Опытный палубный истребитель Bell XFL-1 Airabonita. США. Часть 2

Часть 1

Две модели были испытаны в аэродинамических трубах: одна для определения лобового сопротивления, а вторая – для испытаний на штопор. В результате отказ от излишне тяжелого обтекателя для посадочного гака и, принимая во внимание испытания ХР-39, уменьшение размеров радиаторов, которое оказалось вредным.

Содержание:

Для XFL-1 компания Allison подготовила вариант своего двигателя, и Управление авиации обязалось купить у компании два лучших мотора из трех представленных.

Летные испытания XP-39 состоялись примерно на год раньше испытаний XFL-1, что для потенциального палубного истребителя имело большое положительное значение. Будущая «аэрокобра» впервые поднялась в небо 6 апреля 1939 года и первоначально испытывала проблемы с вибрацией и недостаточной устойчивостью в полете. Тем не менее, характеристики самолета были многообещающими даже без вооружения, бронирования и самоуплотняющихся топливных баков, но с турбокомпрессором, от которого, впрочем, впоследствии отказались. Самолет в течение 5 минут набирал высоту 20 000 футов (6100 м), на которой развивал максимальную скорость 628 км/ч, что было чуть меньше требуемых 644 км/ч, но вполне достаточно для выдачи через неделю после первого полета заказа на изготовление 13 экземпляров предсерийных самолетов YP-39 для проведения испытаний в условиях эксплуатации.

В июле 1939 года угол поперечного V крыла XFL-1 был увеличен с 2 до 5° для того, чтобы устранить беспокойство, вызванное путевой неустойчивостью. Общий вес с 757 литрами топлива и без противосамолетных бомб был более трех тонн. Положение центра тяжести самолета изменялось от 28,4% (с полезной нагрузкой) до 31,4% (пустой). На XFL-1 ряд элементов конструкции был тяжелее, чем у его предшественника; убирающаяся носовая стойка была удалена и заменена на другие, конечно менее тяжелые, элементы, расположенные в задней части фюзеляжа и создававшие значительный рычаг и момент. Основные стойки шасси были вынесены вперед, но недостаточно, чтобы компенсировать изменения компоновки. Стойки были вынесены непосредственно к передней кромке крыла, но этого все равно было недостаточно. В конце полета, когда расположенные в носу коробки с боеприпасами были пустыми, центр тяжести должен был сместиться слишком сильно назад, в результате чего самолет был бы очень неустойчивым.

Центр тяжести тоже … перемещается

Было запланировано переместить центр тяжести самолета таким образом, чтобы при максимальном весе его положение находилось на 26% длины хорды, другими словами на четверти ее длины от передней кромки. В декабре 1938 года конструкторским бюро компании Bell было установлено, что центр тяжести будет находиться на 30% длины хорды – почти у самого заднего предельного значения. Вследствие этого в конструкторском бюро было принято решение увеличить длину хорды крыла на 76 мм, чтобы довести положение центра тяжести до 28% длины хорды крыла. В январе 1939 года Роберт Вудс и его инженер-конструктор отправились в Управление аэронавтики, где получили новые данные о вооружении, с которым центр тяжести смещался с 28 до 29% длины хорды крыла. Вудс также выступил против уменьшения площади крыла, поскольку это привело бы к задержке программы и увеличению её стоимости, что превысило бы выделенные компании Bell средства. Он убедил своих собеседников в том, что дальнейшие изменения в виде увеличения размаха горизонтального оперения улучшат ситуацию (это кажется странным, так как хвост тяжелее, но фактически выполнялось воздействие на аэродинамический центр, относительно которого центр тяжести смещался вперед).

Судя по всему, конструкторское бюро компании Bell разрабатывало вариант, отличавшийся более мощным и тяжелым вооружением. Однако разработка вооружения не была завершена в срок, и поэтому в носовой части самолета пришлось установить 90 кг балласта. Во всяком случае, это незначительно влияло на его характеристики – за исключением летных качеств – и в серийном производстве крыло было бы смещено назад или удлинен нос, как это случилось с F4U, или установлено более мощное вооружение.

В декабре 1938 года Управление аэронавтики попросило рассмотреть вопрос о добавлении еще двух 7,5-мм пулеметов в носовой части с сокращением боезапаса, чтобы не слишком утяжелять нос. В начале 1939 года Управление аэронавтики отказалось от установки 23-мм пушки Madsen и ее боезапаса в 200 снарядов; ранее Вудс согласился на нее, так как рассчитывал разместить эту 45-кг пушку в крайней носовой части самолета для улучшения центровки. Вудс рекомендовал Управлению аэронавтики установить 37-мм пушку с XP-39, но моряки были против этой пушки и потому самолет был разработа именно так, без учета возможности ее установки!

В марте 1940 года руководство компании Bell информировало Управление аэронавтики, что вес пустого самолета будет составлять 2330 кг, что на 170 кг превышает значение, указанное в новом варианте спецификации. Это объяснялось как отсутствием у компании Bell опыта в области морской авиации, так и также изменениями, которые были внесены в конструкцию самолета по результатам испытаний XP-39, в котором различные элементы конструкции из магния были заменены на более тяжелые дюралюминиевые. Тем не менее, уменьшение веса элементов конструкции самолета, список которых был составлен компанией Bell; данные изменения могли быть внесены на этапе серийного производства, но центр тяжести располагался на 29,4% длины хорды крыла, что было слишком далеко сзади. Единственная хорошая новость состояла в том, что с выпущенными закрылками посадочная скорость была больше, чем ожидалось, что несколько компенсировало часть лишнего веса.

В мае 1940 года Управление аэронавтики предложило рассмотреть два новых варианта вооружения: первый с тремя тяжелыми пулеметами в носу и двумя в крыле и второй с заменой пулемета, стреляющего сквозь втулку винта, на 20-мм пушку Hispano-Suiza с боезапасом 120 снарядов. В компании Bell ответили, что размещение пулеметов в крыле означает отказ от противосамолетных бомб и что пушка оснащена барабаном на 60 снарядов…

Незадолго до первого полета выяснилось, что центровка самолета составляет 31,9%! Балласт в носовой части фюзеляжа позволил уменьшить ее значение до 28,4.

Летные испытания

Первый полет самолета произошел со значительным отставанием от запланированной даты. Во-первых, двигатель Allison был предоставлен Администрацией лишь 4 января 1940 года – спустя четыре месяца после даты официальной передачи XFL-1 на испытания, а во-вторых, решение Вудса уменьшить размеры маслоохладителей привело к дополнительным проблемам с охлаждением. У компаний Grumman и Vought дела обстояли не лучше. Самолет компании Grumman поднялся в небо на шесть недель раньше XFL-1, но программа XF5F-1 была начата пятью месяцами раньше. Самолет компании Vought, также начавшей работать на пять месяцев раньше компании Bell, поднялся в небо спустя две недели после XFL-1.

Первый полет XFL-1 был случайным и почти катастрофическим. 13 мая летчик-испытатель компании Bell Брайан Спаркс (Bryan Sparks) должен был продолжать рулежечные испытания на большой скорости в рамках подготовки к первому полету, но порыв ветра поднял самолет над взлетно-посадочной полосой аэродрома Буффало. Спаркс решил продолжить набор высоты, так как он не знал, хватит ли ему длины ВПП для выполнения посадки. Во время движения по аэродрому воздушные мешки для обеспечения плавучести один за другим стали раскрываться, вызывая ужасные вибрации и большие трудности управления. К счастью, воздушные мешки оторвались, и полет дальше пошел нормально.

Со своей стороны у опытного двухмоторного истребителя Grumman XF5F были проблемы с охлаждением масла и чрезмерного сопротивления створок шасси, а первый полет Vought XF4U был сокращен из-за флаттера триммера руля высоты.

Состоявшийся неделю спустя второй полет XFL-1 прошел немногим лучше. После импровизированного взлета самолет на этот раз отказался набирать высоту. Колеса оторвались от земли, но двигатель из-за неисправных свечей прервал свою работу, и самолет вернулся на взлетную полосу.

Первые полеты XFL-1 показали путевую устойчивость, и, как и следовало ожидать, необходимость увеличения стабилизатора горизонтального оперения. В начале июня во время пикирования верхняя панель фонаря кабины началась трястись. После полета эта часть фонаря была усилена. В июле самолет получил увеличенное хвостовое оперение, и радиостанция для обеспечения центровки была передвинута вперед и установлена позади головы пилота.

Выходные отверстия радиаторов, размещенные в верхней части крыла, были недостаточно эффективны, и в августе под крылом была установлена более традиционная система. Коллекторы были заменены индивидуальными выхлопными патрубками, а бóльшая часть вентиляционных отверстий капота была удалена. Для повышения давления наддува вход воздухозаборника карбюратора был позаимствован у XP-39.

Разработка двигателя оказала влияние на испытания, временно запретив перевернутый полет, а новый каркас фонаря, уменьшивший вибрации, в конечном итоге стал той силой, которая ожидалась, и даже больше.

Интенсивные испытания двигателя

После проведения эксплуатационных испытаний на командование ВМС США двигатель произвел положительное впечатление. Обширные испытания были проведены с запасным двигателем [5] в Лаборатории авиационных двигателей расположенного в Филадельфии авиационного завода ВМС США. В ходе испытаний было установлено, что расход воздуха и максимальная мощность двигателя были ниже, чем у радиальных моторов воздушного охлаждения. Тогда казалось, что двигатели с жидкостным охлаждением смогут работать на больших мощностях с более высоким КПД в отличие от радиальных двигателей воздушного охлаждения; считалось, что применение более совершенных смесей позволит добиться лучшего охлаждения. Кроме того, двигатель на высоте 12 000 футов (3660 м), что на 2000 футов (610 м) было больше минимального значения, развивал мощность 1150 л.с..

15 августа 1940 года после 32 часов полетов появились утечки масла. Компании Allison установила новые подшипники на удлиненный вал, рассматривавшийся в качестве источника плохого охлаждения и утечек. Спустя 58,5 часов испытаний двигатель был возвращен. Испытания самолета были возобновлены 3 октября; в одном из полетов в пикировании развил скорость 725 км/ч с последующей перегрузкой 6,9g, которая открыла нишу левой основной стойки шасси и створки отсеков для противосамолетных бомб. На следующий день – во время выполнения 75-го полета – при спуске с высоты 35 000 футов (10 700 м) произошел сбой в работе двигателя. Осмотр масляного фильтра показал, что соединения с замененными подшипниками были значительно ослаблены. Это привело к полной замене двигателя. Металлические опилки в масляном фильтре показали, что новые подшипники не выдерживали нагрузок. Результатом стало то, что испытания самолета были задержаны на три месяца.

Данная задержка, скорее всего, смогла повлиять на результаты конкурса: машина компании Bell была быстрее F4F-3 на высотах менее 15 000 футов (4570 м), однако на высотах более 18 000 футов (5490 м) преимущество переходило к машине компании Grumman и благодаря компрессору с ростом высоты становилось больше и больше. Кроме того, в конце ноября истребителями F4F Wildcat стала оснащаться эскадрилья VF-4. Худшим для компании Bell было то, что ее конкуренты из Vought смогли разогнать XF4U до 652 км/ч, что было гораздо выше скорости XFL-1.

В декабре руководство компании Bell признало, что ее прототип не сможет удовлетворить требования спецификации даже после модернизации, и сумма ее контракта была снижена. Компанией Bell было сделано все возможное, чтобы убедить Управление аэронавтики, что ее самолет может быть использован в качестве экспериментального.

Недостаточный запас прочности

В январе 1941 года были возобновлены заводские испытания. Затем 21 февраля 1941 года – с опозданием почти на 18 месяцев – самолет был доставлен в Анакостию на базу авиации ВМС США. В начале марта в присутствии представителей ВМС США летчик компании Bell начал второй этап приемки. Перед тем как моряки стали оценивать XFL-1, самолет был взвешен и выяснилось, что максимальный вес машины компании Bell составляет 3060 кг, а центровка – 26,1% САХ; последнее значение было хорошим показателем. Были запланированы взлеты с помощью катапульты и ночные полеты в Анакостии и Вашингтоне, округ Колумбия, и сброс бомб на полигоне Дальгрен (Dahlgren), штат Мэриленд.

Вес пустого самолета не перестал расти. Все части самолета были ответственны за его утяжеление. Например, моряки потребовали установить антиобледенительную систему на установленное в полу небольшое окно, а также ввести в конструкцию самолета другие изменения: вес двигателя возрос на 20,5 кг (половина этого увеличения массы представляла собой балласт, необходимый для восстановления центровки). В компании Bell предложили сэкономить 90 кг, но это не снизило бы вес, увеличивавшийся установкой самоуплотняющихся топливных баков (таких как на P-39Q), а также других устройств, необходимых для использования самолета на авианосцах.

Эволюция массы опытного истребителя Airabonita

* – вместо требуемых 2183 кг
** – включая балласт, доведший центровку до 26,1%

Представители ВМС США были удовлетворены маневренностью XFL-1 как на земле, так и в небе, а также устойчивостью самолета с полной нагрузкой. Самолет с весом более 3070 кг семь раз взлетал с помощью катапульты без каких-либо серьезных проблем за исключением демонтажа центрального закрылка, поврежденного стропами после запуска… После этого летчики нашли машину более устойчивой и послушной на посадке. Они попросили наклонить столик для карт, сделать более плоским подголовник и обеспечить его регулировку по высоте и, наконец, установить более широкое хвостовое колесо.

Посадка была хорошей и в отчете испытаний было сказано, что

«управляемость и маневренность на скорости сваливания и скоростях близких к ней хорошие, но запас прочности у этого самолета меньше, чем у любого другого истребителя, находящегося в настоящее время в эксплуатации».

Посадка с использованием аэрофинишера была плохой, потому что хвост самолета в 50% из 23 испытаний поднимался слишком высоко и пропеллер касался имитации палубы. В апреле 1941 года испытания были прерваны до конца программы.

Регулируемое кресло было не очень хорошим, поскольку для пилотов ростом более 175 см было неудобным из-за отсутствия пространства над головой и слишком большого расстояния от органов управления. Дверь кабины оказалась слишком узкой для покидания в случае аварийной ситуации.

«Летные характеристики … приемлемые»

В июне 1941 года XFL-1 был испытан на виброустойчивость и затем отправлен в Анакостию для проведения испытаний по набору высоты. После Анакостии в октябре самолет был возвращен компании Bell для внесения в его конструкцию более ста изменений.

Следует сказать, что в течение лета 1941 года XFL-1 вместе с XF5F и XF4U – в кабинах машин сидели морские летчики – участвовал в совместных испытаниях истребителей, проводившихся ВМС США, Армией США и Королевскими ВВС. Максимальная дальность полета в 1600 километров не была официально подтверждена, но XFL-1, кажется, превысил это значение. В отчете испытаний делался вывод:

«Самолет отвечает требованиям к практическому потолку и длине разбега, скорость на 2% меньше, чем значение, указанное в спецификации контракта. Летные характеристики (самолет догружен балластом) являются приемлемыми».

Отчет об испытаниях от 6 июня 1942 года

3 февраля 1942 года XFL-1 был возвращен в Анакостию, чтобы быть официально принятым. Три недели спустя самолет был зачислен в подразделение авиационного вооружения (Aircraft Armament Unit), Норфолк, штат Вирджиния, в частности для испытаний противосамолетных бомб. Затем машина была отправлена в испытательный центр морской авиации Патаксент-Ривер (Patuxent River), штат Мэриленд, где 26 апреля полеты были прекращены.

Наконец, в национальном музее военно-морской авиации (National Naval Aviation Museum), Пенсакола, штат Флорида, с самолета был снят двигатель, а сам планер был брошен на свалку, расположенную у северной границы испытательного центра морской авиации Патаксент-Ривер у взлетной полосы №2. В 1974 году от самолета остался только каркас, но потом и он исчез навсегда.

Bell XFL-1 во время проводившихся ВМС США испытаний двигателя

компания Bell для XFL-1 полностью перепроектировала крыло (на схемах сравнение крыльев P-39 и XFL-1)

XFL-1 был окрашен в стандартный камуфляж ВМС США конца 1930-х годов

XFL-1 в полете; снимок был сделан в промежутке с апреля по июль 1940 года. По результатам этого этапа испытаний вертикальное оперение было значительно увеличено

Hазмеры и площадь хвостового оперения XFL-1 были увеличены. Самолет был объектом постоянных изменений, которые должны были позволить ему действовать с авианосцев

В октябре 1940 года XFL-1 получил новое хвостовое оперение

Опытный истребитель XFL-1 Airabonita показал хорошие летные характеристики, но они не превосходили характеристики палубного истребителя Grumman F4F Wildcat

В компании Bell планировали для подъема самолета использовать стропу в верхней части XFL-1

Данный снимок был сделан незадолго до поставки XFL-1 ВМС США для проведения военными моряками официальных летных испытаний

Испытания на торможение показали, что XFL-1 не подходит для использования с авианосцев

V-образный двигатель с жидкостным охлаждением не мог предоставить XFL-1 решающего преимущества над оснащенными радиальными двигателями воздушного охлаждения F4F Wildcat и F4U Corsair

Опытный истребитель Airabonita на взлетной полосе завода Ниагара Фоллс (Niagara Falls), на котором серийно выпускали P-39. XFL-1 был единственной попыткой компании Bell создать палубный поршневой истребитель

В 1974 году остатки каркаса XFL-1 находились у берега реки Патаксент

ПРИЛОЖЕНИЕ

По результатам сравнения данных XFL-1 с его конкурентами F4F-3 Wildcat, двухмоторным F5F-1 Skyrocket и F4U-1 Corsair (самый большой, самый мощный (и фактически загруженный топливом) и самый быстрый) показывает, что машина компании Bell была не так уж и плоха:

XFL-1 после оснащения броней не был бы так хорошо, но двухступенчатый компрессор улучшил бы его характеристики на больших высотах.

Единственной надеждой XFL-1 была серьезная неудача двух его конкурентов… и General Motors FM-1, являвшийся выпускавшимся по лицензии F4F, которого до появления F6F Hellcat машина компании Bell должна была превзойти. Что касается 37-мм пушки, то она принесла бы мало пользы против японских самолетов, имевших мало брони или не имевших ее вообще. Четыре или шесть тяжелых пулеметов были более предпочтительным вариантом вооружения.

• [5] в целях экономии средств двигатель для испытаний закупать не стали

источник Tommy H. Thomason «Le Bell XFL-1 «Airabonita». Le chasseur embarqué qui n’apponta jamais» // Le Fana de l’Aviation 2012-04