Крыло-грузовой отсек от Александра Зольденхоффа

Данный материал был переведен уважаемым коллегой NF.

В 1930-м году швейцарец Александр Зольденхофф (Alexander Soldenhoff) предложил оригинальную концепцию большого транспортного самолёта.

Данный самолёт воплощал в себе слияние идей Хуго Юнкерса и Винсента Дж. Бурнелли (Vincent J. Burnelli) и должен был представлять собой разновидность летательного аппарата, выполненного по схеме «летающее крыло». В толстой, широкой с небольшой стреловидностью средней части такого крыла должна была располагаться двухэтажная конструкция, вмещавшая в себя экипаж, пассажиров, силовую установку, топливо и прочую полезную нагрузку. По обе стороны от толстой средней части крыла должны были располагаться значительно более тонкие внешние секции крыла.

По мнению конструктора, такая компоновка обеспечивала самолёту ряд преимуществ: устойчивость относительно продольной оси, определённый эффект, получаемый вследствие формы внешней поверхности, и улучшение соотношения между длиной и шириной в связи с чем лётные характеристики самолёта должны были улучшиться. Если сказать кратко: этот самолёт должен был быть лучше во всех отношениях.

Концепция Зольденхоффа

Вскоре после начала двадцатого столетия Александр Зольденхофф стал известен благодаря своим оригинальным проектам самолётов. Он стал вторым после Джона Уильяма Данна (J. W. Dünne) конструктором самолётов, который еще в то время интенсивно работал над летательными аппаратами, у которых устойчивость крыла обеспечивалась на счет стреловидности и сужения.

В 20-е и 30-е годы этот конструктор разработал большое количество самолётов выше указанного исполнения, некоторые из которых содержали в себе ряд примечательных новинок. Ранее журнал «Luftfahrt International» опубликовало статью о жизни и деятельности Александра Зольденхоффа и о его проектах самолётов. Из этих материалов следует, что эти ранее разрабатываемые им проекты являлись предшественниками самолёта, у которого крыло представляло собой грузовой отсек. Проект данного летательного аппарата был разработан в 1930-м году.

Зольденхофф систематически занимался разработкой самолётов без хвостового оперения. Его целью была разработка формы самостабилизирующегося крыла и связанной с этим системой управления, которая не ухудшала бы собственную устойчивость разработанного им крыла. Только после получения устойчивого крыла и системы управления конструктор мог надеяться на то, что ему удастся получить разрешение на «преступный» для того времени самолёт без хвостового оперения.

Зольденхоффу еще в 1912 году удалось найти приемлемую концепцию для предложенного им крыла, у которого комбинировались стреловидность и сужение. Примечательно, что он в то же время предусмотрел необходимость применения герметичных кабин. Именно в те годы Александром Зольденхоффом была предложена еще одна основная компоновка самолёта без хвостового оперения, которая позднее была характерна для поздних проектов.

изображение разработанного Зольденхоффом самолёта, у которого полезная нагрузка была сосредоточена в центральной части крыла. Изображения представляют собой сделанные Зольденхоффом карандашные наброски

Однако не все идеи Зольденхоффа приводили к желаемому успеху. Имели место попытки добиться стабилизации толстого крыла при помощи ступенчатой конструкции и различных выпуклостей на нижней его стороне, что было не особо удачно. Но в то же время данное предложение содержало в себе идею осуществления управления и обеспечения посадки за счет применения горизонтальных вспомогательных поверхностей треугольной или трапециевидной форм. Эти вспомогательные поверхности предложенной формы не должны были изменять сужение крыла, благодаря чему сохранялась стабилизация крыла относительно продольной оси.

Для управления по горизонтали Зольденхофф так же нашел приемлемый способ. Сначала он, как и Джон Данн, предложил устройство управления – так называемый «controller». Позднее он разработал хорошо функционировавшее управление при помощи выдвигавшихся щитков.

две предложенных Зольденхоффом формы отклоняющихся поверхностей

Подобные выдвигающиеся щитки к тому времени уже давно не были новинкой. У биплана Howard-Flanders подобные щитки применялись в качестве воздушных тормозов. В 1914 году Луи Блерио на своём моноплане использовал подобный щиток, расположив его по центру размаха консолей.

Зольденхофф же наоборот предложил применять два подобных щитка, располагавшихся по обе стороны от фюзеляжа. Щитки должны были располагаться на половине размаха крыла вблизи у передней кромки почти у центра приложения нагрузки. При приведении в действие этого устройства самолёт должен автоматически накрениться без использования остальных рулей или выполнения каких-либо корректировок.

Обычно эти щитки отклонялись на величину от 4° до 6°. Использование прикреплённых по бокам флажков позволило прийти к выводу, что выдвинутые щитки не создавали вблизи крыла серьёзного изменения воздушного потока. Однако при больших отклонениях щитков эффективность данной системы управления была недостаточна. На виражах такой самолёт летал не легче, чем самолёт с рулями с обычной конструкцией. Скольжение было невозможно. Эффективность такой системы управления не во всех положениях была достаточной.

Для продольной стабилизации Зольденхофф на своих самолётах A-4 и A-5 предложил использовать на законцовках крыла шайбы. В течение времени форма и размеры этих шайб много раз изменялись, что соответствующим образом влияло и на стабилизацию относительно продольной оси и на управление.

Большие самолёты 1930-го года

Теоретически Зольденхофф нашел приемлемое для своего времени решение, которое позволило бы избавиться от всех проблем, с которыми сталкивались авиастроители. На практике использование предложенных им решений привело к возникновению значительных трудностей. Эти проблемы в различных комбинациях оказывали своё негативное влияние. В первую очередь это сказывалось на возможности постройки и на дальнейшем развитии сконструированных Зольденхоффом самолётов, а также на выборе материалов, которые предполагалось использовать при их постройке. Финансировавшие Зольденхоффа люди нередко сомневались в целесообразности своих финансовых затрат на данные исследования. К тому же Зольденхофф не имел образования, которое должен был иметь инженер, чья деятельность была связана с авиастроением.

Долгое время Зольденхофф ограничивал свою деятельность в авиастроении разработкой проектов и конструктивных схем. И в ходе работ этому одаренному и изобретательному дилетанту помогал ряд специалистов. Всё изменилось в начале 1930-го года, когда Зольденхофф начал мечтать о создании самолёта по схеме «летающее крыло».

К этому времени авиаконструкторы во всём мире приобрели уже значительный опыт разработки и постройки больших самолётов, о чем сообщалось в многочисленных научных докладах и публикациях. Со временем стало понятно, что простое линейное увеличение размеров самолётов вследствие непропорционально увеличивавшегося веса этих машин достигло своих границ. Для того чтобы выйти из сложившейся ситуации Зольденхофф решил использовать самолёты без хвостового оперения с очень толстым крылом бипланно-тандемной схемы, центральная секция которого было значительно толще внешних секций. Как и многие другие идеи Зольденхоффа эта не была совершенно новой. Нечто подобное значительно раньше успешно опробовал Винсент Дж. Бурнелли. На разработанном им RB-1 применялась такая же схема с отдельно расположенными друг от друга несущими плоскостями и хвостовым оперением. В центральной части самолета размещался фюзеляж, который в виде сбоку вместо чего-то трубообразного напоминал профиль крыла. В центральной секции крыла должны были располагаться силовая установка, экипаж и вся полезная нагрузка самолёта. Отметим, что этот проект был разработан в 1920-м году.

в фюзеляже, имеющем в виде сбоку форму профиля крыла, располагалась силовая установка. Такая схема впервые была использована в 1920 году на самолёте RB 1 разработанном Бурнелли

Следует не упускать из виду, что в то время, когда Зольденхофф приступил к работам над своими летательными аппаратами, в Германии уже существовали два самолёта, имевших большие размеры: Dornier Do X и Junkers G 38. Последний не только своими размерами, но и в конструктивном исполнении имел значительное сходство с проектом Зольденхоффа и, скорее всего, оказал на этот проект некоторое влияние.

При рассмотрении предложенного Зольденхоффом проекта самолёта и сравнении его с G 38 возникало предположение, что Зольденхофф кое-что перенял у этого гигантского самолёта. При опубликовании самим Зольденхоффом некоторых данных, имевших отношение к его проекту, становилось понятным, что его проект однозначно был не более чем рисунок, который получил название «усталый бумажный тигр».

Технические характеристики

Самолет-«летаюшее крыло» по замыслу Зольденхоффa должен был иметь несущие поверхности общей площадью 475 м², размах крыла 42 (44,6) метра, длину 20 (24) метра, взлётный вес порядка 17500 кг. Экипаж самолета должен был состоять из пяти человек, число пассажиров – оценивалось в 30 человек. Продолжительность полёта оценивалась в 10 часов, дальность полёта составляла 2000 км.

Летные характеристики, которые опубликовал сам Зольденхофф, должны были соответствовать данным с силовой установкой, мощность которой была быть примерно в два раза меньше мощности силовой установки окончательного варианта самолёта Junkers G 38. Удельная нагрузка на несущую поверхность так же должна была составлять величину примерно в два раза меньшую, чем у G 38. Удельная мощность силовой установки в отношении к несущей поверхности – показатель, который говорит о ожидаемых значениях скороподъёмности – у проекта Зольденхоффа равна 3,6 л.с./м² и является нереально низкой. У G 38 в начальном варианте эта величина составляла 10 л.с./м², что считалось не большим показателем.

Предложенный Зольденхоффом проект имел слишком малую мощность силовой установки и с этими данными он безнадёжно уступал своим современникам. В первую очередь это имело отношение к скорости полёта и к взлётным характеристикам.

Различные проекты

Как в действительности должен был выглядеть большой транспортный самолёт Зольденхоффа? Имеющиеся в нашем распоряжении материалы и прочие данные сильно различаются. Зольденхофф был художником, и в данном случае широко проявилась его свобода самовыражения. На перспективных изображениях его большого транспортного самолёта на фоне типичных сцен аэропорта три изображенные машины во многом отличаются друг от друга.

Хайнц Ридигер (Heinz Riediger) – сын пилота Зольденхоффа Антона Ридигера (Anton Riediger) – среди моделей самолётов, созданных известным моделистом Отто Вайнцирле (Otto Weinzierlе), была найдена одна модель, которая среди различных вариантов модели большого транспортного самолёта Зольденхоффа, возможно, была наиболее близка к разработанному им варианту. На фотографиях созданной Вайнцирле модели хорошо различимы основные элементы конструкции вышеуказанного самолёта. Созданная Вайнцирле модель в отличие от эскизов Зольденхоффа не имеет поперечного V крыла.

изготовленная Вайнцирле в 1978 году мастером Отто модель проекта самолёта Зольденхоффа 

Вторую конфигурацию своего большого транспортного самолёта Зольденхофф приложил к запатентованным им материалам. В данных материалах самолёт не имел поперечного V крыла. Соотношение длины несущей плоскости к её ширине было большим, стреловидность крыла также возросла. Вместо первоначально предусмотренных проектом трех толкающих воздушных винтов на данном эскизе изображены пять толкающих винтов. Кроме этого на эскизах были отображены и многочисленные альтернативные варианты расположения силовой установки. В общем, этот вариант конфигурации выглядит предпочтительнее, чем первый.

чертёж из патента (виды сзади, сверху и сбоку)

Аналогично указанным выше вариантам, созданная в 1931 году модель была использована для испытаний на способность выполнения полётов и устойчивость при планирующих полётах. Эта модель должна была проверить предложенную Зольденхоффом идею на практике. На одной, к сожалению, очень нечеткой фотографии, всё же можно различить, что в отличие от прочих изображений средняя секция крыла с кабиной, где должен был располагаться пилот, выполнена аналогично тому, как это имело место у G 38. Слева и справа от кабины пилота на передней кромке крыла плохо различимы ряды иллюминаторов. То же самое видно и на внешних частях средней секции крыла. На данном изображении отсутствуют двигатели силовой установки и воздушные винты. Можно предположить, что они располагаются так же, как и на прочих выше упомянутых вариантах, на задних кромках крыла.

Эти изображения противоречат описанию на задней стороне фотографии, которое было составлено 1 июня 1931 года в Бёглингене (Böblingen) секретарём Зольденхоффа фрау Эрикой Хан (Erika Hahn). Как было отмечено, проект самолёта был рассчитан на перевозку 40 пассажиров (вместо 36), численность экипажа уже составляла 10 человек (вместо 5). Суммарная мощность силовой установки была равна 6000 л.с. (вместо 1800 л.с.); три двигателя должны были располагаться спереди, а четыре – сзади. Такое расположение двигателей силовой установки было очень необычным. Какая именно конфигурация считалась окончательной для проекта большого транспортного самолёта Зольденхоффа, авторы материала до сих пор не могут установить. Планы Зольденхоффа по созданию большого транспортного самолёта не были реализованы на практике предположительно из-за финансовых проблем. Зольденхофф вернулся назад в Швейцарию, где построил одноместный самолёт без хвостового оперения. Этот самолёт никогда не летал. В наше время он выставлен в качестве экспоната в здании транспортного представительства в Люцерне (Luzern).

свободный полёт опытной модели. Снимок сделан во время испытаний, состоявшихся в Бёглингене в начале июня 1931 года

Этот самолёт, получивший обозначение S-5, имел другой вид управления относительно поперечной и вертикальной осей, радикально отличающийся в этом от ранее созданных Зольденхоффом проектов. Обе внешние секции крыла были созданы по принципу «Wingerons» и были взаимозаменяемыми.

легкий самолет S-5

Кроме S-5 Зольденхоффом велись работы и над другими самолётами, что следует из датированных 1937-м годом чертежей. На чертежах находилась целая эскадрилья боевых самолётов, отличавшихся некоторыми примечательными особенностями: бипланные трапецевидной формы крылья с большим выносом и со стреловидностью. Нижние плоскости должны были крепиться к нижней части фюзеляжа. Верхние плоскости должны были располагаться на кабанных стойках (Baldachin). Двигатель силовой установки передавал мощность на толкающий воздушный винт, расположенный над задней кромкой крыла. Передняя стойка шасси должна была быть полуубираемой. На фюзеляже спереди и сзади должны были быть расположены пулемётные оборонительные точки. Сразу же за передней пулемётной установкой должна была быть расположена кабина, в которой пилот и штурман должны были сидеть рядом друг с другом. Информация об этом проекте впервые появилось в открытой печати в 1971 году и, возможно, наши швейцарские читатели владеют большей информацией о нем. По всей вероятности и этот самолёт не был изготовлен.

Несмотря на то, что у Зольденхоффа отсутствовало соответствующее инженерное образование, он был дельным человеком, который настойчиво и изобретательно работал над решением поставленной самому себе задачи и нашел ряд оригинальных и успешных решений. Однако, несмотря на это все его разработки не были реализованы на практике. Зольденхофф умер в Цюрихе в 1951 году в возрасте 69 лет.

Источники:

• Alexander Soldenhoff: Schwanzloses Flugzeug Soldenhoff. In: Flugsport 25/1931, S. 537—539.
• Ders.: Steuerung für schwanzlose Pfeilflugzeuge. DRP 573, 166, angemeldet 24. 1. 1929.
• Ders.: Flugzeug (Lastraumflügel). DRP 580 402, an-gem. 23. 5. 1930.
• Ders.: Flying mach ine. US Patent 1. 848.752, angem. 19. 5. 1931 (entspr. DRP 580 402).
• Ders.: Neue Flugzeuge (Zeichnung), 1937. In: Schweizer Aero Revue 12/1971.
• Erich Tilgenkamp: Schweizer Luftfahrt, Bd. 3, Zürich 1944, insbes. S. 316.
• Nachlaß des Soldenhoff-Einfliegers Anton Riediger und Informationen seines Sohnes Heinz Riediger, Albstadt-Ebingen (1980).

источник: Hans Justus Meier «Der Lastraum-Flügel von Alexander Soldenhoff» «Luftfahrt international» 08/81