Гоночный самолет Cornell-Jackson American Spirit. США

Найденная по наводке нашего немецкого коллеги-альтернативщика dizzyfugu интересная статья 21-летней давности о недостроенном гоночном самолете American Spirit, которая, думаю, заинтересует коллег.

Предисловие редакции: Дейв Корнелл (Dave Cornell) надеется, что оснащенный 4200-сильным двигателем самолет American Spirit в 1997 году сможет принять участие в гонках в Рино.

Вудленд-Хиллз (Woodland Hills), штат Калифорния. Национальный чемпионат авиационных гонок (National Championship Air Races) 1996 года завершен, но на семейном ранчо 43-летний Дейв Корнелл продолжает работать над достижением своей цели:

«построить самый быстрый в мире самолет с воздушным винтом. Все, точка!».

Дейв Корнелл и его партнер Мэтт Джексон преследовали эту цель в течение трех лет, и в просторном ангаре за домом, в котором вырос Корнелл, машина мечты неуклонно обретает свои формы. Дейв Корнелл не собирался строить самолет на своем заднем дворе, но землетрясение в Нортридже сравняло с землей промышленное здание, которое он арендовал для проекта. Поскольку здание в Нортридже лежало в руинах, то Дейв и его жена Бонни решили в качестве производственной площадки использовать пространство за их домом. За исключением необходимости совершать ежедневные поездки из пригорода в город и обратно новое место оказалось идеальным, поскольку конфиденциальность позволяла команде контролировать доступ и, таким образом, поддерживать высокий уровень производительности труда.

American Spirit (американский дух) – такое имя присвоено самолету – возник из необходимости Дейва Корнелла ему соответствовать. Сам Корнелл впервые осознал это в двенадцатилетнем возрасте, когда начал гонять на мотоциклах. Когда пришло время поступать в колледж, Дейв Корнелл отдал предпочтение машиностроению, и его последующее образование с последующей стажировкой в инженерной фирме, специализирующейся на усовершенствовании двигателей всех видов, позволили ему работать с рядом талантливых инженеров. Во время уроков пилотажа Корнелл увидел готовый к полету военный самолет, и вскоре неожиданно для себя обнаружил, что изучает способы достижения истребителями Второй мировой войны большей скорости. В конечном итоге Дейв Корнелл предложил услуги своей процветающей механической мастерской гоночной команде Rare Bear и провел несколько плодотворных лет, работая над этим знаменитым самолетом.

Затем, в апреле 1989 года, Корнелл и двое его друзей – авиаконструктор из Рино Джим Чейз (Jim Chase) и инженер Карл Френд (Carl Friend) – бросили друг другу вызов на трехстороннем конкурсе проектов самого быстрого гоночного самолета. Условием конкурса была совместная работа по реализации проекта-победителя. По результатам рассмотрения предложений все трое согласились, что проект Корнелла обладает наибольшим потенциалом, и все трое принялись за его доработку. В целях сокращения времени и затрат на строительство в конструкции машины постарались использовать как можно больше компонентов уже существующих самолетов. В начале 1990 года проектирование было, наконец, завершено.

Вопрос финансирования работ был очень сложным, и лишь в 1993 году у Корнелла и его товарищей появилось достаточно средств для начала работ. Сотрудники компании K&W Plastics Кен Кэмпбелл (Ken Campbell) и Уайли Сандерс (Wiley Sanders) в партнерстве с Роем Стаффордом (Roy Stafford) из Black-Shadow Aviation приобрели из излишков ВМС США несколько учебных реактивных самолетов North American T-2 Buckeye и предоставили планер, который стал основой для машины Дейва Корнелла. Затем один за другим были приобретены, обменены и сделаны с нуля другие компоненты. Также постепенно один за другим к команде Дейва Корнелла присоединились опытные конструкторы и производственники.

После того как к команде присоединился эксперт Analytical Methods, Сиэттл, Дэвид Ледникер (David Lednicer) было проведено компьютерное моделирование динамики жидкостей и газов, для чего было применено программное обеспечение OMNI3D компании VSAERO. Данные, полученные в результате этого моделирования, показали распределение давления, распределение Маха и т.д. и оказали большую помощь в уточнении контуров фюзеляжа и обтекания крыла. Этот внешний проект [1] был передан бывшему сотруднику Skunk Works конструктору Брюсу Боланду (Brace Boland), который выполнил дополнительные конструктивные расчеты и внес ценный вклад в проектирование и интеграцию внутренних систем самолета. Усилия Брюса, который скончался в начале этого года, и других конструкторов команды создали самолет, который при выработке запаса топлива должен иметь изменение центра тяжести менее 2% и который по существу не имел момента тангажа на крыле.

Корнелл убежден, что ключом к их успеху является оказание должного внимания деталям:

«Вы должны сесть и вывернуть каждую вещь наизнанку, чтобы сделать ее надежной и затем для защиты от дурака еще сотню раз. Проекты, как правило, закрываются из-за невозможности правильно интегрировать все системы».

Список других членов команды читается как «Кто есть кто в воздушных гонках»: Мэтт Джексон (Matt Jackson) – пилот и механик; Фред Райт (Fred Wright), Брайан Коул (Brian Cole), Билл Уайт (Bill White) – шасси; Брайант Колпак (Bryant Kolpak) – гидравлика; Пит Лоу (Pete Law) – термодинамика; Рич Бенджамин (Rich Benjamin), Мел Грегуар (Mel Gregoire), Чарли Томпсон (Charlie Thompson) – двигатель; Кейт Хиронака (Keith Hironaka) – пропеллер; Уэйн Уэйнрайт (Wayne Waynewright), Робин Офисер (Robin Officer), Том Гарлиано (Tom Garliano), Джон Пуллис (John Pullis) – изготовление из металла деталей и узлов самолета; Дон Хадсон (Don Hudson) – расчеты вибраций и напряжений и Клифф Райт (Cliff Wright) – компьютерные системы мониторинга.

13-футовый (3,96 м) воздушный винт самолета состоит из втулки и ступицы от C-130A и трех лопастей L-188. Винт управлялся специально установленным регулятором оборотов и приводился во вращение 18-цилиндровым радиальным двигателем Wright R-3350, стандартная версия которого развивала 3400 л.с. и устанавливалась на пассажирские самолеты Lockheed Constellation и Douglas DC-7. Чтобы получить самые прочные элементы и соответствующие передаточные числа, двигатель самолета был собран из четырех разных моторов. Для обеспечения как можно большей тяги были изменены исходные система впрыска топлива двигателя и нагнетатель. Дейв Корнелл утверждает, что тяга, развиваемая этим двигателем, больше, чем у ранних реактивных учебных самолетов, и новый двигатель на номинальном режиме развивает 4200 л.с. и в течение небольшого интервала времени на режиме максимальной мощность 4700 л.с..

За двигателем установлены титановая противопожарная перегородка, вода, вторая противопожарная перегородка, топливо, третья противопожарная перегородка, закись азота, четвертая противопожарная перегородка и, наконец, кабина пилота. Двигательный отсек и кабина пилота оснащены своими собственными системами пожаротушения Halon. Носовая стойка шасси позаимствована от истребителя F-100 Super Sabre, а основные стойки и модифицированные консоли крыла от T2 Buckeye.

Передние кромки крыла использовались в качестве топливных баков. Элероны оснащены обратимыми гидроусилителями, тогда как рули высоты и направления управляются с помощью обычных тросов. Триммеров на отклоняющихся поверхностях не было (при таких больших мощностях двигателей пропеллеры имеют тенденцию к продуванию триммеров), равно как и не было закрылков. Задняя часть фюзеляжа представляла собой заднюю часть T2 Buckeye (хвостовое оперение и часть фюзеляжа длиной три фута [0,91 м], отмеряемой от вершины вертикального оперения). Горизонтальный стабилизатор крестообразного хвостового оперения является нестреловидной версией оперения F-86H. Расположенные в задней части фюзеляжа тормозные щитки учебного самолета Buckeye были сохранены в рабочем состоянии, поскольку на стартовой позиции в Рино самолеты должны удерживаться на почти полной мощности. Их использование должно дать гоночному самолету American Spirit возможность резко стартовать на 1,5 секунды раньше, чем Rare Bear и на 4,5 секунды раньше, чем «мустанги».

В гоночном варианте самолет имеет размах крыла 30 футов (9,14 м), длину 33 фута 9 дюймов (10,29 м) и высоту до законцовки расположенной вертикально лопасти винта 16 футов (4,88 м). Вес пустого самолета составляет 9700 фунтов (4400 кг), из которых 5000 фунтов (2268 кг) приходится на переднюю часть и 4700 фунтов (2132 кг). Самолет, рассчитанный на положительную перегрузку 12g и отрицательную перегрузку 6g, на гонке в Рино должен показать максимальную скорость круга 510 миль в час (821 км/ч) и скорость сваливания 110 миль в час (177 км/ч). Расчетное критическое число Маха составляет 0,82, что близко к значению многих реактивных авиалайнеров.

Безопасность пилота повышается благодаря наличию нескольких противопожарных перегородок, двух противопожарных систем Halon и центроплана, способного выдержать отрицательное ускорение величиной 40g. Кроме того, аварийный выпуск фонаря кабины оставляет зияющее отверстие в верхней части фюзеляжа, а крестообразное хвостовое оперение значительно увеличивает шансы на беспроблемное покидание с парашютом. Команда Дейва Корнелла рассмотрела возможность установки катапультируемого кресла, но рельсы не помещались между лонжеронами. Помимо этого, начальная цена этого кресла составляла 1,5 миллиона долларов.

Знаменитый летчик-испытатель компании Lockheed Тони Левьер (Tony LaVier) составляет программу летных испытаний. Летчик-испытатель компании Lockheed и NASA поделится обязанностями по проведению полетных испытаний с партнёром по данному проекту Джексоном (Jackson) – ветераном гонок в Рино. Самолет, который будет лицензирован в категории экспериментальных машин, должен будет выполнять испытательные полеты (продолжительность 50-70 часов) с аэропорта Мохаве и затем будет базироваться в аэропорту Ван Наис (Van Nuys Airport). Клифф Райт разрабатывает программное обеспечение для записи во время полета в режиме реального времени характеристик самолета и его нагрузок, включая спектральный анализ деталей двигателя и винта. Несмотря на то, что основные стойки находятся на расстоянии 18,5 футов (5,64 м) друг от друга, между основными и носовой стойками расстояние не больше шести футов (1,8 м) и поэтому на взлете и посадке пилоту следует быть особенно внимательным.

На сегодняшний день на проект потрачено 11 тысяч человеко-часов, а сам самолет завершен на 70%. На пике финансирования над проектом в течение полного рабочего дня работали пять человек. Добровольцы добавляют в среднем 40 часов в неделю. Сам Дейв Корнелл работает в среднем по 65 часов в неделю и признается, что большую часть оставшегося времени бодрствования он думает об этом самолете. Его жена, Бонни, которая, по словам Дейва, оказала ему полную поддержку, занимается оформлением документов для корпорации.

Финансирование и техническая поддержка были получены из различных источников, в том числе от компании Walker Engineering – производителя фильтров-воздухоотделителей, маслоотделителей и устройств вентиляции картера. Однако если команда хочет выступить в Рино на гонках 1997 года, то им нужно определенно больше спонсорской помощи. По словам Дейва Корнелла идеальным спонсором является частное лицо или компания, которые будут вкладывать деньги в самолет, ожидая, что команда и самолет будут выполнять свои обещания, и не предполагать, что их вклад дает им право управлять проектом.

ДЕЙВ КОРНЕЛЛ: Ищу спонсора, у которого не будет планов по управлению проектом American Spirit (снимок Виктора Грандидье)

American Spirit – единственный в своем роде специально построенный самолет, предназначенный для победы на гонках в Рино и для побития мирового рекорда скорости. Дейв Корнелл сказал, что как только команда достигнет целей проекта American Spirit и выполнят обязательства перед спонсорами, он надеется увидеть свой самолет в экспозиции Национального музея воздухоплавания и астронавтики (Smithsonian Air & Space Museum).

Когда Корнелла спросили, что он вынес из опыта работы по проекту, он несколько минут молчал и затем сказал:

«Короткий путь – это самое большое расстояние между двумя точками».

Незаконченный фюзеляж оставшегося незавершенным гоночного самолета American Spirit

Схема гоночного самолета American Spirit






Сделанная нашим немецким коллегой-альтернативщиком dizzyfugu модель гоночного самолета American Spirit. В своей работе наш коллега попытался представить, как этот самолет мог бы выглядеть во время участия в гонках, проводившихся в Рино 1997 году

[1] external design – совокупность видимых пользователю характеристик

источник: VICTOR GRANDIDIER «MEANWHILE, BACK AT THE RANCH» // GENERAL AVIATION NEWS & FLYER September 27,1996, стр.30-31