Чистокровный скакун, которого так и не удалось приручить… Рекордный самолет Napier-Heston Racer. Великобритания

Чистокровный скакун, которого так и не удалось приручить… Рекордный самолет Napier-Heston Racer. Великобритания

Содержание:

Не будь Второй Мировой войны, небольшая авиастроительная компания Heston Aircraft Company Ltd. (Heston), не входившая в число грандов авиапромышленности, стала бы, возможно, своего рода памятником в британских авиационных кругах, поскольку она могла бы записать в свой актив одно из самых престижных достижений тех лет – абсолютный рекорд скорости полета.

Созданная в 1934 году на обломках разорившейся Comper Aircraft Company, самым заметным достижением которой был туристический самолет Swift, компания Heston находилась на вторых ролях, пока после войны не стала частью Hestair Group. В период с 1935 по 1938 год компания изготовила шесть легких многоцелевых самолетов Phoenix (по три Phoenix I и Phoenix II), которые оснащались 200-сильными двигателями воздушного охлаждения de Havilland Gipsy Six.

В 1939 и 1940 годах компанией Heston были изготовлены еще два самолета, которые соответствовали требованиям спецификации T.1/37 на заказанный Королевскими ВВС учебный самолет начальной летной подготовки. В этом конкурсе победу одержала компания Miles, самолет которой – M.14 Magister – был выпущен в более чем тысяче экземпляров. В соответствии со спецификацией T.7/37 был разработан связной самолет Heston J.A.4; машина была почти построена, но официальный запрос был отменен.

В 1940 году компания Heston изготовила еще один самолет, который фактически был летающей масштабной моделью (масштаб 1:2) турельного истребителя P.92, разработанного компанией Boulton Paul по спецификации F.11/37. Затем компания занималась модифицированием поставленных из США самолетов в соответствии со стандартами Королевских ВВС или Королевского флота. Также в годы войны компания Heston параллельно с субподрядными работами, выполнявшимися в рамках различных британских авиастроительных программ, разработала специальные модификации ряда машин, среди которых был истребитель «спитфайр».

Также компанией Heston были предложены два проекта: учебно-тренировочный и акробатический самолет J.C.1, разрабатывавшийся в соответствии со спецификацией T.23/43 и проигравший своему конкуренту Percival Prentice, и трехместный легкий связной самолет J.C.5, который создавался по спецификации A.4/45 и уступил самолету Prestwick Pioneer.

Последним фактически изготовленным самолетом компании был Heston J.C.6 – прототип двухместного цельнометаллического двухбалочного самолета разведчика-наблюдателя с 240-сильным двигателем de Havilland Gipsy Queen. Построенный в 1947 году в соответствии с требованиями спецификации A.2/45, этот самолет ушел в небытие, проиграв Auster AOP.

И вот мы подходим к самолету, который известен гораздо больше, чем 11,6 самолетов [1] компании Heston и построенная ею летающая модель турельного истребителя.

История создания

В 1935 году, когда Джорджем Корнуоллом (George Cornwall) был разработан и построен Phoenix I, расположенная в Актоне (Acton) конструкторы моторостроительной компании Daniel Napier & Son (Napier) под руководством майора Хэтфорда (Major Hatford) разработали необычный 24-цилиндровый двигатель, развивавший 2300 л.с.. В 1937 году, а именно 11 ноября, сотрудник компании Messerschmitt инженер Герман Вюрстер (Hermann Wurster) завоевал для Германии мировой рекорд скорости в категории самолетов наземного базирования, разогнав специально модернизированный Bf 109 до 610,561 км/ч. Однако это значение гораздо меньше абсолютного рекорда скорости, установленного 1933 году Франческо Аджелло (Francesco Agello) на гоночном гидросамолете Macchi-Castoldi MC.72 и составлявшего 709,170 км/ч.

Установленный немцами мировой рекорд не вызывал у англичан положительных эмоций, и в компании Napier полагали, что огромная мощность, развиваемая их двигателем, способна обеспечить победу Британии. К сожалению, создатели силовых установок не были специалистами в постройке планеров для них. Были проведены переговоры с крупными авиастроительными компаниями, но последние были сильно загружены военными заказами. Дело в том, что британские власти, оказавшиеся перед лицом возрожденных германских ВВС, мощь которых вызвала серьезное беспокойство, хотя и достаточно поздно, но стали реализовывать план перевооружения Королевских ВВС.

В 1938 году авиаконструктор Артур Эрнест Хэгг (Arthur Ernest Hagg), недавно устроившийся на работу в компанию Napier, набросал эскиз самолета, который, как ему казалось, был способен действовать в качестве летного испытательного стенда для нового двигателя и впоследствии завоевать мировой рекорд скорости. Однако у компании Napier не было авиастроительных мощностей. С другой стороны компании были предложены щедрые пожертвования со стороны лорда Наффилда (Lord Nuffield), возглавлявшего автомобилестроительные компании MG, Morris, Riley и Wolseley.

Благодаря пожертвованиям и обратившись к авиастроительным компаниям второго эшелона, компании Napier в 1938 году удалось заключить контракт с компанией Heston Aircraft Co.. Компания Heston не была загружена сверх меры и кроме того обладала репутацией доводящей все до совершенства, т.е. как нельзя лучше подходила для создания рекордного самолета.

В декабре после согласования Джордж Корнуолл и его небольшая команда начали разрабатывать чертежи деталей самолета Heston Type 5, черпая вдохновение в эскизах Артура Хэгга, который контролировал работы и находил решение сложных проблем, возникавших при размещении двигателя Napier Sabre. Чтобы компенсировать возможные неприятности, было решено построить два опытных образца.

При разработке проекта особое внимание было уделено имевшемуся на рынке основному и вспомогательному оборудованию, и в соответствии с этим была принята цельнодеревянная конструкция самолета. В качестве конструктивных материалов было выбрано дерево лучших пород, и были применены технологии, которые должны были обеспечить максимальную прочность и легкость планера самолета.

Следует отметить, что почти все компании, участвовавшие в создании двух «гоночных самолетов», делали это бесплатно. Компания Saunders-Roe изготовила крыло, используя систему сжатия древесины и пропитывая ее смолой. Компания Dowty, создавшая шасси для многоцелевых самолетов Heston Phoenix, разработала и изготовила гидравлическую систему для шасси, основные стойки которой имели очень широкую колею, предназначенную для снижения воздействия очень сильного крутящего момента, который ожидался от работающего двигателя. Компания Gallay отвечала за производство специальных радиаторов.

Вскоре после начала разработки началась постройка прототипов, причем детали изготавливались сразу же после того как были готовы чертежи. Атмосфера в небольшом коллективе при выполнении сверхсекретных работ была хорошей (не следует забывать, что информация о двигателе Napier Sabre на тот момент находилась под большим секретом). Два неожиданных события – мировые рекорды скорости самолетов наземного базирования, установленные Гансом Дитерле (30 марта 1939 года, He 100; 736,471 км/ч) и Фрицем Венделем (26 апреля 1939 года, Me 209; 755,115 км/ч) – привели к необходимости дальнейшего совершенствования конструкции самолета.

Установленные немцами рекорды привели к тому, что сотрудники компании Napier смогли усовершенствовать свой двигатель, доведя развиваемую им мощность с 2300 до 2650 л.с.. Строительство шло параллельно исследованиям, и на момент начала Второй Мировой войны первый самолет, получивший номер гражданской регистрации G-AFOK, был почти готов, а второй самолет – G-AFOL – был готов на 60%. К сожалению после объявления войны завоевание мирового рекорда скорости стало представляться бесполезным перед лицом более важных приоритетов. Как следствие, работы по второй машине были прекращены и все силы были сосредоточены только на G-AFOK. Наконец, 6 декабря 1939 года – почти спустя год после начала проектирования – самолет покинул ангар, расположенный на территории аэродрома компании Heston, для начальных испытаний двигателя. Вследствие перегрева мотора испытания были быстро прекращены; лишь полет (с сопровождавшим его большим скоростным напором набегавшего воздуха) мог защитить двигатель от излишнего нагрева…

Даже без глянца – будучи покрытым лишь простой грунтовочной краской – самолет Napier-Heston Racer выглядел подобным прекрасному произведению искусства. Однако его создателям все еще предстояло устранить бесчисленные несовершенства конструкции, чтобы сделать самолет полноценным летательным аппаратом. Двигатель получил способный выдержать его планер, конструкция которого была направлена на достижение абсолютного рекорда скорости. При этом конструкторам удалось получить сбалансированную во всех отношениях машину, что было редкостью среди самолетов данного назначения. Создателям удалось соблюсти баланс между внешними формами с одной стороны и внутренними структурами и механизмами, скрытыми под фанерной оболочкой, с другой.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Heston Type 5, известный также как и Nuffiied-Napier Heston Racer, был самолетов, спроектированным и построенным для двух целей: достижения мирового рекорда скорости и выполнения задач летающей лаборатории для новейшего 2300-сильного двигателя Napier Sabre; на самолет был установлен первый прототип данного авиамотора.

Это был одноместный моноплан с нижним расположением свободнонесущего крыла и убирающимся шасси, предназначенный для измерения возможностей его двигателя и рассчитанный на достижение на уровне моря скорости 775 км/ч.

Несущие поверхности

Трапециевидное крыло, имевшее относительное удлинение 6,0 и закругленные законцовки, было изготовлено неразъемным. Длина хорды консолей крыла изменялась с 2,13 метров у корневых частей до 0,97 метра у законцовок; относительная толщина хорды крыла также изменялась: от 16,2% у корневых частей, 12,8% в местах крепления основных стоек шасси и 9% у законцовок. Помимо двояковыпуклого симметричного аэродинамического профиля крыло имело максимальную толщину на расстоянии в 40% от начала хорды, что улучшало характеристик при срыве воздушного потока, и имело небольшую вогнутость профиля, обеспечивавшую идеальную симметрию во время при сваливании на нос.

К фюзеляжу крыло крепилось при помощи двух кессонных лонжеронов, которые, как уже было сказано выше, были изготовлены компанией Saunders Roe посредством сжатия древесины и пропитки ее смолой. Передний лонжерон крыла имел небольшую стреловидность и конструктивно состоял из двух частей, которые завершались у корневых частей крыла и соединялись посредством гнездовых соединений с проходившим через фюзеляж и соединенным с ним прямым участком идентичного поперечного сечения. Задний лонжерон был прямым и неразъемным по всему своему размаху. Он соединялся болтовыми соединениями с прикрепленной к фюзеляжу металлической конструкцией, шедшей от усиленного шпангоута вперед к противопожарной перегородке.

К этим очень мощным лонжеронам были прикреплены нервюры, расстояние между которыми было небольшим. Нервюры изготавливались из ели; каждая из нервюр конструктивно состояла из трех частей. Вспомогательный лонжерон поддерживал переднюю кромку, в то время как к двум другим крепились средства механизации крыла. В качестве обшивки крыла была использована березовая фанера толщиной 4,8 мм, которая идеально прилегала к силовому набору, создавая усиленный носок крыла.

Элероны имели металлический силовой набор и смешанную обшивку: основная часть покрывалась полотном, тогда как передняя кромка, которая вставлялась в углубления, искусно сделанные и находившиеся в задних частях нервюр крыла, имела обшивку из фанеры. К трем специально усиленным нервюрам, углубления в которых были не такими большими, служили местами крепления подшипников трубчатого лонжерона, относительно оси которого осуществлялись перемещения элерона. Компенсация элеронов была выполнена самым тщательным образом и состояла из небольших триммеров. Выпуск и уборка закрылков осуществлялись с помощью гидравлического привода.

Зализы Кармана, использовавшиеся для соединения крыла и фюзеляжа, имели идеальную отделку. Единственными вещами, нарушавшими плавные формы крыла, были воздухозаборники нагнетателя, расположенные в корневых частях крыла, и трубка Пито, расположенная под передней кромкой правой консоли прямо перед элероном.

Фюзеляж

Фюзеляж самолета имел полумонокококую конструкцию. Также как и крыло, он был покрыт обшивкой из березовой фанеры, обеспечивавшей безупречные формы. Силовой набор фюзеляжа – лонжероны, шпангоуты и стрингеры – был изготовлен из ели и был более плотным в его задней части. Особо высокая плотность элементов силового набора была в нижней части, ограниченной наклонным полом кабины пилота; пол кабины простирался до середины высоты задней стойки фюзеляжа, что было связано с оригинальной конструкцией системы охлаждения двигателя.

В передней части фюзеляжа к двум наклонным трубчатым кронштейнам, установленным на структуре, связанной с передним лонжероном крыла, был прикреплен двигатель Napier Sabre, развивавший мощность 2650 л.с.. Данная рама была соединена с другой трубчатой конструкцией, крепившейся в пяти точках к противопожарной перегородке, задняя часть которой был привинчена ко второму лонжерону крыла. Трубчатые конструкции были разработаны таким образом, что растягивающие нагрузки от двигателя одновременно передавались и на крыло, и на фюзеляж.

В верхней части фюзеляжа между двигателем и противопожарной перегородкой находился изготовленный из материала «электрон» маслобак емкостью 63,3 литра. Капот двигателя состоял из трех частей, из которых нижняя проходила почти до задней части крыла. Элементы капота двигателя крепились винтами с потайной головкой к каркасу, жестко соединенному с двигателем.

В верхней части фюзеляжа между противопожарной перегородкой и приборной панелью был размещен 332-литровый топливный бак, также изготовленный из «электрона». Под баком были расположены тяги и рычаги системы управления, трубопроводы и детали металлоконструкций, которые были доступны после снятия всех панелей обшивки.

Попадание пилота в кабину и выход из нее осуществлялся после съема небольшого фонаря, изготовленного единой деталью из материала «перфлекс». Размеры кабины пилота были небольшими, и комфорт в ней был относительным. Для управления самолетом у пилота, сидевшего в чашеобразном сиденье, были ножные педали и классическая ручка управления. Количество индикаторов на приборной панели было самым минимальным.

Размещенная под кабиной пилота сложная система охлаждения привела к созданию двойного туннеля из листового металла, занимавшего нижнюю часть фюзеляжа. Данный туннель по высоте доходил примерно по середины высоты фюзеляжа, а в длину располагался от задней кромки крыла до задней стойки фюзеляжа, где был его выход.

Широкий и очень плоский верхний воздухозаборник всасывал пограничный слой, т.е. возмущенный воздушный поток, который мог бы затруднить попадание невозмущенного потока воздуха в основной воздухозаборник, расположенный немного ниже. Затем этот равномерный поток воздуха проходил через масляный и жидкостный радиаторы, расположенные в виде буквы V. После входа в воздухозаборник скорость воздуха (в самом самолете) уменьшалась на треть, проходя через узкие каналы к специальным радиаторам Gallay, в которых она уменьшалась до примерно 50 км/ч. Свое прохождение сквозь самолет воздух завершал в хвостовой части фюзеляжа и выходил наружу через отверстия, расположенные по обеим сторонам руля направления под выпускным отверстием канала, предназначенного для всасывания и прохождения пограничного слоя.

Хвостовое оперение

Хвостовое оперение самолета было свободнонесущим; горизонтальное оперение не имело поперечного V. Вертикальное оперение имело надфюзеляжную и подфюзеляжную части. Верхний киль начинался сразу за гагротом, шедшим за кабиной пилота, в то время как нижний киль представлял собой изготовленный из фанеры обтекатель, предназначенный для прикрытия хвостового костыля.

Стабилизатор был неразъемным, и его размах составлял 3,27 метра. Поскольку стабилизатор был сплошным, то руль направления был оборудован вырезом, благодаря которому он мог поворачиваться относительно своей оси. Руль направления был аэродинамически скомпенсирован путем смещения шарнирного соединения. Рули высоты были двухсекционными; каждый из них был снабжен нереверсивными триммерами, а также аэродинамической и внутренней весовой компенсацией. Руль высоты и направления имели металлический силовой набор и полотняную обшивку. Рули хвостового оперения, равно как и элероны, обладали обращавшей на себя внимание аэродинамической чистотой. Благодаря хитроумной системе управления при значительных перемещениях органов управления их отклонения были минимальными; большие отклонения рулей и элеронов были при близких к крайним положениях педалей и ручки управления.

Шасси

Основные стойки шасси, имевшие колею 4,49 метра, были полностью изготовлены компанией Dowty, которая также разработала для самолета гидравлическую систему. Каждая основная стойка поддерживалась подвижным валом, установленным между двумя лонжеронами и приводимым в движение гидравлическим цилиндром. Использование универсальных соединений допускало применение определенной кинематики: выход опор перпендикулярно нижней поверхности крыла с последующим наклоном вперед под большим углом. Этот угол в сочетании с встроенными в опоры амортизаторами практически исключал риск капотирования во время пробежек после приземления. Оригинальные шарниры, установленные на колпаки ниш, позволили разместить их только на основных стойках шасси. Что касается хвостового костыля, то он состоял из прочной колодки, шарнирно соединенной с треугольной рамой и амортизатором в виде телескопического элемента.

* * *

После проведенного в декабре 1939 года тестирования двигателя Napier-Heston Racer был подвергнут испытаниям на вибрацию. Было сделано несколько незначительных изменений, которые в основном были направлены на уменьшение сопротивления. В результате верхняя зона управления рулем направления была полностью утоплена.

Наконец, началась чисто китайская работа: лакирование. Грунтовка была тщательно отшлифована, после чего на поверхности были нанесены 18 слоев титанина и лак цвета алюминий. Все это чередовалось с шлифованием и промежуточной полировкой вручную. Так, например, размеры неровностей на передней кромке не превышали 1,5/100 мм (15 мкм)… То же самое было с полировкой пропеллера, выхлопных труб и т.д.. были заделаны все существующие щели и в результате в капоте пришлось просверлить несколько отверстий, чтобы избежать опасного накопления паров бензина. В конце синей краской на верхней и нижней поверхностях крыла и на бортах фюзеляжа был нанесен номер гражданской регистрации

Первый и … единственный полет

12 марта 1940 года начались рулежечные испытания. Они оказались вполне удовлетворительными и показали, что для борьбы с ожидаемым эффектом опрокидывающим моментом двигателя можно было бы довольствоваться основными стойками шасси с гораздо меньшей колеей.

Вследствие неблагоприятных погодных условий первый полет рекордного самолета Heston Type 5 состоялась лишь 12 июня 1940 года. В этот день после многочисленных проверок шеф-пилот компании Heston сквадрон-лидер (майор авиации) Дж. Л. Дж. Ричмонд (Squadron Leader G.L.G. Richmond) сел в кабину самолета. Двигатель казался вполне готовым, и самолет стал разгоняться по взлетной полосе. Очень быстро самолет набрал скорость, и сквадрон-лидер Ричмонд уверенно управлял своей машиной.

На одной из неровностей взлетной полосы машина оторвалась от земли чуть раньше, чем это ожидалось, и нос машины не опустился. Во время высокоскоростных рулежечных испытаний ничего не указывало на полную неэффективность рулей высоты. Действия компенсаторов не изменило ситуацию. Затем сквадрон-лидер Ричмонд, опасаясь возможного капотирования, принял решение не убирать шасси. Он смог набрать высоту и сразу понял, что за счет снижения оборотов двигателя нос возвращался к линии горизонта. К сожалению, ручка управления еще не действовала.

Через тридцать секунд после взлета Ричмонд взглянул на термометр, показывавший, что температура охлаждающей жидкости двигателя уже была максимальной и продолжала подниматься. Не будь этого перегрева, летчик-испытатель был готов продолжать полет с управлением только при помощи дросселя, размещенного на ручке управления. Целью стала возвращение посадка на аэродром.

Примерно через семь минут он сделал большой круг над аэродромом. При выполнении этого маневра самолет Ричмонда выполнил подъем и спуск, во время которых он достиг скорости 350 км/ч и в самом конце сумел должным образом спозиционировать машину относительно осевой линии взлетно-посадочной полосы.

К сожалению, дроссель не смог полноценно заменить ручку управления даже если он контролирует 2500 лошадиных сил; сквадрон-лидер Ричмонд закончил выравнивание на высоте 6-7 метров. Срыв потока, хотя и симметричный, показал, что Napier-Heston Racer не имел ничего порочного в своей конструкции … но шести метров для деревянного корпуса было очень много. При контакте с земной поверхностью задняя часть фюзеляжа раздробилась и разлетелась в разные стороны. Состояние пилота было критическим, тогда как двигатель по странному стечению обстоятельств остался нетронутым среди руин…

Так закончилась история рекордного самолета Napier-Heston Racer и это очень печально. После войны можно было легко завершить постройку второго планера и оснастить его двигателем Sabre, принесшим славу истребителям-бомбардировщикам Hawker Typhoon и Hawker Tempest. Но развитие в первые послевоенные годы реактивных двигателей и начало серии рекордов скорости, превышавших 775 км/ч, делали Heston Type 5 анахронизмом.

схема рекордного самолета Napier-Heston Racer

2650-сильный двигатель Napier Sabre

2650-сильный двигатель Napier Sabre

на данных снимках, сделанных до и после окончательной отделке, показаны выходы из туннеля радиаторов

на данных снимках, сделанных до и после окончательной отделке, показаны выходы из туннеля радиаторов

на данном снимке хорошо показана чистота линий этого рекордного самолета

на данном снимке рекордный самолет Napier-Heston Racer показан в виде сбоку. Несмотря на немного выступающий живот (из-за размещения радиатора) вид данного самолета буквально кричит о его основном предназначении – мировой рекорд скорости

постройка рекордного самолета Napier-Heston Racer практически завершена. Грязь на колесе и нижней поверхности крыла свидетельствуют об испытаниях на земле

в конце 1939 года рекордный самолет Napier-Heston Racer еще не получил окончательную отделку поверхностей и колпаки шин основных стоек шасси. Обратите внимание на воздухозаборники компрессора на корневых частях крыла

редко какой деревянный самолет имел столь совершенное покрытие. Обратите внимание на зализы Кармана и вход подфюзеляжного воздухозаборника. Также следует обратить внимание на небольшой треугольник, расположенный перед фонарем кабины

при виде спереди рекордный самолет Napier-Heston Racer выглядел немного агрессивно. Обратите внимание на исключительно большую ширину колеи шасси

на данном снимке хорошо видно горизонтальное оперение, рули высоты которого окажутся столь неэффективными

Napier-Heston Racer взлетает в свой первый и последний полет…

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип: Napier-Heston Racer (Heston Type 5)

Назначение: рекордный самолет

Статус: единичное производство

Экипаж: 1 чел.

Силовая установка: один H-образный 24-цилиндровый рядный двигатель жидкостного охлаждения Napier Sabre, развивавший мощность 2650 л.с. и вращавший трехлопастный винт

Размеры:

размах крыла 9,76 м
длина 7,50 м
высота 3,50 м
площадь крыла 15,57 м²

Масса:

пустого 3266 кг
удельная нагрузка
• на крыло 205 кг/м²
• на мощность 1,27 кг/л.с.

Летные характеристики:

максимальная скорость (расчетная) 775 км/ч
продолжительность полета 18 мин.

[1] немного больше, если учесть, что второй J.C.6 так и не был завершен!

источник: J.-Michel Lefebvre «NAPIER-HESTON RACER. un pur-sang qu’on ne put dompter» «Le Fana de l’Aviation» 1974-04 (054)