Двухместный истребитель S.3 Springbok/Chamois. Великобритания

В качестве третьей статьи своей серии, показывающей некоторые малоизвестные самолеты, построенные британской авиационной промышленностью в скудные межвоенные годы, Филипп Джарретт (PHILIP JARRETT) обращает внимание на Short Chamois, в котором были применены передовые технологии металлических конструкций, но выказал неприятные и потенциально опасные характеристики управляемости.

Доблестные истребители Bristol Fighter продержались на вооружении в Королевском летном корпусе и Королевских ВВС в течение 15 лет, пока, наконец, в 1931 году им на смену не пришли многоцелевые самолеты Westland Wapiti. В то же время в попытке найти замену Министерство авиации выпустило спецификацию, но были и сопутствующие проблемы.

К концу Первой Мировой войны производство самолетов было затруднено дефицитом древесины. В Англии она не была доступна в достаточных количествах и было сочтено, что слишком велика зависимость от импортных поставок. В случае производства большого числа самолетов, требуемых в связи с чрезвычайным положением в стране, такая зависимость оказалась бы серьезным недостатком. Кроме того, самолет, предназначенный для замены Bristol Fighter должен был служить на Ближнем Востоке, где было обнаружено, что деревянные планеры уязвимы к перепадам температуры и влажности. Клеевые соединения были чувствительны к влажности, а усадка древесины в сухих условиях вызывала разрушение соединений и люфты металлической арматуры. Также деревянные конструкции были жертвой термитов и тропических грибов.

Очевидным решением был цельнометаллический самолет. Хотя все равно было необходимо импортировать руды, они были гораздо менее громоздкими, чем древесина, и значительная британская металлообрабатывающая промышленность могла изготавливать материалы, пригодные для производства самолетов. К сожалению Министерство авиации, крайне настороженно относившееся к проблемам коррозии и усталости в конструкциях из алюминиевых сплавов, взяло консервативный подход, заказавшему переработать конструкции существующих деревянных самолетов в металлические. Это было в резком противоречии с идеями некоторых авиапроизводителей, считавших, что новые материалы требуют новых структурных методов.

Ведущим британским новатором цельнометаллических планеров был Освальд Шорт (Oswald Short) из Short Brothers. В 1920 году на олимпийском авиашоу (Olympia Aero Show) он представил построенный на собственные средства биплан Silver Streak с металлическим монококовым фюзеляжем и крыльями со стальными лонжеронами, дюралюминиевыми нервюрами и алюминиевой обшивкой. В нем не было и следа дерева или ткани. Несмотря на выполненные в Short Brothers до начала строительства машины тщательные испытания, Министерство авиации упорно хранило скепсис, но, в конце концов, приобрело его для оценки, модифицировав в двухместный. После большой задержки (обшивка крыла была заменена с обычной алюминиевой, легко гнущейся и мявшейся, на дюралюминиевую) оказалось, что Silver Streak имеет впечатляющие характеристики, честью выдержав испытания на прочность. 10 ноября 1921 года Освальду Шорту был предоставлен основной (доминирующий) патент на его систему монококовой металлической конструкции.

Short Silver Streak отправленный, после переделки в двухместный, в RAE в июне 1921 года для оценки. В его конструкции не было дерева и полотна

Кончилось тем, что в январе 1922 года для замены Bristol Fighter в соответствии с выданной D of S со спецификацией 3A были заказаны два прототипа двухместного истребителя-биплана. Спецификация была отменена в июне следующего года, но решение об использовании Королевских ВВС в качестве полиции в Ираке и в индийской Северо-Западной границе привели к восстановлению требований для замены Bristol Fighter в качестве спецификации 19/21 и к концу года был восстановлен заказ на два самолета Short S.3. Машины получили имя Springbok I и серийные номера J6974 и J6975; их заводские номера были S.586 и S.587.

Springbok I был просто военной версией Silver Streak, вновь имевшей цельнометаллические крылья и хвостовое оперение и монококовый фюзеляж. Оснащенный двигателем воздушного охлаждения Bristol Jupiter IV, самолет имел двухстоечные крылья без выноса; фюзеляж Springbok I был расположен на середине межплоскостного пространства — в стиле Bristol Fighter, для замены которого он был разработан. Лонжероны верхнего крыла присоединялись непосредственно к фюзеляжным силовым шпангоутам передней и задней кабин, центроплан оставался открытым. Позади задней кромки была кабина стрелка, оснащенного двумя пулеметами Lewis на кольцевой установке Скарффа. На левой стороне фюзеляжа расположен стреляющий вперед неподвижный синхронизированный пулемет Vickers.

первый Springbok I, J6974, в RAE в августе 1924 года. Springbok I, военная версия Silver Streak, покрыт тенью. Когда вторая машина, J6975, 30 ноября 1923 года разбилась в A&AEE, убив пилота и пассажира

Первый Springbok совершил свой первый полет 19 апреля 1923 года в Мартлшем-Хите (Martlesham Heath), месте размещения Экспериментальном центре авиации и авиационного вооружения (Aeroplane and Armament Experimental Establishment — A&AEE). После официальных испытаний были заказаны шесть экземпляров усовершенствованного варианта S.3a Springbok II. Они должны были иметь перепроектированное хвостовое оперение, покрытые полотном поверхности крыльев и хвостового оперения; бипланная коробка располагалась выше фюзеляжа. позднее заказ был уменьшен до трех самолетов (J7295 — J7297 (заводские номера S.668 — S.670)), первый из которых в Грэйне (Grain) совершил первый полет 25 марта 1925 года. 1 апреля самолет пострадал от заклинивания двигателя, но был установлен запасной и 21 апреля после приемо-сдаточных испытаний J7295 был направлен Мартлшем-Хит. Машина оставалась в A&AEE более года и появилась в Хэндоне (Hendon) на показе Королевских ВВС как "новый тип" №3.

первый Springbok II, J7295, в Рочестере, в марте 1925 года, вскоре после завершения. Ясно указаны выступающие топливные баки в верхнем крыле

Между тем Министерство авиации пересмотрело свои требования для замены Bristol Fighter и была выдана спецификация 30/24, требовавшая самолет для непосредственной поддержки сухопутных войск. В дополнение к трубующимся улучшенным всесторонним характеристикам при большем общем полетном весе были необходимы значительные изменения в списке оборудования.

Для выполнения этих требований компания Shorts решила модифицировать первый Springbok II, J7295, хотя он сохранял первоначально установленный 425-сильный двигатель Jupiter IV. В июне 1926 года самолет был возвращен в Рочестер (Rochester) на завод компании, где он подвергся существенной модификации. Первоначальный безлонжеронный монококовый фюзеляж был сохранен. Он имел яйцеобразное поперечное сечение и состоял из внешней обшивки из дюралюминиевых листов, приклепанных к имевшим различную ширину многочисленным алюминиевым круглым шпангоутам коробчатого сечения. Между шпангоутами были прикрепаны продольные балки жёсткости. Двигатель был установлен непосредственно на специально усиленный сплошной шпангоут, расположенный впереди и создававший противопожарную перегородку. Носовой обтекатель вписывал двигатель в фюзеляж, и девять цилиндров выступали примерно на середину своей длины. Запуск производился от стартера Хакса (Hucks) или ручного магнето.

два вида J7295  в Мартлшеме. Фюзеляж от Springbok II был соединен с совершенно новым одностоечным крылом. Обратите внимание на крошечную панель доступа к двигателю

Старый фюзеляж был соединен с полностью новой одностоечной конструкцией крыла; покрытые полотном крылья были построены вокруг коробчатых лонжеронов, выполненных из высокопрочной гофрированной стальной ленты, а не из круглых труб как на Springbok. Использование более толстого профиля крыла RAF 32 в верхнем крыле позволило полностью размести внутри крыла по обеим сторонам от круглого выреза два 49-галлонных (222,759 л), в то время как на Springbok они заметно выступали выше и ниже поверхности крыла. Топливо к двигателям поступало самотеком, а сами баки могли использоваться совместно или отдельно. Также в кабине пилота были установлены спаренные пожарные краны, до аварийных кранов на баках можно было дотянуться из кабины. Две плоскости, составлявшие верхнее крыло, соединялись в центроплане самолета. Элероны Фрайза, за исключением законцовок, размещались на четырех пятых длины задней кромки крыла. Нижние плоскости, имевшие меньшие размах и хорду, не имели элеронов. Они были прикреплены к центроплану, имевшему тщательно обтекаемую форму и соединявшемуся с фюзеляжем; соединение плоскостей было усилено N-образными стойками, которые также принимали нагрузки от основных стоек шасси. Межплоскостные связи жесткости состояли из пар внешних наклонных стальных межплоскостных стоек обтекаемого поперечного сечения, четырех коротких кабанных стоек и расчалок. C межплоскостным расстоянием в 5 футов 5 дюймов (1,651 м) верхнее крыло было близко к фюзеляжу, и пилот забирался в свою кабину перелезал из задней кабины через крыло и круглое отверстие в верхнем крыле.

Подобно крыльям у хвостового оперения обшивка была заменена с металлической на полотняную. Лонжероны стабилизатора и рулей высоты имели трубчатую структуру. Рули высоты и направления имели роговую компенсацию.

схемы Chamois

На самолете было установлено двойное управление. Элероны управлялись проводами, тянущимися от стандартной петли, перемещаемой с помощью скоб ручки управления, проходящими внутри поверхности через направляющие ролики к верхней плоскости, где провода поступали в стойки шпренгельных балок и оттуда к верхние и нижней поверхностям элеронов. Тросовая проводка управления рулей высоты и направления шли обратно через фюзеляж от ручки управления к стойкам шпренгельных балок, прикреплены к лонжерону руля высоты и оси руля направления. Угол атаки стабилизатора был регулируемым в пределах от -0° 13' до -3° 40' посредством кабелей от барабана и маховика в кабину через цепной привод со звездочкой под передним лонжероном стабилизатора.

На самолет были установлены простые V-образные расчалаченные основные стойки шасси с прямой осью; передние стойки включали в себя амортизаторы с использованием масла и воздуха под давлением. Они были прочнее, чем шасси Springbok, и имели шины большего сечения. Хвостовой костыль выступал из фюзеляжной хвостовой замыкающей стойки с двумя стальными трубами, задняя из которых несла амортизатор.

В своей новой форме машина была теперь известна как S.3b и была названа Chamois, хотя и сохранила свой первоначальный военный идентификаионный номер J7295. Его фюзеляж снаружи и изнутри был покрыт глянцевой белой эмалью для гидросамолетов компании Rylard; краска была создана специально для покрытия дюралюминия, который был применен на начальном этапе.

Chamois на заводе компании Short в Рочестере вскоре после завершения сборки, 1927 год

После достройки в феврале 1927 года, Chamois был отправлен в Лимпн (Lympne) для начальных летных испытаний. Летчик-испытателькомпании Джон Ланкастер Паркер (John Lankester Parker) 14 марта впервые поднял самолет в небо, взлетел снова 29 марта и 13 апреля за 38 минут поднялся на высоту 15500 футов (4724,4 м). Историк Крис Барнс (Chris Barnes) написал, что он был очень прочным и мог быть использован как истребитель. Он добавил, что монококовый фюзеляж был очень шумным и что обитатели задней кабины иногда возвращались на землю

"в состоянии коллапса, совершенно не ценящими joie de vivre (жизнерадостность) пилота".

27 апреля Паркер перегнал J7295 в Мартлшем, где самолет был передан эскадрилье №22 — подразделению, ответственному за проверку рабочих характеристик. В то же время самолет 2 июля снова появился на хэндонском показе Королевских ВВС, вновь выступая как "новый тип" №3. Chamois остался в A&AEE вплоть до ноября.

обкатка двигателя Jupiter в Рочестере. Первый полет Chamois состоялся в Лимпне 14 марта 1927 года

До сих пор хронисты приписывали последующий отказ Chamois от службы в эскадрилье из-за его низкой тяговооруженности и предубеждения против металлических самолетов со стороны официальных лиц и даже техников Королевских ВВС. Однако доклад A&AEE о машине рассказывает совсем другую историю. В свое время находясь в A&AEE J7295 испытал несколько несущественных неисправностей, в том числе утечки обводненного масла и три поломки хвостового костыля, но они рассматривались как незначительные проблемы и были быстро устранены в рабочем порядке. Реальная проблема заключалась в самой конструкции.

Вступление к статье о Chamois в издании Джейнс "Все самолеты мира" 1927 года содержится следующее заявление:

"Так как фюзеляж в районе кабины пилота сужается до точки [так в оригинале], где присоединяется верхняя плоскость, стороны кабины вырезаны довольно низко, профиль крыла в центре тоньше, и крыло между лонжероном и задней кромкой срезано, обеспечивая экипажу прекрасный обзор вперед, вверх и вниз".

В полную противоположность в A&AEE описали обзор как

"исключительно недостаточный практически во всех направлениях".

это изображение хорошо иллюстрирует то, каким образом обзор пилота Chamois был ограничен окружающими конструкциями

Очень толстый профиль крыла недалеко от кабины мешала пилоту смотреть вверх и наружу в направлении законцовок крыла или вперед над верхней плоскостью. Было очень трудно посмотреть назад и увидеть наблюдателя, а обзор вниз был затруднен нижней плоскостью. Обзор вперед был небольшим и очень ограниченным.

Доступ к задней части двигателя был "не очень хорош", так как в связи с трудностью изготовления одного большого люка без значительного ослабления монококовой конструкции для этого были предусмотрены только две маленькие навесные дверцы. Запуск был хорошим. Критики не были подвергнуты конструкция, сохраняя утверждение, что обтекание фюзеляжа было "аккуратным". Тем не менее, доступ в кабину пилота был трудным, хотя обе кабины были просторны и все приборы и органы управления были в пределах легкой досягаемости и с хорошим обзором. Кресло пилота было нерегулируемым.

взгляд под необычным углом на Chamois показывет небольшое отверстие доступа к кабине пилота

Техническое обслуживание было описано в основном как хорошее. Ходовая часть показала себя полностью удовлетворительной на всем протяжении испытаний. Каждое утро нужно было накачивать воздух в стойки, но считалось, что небольшая модификация позволит уменьшить частоту процедур. Рулежки были признаны "хорошими".

Летные испытания проводились с полной военной нагрузкой 911,5 фунтов (413,456 кг), включавшей двух членов экипажа, стреляющий вперед пулемет Vickers, установку Скраффа и пять дисков к пулемету Lewis и подкрыльевые держатели для четырех 20 фунтовых (50,803 кг) или двух 112 фунтовых (9,072 кг) бомб. Самолет брал 65 галлонов (295,496 л) топлива и 8,5 галлонов (38,642 л) масла. Таким образом, при испытаниях общий вес самолета составил 4210 фунтов (1909,656 кг).

В воздухе поперечное и продольное управление были удовлетворительными, хотя последняя была тяжелой. Управление по курсу было плохим и было трудно удержать нос машины вверху во время крутого разворота. Существовала выраженная тенденция к развороту вправо и в период испытаний на педали управления рулем направления был установлен амортизатор, предотвращавший утомление пилота. При выключенном двигателе Chamois не мог быть устойчиво планировать при приборной воздушной скорости медленнее чем 88 миль/ч (141,592 км/ч). Триммер стабилизатора был расположен центрально для взлета и полностью назад при посадке, и лучшая скорость планирования была при приборной воздушной скорости 75-80 миль/ч (120,675-128,72 км/ч). Скорость сваливания при обычном планировании была 50,5 миль/ч (81,255 км/ч), а при горизонтальном полете (крейсерская скорость) она составляла 48 миль/ч (77,232 км/ч).

Продольная управляемость и маневренность на максимальной скорости у земли, максимальная скорость около практического потолка, а на крейсерской скорости на высоте 10000 футов (3048 м) были удовлетворительными. Тем не менее управляемость при посадочной скорости была недостаточной, чтобы правильно выровнять самолет из медленного планирования из-за тенденции к пикированию, хотя это было эффективным, если самолет заходил со скоростью на 5-10 миль/ч (8,05-16,09 км/ч) большей.

На максимальной скорости у земли и около практического потолка, на крейсерской скорости на высоте 10000 футов (3048 м) поперечное управление было легким и достаточно эффективным и было признано удовлетворительным для данного типа, однако оказалось неэффективным при посадочной скорости. Для самолета данного типа поперечное управление на скорости сваливания не было достаточно эффективным.

Управление по курсу на максимальной скорости у поверхности земли и вблизи практического потолка было "корректным", но с небольшой тенденцией к рысканию. На крейсерской скорости на высоте 10000 футов (3048 м) оно было "довольно неэффективным", в то время как на посадочной скорости оно было "очень неэффективным". Управляемость по курсу была недостаточной, чтобы держать самолет прямо на скорости сваливания.

Chamois обладал продольной устойчивостью на максимальной, крейсерской скоростях, малой скорости и в крутом пикировании с выключенным двигателем. Самолет был с тенденцией к пикированию при планировании с отключенным двигателем и отбалансирован на скорости 90 миль/ч (144,81 км/ч) с углом атаки стабилизатора, отклоненным полностью вниз.

Поперечная и путевая устойчивости были не так хороши, руль направления "явно избыточен" на  всех скоростях и вызывал тенденцию к рысканию. Если пилот убирал ноги с педалей руля направления, то создавались незатухающие колебания по курсу. На малой скорости продольная устойчивость была менее выраженной и имелась устойчивая тенденция самолета к штопору. Плохие продольные управление и устойчивость, вероятно, привели к инструкциям Министерства авиации в письме от 10 августа 1927 года, указывавшим штопорные испытания на Chamois не проводить. Если бы самолет вошел невозвратимый штопор, то шансы пилота на спасение из своей ограниченной кабины, вероятно, были небольшими.

толстый профиль верхнего крыла Chamois позволил разместить топливные баки полностью в его глубине. Испытания показали плохие управляемость и устойчивость, и в Министерстве авиации постановили, что штопорные испытания не должно проводиться. Блокировка фюзеляжем и стабилизатором руля направления могла заблокировать выход из штопора

Кроме того, случился трагический прецедент. Летчик-испытатель A&AEE флайт-офицер (старший лейтенант) Эрнест "Дики" Берд (Fg Off Ernest "Dicky" Bird) и его пассажир капрал (младший сержант) Джордж Бадд (Cpl George Budd) погибли в Мартлшеме, когда Springbok I, J6975, не удалось выйти из штопора; самолет разбился и загорелся 30 ноября 1923 года в связи с блокировкой руля направления фюзеляжем и стабилизатором; самолеты с короткими, толстыми фюзеляжами круглого сечения подозревались в опасных штопорных свойствах. Хотя фюзеляж Chamois был несколько больше чем у Springbok I, не может быть никаких сомнений, что Министерство авиации проявлило разумную осторожность, особенно в связи с неудовлетворительным поведением самолета.

Испытания вооружения и расхода топлива не осуществлялись.

Выводы о характеристиках самолета с учетом требований к типу заключали, что Chamois был

"не подходящим для выполнения обязанностей самолета взаимодействия с сухопутными войсками и выполнения других функций".

Главными возражениями были недостаточный обзор и отсутствие эффективных путевого и поперечного управления при скоростях близких к скорости сваливания; также машина была очень перетяжеленной на нос и с плохим доступом в кабину пилота.

Должно было быть очевидным для авиапроизводителя, что для устранения этих были необходимы значительные переработки и такие дорогостоящие и трудоемкие работы над одноразовым прототипом были неоправданными. Кроме того, к тому времени когда появится улучшенный Chamois, проект уже устареет. Вера Освальда Шорта в будущее цельнометаллических самолетов осталась прежней и в конечном итоге окупилась, но Chamois был одним из семян, упавших на обочину. В конце своего нахождения в A&AEE J7295 был отправлен на слом.

В подготовке этой статьи автор выражает благодарность сотрудникам Управления исследований и оценок министерства обороны, Фарнборо, Государственного архива, A&AEE, Боскомб-Даун, и Short Brothers.

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Силовая установка: один 425-сильный девятицилиндровый радиальный двигатель воздушного охлаждения, выдававший 389 л.с. при 1575 об/мин и вращавший деревянный двухлопастный тянущий винт левого вращения диаметром 9 фт 9 дйм (2,972 м)

Размеры:

размах крыла
верхнего 45 фт 1 дйм (13,741 м)
нижнего 35 фт 1 дйм (10,693 м)
хорда крыла
верхнего 7 фт 3 дйм (2,21 м)
нижнего 4 фт 6 дйм (1,371 м)
площадь крыла
верхнего 302,4 фт² (28,094 м²)
нижнего 137,9 фт² (12,811 м²)
стреловидность 3°35'
поперечное V 4°15'
угол атаки 2°50'
межплоскостное расстояние 5 фт 5 дйм (1,651 м)
вынос крыла 10,5 дйм (0,267 м)
длина 30 фт 1,5 дйм (9,182 м)
высота 10 фт 8,5 дйм (3,264 м)
колея 8 фт 2 дйм (2,489 м)

Вес:

пустого с водяным охлаждением) 2719,75 фнт (1233,679 кг)
с полной нагрузкой (на испытаниях) 4210 фнт (1909,656 кг)
удельная нагрузка 
на крыло 9,56 фнт/фт² (46,677 кг/м²)
на мощность 10,8 фнт/л.с. (4,9 кг/л.с.)

Летные характеристики (при весе 4210 фунтов):

максимальная скорость на высоте 
1000 футов (304,8 м) 116,5 миль/ч (187,449 км/ч)
5000 футов (1524 м) 108,5 миль/ч (174,577 км/ч)
10000 футов (3048 м) 95,5 миль/ч (153,66 км/ч)
15000 футов (4572 м) 77 миль/ч (123,893 км/ч)
посадочная скорость 55 миль/ч (88,495 км/ч)
скорость сваливания 55,5 миль/ч (89,3 км/ч)
время подъема на высоту 
1000 футов (304,8 м) 1 мин 6 сек
5000 футов (1524 м) 6 мин 30 сек
10000 футов (3048 м) 17 мин 6 сек
15000 футов (4572 м) 44 мин 6 сек
приблизительный абсолютный потолок 16400 фт (4998,72 м)
практический потолок 14600 фт (4450,08 м)
длина разбега 118 ярд (107,9 м)
длина одъема на высоту 50 футов (15,24 м) 264 ярд (241,402 м)
длина пробега 118 ярд (248,72 м)

Вооружение: один неподвижный стреляющий вперед 0,303" (7,7-мм) пулемет Vickers, один 0,303" (7,7-мм) пулемет Lewis в кольцевой установке Скраффа и пять дисков боеприпасов. Подкрыльевые держатели для четырех 20 фнт (50,803 кг) или двух 112 фнт (9,072 кг) бомб

источник: PHILIP JARRETT "LIMITED EDITIONS" Aeroplane Monthly, November 1996