Опытный планер Hütter H 30. Германия
Опытный планер Hütter H 30. Германия
Данный винтажный материал был переведен уважаемым коллегой NF и доработан мной. Перевод был выполнен в мае 2016 года.
Содержание:
Предисловие
Сейчас современное планеростроение невозможно представить без использования в их конструкции элементов, в которых обшивка является единственным несущим элементом. Первым, кто использовал монокок в конструкции планеров, был Вольфганг Хюттер (Wolfgang Hütter). На примере планера Н 30 мы хотим рассказать о процессе становления и реализации идеи, которая на сегодняшний день является оптимальной при постройке планеров.
При поисках более рациональной и дешевой конструкции крыльев для боевых самолётов Вольфганг Хюттер в 1943-1945-х годах предложил наиболее экономичное решение: деревянную монококовую конструкцию. Дополнительным преимуществом таких конструкций должно было стать использование их (после герметизации резиновыми уплотнителями) в качестве емкостей для топлива без необходимости создания более дорогих баков. В целом деревянные монококовые конструкции имели следующие свойства:
- более низкая стоимость, чем в обычной конструкции, так как требуется меньше строительного материала. Также уменьшается срок строительства и возможна рационализация серийного производства за счет использования меньшего количества оборудования и приспособлений;
- превосходное качество внешних поверхностей, остающееся отличным и при серийном производстве, поскольку базовая поверхность изготавливалась только один раз в инвертированной форме. Возможность применения данного метода при изготовлении ламинарных профилей, требовавших особой чистоты поверхности, обеспечивавшей минимальные завихрения воздушно потоков;
- низкий вес благодаря использованию внутренних распорок и несущей внешней обшивки. Отсутствие в конструкции несущих элементов (нервюр, стрингеров, шпангоутов и лонжеронов), функции которых перенимала на работающая обшивка.
Использование монококовых конструкций про изготовлении фюзеляжей и крыльев должно было позволить значительно снизить стоимость производства и одновременно с этим улучшить летные характеристики.
К концу Второй Мировой войны был разработан план производства планеров самолетов (фюзеляж и консоли крыла) в виде монококовых конструкций. Однако господин Хюттер смог приступить к реализации этой идеи только в 1948 году в собственном проекте, получившим обозначение Н 30. Конструкция Н 30, разработанного в 1948-1949-х годах, характеризовалась следующими особенностями:
- низкая начальная цена для самолетов для аэроклубов (Clubflugzeug);
- повышенные летные характеристики, безопасность и ремонтопригодность по сравнению с традиционными планерами;
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПЛАНЕРА Н 30
Крыло
Благодаря использованию деревянных монококовых конструкций стало возможным изготовление крыла с большим относительным удлинением и высокой прочностью: коэффициент эксплуатационной перегрузки nA был равен 5,5 единиц, а коэффициент безопасности 1,8 единиц.
Крепление консолей крыла к фюзеляжу осуществлялось при помощи соединительных нервюр, которые одновременно воспринимали возникающие крутящий момент и поперечные нагрузки. Оболочка консолей крыла была выполнена из фанеры толщиной 4-8 мм.
Для передачи возникающих поперечных нагрузок на всю конструкцию были предусмотрены дополнительные элементы в виде перемычек.
Используемый в конструкции планера профиль крыла представлял собой модификацию профиля G 600 и с добавлением элементов профиля крыла американского истребителя Mustang P 51. Относительная вогнутость профиля в корневой части крыла меньше, чем у законцовок, что позволяло обеспечить лучшую устойчивость планера и предотвратить его опрокидывание. Изменение кривизны профиля крыла легче было достичь за счет монококовой конструкции, нежели применением обычной конструкции. На нижней половине секции крыла можно была установлена система регулировочных винтов, при помощи которых было возможно получить требуемую кривизну профиля.
Фюзеляж
Фюзеляж так же представлял собой собранную из секций конструкцию. Для снижения площади поперечного сечения фюзеляжа и соответственно снижения аэродинамического сопротивления переход от консолей крыла к фюзеляжу располагался у кабины пилота. Такая компоновка обеспечивала пилоту планера достаточно места и позволяло разместить удобное сиденье даже для рослых пилотов.
Тросы системы управления были проложены внутри самолета вдоль поверхности фюзеляжа. Для снижения силы удара при посадке имелся убирающийся полоз с амортизатором с ходом в 150 мм, способный воспринимать удары с силой 20 кг, и подпружиненный хвостовой костыль. Для буксировки самолётом или при взлете с помощи планерной лебедки в носовой части фюзеляжа и под сиденьем пилота имелись специальные соединительные устройства. Так же в фюзеляже имелись приспособления, при помощи которых планер мог бы взлетать с резиновым тросом, что в то время еще было обычной практикой.
Фонарь кабины из плексигласа и прозрачный заголовник (Haubenabfluß) обеспечивали хороший обзор и в направлении назад.
Рис. 1 Модель передней части фюзеляжа планера Н 30
Рис. 2 Модель передней части фюзеляжа планера Н 30
Рис. 3 Правая секция передней части фюзеляжа планера Н 30
Рис. 4 Устройство крепления консолей крыла
Рис. 5-Левая секция передней части фюзеляжа планера Н 30
Рис. 6-Соединенные секции передней части фюзеляжа планера Н 30
Рис. 7 Вид сзади на переднюю часть фюзеляжа планера Н 30
Рис. 8 Агрегат системы управления
Система управления
Элементы системы управления, приводимые в действие при помощи рук и ног пилота, были объединены единым агрегатом, расположенным под сиденьем пилота на несущей трубе. Регулируемые ножные педали при помощи шарниров крепились к одной стороне агрегата системы управления; напротив располагались пластиковые втулки, ведшие к носовой части фюзеляжа. Таким образом, элементы системы ручного и ножного управления можно было крепить к несущей трубе и устанавливать в закрытый элемент фюзеляжа.
Хвостовое оперение
Хвостовое оперение имело V-образную форму. При такой компоновке создавался следующий ряд преимуществ:
- снижение аэродинамического сопротивления хвостового оперения примерно на 10 %;
- снижение интерференционного сопротивления хвостового оперения;
- удешевление производства (два основных элемента вместо трех, кроме того они могут быть взаимозаменяемыми);
- большее расстояние до земли, нежели у комбинации горизонтального и вертикального оперений.
Однако у подобного варианта хвостового оперения имелись и недостатки, среди которых была невозможность избежать влияния управления по высоте и по курсу и влияние на систему управления оказывали перекладываемые рули, а не положение штурвала или ножных педалей системы управления.
Рис. 9 Устройство управления по курсу
Воздушный тормоз
Для того чтобы избежать вырезов в секции крыла и таким образом избежать срыва ламинарного потока воздуха, не были использованы обычные тормозные щитки. Их функции перенял тормозной парашют, размещавшийся в кормовой части фюзеляжа. Такое решение с точки зрения механики было проще и весило меньше, чем обычные тормозные щитки.
Монтаж
Вес планера, изготовленного из деревянных монококовых конструкций, был ниже чем у конструкций с обычным силовым набором. Это серьезно облегчало сборку планера. При сборке консолей крыла элементы системы управления автоматически закреплялись на специальных замках. Каждая из консолей крыла крепилась к фюзеляжу одним центральным болтом. Сборку планера за короткое время могли выполнить два человека.
Летные характеристики
Благодаря выбору достаточного по размерам V-образного хвостового оперения удалось добиться хорошей устойчивости планера, что было особенно важно при полете в условиях плохой видимости. Малый вес планера и небольшие силы инерции позволяли получить высокую маневренность. Это было особенно важно при полете в узких областях восходящих потоков, где более тяжелый (вялый) планер хуже набирал высоту.
Летные качества
Летные качества H 30 соответствовали нижнему диапазону планеров того (1940-1949 годы) периода времени, например планерам DFS Reiher и Sperber или известному Minimoa.
Ожидалась минимальная скорость вертикального снижения равная 0,65 м/с при горизонтальной скорости в диапазоне 60-70 км/ч. При увеличении скорости улучшалось аэродинамическое качество и при 80 км/ч оно достигало величины в 30 единиц.
Следовало бы помнить, что такие летные качества должен был продемонстрировать планер, созданный не для достижения высоких летных характеристик (и соответственно стоявший очень больших средств), а для закупки планерными клубами, для которых погоня за рекордами не является первоочередной задачей.
Постройка Н 30
В швейцарском Брайтенбахе (Breitenbach) в 1949-1950-х годах приступили к постройке Н 30, в котором были использованы деревянные монококовые конструкции, но постройка планера не была завершена.
В 1950-е годы специализировавшийся по части изготовления различных изделий из пластмасс господин Хэнле (Hänle) в Шлаттштале (Schlattstall) построил планер H 30, конструкция которого состояла из стеклопластика. Этот планер сохранился до наших дней и находится на аэродроме в Заульгау (Saulgau).
Использование в конструкции планера стеклопластика позволила получить ряд желательных факторов:
- упрощенная конструкция с помощью беспроблемной обработки пластика и переработки;
- лучшее качество внешних поверхностей поскольку пластиковые элементы конструкции, изготовленные на инвертированной базовой поверхности имели почти желаемую чистоту обработки поверхности;
- хорошая сопротивляемость различным погодным условиям;
- более простой ремонт при возможных повреждениях;
- надежное соблюдение размеров элементов конструкции из стеклопластика в сравнении с элементами конструкции, изготовленными из дерева, размеры которых при определенных условиях сильно изменяются.
поляра скоростей планера Hütter H 30
схема планера Hütter H 30
Следует сказать, что у изготовленных из стеклопластика элементов конструкций при нагреве выше 80°C заметно снижается прочность, и поэтому для этого окраски планера было решено выбрать белый цвет. Этот цвет отражает солнечные лучи и снижает нагрев. При испытаниях температура внешних поверхностей никогда не нагревалась свыше 54-55°C . При использовании черной краски пластик может нагреваться до более чем 80°С.
После 1966 года подразделение DVL, отвечающее на проверку технического состояния летательных аппаратов, запретило использовать летательные аппараты изготовленные из стеклопластика при температуре выше 24°C.
Технические характеристики
Тип: Hütter H 30
Назначение: планер
Экипаж: 1 чел.
| Размеры: | |||
| размах крыла, м | 13,60 | ||
| площадь крыла, м2 | 8,30 | ||
| Относительное удлинение крыла | 22,3 | ||
| поперечное V крыла, град. | 2,5 | ||
| длина, м | 5,44 | ||
| площадь поперечного сечения фюзеляжа, м2 | 0,38 | ||
| площадь хвостового оперения, м2 | 1,26 | ||
| площадь горизонтальной проекции оперения, м2 | 1,00 | ||
| площадь вертикальной проекции оперения (2 × 0,38), м2 | 0,76 | ||
| расстояние до хвостового оперения, м | 3,80 | ||
| соотношение площади горизонтальной проекции оперения к площади крыла | Fh/F | 0,12 | |
| соотношение длины хвостового оперения к размаху крыла | Ih/b | 0,28 | |
| фактор горизонтального оперения | Fh×Ih/F×tm | 0,75 | |
| соотношение площади вертикальной проекции оперения к площади крыла | Fs/F | 0,092 | |
| фактор вертикального оперения | Fs×Is/F×b | 0,026 | |
| Весовые нагрузки и запас прочности: | Акробатический вариант | Стандартный вариант | Специальный вариант |
| вес пустого планера, кг | 75 | 75 | 75 |
| нагрузка, кг | 85 | 95 | 115 |
| полетный вес, кг | 160 | 170 | 190 |
| удельная нагрузка на крыло, кг/м2 | 19,30 | 20,50 | 23,00 |
| удельная нагрузка на элементы системы управления, кг/м2 | 0,86 | 0,92 | 1,00 |
| Гарантированный запас прочности: | 5,5 | 5,0 | 4,5 |
| Перегрузка при которой происходит разрушение конструкции: | 10 | 9 | 8 |
| Летные характеристики: | 1 | 2 | 3 |
| При полете на малой скорости: | 54 | 0,80 | 18 |
| При полете с минимальным снижением: | 62 | 0,65 | 27 |
| При полете с лучшими показателями аэродинамического качества: | 80 | 0,72 | 30 |
| 100 | 1,00 | 28 | |
| 120 | 1,45 | 23 |
окончательная скорость при которой раскрывается тормозной парашют: 250 км/ч
Примечание: расчетные данные по состоянию на 1948 год.
Источники:
- Dipl.-Ing. Wolfgang Hütter
- Fa. Glasflügelbau, Ing. Eugen Hänle
- Fa. Start und Flug, Saulgau
Снимки изготовления H 30 в Швейцарии: В. Хюттер
Сведения о дальнейшем развитии планера H 30 Hütter H30 TS и H 30 S будут размещены в следующем выпуске журнала «Luftfahrt International»
источник: «HÜTTER H 30» «Luftfahrt International» 02
