«Летающий треугольник». Экспериментальный самолет Delta I. Германия

Данный материал был переведен уважаемым коллегой NF и немного доработан мной.

Предисловие

Прадед ракетного истребителя Me163 Komet экспериментальный самолет Delta I «Hauptmann Köhl» или просто «Hermann Köhl» (на представленных фото данное название самолёта отсутствует) осенью 1931 года был представлен международной общественности в берлинском центральном аэропорту Темпельхоф известным пилотом Гюнтером Гроенхоффом (Günther Groenhoff) из общества Rhön-Rossitten-Gesellschaft e. V. (RRG). Желающие ознакомиться с самолётом имели возможность осмотреть его на земле и при выполнении им полётов.

На первый взгляд оба этих самолёта незначительно отличаются друг от друга. Опытный образец «Летающий треугольник» напрямую привёл к созданию ракетного истребителя Ме163. Удивительно и в то же время значимо то, что между полётами этих обоих самолётов лежит промежуток времени почти в день в день равный 10-ти годам!

Создателем Delta I был Александр М. Липпиш, который вскоре после окончания Первой Мировой войны начал основательно изучать всё, что связано с проблемами самолётов-бесхвосток и самолётов «летающее крыло». Профессор Хуго Юнкерс еще в датированном 1910 годом патенте предположил вероятность создания самолётов созданных по принципу «летающее крыло». Но когда 11-ю годами позже Липпиш начал основательно работать над этой проблемой, всё еще отсутствовали элементарные научные выкладки на эту тему и до практического использования подобных самолётов было еще очень далеко.

Разработка самостабилизирующегося крыла

В своих датированных зимой 1921/1922 годов работах Липпиш приступил к систематизации всего, что было связано с данной тематикой. После назначения руководителем отдела авиационной техники («Flugtechnik») института RRG Липпиш во всё большем объёме начал вникать в проблемы летающего крыла и в течение некоторого времени поэтапно занимался разработкой теории стабильного крыла, которая подкреплялась многочисленными испытаниями довольно больших свободнолетающих моделей, имевших размах крыла 4 метра, площадь крыла 2 м² и вес 12-15 кг. Из-за своих довольно больших размеров и веса эти модели невозможно было запускать с руки и их запуск проводился при помощи резинового каната. При изготовлении моделей, изготавливавшихся в масштабе 1:3, использовались те же методы, что и для производившихся тогда самолётов.

В процессе работ выкристаллизовывались две характерные формы моделей данного типа: стреловидное крыло с круткой его законцовок крыла, а так же ставшая малоизвестной так называемая «Летающая доска» с caмостабилизирующимся профилем, т.е. имеющим постоянную точку приложения давления. Обе этих типа конструкции несущей плоскости при применении соответствующей компоновки зарекомендовали себя как самостабилизирующиеся. «Летающая доска» в то время наиболее часто использовалась для скоростных самолётов. Стреловидные крылья считались наиболее подходящими для планеров. 

От «Storch»-а к «Летающему треугольнику»

В конце 1920-х годов потенциал развития созданного Липпишем планера со стреловидным крылом «Storch» не был еще полностью раскрыт, но в то время  уже можно было поверить, что границы возможностей подобного крыла примерно были известны. Для того чтобы отодвинуть данные границы необходимо было развивать новое направление. Липпиш считал, что имеется возможность объединить достоинства «Летающего треугольника» с теми, которые давало крыло планера «Storch» и получить, таким образом, как улучшенный тип самостабилизирующегося крыла, так и возможность отказаться от использовавшегося в то время подкосного высокоплана.

Созданный по такой схеме самолёт должен быть следующим шагом от самолёта-бесхвостки в направлении летающего крыла с самой совершенной аэродинамикой: свободнонесущий низкоплан с треугольным контуром крыла и очень толстым профилем. Большая база крыла и высокий лонжерон в соединении с сильным сужением к его законцовкам должны были позволить добиться улучшения устойчивости и значительной разгрузки хорошо воспринимающего изгибающие нагрузки лонжерона. 

Липпиш основательно проанализировал причины имевших место ранее неудач своих конкурентов (Велтензиглер (Weltensegler), Геест (Geest) и прочих) и нашел, их причинами были недостаточная продуманность конструкции и, как следствие, недостаточная статическая йстойчивость этих опытных образцов. Новая конструкция «Летающего треугольника» основывалась на лучшей проработке лонжеронов крыла, у которого аэродинамическая ось лучше воспринимала возникающие в крыле изгибающие и скручивающие нагрузки.

В случае «Летающего треугольника» была применена уже давно проверенная на деле методика проведения испытаний — сначала изготовление и испытание моделей и затем изготовление пилотируемого самолёта. Таким образом, в ходе испытаний моделей могли быть изучены важные вопросы, касавшиеся устойчивости и управляемости относительно вертикальной оси, после чего можно было начинать приступать к изготовлению самолёта Delta I.

Прежде чем новый проект мог быть реализован, было необходимо преодолеть еще ряд препятствий иного рода. Средств, имевшихся в распоряжении RRG, не хватало для финансирования постройки. Тем не менее, Липпиш нашел выход и из этой ситуации. Полёты «Storch»-а, которые выполняли Фриц Штамер (Fritz Stamer), Буби Неринг (Bubi Nehring) и Гюнтер Гроенхофф, привлекли внимание пилота Коля (Köhl), выполнявшего полёты через океан. В середине октября 1929 года Коль в Дармштадте облетал «Storch» V. Хотя в ходе этих полётов машина по ряду причин потерпела аварию, именно эти полёты убедили Коля в том, что выбранное Липпишем направление работ правильно. Для изготовления опытного образца нового самолёта он выделил 4200 RM (по другим данным 3700 RM). Таким образом, в отношении финансов дальнейшая разработка проекта была обеспечена. К сожалению отношения между Колем и Липпишем не были особенно хорошими. Хотя оба они и имели общую цель: разработка самолета типа «летающее крыло», превосходящего по ТТХ и рентабельности самолёты обычной конструкции, тем не менее их взгляды на то как этого добиться в ряде моментов значительно расходились. 

Коль был выдающимся пилотом, но в то же время он не был конструктором и не имел необходимого опыта в части конструкторских разработок. Он считал необходимым использовать крылья ромбической формы и вместо проверенной на практике системы управления, разработанной ранее с участием RRG, Коль хотел установить на новом самолёте иную систему управления, которая для конструктора Липпиша ни в коем случае не подходила. Липпишу пришлось приложить немалые усилия для того чтобы переубедить Коля и настоять на своей концепции летающего крыла. Вскоре Липпиш убедился, что в ходе своих переговоров с Колем он достиг лишь временного компромисса.

Изготовление самолёта Delta I

Благодаря достигнутому соглашению в декабре 1929 года удалось начать реализацию нового проекта. Ввиду скромных финансовых средств к изготовлению самолёта без двигателя приступили на основе анализа различных испытанных моделей. В отличие от нормального самолёта с силовой установкой этот вариант был высокопланом. К соревнованиям Rhön, которые состоялись в 1930 году, этот самолёт без силовой установки был построен и без проблем облётан как планер Гюнтером Гроенхоффом. Успех в ходе этих испытаний убедил Липпиша в том, что он выбрал правильное направления работ. После этого начались переделки, в ходе которых высокоплан превратился в низкоплан с передней стойкой шасси с силовой установкой в виде 31/36-сильного двигателя Bristol Cherub III и толкающего винта. Переделки велись до начала мая 1931 года. 14 мая 1931 года как раз в праздник Вознесения (Himmelfahrt) Delta I впервые поднялся в воздух с использованием силовой установки. За штурвалом снова сидел Гюнтер Гроенхофф. Он же управлял самолётом и двумя месяцами позднее во время традиционных соревнований планеристов на горе Вассеркуппе (Wasserkuppe) в Гессене.

Рис.1. Одна из опытных моделей серии Delta

В начале сентября 1931 года Delta I стартовал для перелёта в Берлин. Одолженный директором Кронайссом (Dir. Croneiss) двигатель проявил себя как «дар Данайцев» и Гроенхофф на этом коротком (320 км) маршруте дважды под Котхеном (Kothen) и в близи от Гроссбеерена (Großbeeren) вынужден был совершать вынужденные аварийные посадки. Специалисты фирмы Junkers начали было перебирать двигатель, но случай был тяжелый и проблемы с двигателем продолжились. Не смотря на эти проблемы, Гроенхоффу удалось всё же перегнать самолёт в Берлин.

Рис.2 и 3. Испытания «Летающего треугольника» в первоначальном варианте (высокоплан) на режиме парения. Лето 1930 года, Рён (Rhön)

«Летающий треугольник» оправдал себя

14 сентября самолёт под управлением Гроенхоффа стартовал в центральном аэропорту города Берлин Темпельхоф (Tempelhof). Затем самолётом управлял финансировавший его разработку капитан Коль. И снова на старте отказал двигатель. Коль оказался в критическом положении, но сумел блестяще выйти из щекотливой ситуации. После замены двигателя на самолёте продолжили выполнять полеты Коль и Гроенхофф. Оба дали самолёту Delta I блестящую оценку, которая была поддержана зарубежными и немецкими изданиями, занимавшимися вопросами воздухоплавания. Самолёт в ходе выполнения различных маневров действительно оказался удивительно маневренным и устойчивым; он легко управлялся и выполнял с очень малым радиусом все фигуры высшего пилотажа, которые способны были выполнять самолёты нормальной компоновки.

Рис.4 и 5. Delta I в Берлинском центральном аэропорту Темпельхоф. Представление самолёта осенью 1931 года

Зарубежные специалисты считали, что это было возможно из-за необычно низкого коэффициента сопротивления Delta I (только Vj была сравнима с самолетами обычного типа), и данный факт позволял надеяться на большой резерв в части улучшения летных характеристик. Действительно Delta I имел для того времени необычно хорошие с точки зрения аэродинамики показатели. С тем же самым двигателем изготовленный в Англии в 1935 году самолёт-бесхвостка Hill с приблизительно такими же размерами как «Летающий треугольник» и меньшим полётным весом развивал скорость почти на 50 км/ч меньшую. Delta I превосходил самолёты того времени выполненные по традиционной схеме не только в летных, но и по эксплуатационным характеристикам. Имевшие ранее и считавшиеся особенно тяжелыми проблемы с продольной устойчивости были удачно разрешены, устранив, таким образом, действительно серьёзное препятствие и позволив на практике осуществить идеи заложенные в конструкции «Летающего треугольника». Разработанная ранее RRG и проверенная на других самолётах система управления позволяла без каких-либо проблем выполнять различные маневры.

Рис.6. Delta I. Вид слева

Имевший удачную форму самолёт показал на удивление высокие летные характеристики. Это убедило Коля, что самолёт выполненный по схеме «Летающее крыло» может быть дешевле, быстрее, и грузоподъёмнее, чем самолёты построенные по нормальной схеме, и что в будущем самолеты такой компоновки могут сыграть в развитии воздушного сообщения. Однако дальнейшее развитие событий, как известно, не подтвердило их убеждения.

Под гору…

Вскоре после успешного берлинской презентации «Летающего треугольника» в программе Delta I до сих пор довольно успешно, за исключением некоторых мелочей, развивавшейся и доказавшей, что новый тип самолёта имеет хорошие летные характеристики, произошло очень неприятное событие. Совместная работа между двумя главными действующими лицами Колем и Липпишем в течении всего этого времени протекала не особенно хорошо. В ходе презентации самолёта на аэродроме Темпельхоф в одной берлинской ежедневной газете появилась заметка об притеснениях Коля со стороны  Липпиша. В издании «FLUGSPORT» от 14 октября 1931 года было опубликовано пояснение на этот счет. Различие во мнениях между этими двумя людьми в последующие месяцы стало еще большим. Весной 1932 года произошел окончательный разрыв между главными действующими лицами, и Коль получил назад свои деньги.

Рис.7. Delta I. Вид справа, на заднем плане Rohrbach Ro VIII

 Рис.8. Вид слева сзади

Второй тяжелый удар последовал позднее: надежда на значительную финансовую поддержку со стороны государства через соответствующие государственные учреждения не смогла быть осуществлена, поскольку Германия испытывала значительные финансовые проблемы. Будто для того, чтобы масштаб проблем стал еще более полным Гюнтер Гроенхофф погиб 23 июля 1932 года во время выполнения полёта на планере. Липпиш потерял своего опытного пилота-испытателя, с помощью которого сумел достичь таких впечатляющих успехов. После разрыва отношений с Липпишем Коль не отказался от своих планов в отношении самолётов выполненных по схеме «Летающее крыло». Наоборот, он обратился в  роживающему в Веймаре Лёсселю (Lössl), который начал создавать новый низкоплан. Этот проект Коля в ряде элементов конструкции имел некоторое сходство с проектом Липпиша. Возможно, что новый проект был дальнейшим развитием Delta I: так, например, форма и контуры фюзеляжа, кабины, убирающегося шасси были очень похожи. Другие элементы: управление, форма крыла и кое-что еще напоминали первоначальный проект Коля. Самолёт был построен и выполнял под управлением Коля пробежки по аэродрому, но никогда не поднимался в воздух. Остаётся неизвестным, по каким именно — техническим или по каким-либо еще — причинам это имело место.

Рис.9. Delta I во время полёта

По сохранившейся информации Гроенхоффа следовало, что Липпиш еще в 1931 году планировал разработку нового самолёта на основе опыта полученного при создании и испытаниях Delta I. Этот самолёт так же должен был иметь убирающееся шасси. В свое книге Липпиш опубликовал чертежи этого самолёта, и из описания тоже следовало, что этот самолёт является наследником Delta I. Однако эта машина так и не была построена. Вместо нее был построен более скромный Delta II.

Рис.10. Гюнтер Гроенхоффф и Delta I в полёте, Tempelhof, осень 1931 года

Как это обычно происходило с опытными самолётами, Delta I просуществовал не очень долго. Во время одного испытательного полёта попав в непогоду самолёт был разрушен. Пилот из Силезии Дойчманн (Deutschmann) был вынужден покинуть его с парашютом и при приземлении получил серьёзную травму. Точная дата этого происшествия неизвестна: по одним данным это имело место в 1932 году, по другим в 1933 году. Судя по тому, что данный самолёт был представлен в Берлине в октябре 1932 года на выставке DELA. вторая дата аварии более реальна.

Рис.11. Эта построенная Вальтером Ничке, Эсслинген-Меттинген (Esslingen-Mettingen), демонстрационная модель предположительно является наследником Delta I, о котором упоминал Гроенхофф

Ряд неблагоприятных событий, в первую очередь смерть пилота-испытателя Гроенхоффа и недостаток средств у государства на время привели почти к полной приостановке дальнейших работ по программе DELTA. техническое преимущество, достигнутое к тому времени Липпишем, могло бы быть еще более значительным при своевременной поддержке, однако эта возможность не была использована. Прорыв связанный с самолетами, выполненными по схеме «летающее крыло», на который надеялся Коль не состоялся. «Летающий треугольник» и созданные на его основе самолёты в течение многих лет оставались в разряде необычностей и курьезов, пока не появился последний, успешный, самолет этого эволюционного ряда — Me 163 Komet. Этот перехватчик можно было бы реально использовать, и он смог бы создать по настоящему серьёзные проблемы для экипажей бомбардировщиков противника…

Краткое описание конструкции

Конструкция

Конструкция была типичной для того времени: крыло из деревянное, высококачественная фанерная обшивка для наиболее нагруженных его частей и полотно для менее нагруженных.

Рис.12 Вид с разных сторон на Delta 1. проект: A. Липпиш/Rhön-Rositten-Ges. e. V.

Крыло

Самолет представляет собой моноплан с низкорасположенным, свободнонесущим, треугольным в плане крылом, усеченным у законцовок. Крыло имело стреловидность по передней кромке, с прямую заднюю кромку и поперечное V. 

Крыло однолонжеронное, передняя часть крыла работала как торсион; основной лонжерон имел большую стреловидность. Помимо основного, крыло было оснащено лёгкими вспомогательными лонжеронами. Обшивка крыла полотняная.

Профиль крыла NACA M-серии с постоянной точкой приложения давления. Наибольшая толщина крыла 650 мм в середине (по ширине). Для проведения технического обслуживания крыло было снабжено целлоновыми окнами.

Фюзеляж

Фюзеляж очень короткий. Спереди выступает за переднюю кромку крыла, а сверху и сзади незначительно выступает за его контур. В фюзеляже установлена двухместная пилотская кабина с тандемным расположением сидений. Управление осуществлялось с переднего сиденья. Кабина была полностью остеклена. Крыша кабины открывалась, откидываясь на петлях в сторону. Боковые панели остекленения кабины были частично открывающимися. Заднее сиденье имело плохой обзор.

Силовая установка

Силовая установка представляла собой установленный в задней части фюзеляжа двухцилиндровый 31/36-сильный двигатель воздушного охлаждения Britol Cherub III с оппозитным расположением поршней, вращавший деревянный двухлопастной винт. Винт, шасси и инструменты были предоставлены директоро Кронайссом из запасов, находившихся в распоряжении второй по величине в Германии авиакомпании Deutschen Verkehrsflug. 

Исполнительные элементы системы управления

Элероны (внешние части крыла) и, рули высоты (внутренние части крыла) расположены на задней кромке крыла. Управление по направлению осуществлялось при помощи расположенных на законцовках крыла килей с шайбами. Рули отклонялись только наружу и работали не зависимо друг от друга. Левый руль управляется левой педалью, правый — правой. Для торможения при посадке рули можно одновременно отклонить наружу. Кабина была оснащена маховым колесом с приспособлением для триммирования (у планеров типа Storch он еще отсутствовал). Благодаря наличию целлоновых окон во время полёта возможно наблюдение за тросами и шкивами системы управления.

Шасси

Все колёса шасси низкого давления с резиновыми демпферами, крепление элементов шасси независимое. Стойки закрыты обтекателями. Во время выполнения полёта шасси зафиксировано в одном положении.

Передняя стойка шасси расположена под носовой оконечностью. На земле управление передней стойкой шасси осуществляется при помощи установленных в кабине рычагов и независимо от элементов бокового управления. 

Стойки основного шасси расположены сзади за центром тяжести. Имеется возможность наблюдения через целлоновые окна за упругими элементами подвески шасси.

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Размеры:

размах крыла 13240 мм
максимальная длина 4250 мм
максимальная высота 1500 мм
максимальная ширина крыла 3600 мм
минимальная ширина крыла 7500 мм
площадь крыла 25 м²
площадь элеронов 2,76 м²
площадь рулей высоты 2,76 м²
удлинение крыла 6,76
профиль крыла NACA M-серии 
ширина фюзеляжа 590 мм
ширина колеи основного шасси 1200 мм
диаметр колёс основного шасси 600 мм
диаметр колеса носового шасси 390 мм

Вес:

снаряженного самолёта: 320 кг
фюзеляжа: 160 кг
крыла и рулей: 160 кг
полезной нагрузки (38,5% от взлётного веса) 200 кг
взлётный 520 кг

Летные характеристики:

максимальная скорость 155 км/ч
экономическая скорость 140 км/ч
посадочная скорость 50 км/ч (60 км/ч)
практический потолок 4000 м
скороподъёмность 2,9 м/с
скорость снижения при полёте с заглушенным двигателем 1,37 м/с
аэродинамическое качество 22
удельная нагрузка на крыло 21,3 кг/м²
удельная нагрузка на мощность 18 кг/л.с.
удельная нагрузка мощности двигателя на несущую поверхность: 1,15 л.с./м²
число характеризующее набор высоты (Steigzahl) 177
число характеризующее парусность (Segelflugzahl) 3,07

График разработки самолёта Delta I

* — эти данные получены из сообщений, опубликованных в прессе (Berliner Tageblatt от 15 сентября 1931года, Sturmvogel, Flugsport, Flight и прочие). По другим данным указана другая, октябрь 1931 года, дата перегона самолёта в Берлин .Дальнейшие полёты (в присутствии Коля, Кронайсса и Хейнкеля) состоялись 25 октября 1931 года

Источники:

1) Lippisch, Alexander, Kapitel „Der Flugmodellbau" aus „Luftfahrt ist not!", herausgegeben von Ernst Dünger unter dem Protektorat des Deutschen Luftfahrtverbandes e. V., S. 182 — 193.
2) Stamer, Fritz, und Lippisch, Alexander: Der Bau von Flugmodellen, Teil 2 für Fortgeschrittene, 3. Auflage, 1935 (März) C. J. E. Volckmann Nachf. GmbH., Berlin Charlottenburg.
3) Köhl, Dr.-Ing. h. c: Bremsklötze weg! Sieben-Stäbe-Verlag, Berlin, 1932, 1. Aufl. S. 225/228
4) Köhl, Hermann, Dr.-Ing. h. c: Das Nur-Flügel-Flugzeug.
Das neue Universum. 53. Jhrg., 1933, Union Deutsche Verlagsgesellschaft Stuttgart, Berlin, Leipzig, S. 250 — 52
5) Groenhoff, Günther: Im schwanzlosen Flugzeug Sturmvogel, die Luftfahrt-Zeitschrift der Werktätigen, 3. Jg., 1.10.1931, Heft 10, S. 118.
6) Stamer, Fritz: Die ersten bemannten Raketenflüge Das Deutschland Jahrbuch für die deutsche Jugend und das deutsche Volk, Neue Folge, Verlag von K. F. Köhler in Leipzig, ca. 1934, S. 319-26.
7) Lademann, Robert W. E.: Schwanzlose und Nurflügel Die Luftwacht, Zeitschrift für das Weltflugwesen, Heft 2, Februar 1932, S. 62 — 69.
8) Forschungsinstitut der RRG: Die „schwanzlosen Flugzeuge der RRG". Flugsport 1931, S. 368 — 69.
9) Schrenk, Dr.-Ing. M.: Die Bedeutung der schwanzlosen Bauart im Flugzeugbau, VDI-Z., Band 76, Nr. 3, 16.1.1932, S. 63 — 66.
10) Zeitschrift für Flugtechnik und Motorluftschiffahrt, Nr. 7, 23. Jg., 1932, S. 203. Schwanzloser RRG-Lippisch Versuchs-TD, Muster „Dreieck I" (Hauptmann Köhl).
11) v. Roemer, Ing. B. und H.: Das Nurflügelflugzeug, der Idealtyp der Zukunft. Technische Wunder von heute und morgen, Druck und Verlag von Wilhelm Köhler, Minden/Westf., 1935, S. 149 — 54
12) An all-wing aeroplane The Aeroplane, 18.11.1931, S. 1180.
13) Heinze, Edwin P. A.: The new German "tailless". Fligth, 9. 10. 1931.
14) Bachem, Erich: Das Problem des Schnellstfluges.
Die Fotos für diesen Aufsatz wurden freundlicherweise von den Herren Egon Krüger, 8481 Burg Treswitz, Dipl.-Ing. Helmut Schneider, 76 Offenburg, Heinz-Georg Sombold, 28 Bremen und der DLH, Frankfurt/Main zur Verfügung gestellt oder stammen aus dem Archiv des Verfassers.

источник: "Delta I" LUFTFAHRT international 5