Экспериментальные летающие лодки с подводными крыльями Bristol-Burney. Великобритания

Биплан инженера Анри Коанда – №120 – был не первым, построенным компанией Bristol, гидросамолетом. Примерно за год до этого в компании началась очень интересная серия экспериментов, которые продолжались в большой секретности почти вплоть до начала Первой Мировой войны. В октябре 1911 года Говард Пикстон на оснащенном надувными поплавками легком самолете Bristol Boxkite (No. 29) выполнил с острова Хейлинг (Hayling Island) серию полетов над водной поверхностью. В качестве пассажира в данных полетах участвовал лейтенант Королевского флота (капитан-лейтенант) Чарльз Деннистаун Берни (Lt. Charles Dennistoun Burney) – сын адмирала Сесила Берни (Cecil Burney).

Лейтенант Берни с большим энтузиазмом относился к возможности эксплуатации морских самолетов совместно с флотом и вне зависимости от береговых авиабаз. Также Чарльз Берни внимательно изучал новаторские работы Форланини (Forlanini) и Гуидони по использованию подводных крыльев для подъема моторных лодок над неспокойными водами и для уменьшения сопротивления при достижении лодками высоких скоростей. По совету отца лейтенант Берни в частном порядке отправился к сэру Джорджу Уайту (Sir George White); у Берни было несколько идей, которые он хотел совместно с компанией запатентовать с целью обеспечения их полноценной реализации.

Составленная Берни спецификация на самолет для военно-морского флота содержала в себе следующие особенности:

• • корпус, способный держаться на водной поверхности;
• • подводные крылья для взлета с неспокойного моря;
• • крылья, консоли которых могут складываться для хранения самолета на обычной шлюпочной палубе и разворачиваться во время его рулежки;
• • отдельные воздушные и водяные винты (последние должны приводиться во вращение одним или двумя отдельными двигателями, которые во время полета будут использоваться совместно).

Дальнейшие предложения включали надувные крылья и фюзеляж и 

«средства изменения площади пневматических плоскостей посредством свертывания».

Поскольку все эти оригинальные идеи требовали большого объема исследований в областях материалов и методов, лейтенант Чарльз Берни предложил начать с того, чтобы строившийся в данный момент биплан G.E.1 (No.64) должен был быть оснащен морским шасси, состоящим из трех «гидроног» (hydroped) или опор, несших каскады лопастей подводных крыльев. Пять надувных поплавков торпедообразной формы, расположенных под фюзеляжем и крылом, должны были поддерживать самолет в состоянии покоя и не должны были использоваться в качестве ходовых поверхностей.

Руководство компании было уверены в данном проекте и, будучи уверенными в поддержке Адмиралтейства, для его разработки создали секретное конструкторское бюро, получившее обозначение «отдел Х» (X Department). Данный отдел был полностью отделен от расположенного в Филтоне головного конструкторского бюро компании. «Отдел Х» начал работу сразу после Рождества 1911 года и первоначально состоял только из двух человек: Фрэнка Барнуелла (Frank Barnwell) и его помощника Клиффорда Тинсона (Clifford Tinson), который присоединился к Барнуеллу в первую неделю января 1912 года.

Несколько ранее, когда Фрэнк Барнуелл был отдан в ученичество на судостроительную компанию Fairfield Shipbuilding Company, Клайдсайд (Clydeside) [1], он помог своему старшему брату Гарольду построить и облетать первый успешный шотландский самолет, который в 1911 году выиграл приз в размере 50 фунтов стерлингов. После этого успеха братья переехали на юг в Брукландс (Brooklands), где Гарольд Барнуелл устроился на работу в концерн Vickers летчиком-испытателем. Фрэнк Барнуелл планировал присоединиться к А. В. Ро, однако получил более интересное предложение со стороны сэра Джорджа Уайта – возглавить новое секретное конструкторское бюро в Филтоне.

Лейтенант Чарльз Берни предложил оснастить свой первый биплан 60-80-сильным двигателем E.N.V., который должен был воздушный и водяные винты. Последний должен был приводиться в движение с помощью сложной системы, состоявшей из муфт, конических зубчатых передач и валов, проходивших сквозь опоры морского шасси. Промежуточный вал, несший обе муфты, должен был быть установлен в развале цилиндров двигателя. Привод промежуточного вала осуществлялся через цепную передачу.

Барнуэлл тщательно изучил схему Берни и пришел к выводу, что успех может быть достигнут только более крупным и аэродинамически чистым проектом. Оп предложил Чарльзу Берни моноплан с лодочным корпусом и водоизмещающими законцовками крыла. Были проведены эксперименты на жесткость длинной цилиндрической пневматической трубы, а крыло было спроектировано с использованием восьми таких трубок, установленных бок о бок вдоль размаха крыла внутри легких нервюр, сохранявших чистоту аэродинамического профиля. Однако прорезиненная ткань, которая на тот момент была единственным доступным материалом, при достижении заданной прочности была слишком тяжелой, и поэтому идея пневматического крыла было отклонено.

Предложенная Барнуеллом компоновка летающей лодки-моноплана с «гидроногами» была одобрена для постройки и получила обозначение X.2 и серийный номер No.92. Корпус самолета имел обшивку из тонких досок, фанерованных красным деревом; обшивка обтягивалась полотном и покрывалась лаком. Управление самолетом по крену трехлонжеронного крыла осуществлялось его перекашиванием; консоли крыла соединялись с фюзеляжем с большим углом поперечного V. В целях обеспечения поперечной устойчивости на воде обшивка крыла была покрыта водостойким лаком.

В кабине, находившейся в средней части фюзеляжа, было установлено двойное управление. Силовая установка самолета состояла из размещенного в носу одного 80-сильного радиального двигателя водяного охлаждения Canton-Unne. Привод к воздушному и водяным винтам обеспечивался с помощью двух муфт Hele-Shaw. Воздушный винт был обычным двухлопастным тянущим, тогда как водяные винты были установлены на нижних концах двух передних «гидроног».

9 мая 1912 года X.2 в порту Авонмут (Avonmouth), Бристоль, был погружен на борт лихтера «Сара» (Sarah) и в обстановке большой секретности был отправлен в Дейл (Dale) и оттуда в Милфорд-Хейвен (Milford Haven). Испытания на плавучесть были не совсем удовлетворительными, но в конечном итоге протечки были устранены и персонал приступил к рулежечным испытаниям. Благодаря водяным винтам лодка быстро разогналась, но после прохождения примерно 50 ярдов (45 м) обтекатели труб, составлявших основу конструкции «гидроног», были оторваны силой сопротивления воды.

Статические испытания с подключенным воздушным винтом показали небольшую вибрацию в переднем подшипнике, несшем основной цепной привод от коленвала. Данный недостаток необходимо было срочно устранить. Испытания, во время которых гидросамолет буксировался торпеднеым катером, показали вполне удовлетворительные результаты, однако на средних скоростях самолет был неустойчив. В конечном итоге подводная устойчивость была получена уменьшением площади некоторых подводных крыльев и установки на заднюю «гидроногу» управляемого гуля глубины (т.н. водоподъемника). Несмотря на то, что всего этого было достаточно для устойчивости при буксировке, было обнаружено, что вследствие неравных крутящих моментов подключенных водяных винтов невозможно предотвратить крен самолета. Кроме того, из-за рыскания, вызванного опущенной в воду той или иной законцовкой крыла, также необходимо было установить подкрыльевые поплавки.

В сентябре на «гидроноги» были установлены более мощные обтекатели, и было решено в рамках предварительных летных испытаний использовать буксировку. Испытания с работающей силовой установкой были отложены, поскольку двигатель заглох, когда были подключены два морских и воздушный винты. В результате двигатель был удален, а вместо него на самолет установили 500 фунтов (227 кг) балласта.

21 сентября 1912 года X.2 был отбуксирован торпедным катером, во время которой самолет при скорости ветра 12 узлов (22 км/ч) и результирующей воздушной скорости 30 узлов (56 км/ч) оторвался от воды с набором высоты. Джордж Бентли Дакр (George Bentley Dacre) – коллега Чарльза Берни – находился в кабине самолета и считывал показания приборов. Поскольку органы управления самолетом были установлены для выполнения горизонтального полета и были заблокированы, Джордж Дакр не имел возможности компенсировать положительный угол тангажа. Самолет, несомненно, восстановил бы горизонтальное положение, если бы торпедный катер-буксировщик не плыл бы слишком быстро. В результате самолет свалился на крыло и разбился к счастью без вреда для Дакра.

Адмиралтейство согласилось продолжать помогать рабочей силой и производственным оборудованием, но было решено не восстанавливать X.2. В марте 1913 года в Филтоне были начаты работы над второй летающей лодкой, получившей обозначение X.3 и имевшей в своей конструкции множество усовершенствований. Этот гидросамолет (заводской номер 159) имел большие площадь и размах крыла, чем у X.2. Силовой набор корпуса был изготовлен в Филтоне и отправлен в Коус (Cowes), где на заводе компании Saunders к нему была пришита фанерная обшивка Consuta. Собранный самолет в августе на лихтере «Сара» был отправлен в Дейл.

Существенным отличием Х.3 от своего предшественника было применение двух соосных водяных винтов противоположного вращения, установленных «спина к спине» и приводимых в движение одним валом, установленным в отдельной вертикальной трубе. Данная труба была расположена между передними «гидроногами» по оси самолета, ликвидируя тем самым крутящий реактивный момент.

Консоли крыла были упрочнены при помощи расчалок, а управление по крену осуществлялось с помощью элеронов с обратным сужением. Сиденья в кабине были установлены бок о бок, причем в кабине был только один набор органов управления.

Первоначально планировалось, что силовая установка Х.3 должна была состоять из двух 70-сильных двигателей Renault, но Адмиралтейство предложило использовать 200-сильный радиальный Canton-Unne, и данное предложение было принято. Предварительные рулежечные испытания были проведены с использованием 80-сильного двигателя Gnome.

После рулежечных испытаний консольные балки были заменены на крыло с установленными у его законцовок подкрыльевыми поплавками. Последние несли небольшие подводные крылья, в то время как основные «гидроноги» были оснащены управляемыми водяными рулями и рулями глубины.

Устойчивость при буксировке была очень хорошей, а рулежечные характеристики были удовлетворительными, хотя нос гидросамолета немного опускался, когда подключался воздушный винт. Чтобы противодействовать этой тенденции, Барнуелл разработал дополнительный передний руль глубины, расположенный непосредственно за воздушным винтом. Управление данным рулем было совмещено с работой муфты, чтобы поднять нос во время подключения воздушного винта.

После предварительных испытаний к самолету были пристыкованы консоли крыла и был установлен 200-сильный двигатель. Машина была готова к проведению летных испытаний под управлением Бастида (Busteed), но, к сожалению, в июне 1914 года Х.3 приземлился на скрытую песчаную отмель и нуждался в капитальном ремонте.

Компания запросила у Адмиралтейства более существенную поддержку продолжения исследований, однако ей было отказано. После посещения Дейла сэром Джорджем Уайтом 8 июля 1914 года программа была закрыта и Х.3 был отправлен назад в Филтон. До 1920 года машина хранилась на складе, после чего была отправлена на слом.

Барнуэлл прекрасно понимал недостатки конических зубчатых передач и длинных валов и в датированном декабрем 1913 года письме Стенли Уйату (Stanley White) он представил эскиз более простой летающей лодки с рулем глубины и подвесными винтами с цепным приводом, приводимым в действие центральным двигателем. Во время выруливания и взлета воздушные винты должны были поворачиваться вверх и во время полета возвращаться в горизонтальное положение. В водяных винтах необходимости уже не было, и все зубчатые передачи и крутящие валы были удалены.

Хотя данные идеи в 1914 году не пошли дальше эскизного рисунка, подобная компоновка была частично использована Фрэнком Барнуэллом в 1921 году в ходе работ над проектом Type 66. Особенностями конструкции данного гидросамолета, который так и не был построен, должны были стать убирающиеся рули глубины и двигатели Napier Lion.

Так закончилась серия экспериментов, которые хотя и были безуспешными по своему основному предназначению, привели лейтенанта Чарльза Берни к изобретению в 1915 году паравана – устройства для траления мин.

лейтенант Королевского флота Чарльз Берни с моделью оснащенного «гидроногами» биплана Х.1

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Компания-производитель: The British & Colonial Aeroplane Co. Ltd., Филтон, Бристоль

• [1] конурбация с центром в г. Глазго, обл. Стратклайд, Шотландия, Великобритания

источник: http://flyingmachines.ru/Site2/Crafts/Craft29516.htm