Гоночные самолеты серии «S». Часть 1 Гоночный самолет Supermarine S.4. Великобритания

Международные гонки гидропланов на кубок Шнейдера первоначально был предназначен для поощрения развития самолетов, которые могли бы использовать море в качестве аэродрома. На состоявшейся в Монако в 1912 году первой международной встрече гидропланов стало очевидно, что с технической точки зрения они сильно отстают от самолетов наземного базирования. Чтобы способствовать их прогрессу Жак Шнейдер пожертвовал приз, который получил имя дарителя и который должен был вручаться победителю соревнований; гонки включали в себя скоростной пролет (несколько кругов) по трассе, представлявшей собой замкнутый контур. Первые гонку на кубок Шнейдера состоялись в 1913 году и с перерывами, вызванными Первой Мировой войной и другими причинами, продолжались до 1931 года. В том году трофей был окончательно завоеван Великобританией, победившей в трех последних гонках подряд. Этот тройной успех был достигнут гоночными самолетами компании Supermarine серии S. Эти самолеты были спроектированы Реджинальдом Дж. Митчеллом, чей гений стал еще более известен позднее в качестве создателя истребителя Spitfire — машины увековеченной Второй Мировой войной. Данный цикл статей посвящен гоночным самолетам серии «S»: Supermarine S.4 1925 года, победителю гонок 1927 года Supermarine S.5 и победителю гонок 1929 года Supermarine S.6 и Supermarine S.6B, завершившему в 1931 году серию гонок на кубок Шнейдера.

создатель S.4 Реджинальд Митчелл (пятый слева) на фоне своего детища

К чести Митчелла следует сказать, что в действительности он был создателем четырех победителей шнейдеровских гонок: в 1922 году в Неаполе летающая лодка Supermarine Sea Lion II стала неожиданным победителем, не дав, таким образом, итальянцам завоевать кубок три раза подряд. В 1926 году торжествовали итальянцы, когда де Бернарди одержал громкую победу на Macchi M.39, помешав американцам после двух побед навсегда завоевать кубок. Однако гонки 1926 года, состоявшиеся в Хэмптон-Роадс (Newport), Ньюпорт, США, были примечательны не только этим: впервые с 1913 года, когда Прево победил на гоночном самолете Deperdussin, моноплан стал победителем, тогда как до этого первыми к финишу приходили бипланы. 

Митчелл был первым конструктором, возродившим для гоночных гидропланов конфигурацию моноплана в своем революционном S.4. Supermarine S.4, заявленый для участия гонках, в состоявшихся в 1925 году в Балтиморе, обращал внимание на достоинства данной компоновки и прежде всего касавшихся улучшения аэродинамики и снижения сопротивления. Фактически Митчелл немного зашел за грань тогдашних знаний о конструкции самолетов: после установления рекорда скорости S.4 во время отборочных испытаний разбился и был потерян.

История создания Supermarine S.4

Проектирование Supermarine S.4 было прямым результатом успешного выступления американцев на гонках, состоявшихся в 1923 году в Коузе, остров Уайт, когда два поплавковых гидросамолета американского ВМФ Curtiss C.R.3 заняли первое и второе места, победив с большим отрывом летающую лодку  Supermarine Sea Lion III, являвшуюся аэродинамически усовершенствованным вариантом неапольского победителя 1922 года. Машины компании Curtiss представляли собой исключительно чистую и компактную конструкцию с множеством новшеств, включавших крыльевые поверхностные радиаторы, цельнометаллический винт и новый двенадцатицилиндровый двигатель водяного охлаждения Curtiss D.12, установленный в хорошо обтекаемом носу.

Митчелл понял, что небольшая летающая лодка для высокоскоростных режимов была устаревшей и, желая повторить свой успех в Неаполе, начал посвящать значительное количество внимания и времени на стоящую перед ним новую проблему. S.4 был ответом Митчелла и своим появлением он поразил всех также, как это в свое время сделал Curtiss C.R.3. Главная особенность, которая сделала новый проект Supermarine столь выдающимся, была в том, что крыло, звостовое оперение и поплавки были полностью свободнонесущими. Расчалки вообще не использовались. Британское правительство поддержало постройку S.4, согласившись приобрести самолет, если производители планера и двигателя разделят первоначальную стоимость постройки.

схемы Supermarine S.4

18 марта 1925 года компаниями Supermarine и Napier было принято решение продолжать работы, и 25 августа S.4, пилотируемый Генри Байаром (Henri Biard) — главным летчиком-испытателем Supermarine. Проектирование и постройка таких самолетов за пять месяцев было большим достижением, установившим образец работы над последующими гоночными самолетами компании Supermarine.

слева: S.4 на спуске для гидросамолетов в Вулстоне (Woolston), Саутгемптон; справа: капитан Баярд покидает примитивный спуск для гидросамолетов для испытаний. Фотография сделана в Балтиморе непосредственно перед гибелью Supermarine S.4

Лётные испытания проходили на авиабазе в Калшоте (Calshot), и Королевские ВВС оказали неоценимую помощь, обеспечив скорейшее завершение периода испытаний, во время которого произошло установление новых рекордов. С точки зрения пилотов S.4 был непростым самолётом, так как на взлете и посадке крыло существенно ограничивало обзор.

Для самолёта был выделен серийный номер N197 и регистрация G-EBLP, однако он никогда не нёс таких обозначений, и единственными украшениями для гонок на кубок Шнейдера стали синяя четвёрка на обеих сторонах фюзеляжа и законцовках крыла снизу, да флаг Великобритании на руле направления. А во время испытаний S.4 летал, будучи просто окрашенным в белый цвет и без каких-либо обозначений.

Самолёт был впервые продемонстрирован представителям прессы 17 сентября 1925 года на заводе Supermarine в Вулстоне. Причём фотографировать его самостоятельно не разрешили, предоставив вместо этого журналистам несколько снимков не самого лучшего качества. Из-за разлива реки Ичен демонстрационный полёт не состоялся, но у самолёта, стоящего на слипе, запустили двигатель. После опробования мотора капитан Байярд рассказал присутствующим журналистам, что в полёте шум от двигателя, работающего на максимальной мощности, практически не слышен!

первые официальные снимки S.4, переданные ВВС для публикации в журнале Flight. На нижней фотографии можно увидеть форму стабилизатора в плане

Перед отправкой S.4 в США (для участия в восьмых шнейдеровских гонках, Балтимор, 1925 год) была проведена проверка скорости в виде полетов по прямой вдоль Саутгемптон-Уотер (Southampton Water),в ходе которых 13 сентября  он установил мировой рекорд скорости для гидросамолетов и абсолютный рекорд скорости для Великобритании, составлявший 226,75 миль/ч (364,924 км/ч).

Интересно, что заботясь о сохранении секретности, официально об установлении рекорда объявили только 6 октября, когда самолёт был уже на пути в США. Новый рекорд намного превзошёл предыдущее достижение, установленное пилотом ВМС США лейтенантом Кадди (Cuddihy) на мерной базе в 3 км в Балтиморе 25 октября 1924 года на самолёте Curtiss-Navy racer с двигателем Curtiss D.12 и составивший 188,118 миль/ч (302,648 км/ч).

Supermarine S.4. Вид спереди на S.4. На данной фотографии хорошо показана свободнонесущая конструкция крыла и оперения 

один из редких качественных снимков S.4, вид справа-спереди. Отчётливо видны радиаторы Лемблана под крылом

Supermarine S.4. Вид справа на S.4. Между поплавковыми стойками можно рассмотреть нечто, напоминающее выступающую в поток часть маслорадиатора

В командировку на гонки решено было не отправлять никого из руководства Королевских ВВС. Вместо этого отправили главного конструктора  Реджинальда Митчелла, обосновав это в том числе и возможностью что-то доработать в недоиспытанном толком самолёте непосредственно на месте.

Supermarine S.4 на слипе с раскапотированным мотором

Последующая история S.4 и британской команды, участвовавшей в шнейдеровских гонках 1925 года, была одним сплошным несчастьем. Лайнер, вёзший команду на гонки, столкнулся с несколькими штормами, и пилота Supermarine-а капитан Генри Баярд, поскользнувшись во время одного из них, растянул запястье. По прибытии в США британские самолеты были размещены в брезентовых ангарах, и во время налетевшего урагана шест одного из таких ангаров сломался, и упал на хвостовую часть S.4, став причиной повреждения самолёта. Повреждения были быстро устранены, и самолет приступил к летным испытаниям. В ходе испытаний подтвердилось подозрение, возникшее ещё в Англии, о том, что свободнонесущее крыло подвержено колебаниям типа флаттера, природа которого на тот момент не была изучена.

окраска Supermarine S.4 перед гонками на кубок Шнейдера

Это привело к гибели S.4 во время обязательных испытаний на скоростную пробежку и посадку на воду. 

самолёты–участники британской команды в гонке на кубок Шнейдера 1925г. На первом плане – тренировочный самолёт ВВС США, за ним из злополучного укрытия выглядывает S.4, на заднем плане можно рассмотреть один из двух привезённых в США Gloster III

За день до соревнований, по вновь введённым правилам, проводились испытания, в ходе которых машины должны были взлететь с прямой линии, продержаться в воздухе, сесть и прорулить между двух баллонов на скорости свыше 12 миль/ч (19,31 км/ч), взлететь, снова сесть, прорулить полмили между второй парой баллонов, снова взлететь, в третий раз приводниться и прорулить через финишную линию. После этого справившиеся с задачами самолёты без какого-либо ремонта швартовались, и должны были простоять на плаву в течение 6 часов без кого-либо на борту. Если самолёт в ходе испытаний получал повреждение поплавков, его отбуксировали на берег до завершения испытаний (отстоя), и не допускали к гонкам.

запуск двигателя во время испытаний перед соревнованиями в США

В ходе испытаний капитан Баярд из-за развившегося в полёте флаттера не справился с управлением, в результате чего самолёт упал в море и разрушился. Пилот не получил серьёзных травм и был спасён после приводнения. Попытка быстро подготовить на замену потерянному самолёту второй экземпляр Gloster III, пилотируемый Бертом Хинклером (Bert Hinkler), так же закончилась аварией, вызванной разрушением поплавков во время последней попытки пройти обязательные испытания, предпринятой в плохие погодные условия. Соревнования были выиграны лейтенантом армии США Джимми Дуллитлом, показавшем скорость 232,573 миль/ч (374,21 км/ч), Хьюберт Брэд (Hubert Broad) на Gloster III пришёл вторым, развив 199 миль/ч (320,19 км/ч).

скриншоты из видеоролика, демонстрирующего испытания гоночного самолёта Supermarine. В ролике мелькают то S.4, то S.5, но с большой долей вероятности можно утверждать, что на этих трёх кадрах запечатлено всё, что осталось от S.4 после аварии в Балтиморе, США

Гоночный самолет Supermarine S.4 просуществовал всего 8 недель.

Техническое описание

Свободнонесущее монопланное крыло самолёта было выполнено неразъемным и имело симметричный двояковыпуклый профиль, незадолго до постройки разработанный Royal Aircraft Establishment at Farnborough. Силовая конструкция крыла состояла из обычных переднего и заднего лонжеронов из еловых полок и фанерных стенок, неврюр и вставляемых в них продольных стрингеров той же конструкции (еловые полки и фанерные стенки). Затем эта конструкция сверху и снизу покрывалась листами фанеры, постепенно увеличиваясь по толщине от  законцовок к центральной линии крыла. На нижней поверхности крыла был сделан желоб, в котором проходил патрубок с охлаждающей жидкостью от мотора к двум радиаторам Ламблена. Эти радиаторы были единственными выступами на всей машине. S.4 был оснащён системой совмещённого действия элеронов и закрылков: элероны могли двигаться как независимо, так и совместно с ними. Как ни странно, но на последующих гоночных самолетах Митчелл не использовал закрылки.

Фюзеляж состоял из трёх секций: носовой с креплением двигателя, центральной и хвостового монокока. Помимо стальных соединений и двух "A"-образных шпангоутов, выполненных из стальных труб и служивших основной центральной секции, S.4 был полностью построен из дерева. Интересно отметить возврат к цельнодеревянной монококовой конструкции фюзеляжа после долгого перерыва: Deperdussin, победитель гонок 1913 года, имел такую же конструкцию. Поплавки крепились к нижним частям двух наклонных "A"-образных шпангоутов; неразъемное крыло проходило между ними и крепилось к ним, в то время как моторама крепилась в переднему шпангоуту. 

монококовый фюзеляж Supermarine S.4 во время изготовления

Специальный вариант W-образного двенадцатицилиндрового двигателя водяного охлаждения Napier Lion мог на короткое время развивать мощность до 700 л.с. Малый ресурс стал главной особенностью двигателей, использовавшихся на самолётах, построенных для гонок на кубок Шнейдера, особенно построенных позднее. Мотор приводил в движение пропеллер напрямую (без редуктора) и запускался воздушным стартером фирмы Bristol. Пропеллер использовался цельнометаллический, типа Fairey-Reed.

два вида на Napier Lion, силовую установку S.4 и Gloster III. Как гласит оригинальная подпись к фотографии в журнале Flight, несмотря на выдающуюся мощность в 700 л.с., этот двигатель не доставлял никаких неприятностей во время гонок. Интересно так же отметить, что в журнале его называют «специальный гоночный двигатель Napier», название Lion упоминается только один раз, и то по отношению к его предшественнику («Этот двигатель стал развитием знаменитого гоночного двигателя Napier Lion»)

Однореданные поплавки были цельнодеревянными и повторяли по конструкции летающие лодки Supermarine, т.е. имели переднюю и заднюю килевые балки, идущие вдоль центральной линии понизу поплавка, левые и правые острые скулы, создававшие резко выраженную V-образную нижнюю поверхность. В поплавках устанавливались две герметичных переборки и вся конструкция в целом была очень гибкой, способной в сложных водных условиях поглощать значительные нагрузки.

Топливная и масляная системы были классической конструкции, за исключением того, что бензин размещался в нескольких отдельных баках, поскольку на самолёте просто не было места для одного общего. Маслорадиатор располагался под фюзеляжем, и воздействию воздушного потока подвергались только охлаждающие ребра.

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

источники: 

1. C. F. Andrews and W.G.Cox "Aircraft Profile 039 — Supermarine S4-S6b" 
2. http://www.airpages.ru/mt/s4.shtml