Британские довоенные сверхлегкие самолеты. Гоночный самолет de Havilland T.K.4
Британские довоенные сверхлегкие самолеты. Гоночный самолет de Havilland T.K.4
Предисловие редакции: В этой статье из серии, посвященной малоизвестным британским довоенным легким самолетам, Артур Орд-Хьюм (Arthur Ord-Hume) рассказывает об исключительном и недолго просуществовавшем гоночном самолете, который был создан курсантами.
T.K.4 был третьей машиной, спроектированной и построенной Авиационной технической школой компании de Havilland в Хатфилде (Hatfield). В этом техническом училище, открытом в 1928 году, насчитывалось около 150 курсантов и большой штат преподавателей и техников. За девять лет существования училища курсанты построили 14 самолетов, поскольку в этом учебном заведении была практика брать серийный самолет компании de Havilland, передавать набор деталей в школу и позволять курсантам собирать его. Таким образом, под руководством директора технического училища сквадрон-лидера (майора авиации) О. У. Клэппа (Sq Ldr O. W. Clapp) и его команды инструкторов курсантами было собрано несколько учебных самолетов de Havilland Moth. Повышенная подготовка в области проектирования самолетов и инженерной практики дала курсантам полное представление о своей будущей карьере в области аэронавтики.
Таким образом, курсанты начинали проектировать свои собственные самолеты и при поддержке и содействии руководства технического училища строить их. Первым из этих самолетов был T.K.1 – довольно простой биплан, построенный на основе экспериментального 80-сильного двигателя компании de Havilland. Впоследствии у самолета был заменен двигатель, и машина летала в течение нескольких лет. Инициалы Т.К. принадлежат голландскому курсанту, который при составлении чертежей обозначил свой проект как «Tekniese Kollege No 1». Аббревиатура прижилась.
После T.K.1 появился T.K.2 – гоночный моноплан с низкорасположенным крылом, закрытой кабиной и двигателем с высокой степенью сжатия Gipsy Major. Этот самолет активно участвовал в соревнованиях, подвергся многочисленным модернизациям и в конечном итоге в 1947 году был отправлен на слом послевоенным пилотом-гонщиком Пэтом Филлингемом (Pat Fillingham).
T.K.3 представлял собой чистую проектную работу. С переводом Маркуса Лэнгли (Marcus Langley) из технического училища на новую должность главного конструктора компании British Aircraft Manufacturing Co надзор за проектированием перешел к преподававшему проектирование Э. У. Доббсу (E. W. Dobbs). Решение о разработке и постройке новой машины, получившей обозначение T.K.4, было принято в осенний триместр 1936 года. Этот самолет должен был оснащаться 137-сильным двигателем Gipsy Major Series II и развивать максимальную скорость более 200 миль в час (322 км/ч).
В результате получился во многих отношениях замечательный самолет. Помимо того, что на тот момент это был самый маленький самолет из числа когда-либо построенных на Британских островах, он открыл много новых возможностей в отношении методов производства и особенностей конструкции машины. Полностью симметричный аэродинамический профиль крыла был настолько тонким, что для получения достаточной прочности при минимальной массе основу силового набора каждой консоли составляли четыре основных лонжерона. Разработанные компанией Handley Page щели передней кромки крыла имели длину всего три фута (0,9 м) и располагались в передней кромке таким образом, что в закрытом положении не выступали из профиля крыла. В конструкции прессованного ветрового стекла использовался плексиглас, который в те годы был новым материалом. Для такой маленькой машины это было довольно смелое техническое решение. В хвостовом оперении и отклоняющихся поверхностях широко использовалась бальза, а к задней кромке крыла крепились разрезные закрылки.
Но самой главной новинкой в конструкции самолета были убирающиеся основные стойки шасси. Эти стойки убирались в сторону линии симметрии самолета с размещением колес в ниши, расположенные непосредственно за двигателем; в убранном положении крошечные колеса почти касались осевой линии! Гидравлический механизм уборки был разработан курсантами на основе специального шасси типа Dowty с помощью специалистов этой ведущей компании-производителя авиационного оборудования. Курсанты даже изготовили некоторые компоненты шасси и отправили их в компанию Dowty для сборки. Колесные тормоза не устанавливались, поскольку считалось, что адекватное торможение обеспечат сопротивление подпружиненного хвостового костыля вместе с основными колесами малого диаметра.
В то время панели капотов авиационных двигателей крепились с помощью рояльной проволоки и натяжных тросов, что делало осмотр двигателя трудоемким занятием. Вместо этого на T.K.4 были использован только что появившийся в Америке новый тип винтового соединения заподлицо. T.K.4 был одним из первых британских самолетов, оснащенных этими креплениями Дзуса.
Охлаждение двигателя было необычным, поскольку воздухозаборники карбюратора и охлаждения воздуха были объединены в один заборник воздуха, имевший круглый вход и расположенный под крупным алюминиевым обтекателем втулки винта. Выход воздуха осуществлялся через щель, расположенную в нише основных стоек шасси.
Вместо обычной тросово-шкивной системы для управления отклоняющимися поверхностями использовалась система Teleflex. Данная система представляла собой одиночные тросы, проложенные в каналах, и уже использовалась в самолетах, находившихся на тот момент в эксплуатации, для управления вспомогательными поверхностями. Считается, что T.K.4 был первыми или единственным самолетом, в котором система Teleflex использовалась для контроля основных органов управления.
К лету 1937 года планер миниатюрного T.K.4 был изготовлен, а его двигатель проходил наземные испытания. За исключением экспериментальной установки на самолете Dragonfly, гоночный T.K.4 стал первым самолетом, который был оснащен двигателем Gipsy Major Series II. Двигатель был разработан по аналогии с Gipsy Six Series II и в дополнение к винту изменяемого шага de Havilland «тысячного» размера предлагал более высокую непрерывную мощность, чем его предшественник, хотя его максимальная непрерывная мощность была несколько меньше, чем у установленного на T.K.2 двигателя Gipsy Major I с высокой степенью сжатия.
20 мая того же года главный летчик-испытатель de Havilland Роберт Джон Уэйт (Robert John Waight) совершил первый полет на самом крупном самолете компании – пассажирском самолете D.H.91 Albatross (E-2/G-AEVV). Всего девять недель спустя – 30 июля – Роберт Уэйт сел в кабину самого маленького самолета компании de Havilland. Этим самолетом был построенный курсантами технического училища гоночный самолет T.K.4 с удельной нагрузкой на крыло 23 фунта на кв. фут (112 кг/м²), колесами основных стоек шасси, имевшими меньший размер, чем хвостовое колесо у Dragonfly, и топливным баком емкостью 23 галлона (105 л) для размещенного в передней части машины двигателя Gipsy.
На снимке самый большой и самый маленький самолеты компании de Havilland того времени. T.K.4 расположен между основными стойками шасси его сводного брата DH 91 Albatross. Оба этих самолета были впервые подняты в небо летчиком-испытателем Робертом Уэйтом; аэродром Хатфилд, 1937 год (снимок журнала «The Aeroplane»)
С нанесенной грунтовкой и без опознавательных знаков, крохотная машина поднялась на высоту, пригодную для прыжка с парашютом. Затем Роберт Уэйт осторожно стал проверять машину на еще неизвестной скорости, которая оценивалась в 180 миль в час (290 км/ч). Было очевидно, что T.K.4 собирается оправдать надежды своих конструкторов. Однако при посадке очень короткий фюзеляж с шасси, имевшим относительно широкую колею, вызывал крутой разворот во время рулежки. Эта проблема была решена за счет установки на хвостовом костыле пилообразной кромки, которая вгрызалась в землю и удерживала машину прямо.
Гоночный самолет T.K.4 на аэродроме Хатфилд. Снимок был сделан в 1937 году. Первый полет машины состоялся 30 октября, и машина несла обозначение «E-4» класса B
Гоночный самолет T.K.4 на аэродроме Хатфилд. Снимок был сделан в 1937 году. Первый полет машины состоялся 30 октября, и машина несла обозначение «E-4» класса B (http://airwar.ru/enc/law1/tk4.html)
Гоночный самолет T.K.4 на аэродроме Хатфилд. Снимок был сделан в 1937 году
Гоночный самолет T.K.4 на аэродроме Хатфилд. Снимок был сделан в 1937 году
Машина почти сразу же отправилась в Мартлшем-Хит для испытаний Министерства авиации с целью получения сертификата летной годности. Самолет вернулся в компанию в конце августа с положительным заключением экспертов и в первый день сентября получил сертификат летной годности. Лорд Уэйкфилд быстро ввел самолет в эксплуатацию, и T.K.4 под управлением Роберта Уэйта принял участие в гонках на Кубок короля Георга. Однако не было возможности оценить характеристики самолета с использованием щелей Handley Page, поскольку на время участия в гонках они были заклеены. T.K.4 был самым маленьким самолетом из когда-либо участвовавших в гонках. Когда дан был сигнал старта, крошечный моноплан с ревом взмыл в небо, опередив гораздо более крупные самолеты, в том числе такие относительные гиганты, как DH.88 Comet Racer и Short S.22 Scion Senior.
Схема гоночного самолета de Havilland T.K.4
Схема окраски гоночного самолета de Havilland T.K.4 (http://airwar.ru/enc/law1/tk4.html)
Его выступление в гонке было впечатляющим, хотя T.K.4 финишировал только девятым. Тем не менее, самолет в своем классе установил рекорд и получил приз в размере 200 фунтов стерлингов. На одном из этапов гонки самолет Уэйта показал среднюю скорость 234 мили в час (377 км/ч), а его средняя общая скорость составляла 230,5 миль в час (370,9 км/ч).
Гоночный самолет T.K.4 в своей окончательной форме перед гонками на Кубок короля Георга. Обратите внимание на небольшую диагональную стойку, добавленную к оплетке фонаря из плексигласа, добавленную, вероятно, для более быстрого открытия, и отверстие прямо перед консолями крыла под капотом двигателя (снимок журнала «The Aeroplane»)
T.K.4 взлетает с аэродрома Хатфилда для участия в гонках на Кубок короля Георга, 11 сентября 1937 года. Самолет под управлением летчика-испытателя Роберта Уэйта показал среднюю скорость 230,5 миль в час (370,9 км/ч) и занял девятое место. Самолет имел привлекательный внешний вид: машина была полностью выкрашена красной глянцевой краской с нанесенными белой краской номером гражданской регистрации и элементами декора (снимок журнала «Flight»)
Теперь стало ясно, что этот крошечный гоночный самолетик может легко побить два действовавших в тот момент международных рекорда скорости для самолетов массой менее 450 кг (992 фунта) – один на дистанции 100 километров (на момент написания статьи принадлежит Америке) и другой на дистанции 1000 километров (принадлежал Франции). Масса T.K.4 составляла 928 фунтов (421 кг), что соответствовало требованиям. Поскольку в то время у Британии было всего четыре рекорда международного класса, и технического училища компании de Havilland был шанс увеличить их количество на 50 процентов всего за один полет.
Для безопасного преодоления трассы протяженностью 1000 километров на самолет был установлен дополнительный семигаллонный (32 л) топливный бак, и масса пустого самолета увеличилась до 950 фунтов (431 кг). Были намечены временные маршруты.
1 октября Роберт Уэйт поднял T.K.4 в воздух чтобы совершить облет аэродрома Хатфилда перед тренировочным пролетом по намеченному маршруту. Плотно прилегающий фонарь был закреплен над головой пилота, двигатель запустился, и миниатюрная машина с нанесенным на борт номером гражданской авиации G-AETK двинулась вперед по взлетной полосе. Наблюдатели рассказывали, что когда T.K.4 взлетел, его основные стойки шасси были убраны. Внезапно, когда машина быстро и низко облетела аэродром, она снизилась и на полном газу ударилась о землю в поле рядом с принадлежавшим компании земельным участком. Роберт Уэйт погиб мгновенно, а T.K.4 за секунду разлетелся в щепки. Огня не было.
Обломки гоночного самолета Т.К.4 возле аэродрома Хатфилд, 1 октября 1937 года. Роберт Уэйт погиб во время тренировки перед попыткой установить рекорд скорости на дистанции 100 километров
Потеря столь опытного летчика-испытателя трудно поддавалась оценке. Роберту Уэйту было всего 28 лет, но он был одним из лучших летчиков страны. Его место в итоге занял не менее прославленный человек, которому также предстояло трагически погибнуть, – Джеффри де Хэвилленд-младший.
Для курсантов технического училища гибель летчика и созданного ими самолета было не менее шокирующим событием. После первоначальных успехов гоночного самолета T.K.4 руководство училища объявило предварительные планы в отношении T.K.5, который должен был иметь круговой аэродинамический профиль и кабину пилота в центральной части. Для этого самолета была выбрана аэродинамическая схема «утка». После начала Второй Мировой войны T.K.5 был испытан, и несмотря на мастерство Джеффри де Хэвилленда, стоически сопротивлялся всем попыткам поднять его в воздух.
Основу конструкции полумонококового фюзеляжа гоночного самолета T.K.4 составляли четыре лонжерона и изготовленные из ели шпангоуты. Фюзеляж имел фанерную обшивку, но в задней части фюзеляжа карапасная опалубка за фонарем кабины пилота была изготовлена из электрона и устанавливалась над обшивкой фюзеляжа.
Крыло помимо четырех коробчатых лонжеронов, изготовленных из ели и фанеры, имело фрезерованную бальзовую переднюю кромку и фанерную обшивку нижней поверхности. Верхняя поверхность консолей крыла была покрыта двумя слоями тонких пластин из ели, первый из которых расположен под углом 45° к второму. Законцовки консолей крыла были изготовлены из цельной бальзы. Стабилизатор и киль имели фанерную обшивку и очень толстые нервюры из бальзы. Все управляющие поверхности были изготовлены из цельной бальзы, которая в целях облегчения была пронизана отверстиями, и сверху и снизу покрыты фанерной обшивкой. По этой причине весовой компенсатор руля направления представлял собой свинцовый груз небольшой массы, расположенный в верхней части киля. Весовые компенсаторы элеронов были расположены в пазах крыла, и во время отклонения элеронов вверх они выступали из нижней поверхности. На самолет был установлен очень простой индикатор выпуска закрылков – металлический квадрант, который при отклонении закрылков выступал через верхнюю поверхность крыла.
Неудивительно, что такая радикальная форма конструкции требовала специальных методов проектирования и многочисленных испытаний в дополнение к обычным статическим испытаниям – на выполнение 400 страниц проектных расчетов ушло шесть месяцев. Размах крыла составлял 19 футов 8 дюймов (6,00 м), длина – 15 футов 6 дюймов (4,72 м), а максимальная общая масса – 1357 фунтов (616 кг).
Почему T.K.4 потерпел неудачу? Неизбежно, что в очень маленьком и очень скоростном самолете вероятность ошибки ничтожно мала, как с точки зрения навыков пилотирования, так и с точки зрения аэродинамической эффективности. Никаких испытаний в аэродинамической трубе не проводилось. Небольшой низко установленный стабилизатор возможно создавал проблемы с управляемостью на разворотах. На скоростях менее 70 миль в час (113 км/ч) реакция на органы управления была, по всей видимости, незначительной. Об этом Роберт Уэйт сообщил уже после первого полета. Чрезвычайно чистые трапециевидные консоли крыла с, вероятно, все еще заклеенными щелями Handley Page также могли способствовать сваливанию на высоких скоростях.
В заключение следует сказать, что несмотря на столь короткую жизнь, гоночный самолет T.K.4 стал небольшой, но важной вехой в развитии британской легкой авиации.
источник: Arthur Ord-Hume «British pre-war ultra-lights. T.K.4» // Aeroplane Monthly 1978-01, pages 50-53
