История птеродактилей. Экспериментальные самолеты Westland Pterodactyl IA, IB и IC. Великобритания

В 1926 году компания Westland стала заниматься уникальной концепцией летающих машин, получивших обозначение Pterodactyl. История начального этапа разработки этого семейства бесхвостых самолетов и работы их создателя капитана Дж.Т.Р. Хилл (Capt. G. T. R. Hill) упомянуты в главе книги "Происхождение и Историю развития компании" (Origin and History of the Company), к которой мы и обратимся.

После состоявшихся в декабре 1924 года нескольких полетов на бесхвостом планере и на его оснащенной мотором версии у капитана Джеффри Т.Р. Хилла (Capt. Geoffrey T. R. Hill) укрепилась уверенность в выбранной компоновке. После этого в начале февраля 1926 года Джеффри Хилл написал вице-маршалу авиации (генерал-майору) сэру Джеффри Сэлмонду (Air Vice Marshal Sir Geoffrey Salmond), впоследствии начальнику управления научных исследований Министерства авиации (Director General of Supply Research at the Air Ministry), с предложением создания варианта одноместного истребителя с высокими характеристиками. Это должен был быть биплан с толкающим винтом; он получил обозначение  Pterodactyl Mk.II. Вслед за ним последовал Mk.III, который был двухместным проектом с тянущим винтом и аэродинамическим профилем RAF 34. Хотя полученный 26 февраля ответ вице-маршала авиации лишь слегка обнадеживающим, через несколько недель Министерство авиации показало, что оно впечатлено характеристиками и потенциальной ценностью самодельного Pterodactyl Mk.I, предоствляя Westland ответственность за проведение дальнейших опытно-конструкторских работ.

Таким образом, весной 1926 года Джеффри Хилл присоединился к Westland, чтобы стать в этой компании конструктором бесхвостых самолетов. К капитану Хиллу были прикоманированы Стенли Т.Э. Ричардс (Stanley T A Richards), (по очень многим причинам был известен как "звезда") бывшый в 1921-24 годах главным конструктором в Handley Page и ставший у Хилла главным конструктором и чертежником, и Герберт Э. Меттэм (Herbert A Mettam), который был переведен из технического отдела Westland для усиления этой небольшой, но крайне компетентной команды. Меттэм имел доступ ко всем ресурсам Westland, в том числе и, что было бесценным, к четырехфутовой аэродинамической трубе.

схемы Pterodactyl IA

Изначально все усилия были сосредоточены на улучшении управления по тангажу Mk.I и на исследованиях эффекта увеличения удельной нагрузки на крыло, связанного с более высокими характеристиками будущих вариантов Pterodactyl-я. Помимо этого компанией Westland в планере самолета были воплощены некоторые изменения, и Джеффри Хилл и его самолет провели несколько недель в Королевских ВВС. Затем в субботу 3 июля 1926 года британская публика имела возможность впервые увидеть Pterodactyl. Это произошло во время демонстрационных полетов новых типов на показе Королевских ВВС в Хендоне, где этот самолет пилотировал флайт-лейтенант (капитан) Дж. С. Чик (Flight Lieutenant J. S. Chick). Самолет был полностью окрашен серебрянкой и нес серийный номер J8067. По возвращении в Йовил для летных испытаний были построены два набора обладавших сокращенным размахом "контроллеров" — такое наименование было дано плоскостям управления: концевым элевонам.

данная фотография Pterodactyl I показывает основные особенности конструкции крыла и его концевых "контроллеров", подкрыльевых рулей направления и балансиролочных полозьев на выносных балках. На борту фюзеляжа нанесен номер парка новых типов самолетов, на котором машина была представлена в рамках хэндонского показа Королевских ВВС 1926 года

К сожалению, когда Лоуренс Опеншоу (Laurence Openshaw) взлетал, его самолет столкнулся с небольшим бугорком на поверхности аэродрома и преждевременно поднялся в воздух. Левая консоль крыла накренилась и, несмотря на попытку Опеншоу выровнять и развернуть машину, самолет ударился о землю с высоты 10 футов (3,048 м). Консоли крыла и шасси разрушились,но из-за медленной скорости снижения Опеншоу не пострадал. Другая возникшая проблема вытекала из использования расположенных на нижней стороне крыла рулей направления одностороннего действия. Одиночный трос управления от педали управления рулем направления тянул руль направления в требуемое положение, возврат в нейтральное положение осуществлялся воздействием воздушного потока. Все вышеизложенное и другие проблемы конструкции убедили Министерство авиации, что создание либо хилловского Pterodactyl Mk.II с толкающим винтом, либо истребителя Mk.III с тянущим винтом за один этап было бы слишком большим шагом вперед: требовалась промежуточная конструкция, на которой были бы исследованы высокие удельные нагрузки на крыло и использование на высоких скоростях расположенных на законцовках крыла "контроллеров". Расчеты на прочность крыла и "контроллеров" были обязанностью Мэттема и Гаральда Пенроуза (Harald Penrose), который позднее присоединился к "бесхвостой команде". Расчеты были весьма сложной задачей и это пошаговое продвижение было разумно предпринято при разработке Pterodactyl-я.

Промежуточный самолет, под который была написана спецификация 23/26, получил обозначение Westland-Hill Pterodactyl Mk.IA. Он заметно отличался по внешнему виду от своего предшественника и был гораздо более усовершенствованной конструкцией. Удлиненный яйцевидный полумонококовый фюзеляж с двумя расположенными бок-о-бок сиденьями в открытой кабине был построен с применением двухслойной диагональной гладкой обшивки из ели с наполнителем из бальзы и круглых ясеневых шпангоутов. За кабиной пилотов были расположены установленные на деревянной платформе в верхней части фюзеляжа топливный и масляные баки; сам фюзеляж заканчивался двумя дюралюминиевыми и двумя стальными стойками, несшими кольцевую дюралюминиевую установку для 34-сильного двигателя Bristol Cherub, приводящим в движение крошеяный 6 футовый (1,829 м) толкающий винт. Основная стойка шасси представляла собой одиночную телескопическую ногу с одним колесом; стойка крепилась к фюзеляжу с помощью подкосов и расчалок и к крылу с помощью подкосов. Построенное в основном из ели крыло с аэродинамическим профилем R & M's No.4 не имело поперечного V и в плане имело М-образную форму, в которой передняя кромка крыла была сокращена у корневой части, и его консоли присоединялись к фюзеляжу под прямым углом. Вся передняя кромка неподвижной внутренней части крыла с размахом в 30 футов (9,144 м) имела фанерную обшивку.

подвешенный под крышей ангара RAE оснащенный двигателем Cherub Pterodactyl I; на данном фото хорошо показаны трехколесное шасси и надкрыльевые кили

Расположенный на расстоянии 3/4 длины хорды задний лонжерон крыла имел I-образное поперечное сечение и формировал два основных несущих элемента. Корневые части крыла был сравнительно тонкими с длиной поперечного сечения максимум 4 фута (1,219 м) с постепенным уменьшением к концам "контроллеров". Четырнадцать тонких балочных нервюр использовались в каждой из неподвижных частей консолей крыла с пятью у корней до точек максимальной длины; нервюры со сплошными стенками и отверстиями для облегчения веса и дополнительной жесткости. Законцовки семифутового (2,13 м) размаха с трубчатыми лонжеронами иаэродинамическим профилем TP3 были поворотными "контроллерами" и, как и современные элевоны, могли отклоняться разнонаправленно как элероны и в одену сторону, как рули высоты. Перемещения "контроллеров" осуществлялось через расположенную внутри крыла длинную дюралюминиевую карданную трубу и управлялось прикрепленной к штурвальной колонке системой нажимных рычагов и коленчатых рычагов. На концевых нервюрах неподвижных частей консолей крыла были установлены небольшие гребни. Необычной особенностью стало использование горизонтальных "электроскопических" рулей направления называемых так потому что они были разрезными закрылками, занимающими половину зандей кромки неподвижных частей консолей крыла. Они также служили воздушные тормозами при отклонении выше и ниже задней кромки. Новейшее пружинное загрузочное устройство давало изменение балансировки по тангажу. Два небольших опорных колеса с обтекателями были установлены на закрепленных у задней кормки крыла выносных балках на середине размаха консолей; колеса располагались непосредственно за задней кромкой.

трехколесное шасси и непокрытое обшивкой крыло М-образной формы Pterodactyl IA. На фотографии показаны карданные валы управляющих поверхностей законцовок крыла 

Трехколесное шасси Pterodactyl-я, хотя и довольно простой конструкции, требовало немало испытаний. Был построен специальный мобильный испытательный стенд с использованием рамы и переднего колеса велосипеда. Спроектированное, и наверняка построенное, Стэнли Сигером (Stanley Seager) — одним из работников небольшого штаба Хилла — устройство имело два прикрепленных к раме болтами куска дерева и несшее сиденье на месте удаленного руля велосипеда. Прочные деревянные балки с поперечным сечением 2"×4" (50,8 мм × 102 мм) были установлены на прикрепленных к задней раме трех стойках, из которых было удалено колесо. Две изогнутых полоза были закреплены на концах балки и уравновешивали это самодельное устройство, которое буксировалось автомобилем для проверки общих характеристик управляемости и нагрузок на рулевой механизм.

удерживаемый канатом, словно двигатель продолжает работать, деревянный монококовый фюзеляж Pterodactyl IA показан с цилиндрическим топливным баком, двигателем Cherub и толкающим винтом

велосипед, немного древесины и много изобретательности создали это мобильное испытательное устройство, моделируещее трехколесное шасси Pterodactyl-я

В течение первой недели июня 1928 года Pterodactyl Mk.IA был разобран и отправлен на базу Королевских ВВС Эндовер (RAF Andover), где он вновь был собран для готовности к первому полету. Полностью покрытый серебряной краской и несущий на себе кокарды Королевских ВВС, серийный номер J9251 и на каждой стороне носа черные силуэты летящего птеродактиля самолет 13 и 14 июня был впервые поднят в небо пилотом Луи Паге (Louis Paget). На следующий день или чуть позже он был доставлен в Йовил для выполнения нескольких расширенных испытательных полетов под управлением Паге, флайт-лейтенанта Ф.дж. Брантона (Flt Lt F. J. Brunton) и Гарольда Пенроуза. По мере накопления опыта стала очевидной возросшая потребность в большей мощности силовой установки и было решено заменить 34-сильный Cherub на 70-сильный пятицилиндровый радиальный двигатель Armstrong Siddeley Genet, вращавший двухлопастный деревянный винт Walts. С этим тяжелым двигателем, М-образным крылом площадью 200 фт² (18,58 м²) и удельной нагрузкой на крыло 7 фнт/фт² (34,178 кг/м²) была начата программа перепроектирования. С измененным двигателем самолет получил обозначение Pterodactyl Mk.IB.

Pterodactyl IA был удивительно маленьким в фронтальной плоскости. Луи Паге в правом сиденье пилота

Всех трех пилотов, принимавших участие в летных испытаниях Pterodactyl-а Mk.IA, на больших углах атаки и недостаточной скорости часто подбрасывало в воздухе при движении по неровному аэродрому Йовила. Из-за плохого продолного демпфирования бесхвостых самолетов, он летал с серией долгопериодических колебаний по тангажу, постоянно находясь выше и ниже горизонтального положения. Ситуация стала хуже из-за независимых колебаний "контроллеров". В сентябре 1928 года J9251 был отправлен в RAE для испытаний, в которых было сочтено, что для работы "электроскопических" закрылков требовались большие усилия. Таким образом в самолет была включена новая уравновешивающая конструкция, которая напоминала разрезной закрылок, но с передней кромкой, движущейся назад по направляющим с поворотными  рычагами, удерживающими поверхности примерно на середине хорды. Это требовало гораздо меньше рабочих усилий. В целях оказания помощи пилотам в управлении Pterodactyl-ем в системе управления был установлен редуктор с переменным передаточным числом. В ходе выполнения программе испытаний самолета вместе с Луи Паге несколько месяцев летал Пенроуз, сидевшим рядом с ним на месте второго пилота. Без предупреждения рычаг переключения передач в кабине соскользнул из нижнего положения в верхнее, в результате чего самолет качнуло вперед в неожиданное пикирование. Паге удалось восстановить управление и сделать идеальную посадку, однако шасси разрушилось, заставив Pterodactyl скользить на нижней части фюзеляжа. Когда J9251 был восстановлен он сохранил свое основное колесо, однако вскоре после этого для более плавного движения по поверхности оно было заменено на более прочный блок с двумя установленными тандемом колесами. Переднее колесо было управляемым, и чтобы справиться с неровностями при посадке балансир этого колеса поворачивался на гидропневматической опорной стойке. С установкой этого нового основного шасси два установленных на консольных балках балансировочных колеса были заменены на полозья, и самолет в очереной раз изменил обозначение, став Mk.IC. После испытаний самолет должен был появиться на состоявшейся 28 июня 1930 года 11-й выставке Королевских ВВС в Хендоне, но из-за проблем с двигателем Genet Паге пилотировал Pterodactyl, оснащенный мотором Cherub, с построенным Avro автожиром C.19 Autogiro и Handley Page Gugnunc бесхвостый Pterodactyl составил самое причудливое трио.

оснащенный радиальным двигателем Genet Pterodactyl IB, серийный номер J9251, имел усиленную основную стойку шасси с вспомогательными балансировочными колесами и нес опознавательные знаки Королевских ВВС

Другая проходящая летные испытания модификация для увеличения скорости крена имела пару "контроллеров" сокращенного до 5 фт 10 дйм (2,357 м) размахом. Пока не известно, были ли они установлены, когда J9251 нанес краткий визит в RAE для состоявшегося 14 июня 1930 года показа. Без всяких сомнений этот самолет, который в последний раз пролетел в Фарнборо 31 июля 1930 года, предоставил маленькой команде Джеффри Хилла огромный объем информации, а также значительный инженерный и летный опыт, что было бесценным для общей программы компании Westland по развитию бесхвостых самолетов. Сейчас этот самолет находится в музее науки Южного Кенсингтона (Science Museum, South Kensington).

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Описание: двухместный бесхвостый исследовательский самолет. Деревянно/металлическая конструкция с полотняной, деревянной и металлической обшивкой

Размещение: пилот и пассажир в открытой кабине

Силовая установка: 

Pterodactyl IA — один 34-сильный двухцилиндровый горизонтально-оппозитный безредукторный безнаддувный двигатель Bristol Cherub III с воздушным охлаждением, вращающий двухлопастный деревянный винт диаметром 6 фт (1,829 м)
Pterodactyl IB и IC — один 70-сильный пятицилиндровый радиальный безредукторный безнаддувный двигатель Armstrong Siddeley Genet с воздушным охлаждением

Размеры:

размах крыла 45 фт 6 дйм (13,87 м)
длина 17 фт 0 дйм (5,18 м)
высота 6 фт 8 дйм (2,03 м)
площадь крыла 200 фт² (18,58 м²).

Вес:

пустого 900 фнт (408,24 кг)
с полной нагрузкой 
Cherub III 1080 фнт (489,89 кг)
Genet 1280 фнт (580,61 кг)

Летные характеристики:

максимальная скорость 70 миль/ч (112,63 км/ч)

Производство: в 1926-28 годах компанией Westland Aircraft Works (Йовил, Сомерсет) был построен один прототип Pterodactyl Mk.IA

источник: Derek N James "Westland Aircraft since 1915"