Опытный пассажирский самолет Ford 14-A. США
Винтажная статья из журнала «Aero Digest» (выпуск за апрель 1932 года), которая, думаю, заинтересует читателей и коллег.
НОВЫЙ АВИАЛАЙНЕР КОМПАНИИ FORD
Содержание:
Новый трехмоторный пассажирский самолет компании Ford модели 14-A представляет собой большой шаг вперед в разработке крупных пассажирских самолетов. Его новые аэродинамические, механические характеристики и особенности размещения пассажиров делают 14-A выдающимся в своем классе. Комфортабельные каюты 14-A, разработанного авиационным подразделением компании Ford Motor Company для удовлетворения потребностей авиакомпаний в люксовых перевозках на магистральных авиалиниях и межконтинентальных маршрутах, могут конкурировать с самыми роскошными видами наземного транспорта. С учетом требований к ночным полетам в пассажирском салоне предусмотрены спальные места, сравнимые по своему комфорту со спальными местами в пульмановском вагоне.
Модель 14-А представляет собой цельнометаллический свободнонесущий моноплан. Одной из выдающихся особенностей конструкции самолета является размещение двух боковых двигателей полностью внутри крыла, благодаря чему аэродинамическая эффективность трехмоторной силовой установки приближается к аэродинамической эффективности одномоторной с высоко установленной гондолой. В дополнение к первостепенному требованию безопасности значительное внимание уделялось таким проблемам, как вентиляция салона, отопление, снижение шума, вместительность и тому подобным элементам, способствующим комфорту пассажиров.
схема в трех проекциях пассажирского самолета Ford model 14-A с силовой установкой мощностью 2530 лошадиных сил
Центральный двигатель установлен над фюзеляжем и размещен в гондоле на обтекаемой опоре. Просторный и удобный фюзеляж имеет хорошо обтекаемые формы. Все поверхности управления сбалансированы, что позволяет снизить усилия, необходимые для их отклонения. Шасси полуубирающегося типа представляет собой компромисс между убирающимся и обычным типом шасси. Перед взлетом колесные стойки выдвигаются, а в полете колеса убираются внутрь обтекателей. Перед посадкой колесные стойки вновь выдвигаются. Благодаря такой конструкции в полете находится минимальное количество элементов шасси, что снижает лобовое сопротивление. На земле после остановки колеса вновь убираются внутрь обтекателей, приводя фюзеляж в почти горизонтальное положение, а порог двери приближается вплотную к земле. Амортизирующие элементы имеют необычно хорошую обтекаемость и, следовательно, сопротивление уменьшается. Конструкция хвостовой стойки практически заключена в фюзеляж и расположена далеко от хвоста самолета. Такая конструкция сохраняет непрерывность линий фюзеляжа и обеспечивает красивое слияние задней части фюзеляжа и руля направления. Рычаги и тросы поверхностей управления полностью закрыты.
моноплан Ford model 14-A, вид сбоку
моноплан Ford model 14-A, вид ¾ спереди
моноплан Ford model 14-A, виды спереди и сзади
Компоновка фюзеляжа
Кабина пилотов расположена в крайней носовой части фюзеляжа, что обеспечивает превосходный обзор во всех направлениях. В кабине предусмотрены места для двух пилотов. Обзор назад обеспечивается зеркалом, установленным на крыше над головами. Попасть в кабину пилотов можно через дверь в перегородке, отделяющей её от курительной комнаты. Выходная дверь для пилотов находится на левой стороне курительной комнаты.
Задняя дверь ведет из курительной комнаты в пассажирский салон, который состоит из четырех основных пассажирских отсеков. Эти отсеки одинаковые по размерам и разделены в середине самолета двумя туалетами, по одному с каждого борта, за которыми следуют камбуз стюард по правому борту и багажное отделение по левому борту. За камбузом и багажным отделением расположен главный трап в корму, ведущий к главным входным дверям по обе стороны самолета.
Большое окно в каждом пассажирском отсеке обеспечивает особенно хороший обзор по горизонтали и вниз. Широкий центральный проход ведет из курительной комнаты к главному трапу. Пассажиры имеют полную свободу передвижения по самолету.
Компоновка пассажирского салона соответствует компоновке пульмановского вагона. Каждый отсек разделен на две части, разделенные основным проходом. Ширина каждого составляет 8 футов 11 дюймов (2,72 м), длина 6 футов 2 дюйма (1,88 м) и высота 6 футов 10 дюймов (2,08 м), что дает общий объем 375 кубических футов (10,6 м³). В каждой секции имеются два обращенных друг к другу двухместных сиденья, вмещающих четырех пассажиров.
Пассажирский салон имеет длину 41 фут (12,50 м), ширину 8 футов 11 дюймов (2,72 м) и максимальную высоту 6 футов 10 дюймов (2,08 м); объем пассажирского салона без учета туалетов, багажного отделения и камбуза составляет 1948 кубических футов (55,2 м³). Сиденья трансформируются в нижние спальные места. В случае необходимости для ночных полетов на аэродромах предусмотрена установка верхних спальных мест, что исключает необходимость перевозки этой дополнительной массы в дневных полетах или в ночных полетах, когда в этом нет необходимости.
Оборудование пассажирского салона и его отделка
Интерьер пассажирского салона особенно привлекателен из-за отсутствия выступающих элементов конструкции. Пассажирский салон тщательно изолирован от шума. Люки в крыше салона пропускают свет внутрь фюзеляжа в тех местах, где в бортах невозможно установить окна. Сиденья стандартных пульмановских размеров и компоновки обиты тканью. Исключение составляет отделение для курящих, где обивка выполнена из кожи мягкого коричневого оттенка.
Интерьер пассажирского салона выполнен в гармоничной цветовой гамме. Конструкция подушки сиденья состоит из секционных резиновых сегментов, которые для обеспечения максимального комфорта пассажиров накачаны воздухом. Стенки пассажирского салона под окнами выполнены из плит производства компании Ford с отделкой, имитирующей натуральное дерево. Потолок обтянут тканью нейтрального светло-коричневого цвета.
В купе над сиденьями установлены светильники. Плафоны в проходах дают дополнительное освещение. Кнопки под окнами подают сигналы на камбуз стюарда, который оборудован такими удобствами, как газовая плита с двумя конфорками, холодильник, духовка для подогрева, шкафы и водопровод. В главном проходе расположен фонтанчик с питьевой водой.
Обогрев и вентиляция пассажирского салона осуществляются с помощью оригинальной автоматической системы принудительной тяги. Свежий воздух забирается в систему в передней кромке крыла за винтами боковых двигателей. Попадая в крыло, воздух проходит через нагревательные радиаторы, а оттуда в распределительный воздуховод в потолке и проходит вдоль всего пассажирского салона. Тепло поступает к радиаторам за счет циркуляции охлаждающей жидкости компании Prestone по трубке в выпускном коллекторе двигателя. Нагревательные радиаторы повышают температуру воздуха перед тем, как он подается по воздуховоду в пассажирский салон. Количество передаваемого тепла регулируется клапаном, который управляется установленным в пассажирском салоне термостатом. Регуляторы, расположенные на определенном расстоянии друг от друга, регулируют объем поступающего воздуха. Вытяжные вентиляторы расположены под сиденьями. Они состоят из жалюзей, установленных на обшивке в нижней части фюзеляжа и соединенных короткими отдельными воздуховодами с грибовидными крышками и звукопоглотителями на полу.
Багажное отделение имеет объем 137 кубических футов (3,9 м³) и оснащено дверьми достаточных размеров, позволяющих загрузить предметы размером с кофр.
Конструкция фюзеляжа
Фюзеляж смешанной конструкции представляет собой сборную ферму из швеллеров. Центральная часть, обеспечивающая крепление главных лонжеронов крыла и основных стоек шасси, изготовлена из термообработанных швеллеров и накладок из специальной легированной стали. В аналогичных по конструкции носовой и кормовой частях используется термообработанный дюралюминий. В качестве обшивки используется гофрированные листы алькледа. Поперечные переборки представляют собой решетчатую ферму ромбического типа, обеспечивающую отверстие в центре без ущерба для жесткости конструкции на кручение.
вид изнутри на пассажирский салон во время изготовления самолета Ford model 14-A
Законцовки центроплана крыла, к которым крепятся внешние консоли крыла, изготовлены как единое целое с центральной частью фюзеляжа.
Конструкция крыла
Крыло, общий размах которого составляет 110 футов (33,5 м), имеет трапециевидную в виде сверху форму, сужаясь от корневых частей к законцовкам по длине и толщине хорды. Максимальная глубина хорды составляет 4 фута 3 дюйма (1,30 м), а максимальная хорда – 20 футов 10 дюймов (6,35 м). Каждая внешняя консоль крыла состоит из промежуточной и концевой секций. Промежуточные секции имеют стальную конструкцию, концевые секции – дюралюминиевую. Боковые двигатели и топливные баки расположены в промежуточных секциях крыла.
Конструкция крыла состоит из двух главных лонжеронов, трех активных вспомогательных лонжеронов, широко разнесенных ферменных главных нервюр и обшивки из гофрированного алькледа. Элементы пояса фермы главного лонжерона отличаются от обычной конструкции: вместо обычных швеллеров типа Ford используется недавно разработанный элемент в форме омеги. Между концевой и промежуточной секциями консоли крыла используются стальные вильчатые соединители с наружной и внутренней резьбой. Консоли крыла крепятся к объединённому с фюзеляжем центроплану с помощью десяти соединительных элементов. Обшивка из алькледа крепится к элементам поясов ферм и главным нервюрам дюралюминиевыми заклепками. Для изготовления соединительных элементов широко используются стальные поковки.
Решение использовать сталь при изготовлении центральной секции фюзеляжа и промежуточных секций крыла потребовало месяцев тщательных исследований на авиазаводе Ford и на сталелитейных заводах. Результатом стала разработка методов, обеспечивающих поступающим на сборку тонким профилям из высокопрочной стали идеальное состояние после обработки в термических печах и закалочных ваннах.
Для получения высокой прочности заклепок было решено использовать нержавеющую сталь. Были разработаны специальные клепальные молотки, которые в процессе высадки металла пропускают электрический ток через заклепки, что значительно сокращает время, необходимое для запрессовывания заклепок. Этот метод позволил контролировать температуру заклепок в процессе высадки металла и обеспечил заклепкам максимальную прочность после охлаждения.
Внешние двигатели установлены на моторных рамах, сваренных из стальных труб, и соединялись с силовым набором крыла с помощью трехточечного крепления. Двигатели огорожены образующими отсек стальными противопожарными перегородками. Гладкая листовая сталь покрывает участки верхней обшивки в районе выхлопных отверстий двигателя.
Силовая установка
Благодаря успешному опыту эксплуатации двигателей французской компании Hispano-Suiza на одномоторных грузовых самолетах Ford и потому что в настоящий момент в Соединенных Штатах нет отечественных двигателей подходящей мощности в качестве силовой установки самолета выбраны три двигателя Hispano-Suiza французского производства.
Центральный двигатель мощностью 1100 лошадиных сил при 2000 оборотов в минуту представляет собой трехрядный 18-цилиндровый безредукторный двигатель типа 18Sb, приводящий в движение трехлопастной регулируемый металлический винт диаметром 10 футов 2 дюйма (3,1 м). Двигатель со всем его вспомогательным оборудованием, системами охлаждения и смазки, а также несущими элементами конструкции полностью закрыт капотом и установлен на обтекаемой опоре. Исключение составляют четыре внешних диагональных подкоса. Двигатель представляет собой коммерческую модификацию гоночного двигателя, разработанного для участия в шнейдеровских гонках 1929 года.
Охлаждение осуществляется с помощью установленного под двигателем трубчатого сотового радиатора. Трубки радиатора расположены под углом к торцу и перпендикулярно струе воздушного винта. Воздух поступает через заслонки, проходит через сотовую конструкцию и с левой стороны через длинные вертикальные створки. Створки жалюзи управляются дистанционно.
Два внешних двигателя представляют собой двухрядные 12-цилиндровые редукторные авиамоторы типа 12 Nbr с передаточным числом 2 к 1. Каждый двигатель развивает мощность 715 лошадиных сил при частоте вращения коленчатого вала 2000 оборотов и приводит в движение четырехлопастной деревянный воздушный винт диаметром 12 футов 10 дюймов (3,9 м).
силовая установка пассажирского самолета Ford model 14-A
Вал воздушного винта каждого двигателя проходит через переднюю кромку крыла и поддерживается самоцентрирующимся шариковым подшипником, установленным на трубчатом сварном креплении. Удлинительный вал крепится к двигателю с помощью специального универсального шарнира, конструкция которого основана на принципе карданного шарнира равных угловых скоростей, успешно применяемого на полноприводных большегрузных автомобилях.
Каждый боковой двигатель оснащен радиатором, подвешенным под передней кромкой крыла непосредственно перед амортизирующей стойкой шасси. Радиатор заключен в стойку обтекаемой формы, которая является продолжением обтекателя основной стойки шасси. Опора радиатора независима от стойки шасси. Циркуляция воздуха через радиатор осуществляется по тому же методу, что и для центрального двигателя; то есть воздух поступает через регулируемые жалюзи с дистанционным управлением и выходит через вертикальные выпускные жалюзи, расположенные на противоположной стороне.
Каждый боковой двигатель оснащен компрессором для подачи сжатого воздуха для его запуска, а также для работы стоек амортизаторов и колесных тормозов.
Во время полета доступ в моторные отсеки крыла через двери, ведущие от уборных пассажирского салона во внутреннее пространство крыла. Для наземного обслуживания имеются большие люки на верхней поверхности крыла и люки меньшего размера на его нижней поверхности.
Четыре топливных бака расположены в промежуточных секциях консолей крыла за двигателями и имеют общую емкость 500 галлонов (1893 л). Три масляных бака, по одному на каждый двигатель, имеют общую емкость 48 галлонов (182 л). Емкость каждого масляного бака крыльевого двигателя составляет 14 галлонов (53 л), емкость маслобака центрального двигателя – 20 галлонов (76 л).
У каждого двигателя на каждую пару цилиндров приходится по одному карбюратору. У центрального двигателя девять карбюраторов, у боковых двигателей по шесть. В зависимости от погодных условий воздух, подаваемый в карбюраторы, поступает либо с температурой окружающего воздуха, либо предварительно нагревается.
Шасси
Шасси самолета состоит из двух отдельных блоков, на каждый из которых установлено колесо размерами 58 × 14 дюймов (1473 × 356 мм), оснащенное пневматическими тормозами. Ширина колеи составляет 26 футов 5 дюймов (8,1 м). Каждое колесо поддерживается стойкой с масляно-пневматическим амортизатором, имеющей диапазон уборки-выпуска 48½ дюймов (1232 мм). Продольный раскос представляет собой V-образную трубчатую конструкцию, которая также обеспечивала устойчивость к крутящему моменту. Вершина литеры «V» V шарнирно прикреплена к треноге на силовом наборе крыла.
Когда самолет находится на земле, колеса втягиваются внутрь обтекателей. Перед взлетом стойки амортизаторов выдвигаются с помощью органов управления, расположенных в кабине экипажа. После взлета колеса убираются внутрь обтекателей, чтобы уменьшить сопротивление в полете, но непосредственно перед посадкой снова выпускаются. Полуубирающиеся основные стойки шасси потребовали использования специальной компоновки, позволяющей осуществлять вращение колес без их чрезмерного схождения или развала.
Управление ходовой частью самолета осуществляется пневматической системой, которая в свою очередь управляется с помощью распределительного пневматического клапана и двух пневматических клапанов с электромагнитными исполнительными механизмами. Эти распределительные клапаны установлены на панели управления в кабине пилотов, и в ночное время положение клапана подсвечивается системой косвенного освещения. Перед пилотами расположены два индикатора, которые постоянно показывают положение колес. В дополнение к этому устройству также поставляется зеленый предупреждающий индикатор. Он загорается автоматически, когда колеса основных стоек выпущены для совершения посадки.
Хвостовая стойка шасси состоит из сварного узла, шарнирно прикрепленного к центру нижней горизонтальной поверхности переборки фюзеляжа и амортизирующему узлу, который прикреплен к центру верхней горизонтальной поверхности следующей переборки фюзеляжа. Оснащенная колесом опора установлена на продолжении амортизационного узла и может свободно поворачиваться вокруг оси стойки.
Хвостовое оперение
Стабилизирующие и отклоняющиеся поверхности прочны и просты по конструкции. Силовой набор состоит из лонжеронов, изготовленных из швеллеров, и нервюр; в качестве обшивки используется листы гофрированного алькледа. Стабилизатор, имеющий размах 34 фута 3 дюйма (10,4 м), расположен значительно выше фюзеляжа; стабилизатор соединен с килем и это соединение дополнительно усилено снизу подкосами. Угол установки стабилизатора может регулироваться из кабины экипажа. Полностью свободнонесущий киль закреплен на элементах конструкции, выступающих из переборок фюзеляжа.
Органы управления и приборы
Кабина пилотов оснащена двойным рулевым управлением колесного типа и двойными педалями управления рулем направления с удлинителями для колесных тормозов. Поверхности управления приводятся в действие через систему тросов, проходящих под полом центрального прохода к рычагам, соединенным с тягами управления толкающе-тянущего типа. Вся система полностью закрыта.
Тросовая проводка управления, электропроводка, линии подключения приборов и т.п. разделены на две группы: одна размещена под полом центрального прохода, другая – в потолке центрального прохода. Для удобства осмотра, ремонта и замены напольные и потолочные покрытия легко снимаются.
Двойные органы управления позволяют управлять самолетом любому пилоту. Рукоятки регулировки стабилизатора на панели позади и выше сидений пилотов с индикатором, показывающим угол установки стабилизатора.
Органы управления двигателями, такие как дроссельные заслонки, подачи зажигания, регуляторы топливно-воздушной смеси, главный и отдельные переключатели зажигания, расположены на приборной панели перед двумя сиденьями пилотов и между ними. Предусмотрено устройство для автоматического опережения зажигания при открытии дроссельной заслонки и для подачи обогащенной топливно-воздушной смеси при закрытии дроссельной заслонки.
Система управления подачей топлива включает в себя главных отсечных клапана для магистралей двигателей и два клапана для четырех топливных баков, расположенных таким образом, чтобы обеспечить выборочное использование любого или всех баков. Эти клапаны установлены между двумя рычагами регулировки стабилизатора.
В дополнение к этим элементам управления и клапанам имеются упомянутые ранее органы управления шасси, система управления заливкой топлива и запуском двигателя, состоящая из селекторного клапана подачи бензина и ручного насоса с воздушным распределительным клапаном и с запорным клапаном, переключатели для посадочных огней, навигационных огней, приборной панели и подсветки компаса. Два аварийных выключателя для генератора поля и основной линии батареи расположены в пределах легкой досягаемости.
Шкальные приборы, за исключением двух компасов, установлены на приборной доске и могут быть косвенно освещены в ночное время. Приборы двигателя электрического типа расположены на правой стороне приборной панели. С левой стороны приборной панели расположены четыре гидростатических манометра – по одному на каждый топливный бак.
Непосредственно над каждой группой приборов двигателя установлены три индикатора предупреждения о пожаре. Избыточное тепло в любом из моторных отсеков приводит в действие термостаты, которые включают красную лампочку. Эта лампочка настолько яркая, что ее можно увидеть даже при солнечном свете.
Технические характеристики
Размах крыла 110 футов (33,5 м)
Общая длина 80 футов 10 дюймов (24,6 м)
Длина хорды, максимальная 20 футов 10 дюймов (6,4 м)
Общая высота, колеса убраны 19 футов 6 дюймов (5,9 м)
Общая высота, колеса выпущены 23 фута 7 дюймов (7,2 м)
Площадь крыла 1600 квадратных футов (148,6 м²)
Площадь стабилизатора 130 квадратных футов (12,1 м²)
Площадь руля высоты 102 квадратных фута (9,5 м²)
Площадь элеронов 110 квадратных футов (10,2 м²)
Площадь киля 42 квадратных фута (3,9 м²)
Площадь руля направления 61 квадратный фут (5,7 м²)
Колея основных стоек шасси 26 футов 5 дюймов (8,1 м)
Доступная мощность (общая) 2530 лошадиных сил
источник: «The new Ford air liner» «Aero Digest» April 1932, pages 64-68
перевод впервые опубликован – https://vk.com/@710541705-opytnyi-passazhirskii-samolet-ford-14-a-ssha
