Что такое не везет. Часть 1 Гоночный и рекордный гидросамолет Kirkham-Williams Racer. США
Что такое не везет. Часть 1 Гоночный и рекордный гидросамолет Kirkham-Williams Racer. США
Данный материал выкладывается на сайт в продолжение темы, поднятой в статье «Гоночный самолет Kirkham-Williams Racer. США».
Офицер ВМС США лейтенант (капитан-лейтенант) Алфорд Джозеф Уильямс (Lt. Alford Joseph Williams) был горячим сторонником авиации. Уильямс считал, что авиагонки внесли существенный вклад в развитие фронтовой истребительной авиации. В 1923 году Алфорд Уильямс выиграл гонку на приз Пулитцера, а затем установил новый абсолютный рекорд скорости, показав на трехкилометровой мерной трассе среднюю скорость 266,59 миль в час (429.04 км/ч). В 1925 году Уильямс финишировал вторым в пулитцеровской гонке, но самым главным его разочарованием было то, что ему было отказано войти в число пилотов-участником шнейдеровских гонок. В 1926 году Алфорд Уильямс вновь не вошел в число пилотов, которые должны были принимать участие в шнейдеровских гонках 1926 года. Этот год был особенно неудачным для Соединенных Штатов несмотря на то, что гонки в тот год состоялись на территории США.
поплавковый гидросамолет Kirkham-Williams Racer был создан для участия в шнейдеровских гонках 1927 года и установления мирового рекорда скорости. Обратите внимание на крупный двигатель Packard X-24, определивший формы самолета
Алфорд Уильямс понял, что авиационные гонки не являются приоритетом для американских военных, и решил взять дело в свои руки. В конце 1926 года Уильямс обратился за помощью к инвесторам для создания на частной основе самолета для участия в шнейдеровских гонках. Поскольку американские самолеты выиграли в двух состязаниях подряд, то победа в третьих гонках должна была навсегда оставить кубок Шнейдера в Соединенных Штатах. Уильямс получил дополнительную поддержку от различных управлений ВМС США, а руководство компании Packard Motor Car Company (Packard) заявило, что готово создать для гоночного самолета новый двигатель при условии, что ВМС США оплатят эти работы. 9 февраля 1927 года американское правительство официально объявило, что оно не будет отправлять команду для участия в шнейдеровских гонках 1927 года, проходивших в Венеции, Италия. Переговоры между Уильямсом, представителями ВМС США и компании Packard продвинулись далеко вперед, и 24 марта 1927 года было объявлено о создании консорциума для финансирования процесса создания гоночного гидросамолета. Компания Mercury Flying Corporation (MFC) была создана патриотичным спортсменом с целью создания гидросамолета-участника шнейдеровских гонок 1927 года, пилотом которого должен был стать Алфорд Уильямс.
Хотя правительство Соединенных Штатов не оказывало прямой поддержки усилиям компании MFC, со своей стороны ВМС США были готовы оказать косвенную поддержку, доставив гоночный гидросамолет в Италию и предоставив для этой машины двигатель Packard X-2775. Двигатель X-2775 (Packard model 1A-2775) был 1200-сильным (895 кВт) 24-цилиндровым Х-образным авиационным мотором жидкостного охлаждения, который разрабатывался компанией Packard с 1926 года. Данный двигатель был результатом переговоров, которые были начаты Уильямсом и посвящены силовой установке, предназначенной исключительно для гоночного самолета. В конечном итоге расходы на создание двигателя были покрыты контрактом с ВМС США, и X-2775 был одним из наиболее мощных авиамоторов своего времени.
основу системы охлаждения двигателя составляли 690 кв. футов (64,1 м²) поверхностных радиаторов, покрывавших поверхности крыльев машины. Жидкость поступала из распределительной линии в передних кромках крыльев и проходит через трубки в коллекторную линию на задних кромках крыльев. Проведенные позднее испытания показали, что выступающие трубки радиатора удваивают сопротивление крыльев
Алфорд Уильямс принял решение, что гоночный самолет должен быть спроектирован по тем же принципам, что и предыдущие гоночные гидросамолеты, которые для шнейдеровских гонок изготавливала компания Curtiss Aeroplane and Motor Company (Curtiss), и компания MFC заключила контракт с Kirkham Products Corporation (Kirkham) на проектирование и производство гоночного самолета. Основателем компании Kirkham был инженер и бывший сотрудник компании Curtiss Чарльз К. Киркхем (Charles K. Kirkham); в штате компании также были бывшие сотрудники компании Curtiss Гарри Бут (Harry Booth) и Артур Тёрстон (Arthur Thurston), которые на своем предыдущем месте участвовали в создании гоночных самолетов. Новый самолет получил обозначение Kirkham-Williams Racer, но также был известен под обозначениями Kirkham-Packard Racer, Kirkham X и Mercury X.
Kirkham-Williams Racer был построен на заводе Киркхема в Гарден-сити (Garden City), Лонг-Айленд, штат Нью-Йорк. Это был биплан с деревянным фюзеляжем, построенным под 24-цилиндровый двигатель компании Packard. Моторная рама двигателя, противопожарная перегородка и капот были изготовлены из металла. Верхние и нижние поверхности деревянных крыльев были покрыты продольными латунными трубками, служившими поверхностными радиаторами для охлаждения нагретых двигателем воды и масла. Специально разработанные трубы имели инвертированное Т-образное поперечное сечение и выступали на 0,344 дюйма (8,73 мм) над крылом, создавая гофрированную поверхность. У основания эти трубы имели ширину 0,25 дюйма (6,35 мм); толщина стенок составляла 0,009 дюйма (0,23 мм). В системе охлаждения было использовано около 12 тысяч футов (3658 м) труб, а масляный радиатор был расположен на правой консоли нижнего крыла. Вода и масло шли от передней кромки каждой консоли крыла через параллельно установленные трубы и попадали в коллектор, расположенный в задней кромке. Шасси самолета – два основных поплавка, которые были сделаны из дерева и которые вмещали в себе основные топливные баки, и система стальных стоек, которые были покрыты алюминиевыми обтекателями. Верхние оконечности передних опор системы стоек шасси соединялись с установленными на двигателе специальными контактными площадками. Кабина пилота была расположена над верхним крылом, и подголовник был вписан в установленный на верхней части фюзеляжа гаргрот, плавно переходивший в вертикальное оперение. От ветра пилота защищало заключенное в раму лобовое стекло. Под хвостовым оперением гидросамолета находился небольшой вспомогательный киль.
двигатель Packard X-2775 едва вписывался в гоночный гидросамолет. Капот двигателя установлен на арочных крепях, проходивших вдоль рядов цилиндров к кольцу, расположенному вокруг вала винта. Внешний стартер, работавший от четырех электродвигателей, подключался к втулке воздушного винта. Обратите внимание, что передние опоры системы стоек шасси соединяются с картером двигателя
Гоночный гидросамолет Kirkham-Williams Racer имел общую длину 26 футов 9 дюймов (8,15 м). Длина фюзеляжа составляла 22 фута 9 дюймов (6,93 м), а длина каждого из поплавков – 21 фут 3 дюйма (6,48 м). Верхнее крыло имело размах 29 футов 10 дюймов (9,09 м), а нижнее крыло – 24 фута 3 дюйма (7,39 м). Высота гоночного гидросамолета – 10 футов 9 дюймов (3,28 м). Масса пустого самолета составляла 4000 фунтов (1814 кг), с полной нагрузкой – 4600 фунтов (2087 кг). В состав нагрузки самолета входили 60 галлонов (227 л) топлива, 35 галлонов (132 л) воды и 15 галлонов (57 л) масла. Безредукторный двигатель Packard X-2775 приводил в движение двухлопастный металлический винт компании Hamilton Standard; винт имел диаметр 8 футов 6 дюймов (2,59 м) и регулируемый на земле шаг. Внешний стартер, работавший от четырех электродвигателей, подключался к втулке воздушного винта. Воздухозаборники карбюратора располагались в верхнем и нижнем развалах блоков цилиндров по большей части заподлицо с поверхностью капота.
В целях ускорения работ представители компании Packard принимали участие в разработке планера гидросамолета, а Алфорд Уильямс – в разработке двигателя. Постройка Kirkham-Williams Racer была завершена в середине июля 1927 года, и месяц спустя самолет был перевезен к заливу Манхассет (Manhassest Bay), расположенному на северной стороне Лонг-Айленда. Из-за погоды первые испытания были отложены до 31 июля. Рулежечные испытания показали неудачность конструкция поплавков: во время движения гидросамолета они создавали большое количество брызг и покрывали как самолет, так и кабину пилота. Во время высокоскоростной рулежки брызги привели к повреждению воздушного винта. Помимо этого недостатка самолет имел избыточный вес около 450 фунтов (204 кг).
лейтенант (капитан-лейтенант) Алфорд Уильямс готовит гоночный гидросамолет к испытаниям в заливе Манхассет. Кабина была разработана под Уильямса, и он был единственным, кто мог летать на гидросамолете Kirkham-Williams Racer. Обратите внимание на подкос, соединявший киль и стабилизатор
До гонки на приз Жака Шнейдера оставалось чуть больше месяца и времени на то, чтобы как следует протестировать самолет и перевезти его через полмира, оставалось совсем немного. Алфорд Уильямс просил отложить шнейдеровские гонки на один месяц, но британская команда отклонила запрос. Ухудшала ситуацию позиция Уильямса, который был очень оптимистичен в отношении графика испытаний самолета и который неоднократно обещал побитие мирового рекорда скорости. Проблемы с гоночным гидросамолетом Kirkham-Williams Racer в конечном итоге привели к постоянному смещению вправо сроков начала проведения запланированных скоростных полетов.
С отремонтированным винтом и новыми поплавками гоночный гидросамолет 16 августа был готов к был готов к дополнительным испытаниям. Вследствие утечки масла и наличия воздуха в системе охлаждения воды Алфорд Уильямс был вынужден отменить запланированные на день мероприятия. На следующий день 17 августа высокоскоростные рулежечные испытания были наконец-таки завершены. Уильямс объявил, что первый полет гоночного гидросамолета Kirkham-Williams Racer состоится на следующий день, но из-за неблагоприятной погоды эта дата была перенесена. Первый полет гоночного самолета состоялся 25 августа и следует отметить, что это также был первый полет и для двигателя X-2775. Некоторые источники утверждают, что Алфорд Уильямс совершил два скоростных прохода со скоростью около 250 миль в час (402 км/ч). Однако сам Уильямс заявил, что во время первого полета не было предпринято никаких высокоскоростных пролетов. Хотя скорость 250 миль в час (402 км/ч) является впечатляющей для того времени, это, скорее всего, оценка, сделанная наблюдателями, а не показатель, полученный во время пролета. Второй полет, запланированный на этот день, был прерван из-за проблем с охлаждением двигателя, вызванных попаданием воздуха в систему охлаждения.
Алфорд Уильямс, сидящий в кабине пилота, запускает двигатель X-2775. Регистрационный номер X-648 нанесен на вертикальное оперение. Фюзеляж был выкрашен в синий цвет, а крылья, поплавки и руль направления – в золотой. Обратите внимание на довольно несовершенную отделку фюзеляжа непосредственно перед хвостовым оперением
Неблагоприятная погода привела к дальнейшим задержкам, и только 29 августа во время краткого перерыва между двумя грозовыми фронтами Алфорд Уильямс смог совершить второй полет на гидросамолете Kirkham-Williams Racer. Уильямс сделал высокоскоростной пролет, во время которого машина показала максимальную скорость 275 миль в час (443 км/ч; данные неофициальные). Позднее Алфорд Уильямс заявил, что скорость, вероятно, была около 269 миль в час (433 км/ч), но он и многие другие считали, что самолет способен достичь скорости 290 миль в час (467 км/ч). Погода снова задержала полеты, и 3 сентября третий взлет пришлось прервать из-за того, что прогулочные катера вышли на курс гидросамолета и создали кильватерные струи.
4 сентября был выполнен хороший продолжительный по времени полет, после которого Алфорд Уильямс сообщил, что самолет перетяжелен на нос и на скоростях свыше 200 миль в час (322 км/ч) становился все менее и менее устойчивым. Проблема заключалась в ориентации поплавков. В их конструкцию были внесены изменения, и самолет снова взлетел 6 сентября. Алфорд Уильямс сообщил об улучшении управляемости, но некоторые проблемы по-прежнему оставались. Командование ВМС США перевело легкий крейсер «Трентон» (USS Trenton) в бруклинскую военную верфь с намерением доставить гоночный гидросамолет Kirkham-Williams Racer в Италию для участия в шнейдеровских гонках 1927 года, которые должны были начаться 23 сентября. Однако 9 сентября Алфорд Уильямс отменил все приготовления к гонкам, сославшись на склонность самолета к пикированию и вибрации поплавков.
Алфорд Уильямс стоит на поплавке во время работ по удалению воздуха из системы охлаждения; попадание воздуха в поверхностную систему охлаждения было вновь и вновь возникающей проблемой. Медные радиаторы покрывали почти всю поверхность крыла. Обратите внимание на межплоскостные стойки немного выступали над верхней поверхностью верхнего крыла
В тот момент считалось, что у гидросамолета Kirkham-Williams Racer недостаточные для участия в гонках летные характеристики, и компании Packard было предложено разработать более мощный двигатель. В течение 10 недель компания Packard разработала, сконструировала и протестировала оснащенный наддувом вариант двигателя X-2775. Нагнетатель типа Roots был установлен в передней части двигателя и приводился в движение валом воздушного винта. Вследствие нехватки времени в нагнетателе были использованы щадящие допуски, и нагнетатель обеспечивал только 3,78 футов на кв. дюйм (0,26 бар; 6,89 кПа) наддува. Оснащенный системой наддува двигатель развивал только 1300 л.с. (696 кВт), что было слишком незначительным увеличением мощности. На самолет новый двигатель не был установлен, потому что незначительное увеличение мощности сопровождалось увеличенным весом и сложностью системы нагнетания.
Поскольку участие в шнейдеровских гонках было невозможным, то Kirkham-Williams Racer был переделан из гидросамолета в самолет с колесным шасси с целью установить новый мировой рекорд скорости среди машин наземного базирования. Поплавки были сняты и вместо них под двигателем были установлены обтекаемые основные стойки, к которым были прикреплены два колеса. Небольшой подфюзеляжный киль был заменен хвостовым костылем. В дополнение к этому двигатель X-2775 получил новые капот и обтекатель втулки винта, дававшие самолету более аэродинамически чистую носовую часть.
Алфорд Уильямс сообщил, что на оснащенном колесным шасси самолета Kirkham-Williams Racer совершил четыре аварийные посадки на аэродром Митчелл-филд (Mitchel Field), но причин вынужденных посадок обнаружено не было. Как и гидросамолет машина с колесным шасси была оснащена безредукторным двигателем X-2775. На снимке хорошо виден расположенный на верхней поверхности капота воздухозаборник карбюратора
Переоборудование Kirkham-Williams Racer из гидросамолета в самолет наземного базирования было завершено в октябре 1927 года после чего машина была доставлена на аэродром Митчел-филд, Лонг-Айленд, штат Нью-Йорк. Приведенные Алфордом Уильямсом первоначальные испытания показали, что самолет тяжелый и его посадочная скорость составляет около 100 миль в час (161 км/ч). Уильямс считал, что аэродром Митчел-филд не является идеальным для экспериментальных работ с самолетом, но у компании MFC не было средств для поиска более подходящего места. В конечном итоге Алфорд Уильямс на самолете Kirkham-Williams Racer совершил четыре вынужденные посадки на аэродром Митчел-филд.
6 ноября Алфорд Уильямс в полете над трехкилометровой мерной трассой неофициально показал максимальную скорость 322,42 миль в час (518,88 км/ч). Эта скорость была значительно выше и чем официальный рекорд скорости самолетов наземного базирования, который 11 ноября 1924 года установил Флорентин Бонне и который составлял 278,37 миль в час (447,99 км/ч), и даже чем абсолютный рекорд скорости 297,70 миль в час (479,10 км/ч), установленный Марио де Бернарди 4 ноября 1927 года. Некоторые скептически относились к заявленной Уильямсом скорости, тем более что она измерена при пролетах только в одном направлении и что в тот день ветер, как сообщалось, дул со скоростью 40 миль в час (64 км/ч). Алфорд Уильямс объявил, что в ближайшее время будет предпринята официальная попытка установления нового рекорда скорости, но в дальнейшем полетов самолета Kirkham-Williams Racer зарегистрировано не было. Позднее Уильямс заявил, что 6 ноября 1927 года Kirkham-Williams Racer развил скорость примерно 287 миль в час (462 км/ч), что было намного ниже, чем предполагалось.
Алфорд Уильямс разобрал самолет и на корабле отправил в Филадельфию, штат Пенсильвания, на расположенный там авиационный завод ВМС США (Naval Aircraft Factory; NAF) для дальнейшей оценки путей повышения скорости самолета. Часть крыла была демонтирована и испытана Национальным консультативным комитетом по воздухоплаванию (National Advisory Committee for Aeronautics; NACA; НАКА) в собственной аэродинамической трубе, расположенной в Лэнгли-филд (Langley Field), штат Вирджиния. Результаты испытаний показали, что создававшие гофрированную поверхность радиаторы снижали подъемную силу, удваивали лобовое сопротивление и замедляли самолет примерно на 20 миль в час (32 км/ч). В заключение следует сказать, что находившийся в NAF самолет Kirkham-Williams Racer был использован в качестве основы для нового гоночного гидросамолета Алфорда Уильямса – Williams Mercury Racer 1929 года.
в варианте самолета с колесным шасси Kirkham-Williams Racer имел хвостовой костыль и аэродинамически более чистую носовую часть фюзеляжа. Машина выглядела как гоночная и была одним из самых быстрых самолетов в мире даже со скоростью 287 миль в час (462 км/ч)
Источники:
Schneider Trophy Seaplanes and Flying Boats by Ralph Pegram (2012)
Schneider Trophy Racers by Robert Hirsch (1993)
Master Motor Builders by Robert J. Neal (2000)
Racing Planes and Air Races Volume II 1924–1931 by Reed Kinert (1967)
Full Scale Investigation of the Drag of a Wing Radiator by Fred E. Weick (September 1929)
“Lieut. Williams’ Racing Seaplane” by George F. McLaughlin, Aero Digest (September 1927)
“Lieut. Alford J. Williams, Jr.—Fast Pursuit and Bombing Planes” Hearings Before a Subcommittee of the Committee on Naval Affairs, United States Senate, Seventy-first Congress, second session, on S. Res. 235 (8, 9, and 10 April 1930)
источник: https://oldmachinepress.com/2018/08/05/kirkham-williams-seaplane-racer-1927/
