Гигантский триплан. Опытный тяжелый бомбардировщик Tarrant Tabor. Великобритания

Гигантский триплан. Опытный тяжелый бомбардировщик Tarrant Tabor. Великобритания

Интересная винтажная статья «The Tarrant giant tripalne, the “Tabor”» выкладывается на сайт в продолжение темы опытного тяжелого бомбардировщика Tabor, поднятой в статье «Опытный тяжелый бомбардировщик Tarrant Tabor. Великобритания». 

После тщательного изучения триплана Tarrant «Tabor», краткая ссылка на который была сделана в нашем журнале на прошлой неделе, очень трудно определить какие из его характеристик обладают большей новизной: аэродинамическая компоновка или принятые конструктивные принципы. Обе эти характеристики представляют много необычных аспектов. Возможно в итоге конструктивная сторона окажется более интересной.

TARRANT TRIPLANE – Схема общего вида в трех проекциях

С точки зрения аэродинамики наиболее выразительными особенностями бомбардировщика Tarrant Tabor – помимо его огромных размеров – являются нижнее и верхнее крылья, имеющие меньший по сравнению со средним крылом, размах и расположение различных линий тяги по отношению к центру сопротивления. Мы не зря перечислили данные особенности именно в этом порядке: при первом же взгляде на машину нас поражают ее гигантские размеры. Это впечатление вызвано, возможно, не столько размахом крыла, хотя по общему признанию 131 фут 3 дюйма (40,01 м) является огромной величиной, сколько высотой, на которой установлено верхнее крыло. Если стоять близко к машине, то расстояние от земли до центральной секции верхнего крыла в 37 футов 3 дюйма (11,35 м) выглядят внушительно, и два 450-сильных двигателя Napier, установленных между центральным и верхним крылом, выглядят смехотворно маленькими.

ОДНО ИЗ КРЫЛЬЕВ САМОЛЕТА – Данный снимок дает хорошее представление о размерах самолета

Что касается трехпланной компоновки, то необычное удлинение среднего крыла сразу же привлекает к себе внимание. Также следует отметить, что элероны установлены только на среднем крыле и с учетом дополнительной нагрузки, накладываемой увеличенным размахом данного крыла, способ крепления, используемый для выступающих частей данного крыла, может быть подвергнут критике: стойки сжатия большой длины должны воспринимать вертикальные нагрузки. Обычно обнаруживается, что в трипланной компоновке среднее крыло менее эффективно, чем два других; вероятно, что же самое наблюдение применимо к механизации крыла, установленной на среднем крыле. Смягчающим обстоятельством, конечно, является тот факт, что верхнее и нижнее крылья имеют меньший размах и, следовательно, с большой долей вероятности не будут влиять на эффективность среднего крыла. Однако поскольку в районе законцовок крыла обычно возникают возмущения потока, то вполне возможно, что на элероны может быть оказано воздействие. Впрочем, все это чисто теоретические рассуждения, и только практические эксперименты могут представить убедительные доказательства.

Следующим в списке особенностей конструкции самолета является различное расположение линий тяги двигателей; другими словами, размещение всех шести двигателей далеко друг от друга. На виде спереди схемы общего вида видно, что все двигатели не только расположены далеко от фюзеляжа – намного дальше, чем на двух- или многодвигательных машинах, – и два двигателя установлены очень высоко. Вероятно, при всех работающих двигателях любое расхождение между центром сопротивления и центром тяги не будет значительным. Однако можно предположить, что в случае отключения одного из верхних двигателей в целях компенсации разворачивающего момента потребуется отключение одного из двигателей на противоположной консоли нижнего крыла. Если же посмотреть на это с другой стороны, то если общая тяга силовой установки самолета с четырьмя нижними работающими двигателями будет достаточной, то два верхних двигателя будут создавать резерв мощности. Запуск верхних двигателей увеличит высоту результирующей линии тяги силовой установки и как следствие потребует значительного изменения балансировки центроплана горизонтального оперения. Во время недавнего обсуждения с некоторыми авиационными специалистами данная точка зрения была в целом принята, хотя затем нам было указано, что любая попытка экипажа бомбардировщика Tarrant поднять хвост будет уравновешена нисходящей тягой с верхнего крыла. Это возражение представляется верным, и, следовательно, эффект от разнесения двигателей на большие расстояния может оказаться меньше, чем можно себе представить на первый взгляд.

Выше уже упоминалось о необычном креплении выступающих частей среднего крыла. В равной степени необычными является система межкрыльевых стоек машины. Следует отметить, что фюзеляж не устанавливается на нижнее крыло, а поддерживается V-образными стойками, которые проходят через среднее крыло и доходят до верхнего крыла. Длина участка крыльевого лонжерона, находящегося между точками крепления к верхнему крылу этих V-образных стоек, делится надвое вертикальной стойкой, выходящей из верхней части фюзеляжа. Стойки с обеих сторон от каждого из двигателей будут расходиться в направлении от нижнего крыла к верхнему. По нашему мнению целью данного технического решения было разделение лонжеронов верхнего крыла на своеобразные участки «свободной длины», соответствующие нагрузке в любой точке. Другими словами, чем больше нагрузка на данном участке, тем меньше будет длина участка.

От внешних моторных стоек до законцовок всех крылья имеют угол поперечного V равный 4 градуса, центральные секции крыльев поперечного V не имеют. Машина представляет собой ортогональный триплан, у которого в виде сбоку межплоскостные стойки установлены под прямым углом к линиям хорд крыльев, что фактически представляет небольшое смещение назад.

Горизонтальное оперение бомбардировщика Tarrant Tabor имеет бипланную компоновку. В дополнение к двум рулям высоты, шарнирно прикреплённым к стабилизаторам, горизонтальное оперение имеет третий руль высоты, расположенный примерно посередине между верхним и нижним. Дополнительный и нижний рули высоты связаны со штурвальной колонкой в то время как верхний руль высоты управляется отдельным балансировочным устройством, расположенным на борту кабины пилота. Данный руль высоты занимает место обычной управляемой хвостовой поверхности и, как это будет показано, обеспечивает балансировку машины, фактически изменяя изгиб верхнего стабилизатора вместо обычной практики: изменять угол атаки плоского стабилизатора.

С конструктивной точки зрения преобладающей особенностью бомбардировщика Tarrant Tabor является адаптация принципов фермы Уоррена к деревянной конструкции. В постройке мостов и схожих работах фермы Уоррена уже давно широко используется, но в производстве самолетов их применение было отложено по различным практическим причинам. В то время как в клепаных металлических ферменных конструкциях стяжек к фланцам не представляет больших трудностей, то в деревянных конструкциях соединение этих элементов представляет собой определенную сложность. Нельзя сказать, что древесина не обладает хорошей прочностью на растяжение, но трудность заключается в обеспечении хороших оконечных соединений, другими словами крепления скоб во фланцы балок. Первый по-настоящему действенный способ сделать это на деревянных конструктивных элементах был разработан и запатентован г-ном У. Дж. Таррантом (W. G. Tarrant) и представлен на тяжелом бомбардировщике Tabor.

Как указывает один из сопровождающих эскизов (рис.1), метод г-на Тарранта состоит в изготовлении лонжеронов и т.д. из поясов, состоящих из трех элементов с вырезанными в них продольными углублениями. Стенки или правильнее сказать диагональные связи жесткости, состоят из двух смещенных друг относительно друга ферм Уоррена. Стенки оснащены небольшими шаровидными деталями для установки в канавки и промежуточными деталями, приклеенными к оконечностям стенок.

Рис.1

Как мы видим у данной формы конструкции помимо ее достоинств с точки зрения массы и прочности преимущество заключается в том, что можно использовать небольшие по размерам деревянные детали. Данный фант имеет наибольшее значение в то время, когда древесина такой длины, которая потребовалась бы для машины такого размера, будет практически недоступна. Более того, тот факт, что используются малоразмерные деревянные детали, сам по себе является хорошим фактором безопасности, поскольку ни один дефект с большой степенью вероятностью останется незамеченным.

Тот же принцип создания ферменных конструкций был применен при создании лонжеронов стабилизатора, фюзеляжных шпангоутов круглого поперечного сечения и лонжеронов на определенной части его длины. Что касается соотношения веса и прочности изготовленных по этому принципу крыльевых лонжеронов, то нам сообщили, что разработчики машины г-на Тарранта обнаружили, что при той же прочности такая конструкция позволяет сэкономить около 10% веса по сравнению с лонжеронами коробчатого сечения. Допущением, на которое пошли разработчики, и оно является вполне оправданным, является толщина стенок лонжерона коробчатого сечения: предполагается, что по практическим причинам невозможно сделать стенки лонжерона более тонкими, чем 3/16 дюйма. Таким образом, г-н Таррант, по-видимому, открыл конструктивный метод, который может быть весьма полезен при создании очень крупных самолетов будущего при предположении, что в течение следующих нескольких лет древесина останется материалом, используемым для большинства узлов и деталей машины. Однако в конечном итоге металл вытеснит дерево.

Крыльевые нервюры стандартного типа и изготовлены из ели. Следует упомянуть, что у крыльевых нервюр был использован аэродинамический профиль RAF-15. Нервюры крыла прикреплены к лонжеронам таким образом, чтобы передавать напряжения сдвига на лонжероны. Как это делается продемонстрировано на одном из сопровождающих статью эскизов (рис.2). шпунт из трехслойной фанеры проходит между верхним и нижним поясами лонжерона, расширяясь на небольшое расстояние с каждой стороны лонжерона. Две вертикальные полосы, прикрепленные и привинченные к этому шпунту с каждой стороны лонжерона, имеют между ними промежуточную деталь такой же толщины, что и стенки нервюр.

Рис.2

Что касается крыльевых нервюр, то в отношении них можно упомянуть внутренние стойки, работающие на сжатие и использующиеся в качестве задних подкосов. В некоторых машинах эти элементы имеют форму коробчатых нервюр, в других используются сплошные деревянные стойки с квадратным поперечным сечением; еще одним способом является использование стальных труб. В бомбардировщике Tarrant Tabor стойки сжатия имеют квадратное поперечное сечение как это показано на рисунке 3. Схожая конструкция использована в межкрыльевых стойках с добавлением, разумеется, обтекателей. В качестве придающих аэродинамическую чистоту элементов используются деревянные детали и двухслойная фанера, сходная по составу с той, которая используется в обшивке фюзеляжа. Для придания этой фанерной конструкции требуемой формы используется прессование, позволяющее принимать требуемую форму. Слои волокон в данной конструкции наносятся таким образом, чтобы они находились примерно под прямым углом друг к другу (рис.4). Фанерная конструкция накладывается на полосы шириной 1½ дюйма (3,8 мм) и толщиной, изменяющейся от 1 мм до 3 мм в зависимости от нагрузок, которые она должна выдержать. На рисунке 5 показано сечение одной из межплоскостных стоек. На рисунке 6 показан типичный лонжеронный узел.

Рис.3, 4

Рис.5

Рис.6

Уже упоминавшиеся в статье элероны или механизация крыла установлены только на среднем крыле, размеры чуть более 100 кв. футов каждый. Элероны установлены таким образом, что были сбалансированы по всей длине, а не только на небольшом участке на законцовке. Это достигается путем установки оси вращения примерно на одной трети длины хорды от передней кромки и удержания шарниров с помощью прочных коробчатых нервюр. Для уменьшения длины хорды элеронов, которая была бы чрезмерной, если бы они были прикреплены к основному заднему лонжерону, на нервюры был установлен вспомогательный лонжерон, выступавший за задний основной лонжерон. Длина хорды элеронов составляет 3 фута 9 дюймов (1,14 м) с линией шарниров на расстоянии 9 дюймов (0,23 м) от передней кромки.

Основу силового набора фюзеляжа монококового типа составляют шпангоуты круглого поперечного сечения, изготовленные по тому же общему принципу, который уже рассматривался при описании лонжеронов крыла, и лонжероны, которые на определенном участке длины имеют аналогичную конструкцию. В качестве обшивки используется двухслойная фанера, которая прикрепляется к двум толстым узким полосам, которые пересекаются друг с другом приблизительно под прямым углом. Качество изготовления конструкции фюзеляжа превосходное. Помимо всего прочего монококовая форма имеет очень большое преимущество, заключающееся в том, что она дает гораздо больше пространства внутри, не имеет внутренней системы расчалок и тому подобного, что разделяет внутреннее пространство фюзеляжа на ряд «птичьих клеток».

TARRANT TABOR – Снимок большого монококового фюзеляжа

Важность этого технического решения для перевозки пассажиров будет очевидна. Следует отметить, что только основные шпангоуты изготовлены с использованием ферм Уоррена. Между этими основными шпангоутами находятся более легкие одиночные шпангоуты. На виде сбоку чертежа общего вида хорошо показано, что фюзеляж в центральной части имеет цилиндрическую форму. Длинные лонжероны в этой части представляют собой фермы Уоррена, в то время как к оконечностям они сужаются до отдельных элементов, как показано на рисунке 7. Способ крепления участков фюзеляжных лонжеронов и шпангоутов без применения обрезывания представлен на другой иллюстрации (рис.8). Пояса шпангоутов проходят вне поясов лонжеронов и для того подведения внешнего пояса лонжерона к обшивке используется промежуточная деталь так, как это показано на рисунке 8. Как нам представляется рисунок не требует пояснений.

Рис.7

Рис.8

Два пилота, места которых находятся в носовой части фюзеляжа, сидят рядом, и все элементы управления дублируются. Элероны и рули высоты (средний и нижний) управляются с помощью рулевых колес, а рули направления с помощью ножных педалей. Для балансировки стабилизатора на каждой стороне кабины пилота – по одному на каждого пилота – установлено по колесу, которые предназначены для верхнего руля высоты.

Сразу за сиденьями пилотов расположена поперечная перегородка, образующая приборную панель бортинженера. На данной панели в легкодоступных местах были расположены многочисленные приборы управления всеми шестью двигателями. На представленном ниже эскизе (рис.9) показана эта приборная панель бортинженера и кабина пилотов видимая через дверь, сообщающуюся с машинным отделением.

Рис.9

В конструкции самолета предусмотрено, что бортинженер может выйти на крылья через специальный люк и, таким образом, получить доступ к любому из двигателей, которому необходимо внимание.

С целью освобождения центральной части фюзеляжа большая часть бензина размещается в топливных баках в бортах и верхней частях корпуса самолета. Способ размещения топливных баков показан на рисунке 10.

Рис.10

Хвостовое оперение имеет довольно традиционную конструкцию и не требует каких-либо особых комментариев. Как упоминалось выше единственным отличием от общепринятой практики является выполнение балансировки не посредством изменения угла атаки фиксированного стабилизатора, а посредством изменения угла отклонения верхнего руля высоты. Во время полета регулировка хвостовых плоскостей не производится, но нижний стабилизатор был установлен таким образом, что может обеспечивать небольшую регулировку, когда машина находится на земле.

Ходовая часть самолета состоит из двух отдельных узлов, каждый из которых расположен непосредственно под двигателем. На эскизе, приведенном в данной статье (рис.11), представлен один из этих узлов. Каждый узел состоит из того, что из-за отсутствия лучшего термина мы будем называть двумя «усеченными литерами V», через нижние концы которых подвешена очень прочная ось. Между двумя «усеченными литерами V» на данной оси размещены три колеса. Размеры снабженных шинами колес Палмера составляют 1500 на 300. На оконечностях оси на прочных продольных элементах установлены подшипники. Данные элементы способны выполнять перемещения по вертикали вверх и вниз, но имеют фиксацию, затрудняющую перемещения в двух других осях. Колесная ось оснащена амортизацией в виде обернутого вокруг нее резинового жгута и фиксированных нижних элементов «усеченных литер V». Эскиз объясняет принцип амортизации колес. Излишне говорить, что передний и задний элементы основной стойки шасси усилены расчалками для восприятия поперечных нагрузок.

Рис.11

Как показано на схеме общего вида двигатели расположены следующим образом: два двигателя, установленные над средним крылом и вращающие тянущие винты, и четыре двигателя, установленные над нижним крылом и вращающие толкающие и тянущие винты. Силовая установка состоит из шести двигателей Napier с тягой по 450 л.с. каждый. Тянущие винты являются двухлопастными с диаметром 12 футов 6 дюймов (3,81 м) в то время как толкающие винты – четырехлопастные с диаметром 10 футов 7¼ дюймов (3,23 м). Двигатели могут быть запущены из кабины системой компании Maybach. Испарители расположены рядом с двигателями и соединены с расположенным в фюзеляже ручным насосом. Для запуска двигателей можно поднять выпускные клапаны, закачать насосом бензин или эфирные пары в цилиндры двигателей, после чего закрыть клапаны и инициировать смесь искрой от ручного магнето, размещенного на приборной панели бортинженера. Следует отметить, что для облегчения запуска предусмотрен подогрев воды системы охлаждения двигателей. Как мы понимаем позднее – сразу же как только он будет разработан надежный образец – на самолет будет установлен электрический стартер.

Что касается системы зажигания, каждый двигатель оснащен двумя магнето. Заземляющие провода от каждого магнето идут на приборную панель бортинженера, на которой имеется двойной выключатель для каждого двигателя. Каждый из этих выключателей управляет двумя магнето определенного двигателя. От этих переключателей выводы отводятся на главный выключатель, способный заземлить 12 магнето одновременно. Этот главный выключатель расположен в кабине пилотов в пределах досягаемости любого из них. На приборной панели бортинженера установлены два пусковых магнето, каждый из которых обслуживает по три двигателя через распределительный выключатель. Первый пусковой магнето управляет тремя правыми двигателями, второй магнето – тремя левыми двигателями.

Система охлаждения силовой установки устроена так, что каждый двигатель имеет свою независимую подсистему. Насос через трубопровод подает холодную воду из нижней части радиатора в двигатель. После прохождения через все каналы кожуха водяного охлаждения вода проходит через трубопровод в нижнюю часть установленного под двигателем водяного бака и затем переводится в ответвление трубопроводной системы. Радиаторы размещены под двигателями и снабжены жалюзями для регулирования охлаждения.

В заключение следует сказать, что вес с полной нагрузкой бомбардировщика Tarrant Tabor составляет около 45000 фунтов (20412 кг) из которых полезная нагрузка составляла 19000 фунтов (8618 кг). Количество перевозимого бензина составляет 10000 фунтов (4536 кг) в результате на долю пассажиров и/или грузов остается 9000 фунтов (4082 кг). Этих 10000 фунтов (4536 кг) топлива достаточно для полета на максимальной скорости на дальность 900 миль (1448 км) в то время как на крейсерской скорости этих 10000 фунтов (4536 кг) топлива оценивается в 1200 миль (1931 кг). Если перевозить меньше пассажиров, то высвободившийся вес можно потратить на дополнительный запас топлива, то дальность полета будет, разумеется больше. Расчетный практический потолок машины составляет 13000 футов (3962 м), а расчетное время набора высоты имеет следующие величины: 5000 футов (1524 м) за 10½ минут, 10000 футов (3048 м) за 33½ минуты, 13000 футов (3962 м) за чуть более одного часа.

Ниже приводится таблица основных размеров и весов бомбардировщик Tarrant Tabor:

Двигатели: шесть 500-сильных Napier Lion
Размах крыльев: среднее крыло 131 фут 3 дюйма (40,01 м); верхнее и нижнее крылья 98 футов 5 дюймов (30,00 м)
Общая площадь крыльев: 4950 кв. футов (460 м²)
Общая высота: 37 футов 3 дюйма (11,35 м)
Общая длина: 73 фута 2 дюйма (22,30 м)
Фюзеляж обтекаемый круглого поперечного сечения с максимальным диаметром 11 футов (3,35 м)
Межкрыльевой промежуток: между верхним и средним крыльями 14 футов 9 дюймов (4,5 м), между средним и нижним крыльями 14 футов 9 дюймов (4,5 м)
Длина хорды 15 футов 1 дюймы (4,62 м)
Поперечное V: 4 градуса у всех крыльев
Площадь элеронов; установлены только на среднем крыле: 105 кв. футов (9,75 м²) каждый = 210 кв. футов (19,51 м²)
Площадь килей: 42 кв. фута (3,9 м²) каждый = 84 кв. футов (7,8 м²)
Площадь рулей направления: 31 кв. фут (2,88 м²) каждый = 62 кв. фута (5,76 м²)
Площадь стабилизаторов: 184 кв. фута (17,09 м²) каждый = 368 кв. футов (34,19 м²)
Площадь рулей высоты: 81 кв. фут (7,53 м²) каждый = 162 кв. фута (15,05 м²)
Площадь промежуточного руля высоты 54 кв. фута (5,02 м²)
Размах стабилизаторов 30 футов (9,14 м)
Расстояние между стабилизаторами 10 футов (3,05 м)
Угол установки крыльев относительно фюзеляжа 3 градуса
Угол установки верхнего стабилизатора относительно фюзеляжа 2 градуса
Угол установки нижнего стабилизатора относительно фюзеляжа 0 градусов

Вес:

Нижнего крыла 1903 фунта (863 кг)
Среднего крыла 2691 фунт (1221 кг)
Верхнего крыла 1833 фунта (854 кг)
Межплоскостных стоек 2543 фунта (1154 кг)
Внешних расчалок 608 фунтов (276 кг)
Всего 9578 фунтов (4345 кг)

Стабилизаторов 334 фунта (152 кг)
Рулей высоты 117 фунтов (53 кг)
Килей 98 фунтов (44 кг)
Рулей направления 40 фунтов (18 кг)
Всего 589 фунтов (267 кг)

Фюзеляж (включая и бомбодержатели) 3590 фунтов (1628 кг)
Шасси (основные стойки) 2582 фунта (1172 кг)
Хвостовой костыль 60 фунтов (27 кг)
Система управления 501 фунт (227 кг)
Всего 6733 фунта (3054 кг)

Двигатели, пропеллеры, радиаторы, вода и т.д. 7200 фунтов (3266 кг)
Вспомогательные агрегаты двигателей 650 фунтов (295 кг)
Топливо и баки (1600 галлонов [7274 л]) 12662 фунта (5743 кг)
Масло и баки (92 галлонов [418 л]) 1050 фунта (476 кг)
Экипаж (5 человек) 1080 фунтов (490 кг)
Радиостанция 100 фунтов (45 кг)
Пулеметы и вооружение 380 фунтов (172 кг)
Бомбы и приборы 4650 фунтов (2109 кг)
Общий вес самолета 44672 фунта (20263 кг)

Недавно, когда представителям прессы было разрешено осмотреть машину, г-н Таррант заявил, что хотел бы выразить свою благодарность Королевскому авиационному НИИ (Royal Aircraft Establishment – RAE), Фарнборо, без ценной и добровольной помощи которого проблемы монтажа и доводки самолета оказались бы еще более трудными, чем это было на самом деле, и в связи с этом он хотел бы упомянуть сотрудников RAE майоров Тернера (Major Turner) и Гринстеда (Major Grinstead), которые оказали неоценимую помощь в решении многих проблем, продолжавших возникать и связанных с характером работы. Из тех, кто непосредственно работали с г-ном Таррантом, следует упомянуть капитана Э. Т. Роулинга (Capt. E. T. Rawlings, D.S.C. [кавалер Креста «За отличную службу»]) и капитана Т. М. Уилсона (T. M. Wilson). Капитан Э. Т. Роулинг является генеральным директором компании. Он запомнился всем читателям журнала «Flight» как участник знаменитого перелета на бомбардировщике Handley Page из Лондона в Константинополь и как человек, который с большим эффектом бомбил турецкую столицу. Капитан Т. М. Уилсон является сотрудником технического управления Министерства авиации. Капитан Уилсон был прикомандирован Министерством г-ну Тарранту и затем стал сотрудником его компании. Во многом благодаря капитану Уилсону машина превратилась в летательный аппарат, каковым он является сейчас.

TARRANT TABOR – Эскиз, показывающий как будет выглядеть машина в полете

В заключение следует отметить, что человеком, который будет пилотировать машину, является капитан Ф. Дж. Данн (Captain F. G. Dunn, A.F.C. [кавалер Креста ВВС]), который запомнился нашим читателям еще перед Войной в качестве одного из пилотов Грэхема-Уайта (Grahame-White) в Хендоне. Сразу же после начала военных действий Ф. Дж. Данн сформировал боевую группу, которая влилась в состав военно-воздушных сил. В группе капитана Данна были такие пилоты как Стрендж (Strange), Карр (Carr), Лилиуайт (Lillywhite), Ноэль (Noel), Ховарт (Howarth), Пашли (Pashley) и Мантон (Manton).

источник: «THE TARRANT GIANT TRIPLANE, THE “TABOR”» «FLIGHT» MAY 15, 1919, СТР.626-632