Легкий самолет Rutan Model 27 VariViggen. США
Небольшая, но интересная винтажная статья почти полувековой давности, которая, думаю, заинтересует коллег.
Содержание:
С самого начала было понятно, что самодельный самолет Берта Рутана будет
«чем-то совершенно иным.»
Берт Рутан – авиационный инженер из Летно-испытательного центра ВВС, штат Калифорния, – был награжден Медалью военно-воздушных сил (Air Medal) за работу над истребителем F-4 Phantom II, что было необычным для гражданского лица. Поэтому, когда в феврале 1972 года был представлен его странный четырехкилевой самолет аэродинамической схемы «утка» с тандемными сиденьями, двигателем с толкающим винтом, электрическим приводом системы уборки шасси и крылом с изменяемым S-образным профилем, мало кто сомневался, что это детище Берта, равно как и он сам, будет летать как птица.
История началась в далеком 1963 году, когда Берт Рутан впервые начал серьезно задумываться о проектировании и постройке безопасного и надежного самолета. Были проведена оценка различных компоновок, а затем после обширных испытаний в аэродинамической трубе модель, выполненная в масштабе один к пяти, была прикреплена к испытательному стенду, установленному на багажной полке легкового автомобиля с кузовом «универсал». Сложная тарировочная аппаратура с использованием датчиков регистрировало каждое движение модели по мере того, как в нее вводились управляющие настройки. Все нагрузки на ручку управления, момент крена, подъемная сила и углы атаки тщательно контролировались наряду с истинной воздушной скоростью, положениями органов управления и эффектом изменения положения центра тяжести.
Затем в 1968 году предназначенный для размещения двух автомобилей гараж его дома в Ланкастере стал мастерской, где начал приобретать свои формы полноразмерный самолет, получивший обозначение VariViggen, Изготовление самолета заняло всего четыре года и обошлось примерно в 3000 долларов.
Основные принципы
Основным принципом, которым руководствовался Берт Рутан при создании VariViggen, является обеспечение максимальной безопасности полета. От создаваемой машины требовались не высокая крейсерская скорость, а отличные характеристики управляемости на низких скоростях полета. Тем не менее также планируется изготовить аэродинамически более чистую версию. Конструкция самолета цельнодеревянная с имеющим плоские борта фюзеляжем и разработанным самим авиаконструктором аэродинамическим профилем крыла с плоской нижней поверхностью. Самолет оснащен треугольным крылом со срезанными законцовками; первоначально крыло на своих законцовках несло два небольших стабилизирующих киля и примерно в середине размаха консолей кили с рулями направления. Затем кили на законцовках крыла были удалены. У носовой оконечности фюзеляжа относительно высоко расположено переднее горизонтальное оперение (ПГО) с размахом 8 футов (2,44 м) и модифицированным аэродинамическим профилем NACA 4414. На задней кромке ПГО размещены щелевые «рули высоты».
кабина пилота военного типа, панель с управлением триммерами, отклонением задней кромки, радио и клавиши интеркома на центральной колонне. Снимок Генри Артофа
Стреловидность крыла по линии четвертей длин хорд равна 27°; относительная толщина профиля крыла составляет 7% в корневых частях и 9% на законцовках. Внешние секции крыла (съемные для буксировки) имеют металлическую клепаную конструкцию с углом поперечного V равным 3°.
Трехопорное шасси с носовой стойкой оснащено гидравлическими тормозами и электрическим приводом системы уборки и выпуска стоек. Основные стоки полностью убираются в крыло, а носовая стойка с листовой рессорой из стекловолокна убиралась в переднюю оконечность фюзеляжа поворотом вперед. Силовая установка состоит из одного 150-сильного двигателя Lycoming 0-320-A2A, вращавшего деревянный толкающий винт Hegy фиксированного шага.
откидной носовой обтекатель обеспечивает доступ к носовой стойке шасси. Снимок Генри Артофа (Henry Artof)
четырехцилиндровый двигатель воздушного охлаждения с горизонтально расположенными оппозитными цилиндрами Lycoming 0-320-A2A развивает мощность 150 л.с. и приводит во вращение деревянный винт фиксированного шага Ray Hegy. Снимок Генри Артофа
Устройство определения угла атаки установлено в качестве резервной системы на аварийном сигнализаторе индикатора положения ходовой части. Данное устройство снабжено переключателем на ручное управление, позволяющим пилоту включить систему определения угла атаки во время процесса уборки шасси. Управление может быть предварительно настроено на желаемую скорость захода на посадку.
Переднее горизонтальное оперение
Вероятно, самой интересной особенностью конструкции самолета является аэродинамическая схема «утка». Во-первых, переднее горизонтальное оперение снабжено отклоняющейся поверхностью – рулем высоты. В результате отклонение ручки управления на себя приводит к немедленному возрастанию подъемной силы еще до того, как увеличение угла атаки может стать эффективным.
Теперь, когда треугольное крыло избавлено от необходимости нести рули высоты, основные поверхности управления крыла могут быть использованы в новой и совершенно оригинальной манере – не только в качестве обычных элеронов. Чтобы увеличить подъемную силу на малых углах атаки, задняя часть крыла (поверхности управления) отклоняется вниз. Компенсация пикирующего момента, вызываемого отклоненной вниз задней кромкой крыла, приводит к увеличению создаваемой ПГО подъемной силы. Таким образом переднее горизонтальное оперение и отклоняемая задняя кромка крыла создают аэродинамический эффект, аналогичный аэродинамическому эффекту системы с одиночным закрылком. В результате вместо общепринятого и ярко выраженного угла захода на посадку, свойственного самолетам с треугольным крылом, VariViggen на скорости 70 миль в час (113 км/ч) имеет угол атаки всего 3°.
на снимке хорошо показано переднее горизонтальное оперение с одинаковой длиной хорды по всему размаху и уменьшение стреловидности передней кромки основного крыла примерно посередине размаха. Обратите внимание на вырез в центральной части крыла для обеспечения зазора воздушному винту. Снимок Говарда Леви
хотя в горизонтальном полете обзор у пилота отличный, при большом угле атаки переднее горизонтальное оперение ухудшает летчику обзор вниз. Снимок Говарда Леви
Если угол глиссады составляет 3°, то это означает, что во время захода на посадку фюзеляж фактически расположен горизонтально, что обеспечивает пилоту идеальный обзор.
Данная конфигурация имеет три преимущества: улучшенные характеристики при выполнении крена и рыскания, значительно улучшенный обзор и меньшая мощность, необходимая для прекращения захода на посадку, поскольку самолет уже находится в горизонтальном положении.
Система управления отклоняемой задней кромкой оснащена электрическим приводом и может использоваться на крейсерской или максимальной скоростях полета; в последнем случае она используется для минимизации балансировочных усилий и лобового сопротивления фюзеляжа вне зависимости от положения центра тяжести, массы и скорости. Отклонение вниз также влияет на элероны, опуская или поднимая их «нормальное» положение.
Именно в режиме полета на малых скоростях Берт Рутан добился наибольших преимуществ. На этом режиме VariViggen не может ни потерять скорости при срыве потока, ни свалиться в штопор, а при углах тангажа более 15° он становится «сверхустойчивым», что даже сильном отведении ручки назад самолет остается на безопасном угле атаки несмотря на резкие отклонения элеронов и рулей направления. Элементы перекрёстной системы управления не влияют на безопасность полета на малых скоростях, и траекторией полета можно управлять при заходе на посадку только с помощью дросселя, полностью отведя ручку управления назад.
Кэролин Рутан в кабине пилота. Снимок Генри Артофа
Берт Рутан в очень просторной кабине летящего легкого самолета VariViggen. Снимок Говарда Леви
Берт Рутан и его жена Кэролин в очень просторной кабине летящего легкого самолета VariViggen. Снимок Говарда Леви
Берт Рутан и его жена Кэролин в очень просторной кабине летящего легкого самолета VariViggen. Снимок Говарда Леви
Берт Рутан и его жена Кэролин в очень просторной кабине летящего легкого самолета VariViggen. Снимок Говарда Леви
Берт Рутан и его жена Кэролин в очень просторной кабине летящего легкого самолета VariViggen. Снимок Говарда Леви
Название? Самолет Берта Рутана и двухмаховый истребитель Saab Viggen были спроектированы примерно в одно и то же время – и именно такое название и было выбрано. Большая разница между большим «виггеном» и маленьким заключается в том, что Берт Рутан использует переднее горизонтальное оперение в качестве руля высоты, а не просто как низкоскоростной стабилизатор и вихревой генератор основного крыла; это также освобождает заднюю кромку крыла для использования в качестве того, что он называет «рефлексеронами» (reflexeron). Кроме того, говорят, что расположение килей устраняет неустойчивость в развороте. Берт Рутан говорит:
«Отклонение элеронов при правом крене создает увеличение давления на верхнюю часть левой консоли крыла, а так как кили вертикального оперения только над крылом и примыкают к элеронам, то изменение давления на кили таково, что нос самолета слегка отклоняется в сторону разворота, а не в сторону от поворота как в обычных конструкциях.»
VariViggen имеет размах крыла 19 футов (5,8 м); общая длина самолета также 19 футов (5,8 м). Площадь крыла составляет 122 кв. фута (11,3 м²), а площадь переднего горизонтального оперения – 18 кв. футов (1,7 м²). Масса пустого самолета составляет 1020 фунтов (463 кг), максимальная взлетная масса – 1720 фунтов (780 кг), а максимальная нагрузка на крыло составляет 14,1 фунтов на квадратный фут (68,8 кг/м²). На уровне моря максимальная скорость составляет 137 узлов (254 км/ч) и никогда не превышает 156 узлов (289 км/ч). Крейсерская скорость на высоте 7000 футов (2134 м) составляет 109 узлов (202 км/ч), а посадочная скорость (без сваливания как такового) – 45 миль в час (72 км/ч).
источник: Arthur Ord-Hume «Rutan Vari Viggen» «Aeroplane Monthly» May 1974, pages 650-653
перевод впервые опубликован — https://vk.com/@710541705-legkii-samolet-rutan-model-27-variviggen-ssha
