мм) пулемета с боезапасом по 500 патронов каждый. В задней кромке каждой консоли крыла между элероном и закрылком размещалась пара 0,5 дюймовых (12,7 мм) пулеметов с боезапасом по 350 патронов каждый. Пулеметы были прикрыты быстродействующими створками. После того как створки были открыты, пулеметы отклоняться вверх на 30 градусов, вниз на 15 градусов и по 25 градусов влево и вправо. Их минимальное схождение позади самолета составляло 75 футов (22,86 м). Оборонительными пулеметами управлял второй пилот, который для использования прицельной системы поворачивал свое кресло на 180 градусов.

Конструкторы компании Douglas предполагали, что самолет B-42 мог быть оснащен незастекленным носом для размещения в передней части фюзеляжа различных вариантов вооружения для выполнения различных задач. Та же самая концепция ранее была применена к Douglas A-20 Havoc и позднее к A-26 Invader. Компанией были предусмотрены три варианта размещаемого в носу вооружения: восемь 0,5 дюймовых (12,7 мм) пулеметов; две 37-мм пушки и два 0,5 дюймовых (12,7 мм) пулемета; одна 75-мм пушка и два 0,5 дюймовых (12,7 мм) пулемета. В компании Douglas были уверены, что скорость самолета и его дальность сделают его очень полезным в варианте разведчика. Однако ни один из этих проектов не был реализован в металле.

XB-42 имел размах крыла 70 футов 6 дюймов (21,49 м) и длину 53 фута 8 дюймов (16,4 м). Первоначально высота самолета составляла 18 футов 10 дюймов (5,7 м), но затем для ликвидации некоторой неустойчивости высота верхнего киля и руля направления была увеличена до 20 футов 7 дюймов (6,3 м). В брошюре, изданной компанией Douglas в апреле 1944 года, предсказывалось, что B-42 сможет нести 2000 фунтов (907 кг) бомб на дальность 5333 миль (8583 км) и развивать максимальную скорость 470 миль в час (756 км/ч). Эти данные оказались очень оптимистичными. Возможно, указанная величина скорости была опечаткой, поскольку в некоторых источниках указывается, что ожидаемая максимальная скорость составляла лишь 440 миль в час (708 км/ч). Впрочем, самолет на высоте 23440 футов (7145 м) смог разогнаться только лишь до 410 миль в час (660 км/ч); его крейсерская скорость составила 312 миль в час (502 км/ч). Вес пустого XB-42 составлял 20888 фунтов (9475 кг), а максимальный вес – 35702 фунтов (16194 кг). Практический потолок самолета составлял 29400 футов (8961 м). Боевая дальность XB-42 составляла 1800 миль (2897 км), но дополнительные топливные баки в бомбовом отсеке могли увеличить ее до 5400 миль (8690 км).

на снимке второго прототипа (43-50225) хорошо видно крестообразное хвостовое оперение с увеличенными верхними килем и рулем направления. Обратите внимание на масляно-пневматический амортизатор на нижнем киле и небольшое расстояние от него до поверхности ВПП. Крыльевые пулеметы и новый фонарь кабины едва заметны

Производство XB-42 шло быстрыми темпами. В сентябре 1943 года представители армейских ВВС осмотрели макет и утвердили макет, и в мае 1944 года – через год после предложения самолета и через 10 месяцев после заключения контракта – была завершена постройка первого прототипа (43-50224). Первый полет XB-42 совершил 6 мая 1944 года; полет был выполнен с аэродрома ААС армии Палм-Спринг (Palm Springs Army Airfield), штат Калифорния, под управлением Боба Браша (Bob Brush). Первый полет второго прототипа (43-50225) состоялся 1 августа 1944 года с аэродрома Санта-Моника, штат Калифорния.

Первоначально оба прототипа были оснащены отдельными каплевидными фонарями. Такая компоновка кабины была не очень популярна у пилотов. Хотя они могли общаться через интерком, пилоты часто склонялись вперед, чтобы под общим фонарем поговорить друг с другом лицом к лицу. Второй прототип был модифицирован и оснащен обычным фонарем, который закрывал рабочие места и пилота, и второго пилота. Хотя два каплевидных фонаря имели меньшее сопротивление, предпочтение было отдано одиночному фонарю. Другой проблемой, стоявшей перед самолетом, было образование трещин на плексигласовом фонаре. После того как плексиглас был несколько раз заменен нос в конце концов был закрыт фанерой.

Оба прототипа оказались тяжелее, чем ожидалось, что снизило их летные характеристики. Некоторые работы были направлены на облегчение второго прототипа, одной из них была установка полых лопастей винтов. Однако одна беда сменилась другой: когда возмущенный поток воздуха сталкивался с пропеллерами, то возникли вибрации, и это явление усугублялось полыми лопастями. Когда самолет был аэродинамически «чистым» – все было в порядке, но когда створки бомбоотсека были открыты или выпущены закрылки, то возникали вибрации. Одни пилоты смирились с вибрациями, но другие пилоты нашли эти вибрации очень дезориентирующими. Был разработан усовершенствованный винт с реверсивными лопастями, благодаря которому должны были уменьшиться пробег при посадке и скорость в полете. Однако в марте 1945 года работы были отменены, и винты построены не были.

на данном снимке, сделанном в ракурсе ¾ спереди, хорошо виден общий фонарь пилота и второго пилота. На серийных самолетах фонарь должен был быть похожим, но более аэродинамически чистым. Опять же обратите внимание на крыльевые пулеметы и на небольшое расстояние от нижнего киля до поверхности ВПП

Во время проведения испытаний были обнаружены некоторые проблемы с охлаждением, и для увеличения воздушного потока в воздухозаборники были внесены изменения. Основные стойки шасси были несколько раз модифицированы с целью усовершенствования механизма уборки и улучшения летных характеристик. В целом самолет летел хорошо, но элементы управления были недостаточно сбалансированы. Помимо этого прототип XB-42 столкнулся с медленными колебаниями типа «голландский шаг», заставлявшие пилота парировать их. Как упоминалось ранее, чтобы решить проблему, площадь вертикального оперения была увеличена, но устранить эту проблему так до конца не удалось. XB-42 потребовал очень большой взлетной дистанции – около 6415 футов (1955 м). Поскольку между нижним килем и поверхностью ВВП было расстояние около 9 футов (230 мм), самолет должен был набрать значительную скорость прежде чем его передняя стойка могла быть осторожно оторвана от взлетной полосы.

Второй прототип стал единственным самолетом типа B-42, на котором были переработаны воздухозаборники системы охлаждения двигателя и установлено оборонительное вооружение, которое, впрочем, так и не было испытано. Перед тем как второй прототип был передан армейским ВВС он провел в воздухе 70 часов. 8 декабря 1945 года подполковник Генри Э. Уорден (Lieutenant Colonel Henry E. Warden) и капитан Глен У. Эдвардс (Captain Glen W. Edwards) вылетели на втором прототипе XB-42 с аэродрома Лонг-Бич, штат Калифорния, и взяли курс на аэродром Боллинг-филд (Bolling Field), округ Колумбия. Рекордный полет по указанному маршруту длиной 2295 миль (3693 км) длился 5 часов 17 минут 34 секунд – средняя скорость составила 433,6 миль в час (697,8 км/ч). Следует сказать, что машине помог сильный попутный ветер, и ее истинная скорость составила примерно 375 миль в час (604 км/ч).

пулеметы оборонительной установки левой консоли крыла отклонены вверх на 30 градусов и влево на 25 градусов. Только второй прототип был оснащен оборонительным вооружением, которое так и не было испытано. Обратите внимание на быстродействующие створки, прикрывавшие пулеметы. В открытом положении створки увеличивали курсовую устойчивость XB-42, что приводило к дополнительным усилиям на рули направления с целью обеспечения желательного угла рыскания

16 декабря 1945 года второй XB-42 был потерян во время испытательного полета возле аэродрома Боллинг-филд. Самолет был в посадочной конфигурации, когда возникла проблема с выпушенными стойками шасси. Пока экипаж устранял проблему, левый двигатель начал перегреваться, а затем сломался. Правый двигатель был переведен на полную мощность и также начал перегреваться. Было принято решение о покидании самолета с парашютами, и двое членов экипажа благополучно выпрыгнули из машины прежде чем пилот вспомнил о том, что нужно отделить от самолета винты. Пропеллеры и их редуктор были успешно отделены от XB-42, и пилот выбросился с парашютом. Все три члена экипажа пережили испытание без каких-либо травм, однако сам самолет был полностью уничтожен.

Точная причина аварии никогда не была определена, но предполагалось, что в то время, когда экипаж пытался разобраться с неисправностью шасси, створки системы охлаждения силовой установки были случайно оставлены в почти закрытом посадочном положении. Это привело к перегреву двигателей. В то же время переключение топливного бака было сделан с небольшим опозданием, что, вероятно, привело к нехватке топлива в левом двигателе. Второй прототип XB-42 разбился налетав чуть больше 118 часов.

К 30 сентября 1944 года первый прототип XB-42 совершил 42 полета и налетал в общей сложности 34 часа. Год спустя число полетов возросло до 150, а количество летных часов составило около 125. Еще до начала полетов прототипов XB-42 в компании Douglas стали планировать установку на самолет реактивных двигателей. Официальное предложение по модификации машины было представлено 23 февраля 1945 года. 8 марта 1946 года предложение было одобрено, а 26 июня 1946 года началась перестройка самолета. К этому времени первый прототип выполнил 168 полетов и провел в небе 144,5 часа. В октябре 1946 года два турбореактивных двигателя Westinghouse 19XB-2A (J30) были, наконец, поставлены компании и затем были установлены на самолет.

на данном снимке (вид сзади) прототипа XB-42A хорошо показаны вырезы в закрылках для защиты от струй газов, исходящих из реактивных двигателей. Остальная часть самолета осталась относительно неизменной по сравнению с конфигурацией XB-42. На правой консоли заметна створка выхода охлаждающего воздуха. Обратите внимание на расположенные на заднем плане различные самолеты компании Douglas

С добавленными реактивными двигателями первый прототип был переименован в Douglas XB-42A. Реактивные двигатели с тягой по 1600 фунтов (7,12 кН) были установлены под консолями крыла самолета. Были установлены новые закрылки, у которых за реактивными двигателями были сделаны вырезы. Данные вырезы защищали выдвинутые закрылки от струй, исходящих из сопел реактивных двигателей. Из-за пилонов реактивных двигателей были модифицированы крыльевые топливные баки. Общая емкость крыльевых баков уменьшена на 154 галлона (583 л), но в фюзеляже были установлены два дополнительных 74-галлонных (280 л) бака. Сами реактивные двигатели потребляли то же топливо, что и поршневые двигатели. Приборное оборудование самолета также было модернизировано под установку реактивных двигателей.

Указывалось, что XB-42A имел размах крыла 70 футов 7 дюймов (21,51 м) и длину 53 фута 10 дюймов (16,4 м). На самом деле размах крыла, вероятно, был таким же, как у XB-42, а длина была немного больше из-за другого обтекателя втулки винта. Высота самолета составляла 20 футов 7 дюймов (6,3 м). Расчетная максимальная скорость XB-42A составляла 488 миль в час (785 км ч), но в реальности на высоте 14000 футов (4267 м) самолет разогнался только до 473 миль в час (761 км/ч); крейсерская скорость была 442 миль в час (711 км/ч). Вес пустого XB-42A составлял 24775 фунтов (11238 кг), максимальный вес – 44900 фунтов (20366 кг). Практический потолок самолета составлял 34500 футов (10516 м). XB-42A имел нормальную дальность полета около 1200 миль (1931 км), максимальная дальность полета 4750 миль (7644 км) могла быть достигнута с помощью дополнительных топливных баков, размещенных в отсеке для бомб.

XB-42A совершает пролет на малой высоте над авиабазой Мюрок во время начальных летных испытаний. Обратите внимание на пятна выхлопных газов над крылом и масляные пятна под крылом. Самолет был превзойден другими реактивными самолетами, включая и его «кузена» XB-43

Первый полет XB-42A (военный номер все еще 43-50224) состоялся 27 мая 1947 года с авиабазы ВВС США Мюрок (ныне Эдвардс), штат Калифорния. Самолет требовал серьезного технического обслуживания и не смог себя хорошо зарекомендовать ни в одной категории, чтобы оправдать дальнейшие работы по этой программе. Несмотря на возросшие летные характеристики XB-42A находился на зыбкой границе между поршневыми самолетами прошлого и реактивными самолетами будущего. Лучшим показателем является тот факт, что компания Douglas продвинулась далеко вперед с чисто реактивным вариантом XB-42, получившим обозначение XB-43. В отличие от XB-42 опытный самолет Douglas XB-43 Jetmaster был оснащен реактивными двигателями, размещенными в фюзеляже на месте вместо поршневых двигателей Allison. Первый XB-43 был построен с использованием планера XB-42, применявшегося во время статических испытаний. Оснащенный реактивными двигателями XB-43 совершил свой первый полет 17 мая 1946 года – за год с небольшим до первого полета XB-42A о смешанной силовой установкой. XB-42A совершил всего 23 полета с общим полетным временем 18,5 часов.

В связи с технологическим прогрессом, оставившим XB-42A далеко позади, 30 июня 1949 года самолет был передан в дар музею ВВС. Позднее самолет перевели в расположенный в Силвер-Хилл (Silver Hill), штат Мэриленд, производственное помещение Пола Гербера (Paul Gerber), являющееся частью Национального музея воздухоплавания и астронавтики, где он хранился в течение нескольких лет. В 2010 году XB-42A был передан Национальному музею ВВС США в Дейтоне, штат Огайо. Самолет вместе с прототипом XB-43 будет в конечном итоге восстановлен в качестве экспоната статической экспозиции.

В заключение следует сказать, что в компании Douglas продолжались работы над самолетами конфигурации с толкающими винтами в хвостовой части фюзеляжа и спроектировали ряд самолетов военного и коммерческого назначения. Наиболее проработанным был проект Model 1004, который фактически имел обозначение DC-8. Известный как Skybus, самолет был похож на XB-42, но с расширенным фюзеляжем, более подходящим для перевозки пассажиров. Самолет, в котором удлинительные валы двигателей Allison проходили под пассажирским салоном, мог вместить до 48 пассажиров. Впервые предложенный в октябре 1945 года Skybus так и не был построен, и его обозначение DC-8 было передано первому реактивному авиалайнеру компании Douglas.

хотя внешне Douglas DC-8 Skybus был похож на XB-42 это была совершенно новая конструкция. Превосходных летных характеристик и отличной управляемости на одном двигателе было недостаточно, чтобы оправдать расходы на эксплуатацию этого самолета по сравнению с более традиционными конструкциями

источники:

1. American Bomber Development in World War 2 by Bill Norton (2012)
2. Vee’s for Victory! The Story of the Allison V-1710 Aircraft Engine 1929-1948 by Daniel D. Whitney (1998)
3. McDonnell Douglas Aircraft since 1920: Volume I by René J Francillon (1979/1988)
4. The Allison Engine Catalog 1915–2007 by John M. Leonard (2008)
5. “The First, The Last, and the Only” by Walt Boyne, Airpower Vol. 3 No. 5 (September 1973)
6. “The Douglas DC-8 Skybus” by R. E. Williams, Douglas Service Vol. 41 (second quarter 1984)
7. http://www.enginehistory.org/Propellers/Curtiss/XB-42Prop.shtml

источник: https://oldmachinepress.com/2017/08/05/douglas-xb-42-mixmaster-attack-bomber/