Гоночные самолеты фирмы Gloster 20-х годов. Gloster IV

В начале 1926 года начались разработка и производство нового гоночного гидросамолета Gloster IV. Задача состояла в получении готового самолета к шнейдеровским гонкам, которые должны были состояться в следующем 1927 году в Венеции. Несомненно это был биплан, хотя победивший команду американских бипланов на гонках 1926 года итальянский Macchi M.39 был монопланом также как и британские Supermarine S.4 и S.5. Фолланд не был уверен, что в жестком мире гонок на кубок Шнейдера изящные монопланы могли предложить то, чего не было у бипланов. С его точки зрения бипланы с их короткими большей площади крыльями и жестким способом крепления выступали как более прочные конструкции. Американцы также, судя по всему, разделяли подобные взгляды и неуклонно развивали одержавшие в 1925 году победу бипланы Curtiss R3C-2.

Gloster IV, №224, в своей первоначальной форме в Саннингенде (Фото Г. С. Фолланда)

Тенденции развития в гоночных Gloster IV были описаны Х. Э. Престоном (H. E. Preston) — помощником главного инженера и конструктора: "В первую очередь в качестве отправной точки мы имели Gloster III, глядя на который можно понять, что можно сделать, чтобы получить заметное улучшение в характеристиках, включая летные качества и скорость." Как отмечал Престон "помимо мощного двигателя существуют три основных фактора, влияющих на дальнейшее увеличение скорости: лобовое сопротивление, эффективность винта и посадочная скорость." Путем тщательного перепроектирования фюзеляжа и поплавков и путем тщательного сопряжения различных присоединяющихся друг ко другу компонентов было достигнуто 40-процентное сокращение лобового сопротивления по сравнению с  Gloster III. Плавное сопряжение крыла с фюзеляжем не только улучшило характеристики сопротивления крыла, но и дало 15-процентное увеличение подъемной силы. Эти аэродинамические усовершенствования, а также увеличение мощности двигателя, сделали Gloster IV быстрее своего предшественника на 70 миль/ч (112,63 км/ч).

Gloster IV в первоначальной конфигурации

Три Gloster IV, стоимостью £8250 каждый, были заказаны и построены почти полностью из дерева. Несущий монококовый фюзеляж был построен из легких нервюр и ясеневых лонжеронов с двумя слоями еловых полос шириной 3 дм, заложенных в противоположных направлениях чтобы создать работающую обшивку. Третий слой ели был использован перед крыльями и для всех несущих точек; для креполения двигателя использовались дюралевые трубки. Свободнонесущий киль с широкой хордой был построен как единое целое с фюзеляжем. Крылья без выноса были построены вокруг структуры из нескольких лонжеронов и нервюр с двумя слоями обшивки из ели, для изготовления тонких межплоскостных стоек применялись поковки из твердого дюралюминия. Корневые части консолей верхнего крыла размахом 26 фт 7½ дм (8,115 м) резко шли вниз к обтекателям двух боковых блоков цилиндров двигателя Lion, а основания нижних консолей крыла, размах которого был только 18 фт 3½ дм (5,575 м), были отогнуты вверх, чтобы соединиться с фюзеляжем под углом в 90°. Основной топливный бак был перемещен в фюзеляж с небольшим баком для подачи топлива самотёком и раширительным баком системы охлаждения двигателя в обтекателе хвостовой части центрального блока цилиндров. Поплавкам было уделено особое внимание и впервые Gloucestershire Aircraft Company были спроектированы и построены дюралюминиевые поплавки с получением окончательной формы путем проведения гидродинамических и аэродинамических испытаний в бассейне и аэродинамический трубе. Они крепились в стальным трубчатым V-образным стойкам с внешними деревянными обтекателями.

Gloster IVA, №222, с крестообразным хвостовым оперением

Важной особенностью системы управления полетом был запатентованный фирмой Gloster изменяемый механизм управления, использовавший передаточное число 2:3 для малых управляющих движений на высоких скоростях полета и передаточное число 3:2 для больших управляющих движений, необходимых в условиях малых скоростей. Этот механизм был разработан, когда было установлено, что пилоты испытывали трудности в горизонтальном полёте по прямой управление становилось более чувствительным на высоких скоростях.

900-сильный двигатель Lion VIIA топливные, масляные баки и пилот были "упакованы" в фюзеляж с маленькой площадью поперечного сечения гидроплана Gloster IVA

Поверхностные радиаторы из 3/16 дм гофрированной меди с передними и задними латунными краями были сделаны в виде рукава с применением зажимных приспособлений, расположение радиаторов было сдвинуто от концевых участков крыла ближе к середине. Крепиилсь радиаторы с помощью спиц из нержавеющей стали с латунными уплотнительными втулками. С дополнительными поверхностными радиаторами в верхней части поплавков общая площадь охлаждения составляла 125 фт² (11,61 м²). Поскольку через несколько полетов начались проблемы с разрывами находящихся в нижней части носа самолета маслобака, комбинированного радиатора и бака, то позднее по бортам фюзеляжа дополнительно были установлены охладители горфированного типа.

№222 с наземным персоналом ВВС и фирмы Gloster в Калшоте, июль 1927 года

Три самолета, обоназначенные как Gloster IV, IVA и IVB (серийные номера №№ 224, 222 и 223), были завершены в несколько ином виде. Из-за высокой эффективности крыла самолета №224 площадь крыла для самолетов №№222, 223 была уменьшена на 25 фт² (2,323 м²) до 139 фт² (12,913 м²), а размах крыла до 22 фт 7½ дм (6,896 м) без увеличения  скорости срыва и посадочной скорости до опасных величин, которые смогли бы предотвратить посадку самолета на ограниченной акватории. Хвостовое оперение на №222 было переработано с установкой киля и руля направления сверху и снизу фюзеляжа с целью получения крестообразной формы. На №№224и 222 безредукторный 900-сильный двигатель Napier Lion VIIA первоначально приводил в движение спроектированные и построенные фирмой Gloster винты диаметрами 6 фт 9 дм (2,057 м) и 7 фт (2,134 м) соответственно. Винты имели съемные лопасти и были обработаны из твердой дюралевый ковки для получения соответствующих контура и углов наклона. №223 Gloster IVB имел двигатель Lion VIIB развивавший мощность 885 л.с. и приводящий в движение винт диаметром 7 фт 8 дм (2,336 м) тех же разработки и изготовления.

Gloster IVA флайт-лейтенанта С.М. Кинкида на плаву в Калшоте

Все три самолета были доставлены в Калшот в течение июля-августа 1927 года для проведения предварительных полетов, завершившихся в удивительно короткий срок. Например, №222, который прибыл в Калшот  29 июля, был в воздухе только 40 минут, прежде чем вместе с №223 16 августа прибыл в Венецию. В Венеции дальнейшие полеты, выполненные флайт-лейтенантом С.М. Кинкидом (S. M. Kinkead) добавили только 72 минуты в бортовой журнал самолета №222 и только 35 минут в журнал самолета №223, который, в конечном счете, и был выбран для участия в гонках. Во время практического полета 21 сентября во время посадки у самолета №223 сошел кок винта и повредил одну из лопастей, но машина была восстановлена для участияв гонках. С крыльями, обтекателями блоком цилиндров и хвостовым оперением бронзового цвета и белой цифрой 1 на светлоголубом фюзеляже №223 26 сентября в 14:30 после 24-часовой отсрочки из-за плохой погоды взлетел для участия в гонках. Машина летела под управлением Кинкида, который первым успешного завершил всех предварительные испытания. На первых кругах скорость Gloster IVB колебалась около 275миль/ч (443,475 км/ч), лишь иногда достигая 277 миль/ч (445,693 км/ч) — иногда быстрее флайт-лейтенанта (О.Э. Уорсли) О. E. Worsley на Supermarine S.5, но никогда не быстрее флайт-лейтенанта С.Н. Уэбстера (S. N. Webster) на другом S.5, ставшего победителем со средней скоростью 281,54 миль/ч (453,046 км/ч). Затем на четвертом круге двигатель №223 начал давать сбои, а на пятом круге скорость стала еще медленнее. Кинкид был вынужден выбыть из участия в гонках. Когда №223 вернулся в ангар, винт был удален и, несмотря на популярную теорию, что это был "сброшенный обтекатель", вызвавший выбытие из гонок, было обнаружено, что шлицевой карданный вал двигателя Lion имел трещину, проходящую три четверти его окружности. Таким образом, решение Кинкида выбыть из участия почти наверняка спасло самолет и его жизнь от трагической гибели. Эта гонка стал последним появлением бипланов в серии гонок на Кубок Шнейдера, но для фирмы Gloster подслащенной пилюлей было то, что на третьем круге №223 развил скорость 277,1 миль/ч (445,854 км/ч), поставив рекорд для бипланов.

Еще один вид на №223, показывающий широкое сечение хорды верха и низа межплоскостных стоек и тщательное капотирование блоков цилиндров двигателя Lion

4 октября оба Gloster IV были отправлены из Венеции в Феликстоу, где использовались для летных испытаний до 21 февраля 1928 года, когда они были возвращены на завод Gloucestershire Aircraft Company для модификации и преобразования в учебные самолеты. Чтобы улучшить пилоту передний обзор верхнее крыло было поднято до необходимой высоты непосредственно над верхним блоком цилиндров, а чистые линии самолета были нарушены путем добавления верхних стоек центроплана и внешнего расширительного бака. №222 был возвращен Феликстоу в июле 1928 года и совместно с №223 был использован в учебных целях в 1929 году командой шнейдеровских гонок. В марте 1929 оба самолета вернулись на завод Gloster Aircraft для модификации оперения чтобы избавиться от рыскания на высокой скорости, но хотя большой брюшной киль был удален, а его площадь была добавлена на верхнем киле, это дела особо не меняло. Хвостовое оперение было установлено по схеме аналогичной оригинальному Gloster IV, который никогда не сталкивался с этой проблемой, и все стало хорошо.

GlosterIVB с крестотобразным хвостовым оперением

№224 был продан в 1930 году Amherst Villiers, которая планировала установить безнаддувный редукторный двигатель Napier Lion и установить колесное шасси вместо поплавков. "Популярный пилот шнейдеровских гонок" предпринял попытку побития мирового рекорда скорости в 278,5 миль/ч (448,106 км/ч), установленного французом Бонне на гоночном самолете-моноплане Ferbois, но этот план так и не был осуществлен. Два оставшихся самолета довольно регулярно использовались в Калшоте и Феликстоу для высокоскоростных исследовательских и учебных полетов до 19 декабря 1930 года, когда флайт-лейтенант Дж. Бутман (J. Boothman) разбился при посадке в тумане на №223, фюзеляж которого переломился надвое. №222 продолжал выполнять первоклассную службу и в рамках подготовки к шнейдеровским гонкам 1929 и 1931 годов было сделано не менее 147 полетов.

Gloster IVB, №223, после перемещения верхнего крыла вверх для улучшения переднего обзора, добавления поддерживающих стоек и небольшого расширительного маслобака (с любезного разрешения Королевского авиационного общества)

В письме фирме Glosters член команды написал: "Вы, конечно, знаете, как мы перед гонками полагались на Gloster IVA №222, когда погода была сомнительной, и как неделя за неделей мы продолжали готовиться, несмотря на тяжелые погодные условия и постоянные проблемы". Редукторный двигатель Lion также показал хорошие результаты: его межремонтный срок работы, первоначально ожидавшийся только два часа, составил 15 часов, из которых около половины было фактическое время полета.

№224 со специальным широколопастным винтом Gloster и хвостовым оперением в конечном итоге принятым в 1929 году для GlosterIVA и IVB

Количество полетов, выполненных №222, показывает, вне всякого сомнения, что оно в значительной степени способствовало успеху английской команды в гонках 1929 и особенно 1931 годов. Его характеристики управляемости были очень хорошие, и №222, управляемым Кинкидом, стал первым высокоскоростным самолетом, использовавшимся для высшего пилотажа.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Описание: Одностоечный гоночный поплавковый биплан. Смешанная деревянно-металлические конструкция с фанерной обшивкой.

Размещение: пилот в открытой кабине.

Силовая установка*:

• прошедший официальные испытания 900-сильный безредукторный двенадцатицилиндровый двигатель жидкостного охлаждения Napier Lion VIIA (№63007) с наддувом, приводящий в движение металлический двухлопастной винт фиксированного шага Gloster (№6847) диаметром 6 фт 9 дм (2,04 м) (Gloster IV).
• прошедший официальные испытания 900-сильный безредукторный двенадцатицилиндровый двигатель жидкостного охлаждения Napier Lion VIIA (№63009) с наддувом, приводящий в движение металлический двухлопастной винт фиксированного шага Gloster (№7194) диаметром 7 фт 0 дм (2,13 м) (Gloster IVA).
• прошедший официальные испытания 900-сильный безредукторный двенадцатицилиндровый двигатель жидкостного охлаждения Napier Lion VIIA (№63103) с наддувом, приводящий в движение металлический двухлопастной винт фиксированного шага Gloster (№6927) диаметром 7 фт 8 1/2 дм (2,33 м) (Gloster IVB).

Топливо (Gloster IV) 45 галлонов (204 литров), (Gloster IVА и IVB) 58 галлонов (263 литров).

Масло (Gloster IV) 6 галлонов (27 литров); (Gloster IVA и IVB) 7 галлонов (32 литров).

Производство: в 1926-27 гг. фирмой Gloucestershire Aircraft Co Ltd в Челтенхэме и Хасслкоте построены три самолета: Gloster IV, Gloster IVA и Gloster IVB.

* Приведенные в этих данных серийные номера двигателей и винтов первоначально установлены на трех самолетах Gloster IV, летавших до и во время шнейдеровских гонок 1927 года.

источник: Gloster Aircraft Since 1917