Опытный скоростной бомбардировщик Convair XB-46. США

Винтажная статья 1983 года, которая, думаю, заинтересует читателей и коллег.

Предисловие редакции журнала «Aeroplane Monthly»: Билл Ганстон описывает еще один американский реактивный бомбардировщик первого поколения, которому не удалось продвинуться дальше стадии первого прототипа.

Однажды летом 1947 года я со своим командиром, сквадрон-лидером (майором авиации) Джеффри Нортом (Sqn Ldr Geoffrey North), отправился на встречу в тогдашний Солсбери, Южная Родезия. В городе я купил экземпляр журнала «Аэроплан» (The Aeroplane) и на обратном пути на авиабазу Торнхилл я открыл его. Первое, что я увидел – это была фотография ХВ-46, который впервые поднялся в воздух несколько недель назад. Я передал журнал командиру эскадрильи, потому что это был почти первый раз (но ни в коем случае не последний), когда я почувствовал, что кто-то опережает Королевские ВВС. Его комментарий был:

«Я просто надеюсь, что у нас есть что-то подобное».

В ответ на статью в выпуске журнала «Aeroplane Monthly» за декабрь 1980 года читатель в своем ответе напал на меня за предположение, что работы по бомбардировщику Short Sperrin должны были быть начаты намного раньше, скажем, в 1943 году; он назвал мое предположение «ерундой». В таком предложении нет ничего бессмысленного, и если бы мы так поступили, мой командир позднее обнаружил бы, что у Королевских ВВС действительно было «что-то подобное», потому что Sperrin был чрезвычайно близок к XB-46 по габаритам, массе, компоновке, скорости, дальности полета и бомбовой нагрузке, а его двигатели были гораздо лучше. К сожалению, британская программа была начата на четыре года позже, Бомбардировочное командование Королевских ВВС было вынуждено до 1955 года обходиться поршневыми Avro Lincoln и подержанными B-29! Единственная причина, по которой ВВС США так и не получили XB-46, заключается в том, что у них есть кое-что еще получше – шестимоторный реактивный бомбардировщик со стреловидными крылом и хвостовым оперением Boeing B-47, принятый на вооружение в 1950 году.

Мы все знаем изящный, но требовательный B-47, но XB-46 всегда был одним из наименее известных крупных реактивных бомбардировщиков. История авиации полна примеров самолетов, которые так и не пошли дальше прототипа. Многие почти инстинктивно списывают эти машины, считая их неудачникам и примерами того, как не следует чего-либо делать. Немало неудачных самолетов действительно были такими – впрочем, как и множество серийных машин! Но большинство малоизвестных прототипов при более близком знакомстве оказываются прекрасными образцами мастерства создавших их авиаконструкторов. Немногие когда-либо созданные самолеты выглядели лучше, чем XB-46, но как и сотни других неудачников, он стал результатом огромных усилий преданной и талантливой команды. Если бы созданный компанией Boeing конкурент не добился бы необычайного успеха, мы, вероятно, увидели бы принятие XB-46 на вооружение.

В годы Второй Мировой войны авиастроительная компания Consolidated-Vultee Aircraft Corporation (Convair), расположенная на територии аэропорта Линдберг-Филд, Сан-Диего, была проектным центром для девяти крупных программ, включая тяжелый бомбардировщик B-24 Liberator. Хотя эта машина была одной из самых технически сложных для своих эпохи, они была выпущена гигантской серией в 19203 экземпляров. B-24 был одним из первых самолетов с работающей обшивкой, принявших классическую для бомбардировщика компоновку с высокорасположенным крылом, которое проходило над просторным бомбовым отсеком, и имевших такие отличительные черты как шасси с носовой стойкой и хвостовая турель. Liberator был создан под сильным давлением в 1939 году командой, возглавляемой одним из величайших американских инженеров-конструкторов – Иэна М. «Мака» Ладдона (Ian M. “Mac” Laddon). Позднее эта же команда создала B-32 Dominator, который напоминал увеличенный B-24 (с однокилевым вертикальным оперением) с фюзеляжем круглого поперечного сечения и герметичным отсеком экипажа. B-32 оказался не так хорош, как B-29, но он был принят на вооружение и остался одним из наименее известных бомбардировщиков союзников военного времени.

Таким образом, к январю 1944 года компания Convair имела опыт создания реактивного бомбардировщика, за исключением фактического опыта работы с реактивными двигателями. Другая команда разработчиков компании Convair, которая работала в Сан-Диего, создавал дальний истребитель сопровождения P-81 со смешанной силовой установкой: с турбовинтовым двигателем в носу самолета и турбореактивным в его хвостовой части; в 1945 году в воздух поднялись два варианта истребителя P-81. И, наконец, в январе 1944 года также начались работы по переоборудованию тяжелого бомбардировщика B-24J (42-73215) в летающую лабораторию для испытаний одного из совершенно новых американских турбореактивных двигателей с осевым компрессором General Electric TG-180, развивавшего статическую тягу 3750 фунтов (1700 кгс). Модификации планера были завершены к сентябрю 1944 года – спустя пять месяцев после первого испытания двигателя в Скенектади (Schenectady). Однако компания Convair так и не получила турбореактивный двигатель General Electric TG-180, и ее специалисты не смогли получить опыт установки, запуска и управления такими силовыми установками. То же самое касается и других факторов, относительно которых сотрудники компании чувствовали себя недостаточно информированными. Фактически ТРД TG-180 не поднимался в воздух до первого полета реактивного истребителя ХР-84, состоявшегося в феврале 1946 года.

Реальные работы над проектом реактивного бомбардировщика, получившего внутрифирменное обозначение Model 109, начались в мае 1944 года. Вряд ли конструктивная схема самолета была более предсказуемой. Разработанное Дэвисом прямое крыло большого удлинения был установлено на верхней части фюзеляжа над бомбовым отсеком, занимающим всю центральную часть корпуса самолета. Внутренне пространство фюзеляжа перед бомбовым отсеком и позади него было занято топливными баками, а в крыле перед и посади кессона крыла опционально могли устанавливаться дополнительные бомбовые отсеки. Экипаж, состоявший из всего только трех человек, занимал герметичный носовой отсек, а все оборонительное вооружение должно было состоять из дистанционно управляемой хвостовой турели с двумя пулеметами калибра 0,50 дюйма (12,7 мм). Двигатели находились в двух сдвоенных гондолах под крыльями, в которых также размещались убранные основные стойки шасси. Все это было очень традиционно, но было сделано со знанием дела, что в итоге привело к созданию самолета исключительной аэродинамической чистоты и визуального изящества.

6 ноября 1944 года Иэн Ладдон представил предложение по проекту Model 109. Работы были начаты немедленно, и в итоге на авиабазе Райт-Филд были проведены встречи, на которых 17 января 1945 года был подписан контракт на проектирование. 29 января комиссия осмотрела макет, и ее отчет был настолько благоприятным, что некоторые узлы Model 109, в том числе и отсек экипажа, стали обязательными объектами изучения со стороны конкурентов компании Convair. 27 февраля 1945 года контракт был расширен и включал изготовление трех прототипов, которые были присвоены обозначения ВВС XB-46 и номера с 45-59582 по 45-59584.

схема опытного скоростного бомбардировщика Convair XB-46

компоновочная схема опытного скоростного бомбардировщика Convair XB-46

Принимая во внимание, что в то время технология стреловидных крыльев в Соединенных Штатах была практически неизвестна, к конструкции XB-46 было трудно придраться. В точки зрения аэродинамики он был очень эффективен, и Дик Сиболд, ставший позднее в Сан-Диего вице-президентом по конструкторским и технологическим вопросам, сказал мне, что XB-46 имел лучшее аэродинамическое качество при планировании среди всех боевых самолетов своего времени (кажется, он сказал мне, что XB-46 с высоты 40000 футов [12192 м] может спланировать на дальность 200 миль [322 км]). Это, в свою очередь, привело к хорошей длине поля и большой дальности полета. С конструктивной точки зрения самолет был идейно простым. Крыло (относительная толщина «ламинарного» 13,0-15,5% аэродинамического профиля НАКА) и хвостовое оперение имели двухлонжеронную конструкцию со стрингерами и работающей обшивкой; полки лонжеронов, изготовленные из горячепрессованных профилей алюминиевого сплава 75ST, во время производства были подвергнуты изгибу и фрезерованию с постепенным уменьшением толщины. Все наружные поверхности головок заклепок были отфрезерованы, а задние кромки приварены точечной сваркой. Передняя часть фюзеляжа была изготовлена из толстого (0,04 дюйма [1,02 мм]) магниевого сплава без стрингеров.

Сегодня одной из немногих особенностей, которая выглядело устаревшей, являлась конструкция моторных гондол. Никто бы никогда не заподозрил, что он был разработан для тонких двигателей с осевыми компрессорами, поскольку фактически моторы были размещены в нижней части гондол непосредственно под крылом. Воздух поступал через небольшое овальное отверстие, которое сразу же раздваивалось на два канала, которые резко опускались вниз, точно так же, как S-образный канал современного трехмоторного реактивного самолета (по типу Ту-154). Таким образом, крупный обтекатель пулевидной формы на каждом двигателе был загнут вверх (тогда как у ХР-86 он загнут вниз). Между впускными каналами было пространство для размещения убранной основной стойки шасси, а двигатели были отклонены внутрь, чтобы сблизить сопла. Базовая конструкция гондолы была разработана НАКА в начале 1944 года и послужила хорошей отправной точкой для нескольких производителей авиационной техники. В XB-46 гондола была установлена с положительным углом атаки 6° 2′.

такие моторные гондолы были характерны только для бомбардировщика XB-46

на данном снимке хорошо видно, что моторные гондолы прототипа бомбардировщика XB-46 установлены с положительным углом тангажа

Система управления летательным аппаратом была полностью ручной, хотя рули высоты и направления пружинные сервокомпенсаторы, а все подвижные поверхности были внутренне сбалансированы и герметизированы. Единственной необычной особенностью было то, что для обеспечения возможности использования закрылков почти полного размаха Иэн Ладдон воспользовался опытном Джека Нортропа и оснастил крыло очень маленькими элеронами и мощными интерцепторами. Элероны занимали только крайние 6 футов (1,8 м) каждой консоли крыла, приводились в движение тросами и с электрическими триммерами. В противоположность элеронам на верхней поверхности каждой консоли крыла размещались пятисекционные интерцепторы длиной 20 футов (6,1 м), протянувшиеся от коренных концов элеронов и расположенные от передней кромки на расстоянии 55-68% длины хорды. Каждая секция интерцептора состояла из перфорированной пластины из магниевого сплава толщиной 0,25 дюйма (6,4 мм); секция интерцептора была немного изогнута чтобы располагаться заподлицо с верхней поверхностью крыла. Все секции приводились вместе (очевидно, они отклонялись и убирались не вручную. А с помощью силового привода. Вероятно, это был пневматический привод силовой привод, но на схемах он не показан, и я был бы рад получить информацию – Bill Gunston). Для поворота влево секции интерцептора левой консоли крыла отклонялись на 55°, а секции интерцептора правой консоли крыла – только на 5° и не выступали над поверхностью крыла.

Закрылки были ничем иным как проявлением изобретательности сотрудников компании, и, несомненно, продемонстрировали отличную работу как аэродинамиков, так и инженеров. Расположенный на консоли крыла закрылок функционально делился на три части, и это был один из лучших известных мне примеров чистого типа Фаулера. Многие самолеты описываются как имеющие закрылки Фаулера (например, современные советские конструкции), которых на самом деле нет. Закрылок, разработанный Харланом Д. Фаулером, полностью помещается под неподвижной задней частью крыла, и в высокоскоростном полете задние кромки закрылка и консоли крыла точно накладываются друг на друга. Самое главное – это то, что первоначальное движение закрылка выполняется назад с целью увеличить площадь крыла. Затем во время своего последующего перемещения по роликовым направляющим закрылок отклоняется вниз все больше, увеличивая общую кривизну крыла. Часто направляющие скрывают в неприглядных обтекателях, но стальные направляющие XB-46 при полностью убранных закрылках были целиком скрыты, однако при полностью выпущенных закрылках коэффициент подъемной силы достиг выдающегося значения 3,35.

взлет прототипа бомбардировщика XB-46. На снимке хорошо видны закрылки, занимавшие почти всю заднюю кромку крыла

Отсек экипажа был типичным для этого периода и в основном таким же, как у опытных бомбардировщиков XB-45, XB-47 и XB-48. Два пилота сидели тандемом под гигантским фонарем истребительного типа с ветровым стеклом и форточкой фонаря из многослойного стекла, а каплевидная часть фонаря была отлита из 0,5-дюймового (12,7 мм) метакрилата. Фонарь фиксировался, но в критической ситуации мог быть отстрелен. Обычный аварийный выход должен был осуществляться через главную дверь, расположенную на левом борту фюзеляжа, которая открывалась наружу и вниз с помощью пневматического привода и включала в себя входные ступеньки. Ширина 30 дюймов (762 мм) была признана достаточной для обеспечения легкого выхода членов экипажа, одетого в самую громоздкую летную одежду и с парашютами. Рабочие места обоих пилотов имели крупные приборные панели со смещенным вправо массой переключателей и элементами управления с целью беспрепятственного доступа по всей левой стороне. На заднем сиденье находился второй пилот, который одновременно выполнял задачи радиста и оператора дистанционно-управляемой задней хвостовой турели. В передней части фюзеляжа находился плотно набитый отсек для третьего члена экипажа, который был штурманом, бомбардиром и оператором радара. Именно его отсек был изготовлен из магниевого сплава, а носовая оконечность была отлита из плексигласа с дополнительными круглыми окнами в задней части этого отсека для улучшения естественного освещения.

иглообразный фюзеляж прототипа бомбардировщика XB-46

Шасси самолета имело несколько необычных особенностей. Носовая стойка имела одиночную опору с изгибом для размещения одиночного 32-дюймового (813 мм) колеса, которое было управляемым и убиралось поворотом назад. Каждая основная стойка шасси в своей нижней части имела изгиб с внутренней стороны для размещения одиночного 65-дюймового (1651 мм) колеса. Основные стойки шасси целиком убирались в моторные гондолы поворотом вперед без поворота колес набок. Почти уникальной особенностью стоек шасси было то, что у них не было никаких дополнительных подкосов или любых других креплений, и опоры фиксировались в убранном или выпущенном положениях с помощью простых защелок со штифтами/гнездами.

Стойки шасси были оснащены пневматическим приводом, что было одной из самых необычных особенностей XB-46, аналогично нескольким другим ранним реактивным самолётам эпохи 1945 года. В то время двигатель TG-180 еще не приводил в действие гидравлический насос, хотя уже была разработана соответствующая вспомогательная коробка приводов. В конечном итоге она появилась на серийных двигателях TG-180, которые компании General Electric и Chevrolet выпускали под обозначением J35 (в сентябре 1946 года вся ответственность за J35 была передана компании Allison). Таким образом, Иэн Ладдон после долгих размышлений решил использовать пневматическую энергию для привода шасси, колесных тормозов, дверей отсека экипажа и створок бомбоотсека. Я уверен, что система также должна была управлять интерцепторами; что касается закрылков, то они приводились в действие главным и резервным электродвигателями через коробку передач (передаточное число 50:1), трубовидные детали с высоким сопротивлением кручению, цилиндры и тросы, подключенные к перемещающимся по направляющим закрылкам. Компрессорами с электрическим приводом пневматическая система нагнеталась до давления 2000 фунтов на кв. дюйм (13,8 Мпа), а энергия накапливалась в тринадцати больших обмотанных проволокой колбах. Основные стойки шасси убирались за две секунды; благодаря специальному демпфирующему устройству удалось избежать аварийной остановки стойки шасси в верхней части ее перемещения.

Электрическая система была простой – 24-вольтовой постоянного тока, и каждый двигатель был оснащен собственным стартером-генератором производства компании General Electric. Предполагалось, что электрическая энергия должна была приводить в действие антенну радара и хвостовую турель, а также закрылки. Герметизация и обогрев отсека экипажа обеспечивались посредством отъема из одиннадцатой (последней) ступени компрессора каждого двигателя горячего воздуха со скоростью 6 фунтов в минуту (2,7 кг/мин). Этот горячий воздух пропускался через вторичный охладитель и турбину воздушного цикла. Двигатель также обеспечивал нагрев воздуха для защиты от обледенения передних кромок, и пневматически перемещаемый ковш, расположенный в каждом реактивном сопле, отбирал горячий газ, который охлаждался до температуры плюс 149 °C и повышал давление в струйном насосе. Отсек экипажа и противообледенительные системы были оснащены внешними клапанами сброса давления, расположенными в верхних частях моторных гондол; обычно данные клапаны были закрытыми, но при открытии подобно почтовым ящикам были обращены против направления полета.

Весь запас топлива размещался в четырех очень крупных самоуплотняющихся баках производства компании US Rubber Co; баки располагались передней и задней частях фюзеляжа. В кессоне крыло было достаточно места для размещения топлива; это могло бы уменьшить изгибающие моменты крыла, но оставило бы фюзеляж пустым. Разумеется, фюзеляж можно было бы сделать более тонким, и он имел красивые очертания. В компании Convair считали, что выбранные ими баки были легче на единицу объема, чем при какой-либо иной альтернативной схеме. Хотя каждый из четырех баков записывал только свой конкретный двигатель, топливная система была оснащена схемой переключения подачи топлива на остальные двигатели. В состав служебного оборудования были включены новые устройства: датчики емкостного типа и расходомеры с поправкой на плотность.

14 августа 1945 года компания Convair получила приказы о прекращении работ почти по всем своим военным программам, но в случае с XB-46 прекращение работ было отдано на усмотрение руководства компании. Дик Сиболд и Иэн Ладдон. Будучи членами правления компании Convair, отвечавшими за конструкторские и технологические вопросы, в конце концов смогли убедить командование ВВС армии США разрешить выполнение контракта, но только с одним действующим прототипом, лишенным военного оборудования. Если будет согласовано позднее, то два других прототипа должны были быть завершены в варианте штурмовика с крылом уменьшенного размаха XA-44, которые должны были иметь разрушительную пушечную и бомбовую нагрузку, но с гораздо меньшим количеством топлива. Работы над XB-46 продолжались, но их темпы снизились, и дата первого полета была отложен почти на год. Прототип XB-46 (45-59582) с почти идеально обтекаемым фюзеляжем был выведен из сборочного цеха 7 марта 1947 года. Компания Convair изготовила макет крупного, но неглубокого обтекателя, предназначенного для радара APQ-34, который так и не был установлен. Точно так же был подготовлен макет хвостовой турели, но вместо этого хвостовая часть фюзеляжа получила обтекаемую форму. Большая часть задней части фюзеляжа была пуста и вмещала в себя вертикально установленную разведывательную фотокамеру и 2200 патронов.

тонкие линии прототипа бомбардировщика XB-46 хорошо видны на данном снимке, сделанном во время одного из первых испытательных полетов

прототип бомбардировщика XB-46 сфотографирован во время скоростного пролета во время первого полета 2 апреля 1947 года

Кабина пилотов также была упрощена, и оба пилотских сиденья были оснащены новым оборудованием для управления электрическими триммерами. Оно приняло форму небольшой модели XB-46, установленной на небольшом пилоне. Чтобы изменить балансировку все, что должен был сделать пилот – это отклонить модель относительно выбранной оси в нужном направлении. Таким образом, для балансировки пикирующего момента модель выдвигалась вперед, что замыкало необходимый микропереключатель; модель возвращалась в нейтральное положение после того как пилот прекращал управляющее воздействие.

Как и в случае со многими почти незарегистрированными прототипами прошлого, это означало почти конец истории. Летные испытания прошли довольно гладко, хотя уже в день первого полета, 2 апреля 1947 года, руководству компании Convair было известно, что (если только программу XB-47 постигнет неудача), самолеты в рамках данной программы больше строиться не будут.

Я как-то разговаривал с человеком, который руководил первым полетом – Э.Д. «Сэмом» Шенноном (E.D. “Sam” Shannon) – и он с трудом мог вспомнить, что сказать о XB-46 за исключением того, что они ужасно долго устраняли вертикальный резонанс, вызванный совпадением собственных частот интерцептора и крыла в широком диапазоне скоростей полета. В конце концов интерцепторы использовались только на низких скоростях полета и отключались, когда приборная воздушная скорость превышала 250 миль в час (402 км/ч). Как и следовало ожидать, система вентиляции кабины экипажа вызвала проблемы, и Шеннон чувствовал, что на больших скоростях полета могут возникнуть проблемы с выходом через дверь, но такая возможность так никогда не представилась. Этот эстетически привлекательный самолет закончил свои свое беззаботное существование на авиабазе Эглин-Филд (Eglin Field) в 1950 году, и от него ничего не сохранилось.

В 1960 году в кабине экипажа реактивного лайнера Convair CV-880 я обнаружил Фила Профетта – тогдашнего инженера-летчика-испытателя, который в свое время входил в состав команды XB-46. Его резюме:

«Очень красивый самолет.»

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип: Convair XB-46

Назначение: скоростной бомбардировщик

Статус: прототип

Экипаж: 3 человека

Силовая установка:

четыре турбореактивных двигателя

с 1 по 14 полет – General Eletric TG-180 со статической тягой по 4000 фунтов (1813 кгс)
с 15-го полета – Allison J35-A-3 со статической тягой по 5000 фунтов (2288 кгс)

Размеры:

размах крыла 113 футов 0 дюймов (34,44 м)
длина 105 футов 9,44 дюймов (32,24 м)
высота 27 футов 11,27 дюймов (8,52 м)
площадь крыла 1099 кв. футов (102,1 м²)

Масса:

пустого (в варианте бомбардировщика) 48020 фунтов (21782 кг)
с полной нагрузкой (летные испытания) 75200 фунтов (34111 кг)
с полной нагрузкой (в варианте бомбардировщика) 91000 фунтов (41278 кг)

Летные характеристики:

максимальная скорость
• с TG-180 – 505 миль в час (813 км/ч; М = 0,74)
• с J35-A-3 – 565 миль в час (909 км/ч
крейсерская скорость 435 миль в час (700 км/ч)
длина разбега
• до отрыва от взлетной полосы при взлетной массе 72000 фунтов (32659 кг) – 3100 футов (945 м)
• до набора высоты 50 футов (15 м) при взлетной массе 72000 фунтов (32659 кг) – 4150 футов (1265 м)
• до набора высоты 50 футов (15 м) при взлетной массе 91000 фунтов (41278 кг) – 6500 футов (1981 м)
дальность полета
• при бомбовой нагрузке 8000 фунтов (3629 кг) – 3600 миль (5792 км)
• при бомбовой нагрузке 18000 фунтов (8165 кг) – 1040 миль (1673 км)

источник: Bill Gunston «Convair’s experimental four-jet bomber» «Aeroplane Monthly» February 1983, pages 60-64

перевод впервые опубликован — *