Гонки 1933 года на кубок Дётч-де-ла-Мёрт Часть 2 Гоночный самолет Caudron 360

Продолжаю выкладывать материалы технического меморандума NACA №724, посвященного гонкам 1933 года на кубок Дётч-де-ла-Мёрт. Сегодня на сайте размещается его вторая часть, посвященная машине, занявшей второе место — самолету Caudron 360. Еще раз напоминаю, что качество распознавания размещенного в сети документа было откровенно плохим и как следствие большая часть фотографий представляет собой черные пятна. Поиск замены в сети был неудачен и я буду очень признателен, если кто-то сделает его лучше меня.

ЗАНЯВШИЙ ВТОРОЕ МЕСТО ГОНОЧНЫЙ САМОЛЕТ CAUDRON 360

Аэродинамика

Гоночный самолет Caudron 360 представляет собой моноплан с низкорасположенный крылом. Крыло трапецевидное с округлыми законцовками, относительное удлинение 6,6; конусность 40%. Профиль крыла симметричный двояковыпуклый, установленный с углом поперечного V равным 2°, верх крыла прямой. На протяжении размаха профиль крыла подвергается трем изменениям: уменьшение длины хорды с 1,5 м (4,92 фт) у корней до 0,6 м (1,97 фт) у законцовок; уменьшение относительной толщины с 12,8% у корней до 6,4% у законцовок; относительное увеличение радиуса кривизны передней кромки у законцовок. Господин Риффар (Riffard) считает, что третья уловка в значительной степени способствует утоньшению крыла.  

100 Cx min изолированного крыла (модели) 0.8; 100 Gx шасси (модели) 0.4; 100 Cx min самолета целиком (модели) 1.77; сопротивление (расчетное) связанное с охлаждением двигателя 100 Cx = 0.43. общее сопротивление самолета, используемое при расчете характеристик, 100 Cx = 2.2. поперечное расположение крыла относительно фюзеляжа с торцами, параллельными линии соединения элементов, устраняет интерференцию между крылом и фюзеляжем. Крыло оснащено закрылками, расположенными на задней кромке, ширина которых равна 30% длины хорды крыла. Эти закрылки позволили увеличить Czmax примерно на 30%. Применение двойных закрылков может увеличить этот показатель на 37%, но после испытаний в аэродинамической трубе это устройство не было принято в связи с тем, что усложнение конструкции не окупалось выгодами от его применения. Управление закрылками объединено с управлением стабилизатором (смотри описание «Superphalene», “L ’Aeronautique”, №163, стр. 380, декабрь 1932 года).      

Конструкция

Крыло

Крыло оснащено неразъемным коробчатым лонжероном, полки которого были изготовлены из слоистой ели, а стенки из березовой фанеры. Все расчеты были выполнены на основе использования одного лонжерона, но в конструкции применен вспомогательный лонжерон, к которому шарнирно крепятся элероны и который почти удваивает прочность. Деревянные нервюры с простыми перемычками, идущими через каждые 15 см (около 5,9 дйм); нервюры изготовлены из двухмиллиметровой (0,08 дйм) березовой фанеры, покрытыклееным полотном и хорошо пролачены. (Несомненно, трехмиллиметровая (0,12 дюйм) фанера из аукумея (okoumé) была бы предпочтительнее, поскольку она при том же весе имеет большую прочность.) Элероны уравновешены статически и динамически и смонтированы на шарикоподшипниках. Общая площадь крыла самолета “Caudron 360” всего 7 м² (75,3 фт²). Если вычесть скрытую в фюзеляже часть (1,06 м² [11,4 фт²], то полезная площадь каждой консоли составит всего 2,97 м² (32 фт²). Если конструкторское бюро компании Caudron решит переделать самолет, то, как мы считаем, это приведет к уменьшению угла установки крыла на доли градуса (Cx изменится, но немного в вблизи Cx min) и компенсации соответствующего снижения Cz увеличением площади крыла. Благодаря этому облегчатся взлет и посадка. 

Фюзеляж

Фюзеляж имеет прямые боковые части, округлый верх и эллиптический низ. Боковые балочные фермы состоят из деревянных решеток, каждая из которых включает в себя две фанерные полки. Соединения этих балочных ферм в хвостовой части достаточно для придания им правильного контура. В нижней части фермы имели полости для крепления к фюзеляжу крыльевого лонжерона; в каждой точке крепления использовались по два прочных болта.

Созданные для гонок три самолета “Caudron 360” должны были быть оснащены шестицилиндровыми 210-сильными двигателями Rognier (“Caudron 366”), но из-за недостатка времени на самолеты без каких-либо их изменений были установлены 165-сильные двигатели Renault Bengali (“Caudron 362”). В результате с новой силовой установкой самолеты стали слегка переразмеренными и тяжелыми. Можно было бы сэкономить около 40 кг (88,2 фнт) и увеличить скорость самолета за счет лучшей адаптации планера к новому двигателю. В частности, рама двигателя была длинее, чем это необходимо для установки цетырехцилиндрового Bengali.   

Первый “Caudron 362” (рис. 20 и 21) был полностью уничтожен во время аварии со смертельным исходом (флаттер дроссельных заслонок вследствие ослабления болта в системе управления). Пружины, которые были разработаны для удержания клапанов открытыми в случае выхода из строя рычага управления (кроме того всегда существовала возможность остановить двигатель с помощью контактов магнето) не функционировали вероятно потому, что неосторожный механик небезопасно их соединил. Второй “Caudron 362” сломал шасси на взлете по время испытаний. 

В гонках смог участвовать только самолет Дельмотта Delmotte). Средняя скорость при прохождении 2000 километров (1243 мили) за вычетом остановок (Дельмотт дозаправлялся каждые 500 км [311 миль]) составила 317,04 км/ч (197 миль/ч), фактическая средняя скорость составила 291,5 км/ч (181,14 миль/ч). Во время прохождения второй половины трассы средняя скорость была ниже, чем во время прохождения первой, последние 800 километров (497 миль) были выполнены при меньшем на 225 числе оборотов в минуту (магнето и пружина клапана), т.е. при 125 вместо 165 л.с.. В обычных условиях пилот на последних 1000 километрах трассы (621,4 миль) смог бы увеличить скорость до 340 км/ч (211,3 миль/ч). Посадка была такой же успешной, как и взлет: не было ни выбросов масла, ни следов выхлопов на поверхностях самолета.   

Характеристики “Caudron 360” были очень выдающимися. Этот самолет, оснащенный двигателем мощностью 200 л.с., может легко преодолеть рубеж в 400 км/ч (248,5 миль/ч). В этом случае самолет будет иметь общий вес 755 кг (1664,5 фнт), вес пустого составит 475 кг (1047,2 фнт), а удельная мощность будет 3,5 кг/л.с. (7,7 фнт/л.с.).

Компания Caudron планирует установить на самолет крыло площадью 9 м² (96,88 фт²), профиль которого на 20% имеет уевеличенную подъемную силу по сравнению с тем, который использовался в гонках на одном из “C.360”. Самолет, оснащенный двигателем Renault Bengali со степенью сжатия 10 и недостаточной тягой у земли, будет пытаться побить рекорд высоты для монопланов с пустым весом менее 450 кг (992 фнт). Ему следует достичь 10500 м (около 34450 фт). 

Попытка побития международного рекорда скорости в 300 км/ч (186 миль/ч) будет предпринята вторым самолетом, оснащенным автоматическим винтом Ratier с изменяемым шагом, что приведет к увеличению тяги на взлете на 90%. С помощью этого винта и закрылков, которые Дельмотт не использовал при взлетах во время гонок, самолет получит возможность нести достаточное количество топлива для преодоления расстояния примерно в 2500 километров (около 1550 миль).

РИС.12 “Caudron 360”. Обратите внимание на одиночные стойки шасси. Кажется невозможно представить себе шасси с уменьшением лобового сопротивления.

Характеристики

Экспликация с подробным описанием

РИС. 12 Схемы общего вида самолета “Caudron 360”

РИС.13 “Caudron 360” Дельмотта в линии полета

РИС.14 Дозаправка дельмоттовского “Caudron 360”

РИС.15 Элементы шасси для “Caudron 360” разработаны компанией Charlestop в сотрудничестве с компанией Caudron. Верхние концы амортизирующих стоек соединяется с кадраном, а нижний конец с диском, к которому крепится вилка. Квадратные втулки установлены вверху между арматурой, соединяющей с лонжероном. Шины низкого давления компании Charlestop имеют габариты 500 мм × 150 мм (19,68 дйм × 5,90 дйм) и покрыты магниевыми обтекателями.

РИС.16 Соединение в “C.360” лонжерона крыла с фюзеляжем. Слева: сечение параллельное плоскости симметрии самолета; в центре: поперечное сечение; вправа: вид сверху. Лонжерон проходит в выемки, сделанные в нижней части каждой стороны фюзеляжа. В правой части соединения лонжерон сначала окружен распределенными полосами дюралюминия толщиной 1,25 мм (0,05 дйм) и закреплен шурупами 3×16 мм (0,12×0,63 дйм). Поскольку полки лонжерона не параллельны, то группы из древесины орехового дерева расположены между ними поясом (См. центральный рисунок). На передней и задней поверхностях лонжерона и, следовательно, выше полосы две прочные дюралевые пластины “F” толщиной 3,2 мм (0,126 дйм) закреплены шурупами 4×20 мм (0,16×0,79 дйм). Эти пластины подкреплены клепаными полосами “B” и просверлены для установки болтов “b”. Крыло соединяется с фюзеляжем с помощью четырех болтов “b”, каждый из которых размещался в гнезде “O”, в котором на болты могли быть надеты гайки. Резьбовые шестимиллиметровые дюралевые стержни “T” проходят через несколько прочных шпангоутов, соединяются попарно с ниппелями “F”. Стержни поглощают мелкие эксцентриковые моменты, которые воздействуют на полосы “B”. Конечно, отверстия в боковых сторонах фюзеляжа сверху и снизу усилены соединительными элементами “F'”, причем последний с перекресными связями после установки лонжерона. На виде сверху видно, что толщина стенок уменьшается по направлению к внутренней части фюзеляжа. Это естественно, поскольку крепления расположены в поперечной плоскости балок. Этот способ крепления лонжерона к фюзеляжу является совершенно новым. Она имеет следующие преимущества: устранение внешних соединительных элементов (которые могут обойтись без каких-либо обтекателей) и прямая передача напряжений (без эксцентриситета) в центральной плоскости элементов, которые затем должны эти напряжения поглощать.

РИС.17 Элементы управления самолетом “Caudron 360”

Управление закрылками

Управление закрылками представлено в виде тонких линий главным образом на верхней часть чертежа. Маховик “V” поворачивает винт “v”, который в свою очередь вращает вал “A”. Стержни “T” (на виде вдоль продольной оси виден только один) приводят в действие стержни, оканчивающиеся в “R”. Закрылки управляются воздействиями, идущими непосредственно из “R” к концам из осей соединения. Ось крыла проходит через центр “R”, профиль крыла симметричный двояковыпуклый. Ось закрылков находится на линии нулевой подъемной силы. Приведение в действие вала “A” вращением винта “v” происходит в непосредственной близости от правого конца этого вала. Часть вала “A” участвует в управлении правым закрылком и, следовательно, эффект кручения или не существует или он очень мал. С другой стороны оставшаяся часть, которая охватывает практически всю ширину фюзеляжа, получает значительный крутящий момент, который приводит к небольшому замедлению отклонения левого закрылка относительно правого. Было обнаружено, что это разница автоматически компенсирует момент двигателя, что делало возможным установить киль непосредственно в плоскости симметрии самолета. Как и в самолете “Caudron 280” (“Superphalene”) стабилизатор отрегулирован с отклонением закрылков, что повышает устойчивость самолета. Втулка “m” позволяет выключить стержневую передачу, соединяющую стабилизатор с маховиком “V”. Регклятор “c” посредством рифленых гаек может обеспечить стабилизатору необходимую первоначальную настройку. 

Управление рулями высоты

Управление рулями высоты абсолютно жесткое и указывается на диаграмме пунктирной чертой. 

Управление элеронами

Управление элеронами жесткое в фюзеляже, в крыле управляющие воздействия передаются посредством рояльной проволоки. Небольшая схема, соответствующая поперечному сечению, показывает точки прикрепления рояльной проволоки (на рис.18 см. также внутреннюю проводку рояльной проволоки). Движение втулки ±25%.

Управление рулем направления

Педали управления рулем направления “P” посредством проходящей под фюзеляжем двойной рояльной проволоки толщиной 2,5 мм (0,098 дйм) приводят в действие вертикальный стержень “Ad”, установленный в задней части фюзеляжного шпангоута. Этот вал передает вращение паре 2,5-мм сдвоенных рояльных струн, расположенных в верхней части фюзеляжа.

РИС.18 Детали конструкции самолета “Caudron 360”
В центре: Нога или основная стойка шасси и передача управляющих воздействий (внизу).
Слева вверху и внизу: Средняя часть фюзеляжа, внутри тяги управления элеронами и детали крепления основных стоек к лонжерону крыла.
Справа вверху и внизу: Конструкция крыла (одна полка лонжерона разрезана, чтобы показать пластины (laminae) и задняя часть фюзеляжа (перевернуто). Опорная рама напоминает искусственную опору для поддержания кровли (sandow) и ее перемещение ограничены двумя скобами. 

РИС.19 Крепление в “Caudron 360” основной стойки шасси к лонжерону крыла

Конструкция лонжерона в непосредственной близости от шасси: 

1. 1,1 мм (0,039 дйм) шпон, приклееный к детали из ели “2”;
2. деталь из ели толщиной 10 мм (0,394 дйм);
3. трехмиллиметровая (0,118 дйм) березовая фанера;
4. дюралюминиевая полоса, крепящаяся к стенке лонжерона (шпон “1”  защищает деталь “2” от расщепляющего воздействия винтов;
5. опорная поверхность (показано поперечное сечение) заднего соединительного элемента “F”. Два данных жлемента соединены четырьмя 12-мм (0,472 дйм) болтами “B”, проходящими через изготовленные из ели поперечные блоки с сечением 50 мм × 50 мм (1.97 дйм × 1,97 дйм); данные блоки способны выдержать сжимающее усилие до 10000 кг (22046 фнт).

Монтаж стоек

Амортизаторы компании Charlestop занимают практически четырехугольный участок, две симметричные стороны которого собрали вместе две нервюры “N”. Этот участок, который служит в качестве направляющего устройства для стоек, изображен на схеме штриховкой. Участок заключен между двумя консолями крыла “f”, в посадочном месте перед соединительным элементом “F” и укреплен пятью болтами. Четыре болта и болт “А” поглощают момент, в то время как две шайбы выравниваются в отверстиях диаметром от 0 до 35 мм (1,38 дйм). Болт “А” соединялся с карданным шарниром (показан в двух подробных схемах), который удерживает конец амортизатора. Для опускания последнего необходимо было поднять “А”. Отверстие ниже “А” позволяет снять тормозной клапан. Проведенные несколько измерений с использованием взвешивания показали, что соединение очень прочное и элегантное. Для примера во фронтальной проекции ширина основной стойки составляет всего 48 мм (1,89 дйм). 

РИС.20 Вид сбоку самолета “Caudron 362”

РИС.21 Вид спереди самолета “Caudron 362”

источник: "TECHNICAL MEMORANDUMS NATIONAL ADVISORY COMMITTEE FOR AERONAUTICS No. 724. 1933 CONTEST FOR THE DEUTSCH DE LA MEURTHE TROPHY"