Опытный средний бомбардировщик Boulton-Paul P.12 Bodmin. Великобритания

Опытный средний бомбардировщик Boulton-Paul P.12 Bodmin. Великобритания

Интересная винтажная статья «Boulton-Paul Bodmin», которая, думаю, заинтересует коллег.

BOULTON AND PAUL «BODMIN»

Исключительно интересная британская цельнометаллическая машина

Прошло уже несколько лет с тех пор как в компании Boulton and Paul, Ltd., Норвич, по результатам очень обширных экспериментальных исследований в области металлических конструкций решили специализироваться на создании цельнометаллических самолетов. После того как это решение было принято, были изготовлены цельнометаллические машины нескольких типов. Однако поскольку они были созданы для Министерства авиации, то нам запрещено рассказывать подробно об их конструкции. Все, что мог сделать журнал «Flight» – это дать снимки некоторых типов. Следствием этого стало то, что публике стало известно гораздо меньше о замечательной работе, выполненной данной компанией, нежели о характере выполненных ею работ. Поэтому сейчас мы с глубоким удовлетворением можем на этой неделе дать первое подробное и иллюстрированное описание современного цельнометаллического самолета компании Boulton and Paul P.12 или Bodmin, в отношении которого Министерством авиации были сняты все ограничения.

Boulton and Paul Bodmin представляет исключительный интерес для изучающих аэронавтику отчасти это вызвано его конструкцией, но а также ее одной очень необычной особенностью: внутрифюзеляжное размещение двух двигателей с трансмиссией для винтов, размещенных в межкрыльевом пространстве. Bodmin или P.12 – таков настоящий серийный номер самолета – был разработан в соответствии со спецификацией Министерства авиации, предусматривающей централизованное размещение двигателей. Указание, для какой конкретной цели была создана данная машина и в каком месте она будет использоваться, является недопустимым, но основной задачей при создании самолета была надежность: не достаточно хорошая надежность, а максимально возможное приближение к абсолютной надежности, которую в данный момент в человеческих силах обеспечить. Следовательно, размещение силовой установки было разработано с учетом этой задачи, а такие соображения как полеты на сверхдальние расстояния и большая грузоподъемность были поставлены на второе место.

BOULTON AND PAUL BODMIN С ДВУМЯ 450-СИЛЬНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ NAPIER LION: приведенная в масштабе схема общего вида

Как легко заметить, что как бы ни была решена данная задача, машина с центральным размещением двигателей и пропеллерами в межкрыльевом пространстве быть тяжелее, чем машина, в которой двигатели с воздушными винтами установлены на крыльях. Помимо дополнительной массы передаточного механизма следует учитывать тот факт, что размещение двигателей в фюзеляже увеличивает нагрузку на крылья, которые должны иметь большую прочность и, следовательно, был тяжелее, чем в обычном двухмоторном биплане с двигателями, установленными на крыле. Поэтому, когда компании Boulton and Paul удалось построить самолет с центральной силовой установкой, в котором имеется достаточно пространства для размещения полезной нагрузки, то данное достижение стало возможным благодаря его цельнометаллической конструкции. В своей статье, представленной Королевскому обществу аэронавтики (Royal Aeronautical Society), главный инженер компании Boulton and Paul, Ltd. г-н Дж. Д. Норт (Mr. J. D. North) выразил мнение о том, что металлические конструкции в конечном итоге позволят сэкономить вес и что в настоящий момент около 20 процентов масса конструкции самолета можно сэкономить с помощью высококласных металлических конструкций. Мы полагаем, что в случае с самолетом Bodmin экономия массы имеет примерно такой же порядок, и поскольку машина довольно большая, то совершенно понятно, что влияние на полезную нагрузку очень значительным. Таким образом, помимо решения задач быстрого наращивания производства, долговечности, огнестойкости и т.д., по-видимому было продемонстрировано, что при умелом использовании применение высокопрочных сталей с одной стороны приведет к сокращению массы, а с другой стороны позволит создать самолет, который без применения в его конструкции металлов не имел практической реализации. Кроме того, металлическая конструкция самолета позволит увеличить полезную нагрузку или летные характеристики в зависимости от того, что представляется более желательным.

BOULTON AND PAUL BODMIN: Вид ¾ спереди

BOULTON AND PAUL BODMIN: Вид ¾ сзади

Поскольку именно металлическая конструкция сделала возможной другую особенность самолета Bodmin, т.е. центральное расположение силовой установки, то представляется целесообразным выделить часть статьи для более детального описания методов создания металлических конструкций, разработанных г-ном Нортом и его штатом квалифицированных специалистов.

За очень немногими исключениями все детали самолета Bodmin, которые обычно изготавливаются из дерева, – такие как крыльевые лонжероны, нервюры, стойки, фюзеляжные лонжероны и т.д. – изготавливаются компанией Boulton and Paul из листов высокопрочной стали, которые для получения необходимого поперечного сечения подвергаются скручиванию, протягиванию или штамповке. Все соединения в этих сборных секциях сделаны при помощи клепки, сварка не используется. Во многих местах более привычные цельнотянутые стальные трубы были заменены элементами круглого сечения, изготовленными из плоского листа с помощью процессов, которые были специально разработаны и запатентованы компанией Boulton and Paul, Ltd. Таким образом, становится возможным использование труб с гораздо более тонкими стенками, чем это было возможно обычным способом, и поскольку в качестве материала используется высокопрочная сталь, то в результате может быть достигнуто очень большое снижение веса.

Первыми конструктивными элементами самолета, с которыми проводили эксперименты по созданию металлических узлов, вероятно, были крыльевые лонжероны, показанные на одном из рисунков, сопровождающих данную статью. Лонжерон, имеющий поперечное сечение в виде песочных часов, образуют стенки и перевернутые пояса; верхние и нижние горизонтальные полосы, являющиеся местами соединения стенок и поясов, скрепляются друг с другом посредством клепок малого диаметра – вероятно около 1/16 дюйма (1,5875 мм). В продольном направлении стенки лонжерона усилены небольшими трубками, которые на своих внутренних стенках имеют гофрирование, а их внешними края отогнуты таким образом, что фиксируют стенки лонжерона. Горизонтальные полосы верхнего и нижнего поясов имеют разные сечения в зависимости от места их расположения. Таким образом, в основных лонжеронах они свернуты и в поперечном сечении имеют форму трилистника, в то время как у лонжеронов стабилизатора горизонтального оперения верхние и нижние полосы поясов имели простое полукруглое поперечное сечение. Те места стенок лонжеронов, где установлены соединители, дополнительно усилены металлическими пластинами, приклепанными к наружным поверхностям стенок.

Нервюры несущих поверхностей и стабилизатора горизонтального оперения изготовлены из фланцев с профилем коробчатого сечения и стоек, усиленных приклепанными к фланцам диагональными элементами U-образного поперечного сечения. Внутренние диагональные подкосы имеют круглое поперечное сечение; способ их крепления к лонжеронам представляет интерес. Трубки короткой длины неразъёмное соединены со стенками лонжеронов; на задней стенке переднего лонжерона и на передней стенке заднего лонжерона эти короткие трубки вставляются в гнезда, установленные на вертикальной стальной пластине. Стойки, которые работают на сжатие, имеют аналогичные соединители и поскольку пластины со стойками и соединителями крепятся болтами, то можно удалить диагональную стойку без вмешательства в структуру остальной части крыла.

Межплоскостные стойки состоят из двух D-образных стоек, которые подобно крыльевым нервюрам соединены между собой вплотную с помощью прошнурованных швеллерных профилей. Межкрыльевые стойки соединяются не непосредственно с лонжеронами, а с диагональными подкосами, благодаря чему крутящие нагрузки на лонжероны не передаются. В целях облегчения конструкции стойки стабилизатора имеют несколько похожую схему. В результате этого на заднем лонжероне стабилизатора стойка проходит за лонжерон и прикрепляется к работающей на сжатие горизонтальной трубе внутри соединения переднего и заднего лонжеронов.

Фюзеляжные лонжероны имеют еще более замечательную конструкцию, чем лонжероны крыла. Они прокатаны из листа металла и состоят из двух частей. Внешняя и большая из которых напоминает в разрезе греческую букву омега, а внутренняя и меньшая часть завершает приблизительно круглое сечение готового лонжерона. Обе части имеют закраины, которыми соединяются друг с другом и скрепляются при помощи клепки. На одном из наших эскизов показаны как фюзеляжный лонжерон, так и соединители. Эти соединители имеют простейшую форму и состоят из плоских пластин, согнутых под прямым углом и получивших небольшие ребра жесткости, которые расположены в углах и к которым приклепываются рым-болты для расчалок. Разумеется, в тех местах лонженона, где устанавливается соединитель, его внутренняя часть имеет вырез, что показано на одном из сопровождающих статью рисунков.

BOULTON AND PAUL BODMIN: Детали стабилизатора, лонжерона и крепления подкосов. Руль высоты имеет переднюю кромку компенсационного типа и крепится к кронштейнам, выступающим из заднего лонжерона стабилизатора. В нижнем левом углу показано крепление подкоса стабилизатора к задней поверхности лонжерона. В нижнем правом углу показаны типичные соединитель и секция фюзеляжного лонжерона

Фюзеляжные стойки представляют собой трубы, изготовленные из плоских листов металла, края которых свернуты внутрь. От раскрытия трубу защищают металлические полосы, расположенные на ней с интервалом 6 дюймов (152 мм) или около того.

В описании конкретной машины невозможно сделать больше, чем дать краткое описание используемых конструкционных методов, но есть надежда, что было сказано достаточно, чтобы указать общие принципы, на которых базируются цельнометаллические конструкции компании Boulton and Paul. В деталях отдельные элементы конструкции самолетов отличаются от типа к типу, и несмотря на то, что исследования и эксперименты проводятся постоянно и что в результате накопленного опыта постоянно вносятся изменения, методы, в приведенных выше сведениях, широко используются во многих самолетах компаниях Boulton and Paul. Понятно, что такие работы неизбежно сопряжены с большими затратами, но можно увидеть, что полученные результаты уже свидетельствуют о правильности взглядов тех, чья дальновидная и смелая политика специализации на цельнометаллическом авиастроении обеспечила компании Boulton and Paul одно из лидирующих мест в своей отрасли. Можно лишь выразить надежду на то, что будущие разработки будут такими, что в коммерческом плане компания будет пожинать плоды, на которые ее техническая основа дает ей полное право.

Обрисовав основные особенности созданной в Норвиче цельнометаллической конструкции, обратимся к общей конструкции самолета Bodmin, а более конкретно к той особенности, которая является смыслом существования (raison d’être) данной машины – внутрифюзеляжное размещение двухмоторной силовой установки. Машина представляет собой биплан обычных для компании Boulton and Paul линий крыльев и фюзеляжа. Однако два двигателя Napier Lion расположены в фюзеляже, а точнее на фюзеляже, а вращаемые ими четыре воздушных винта расположены на расстоянии от них. Два двигателя установлены выше верхних фюзеляжных лонжеронов, оставляя все пространство фюзеляжа свободным для бортинженеров, чтобы они могли обслуживать моторы во время полета. Между двумя двигателями осталось небольшое пространство, в котором бортинженер может стоять и осматривать двигатели. В самолете предусмотрены окна для освещения внутреннего пространства фюзеляжа; дополнительно к естественному освещению двигательный отсек оборудован системой электроосвещения.

Огромное количество приборов, циферблатов и т.д. должно находиться под постоянным наблюдением бортинженера. Это было предпринято еще на этапе планирования размещения силовой установки с целью не допустить вынужденной посадки машины при отказе одного из двигателей. Таким образом имеются шесть отдельных бензобаков, расположенных таким образом, что любой из них может быть перекрыт, если он будет продырявлен выстрелом или будет поврежден другим каким-либо образом. Радиаторы расположены в шести отдельных секциях, каждая из которых или же все сразу могут быть отключены, чтобы уменьшить количество воды, потерянной из-за утечки или прокола, по сравнению с количеством, которое может быть потеряно при повреждении одного общего радиатора. Все эти взаимосвязи, естественно, означают значительное количество трубопроводов и т.д. и на первый взгляд кажется невозможным, чтобы один человек мог следить за всеми счетчиками числа оборотов, термометрами, манометрами, кранами и т.д.. Однако вполне вероятно, что у бортинженера, который когда-то был знаком с расположением различных приборов и аппаратуры, не возникнет никаких проблем при обслуживании силовой установки.

BOULTON AND PAUL BODMIN: Вид на двигательный отсек и трансмиссию

Как уже говорилось, пропеллеры установлены расстоянии между крыльями и на некотором расстоянии за ними. Два передних винта являются тянущими и вращаются в противоположных направлениях: левый винт имеет правое вращение, а правый – левое. Два задних винта, которые являются толкающими и четырехлопастными, вращаются в направлениях противоположных толкающим винтам, т.е. правый винт имеет правое вращение, а левый – левое. Передние двухлопастные винты имеют больший диаметр, чем задние четырехлопастные. Привод осуществляется с помощью длинных валов и конических зубчатых передач; вся трансмиссия разработана и изготовлена компанией Napier.

В связи с установкой воздушных винтов интересно отметить, что конструкция, несущая приводные валы, шестерни и пропеллеры, полностью независима от конструкции крыла, хотя внешне она может показаться его составной частью. Каждый вал выходит из своего двигателя горизонтально и у своей оконечности поддерживается наклонной стойкой, идущей от нижнего лонжерона фюзеляжа. Завершают конструкцию тросовые расчалки. Для того, чтобы разгрузить конструкцию от определенной нагрузки, трос проходит от переднего кожуха зубчатой передачи к верхнему лонжерону в точке, которая совпадает с задней диагональной стойкой. Этот трос передает тягу воздушного винта к фюзеляжу.

Радиаторы устанавливаются перед приводными валами передних винтов и фактически поддерживаются поддерживаются ими. Длина радиаторов такова, что полностью заполняет зазор между фюзеляжем и валом воздушного винта. Следовательно, в этом положении радиаторы всегда подвергаются воздействию воздушных потоков от тянущих винтов, таким образом двигатели могут работать, когда машина стоит на земле или выруливает. Как уже упоминалось, каждый из радиаторов разделен на три секции. Эти секции или ячейки имеют одинаковый размер, так что элемент может быть удален из любой позиции и вставлен в любую другую. Следствием этого самолету в качестве запасного необходим только один элемент радиатора. Каждый элемент снабжен трубопроводом, ведущим к расположенной в двигательном отсеке распределительному щиту. Каждый элемент оснащен входным и выходным кранами, так что можно регулировать или полностью отключить приток и отток.

Для получения обтекаемой оболочки от верхних и нижних краев радиаторов назад идет полотняная обшивка; верхний и нижний элементы обшивки не до конца сходятся на задней кромке и оставляют пространство для выхода воздуха. В зазоре между этими двумя поверхностями, на небольшом расстоянии от их задней кромки, установлены масляные радиаторы, которые охлаждают смазочное масло из картеров конических редукторов. Действие этих масляных радиаторов, установленных в воздушном потоке позади водорадиаторов, является автоматическим.

Основные бензобаки расположены по два с каждой стороны оси симметрии самолета; каждая пара баков делится на передний и задний, подвешенные соответственно к переднему и заднему элементам системы трансмиссии. Каждый из элементов выполнен в виде балки, состоящей из верхней и нижней труб, разделенных отдельными трубчатыми стойками и усиленных расчалками. Баки имеют цилиндрическую форму и в их центре находится отверстие. Размеры этого отверстия немного больше размеров балки, благодаря чему эти баки могут быть сдвинуты к концам балок. Затем баки перемещаются вдоль балки вперед-назад и фиксируются на месте с помощью винтов с буртиками. Между балкой и внутренними стенками таков вставлены резиновые прокладки. Отвернув четыре болта, крепящих балку к картерам редукторов, можно очень быстро снять баки.

BOULTON AND PAUL BODMIN: На рисунке слева показаны один из корпусов конического редуктора, тянущий и толкающий винты и два основных топливных бака, подвешенных на трубчатом стяжном элементе. На снимке справа показаны хвостовой костыль и т.д.

Над центропланом верхнего крыла установлены еще два топливных бака, один из которых обычно используется в качестве самотечного бака, в который бензин с помощью помпы подается из одного или из всех четырех основных топливных баков. Второй верхний бак обычно не используется, но если самотечный бак будет продырявлен выстрелом, то самотечный бак будет отключен, а второй бак подключен, и потеря бензина ограничится тем объемом, который содержится в первом баке. Аналогичная система взаимного соединения применена и в случае других баков, поэтому трудно представить себе, как может произойти полный выход из строя топливной системы. Безопасности машины при повреждениях силовой установки, способных привести к вынужденной посадке, добавляют результаты летных испытаний самолета Bodmin, во время которых было подтверждено, что P.12 может продолжать полет на одним из двух двигателей Lion. В этом отношении самолет Bodmin имеет то преимущество над обычными двухмоторными машинами, что вне зависимости от того работает один двигатель или два, тяга силовой установки является центральной, поскольку передний двигатель приводит в движение два тянущих винта, а задний двигатель – два толкающих. Кроме того, из-за того, что винты вращаются в противоположных направлениях, отсутствует разворачивающий момент, и, следовательно, машина должна примерно одинаково хорошо управляться при полете или планировании на одном или обоих двигателях.

Шасси самолета масляно-пневматического типа, в котором колеса, когда машина находится в воздухе, опускаются вниз, и когда машина совершает посадку, то в момент первого касания P.12 колеса поднимаются вверх с ходом примерно 18 дюймов (457 мм). Это, естественно, обеспечивает отличную амортизацию, и Bodmin приземляется без заметных ударов и без тенденции к подпрыгиванию. «Ноги» шасси прикреплены к переднему лонжерону центроплана нижнего крыла, обеспечивая большое межколесное расстояние. Пара колес меньшего размера установлена перед основными колесами и предотвращает капотирование машины. Посредством установки этой дополнительной передней пары колес основные колеса в отличие от общепринятой практики могли быть смещены несколько ближе к хвостовому оперению и таким образом освободить хвостовой костыль от значительной части его нагрузки.

BOULTON AND PAUL BODMIN: На данном снимке хорошо видны вспомогательные передние колеса, защищающие самолет от капотирования

Элероны и рули высоты имеют переднюю кромку компенсационного типа и крепятся к кронштейнам, выступающим из задних стенок задних лонжеронов. Чтобы уменьшить утечки воздуха за передней кромкой алюминиевые полосы, изогнутые до того же радиуса, что и компенсаторы, были прикреплены болтами к задним лонжеронам. Это можно увидеть на одном из рисунков, сопровождающих данную статью. Само собой разумеется, что стабилизатор оснащен механизмом изменения угла атаки; данный механизм представляет собой червячную передачу, которая приводится в действие с помощью тросов и колеса, установленного в кабине пилота.

Уже рассказывалось про установку двигателей и остается только констатировать, что выхлопные трубы имеют особую форму: широкие в продольном направлении, очень узкие в поперечном и снабженные прорезями для выхода газов. Чтобы избежать образования накипи эти трубы сделаны от нержавеющей стали. Трубы собираются без какой-либо сварки: их детали соединяются друг с другом с помощью болтов.

В подобной статье едва ли возможно адекватно рассмотреть все особенности машины, в которой так много нового и необычного, но есть надежда, что в сказанном выше не было упущено ни одного жизненно важного момента. Хотя Boulton and Paul Bodmin является чистой военной машиной, можно предположить, что некоторые особенности центрального размещения силовой установки и, конечно же, практически все цельнометаллические детали конструкции применимы к коммерческим самолетам. Таким образом, если возникнет потребность в предназначенном для дальних перелетов пассажирском летательном аппарате тяжелее воздуха, то вопрос размещения силовой установки внутри фюзеляжа самолета будет изучен самым серьезным образом. В этом случае металлическая конструкция также должна доказать свою ценность, так как машины, предназначенные для выполнения подобных задач, во время своих полетов подвергнутся воздействию широкого диапазона климатических факторов, которые могут оказаться настолько серьезными, что могут привести к серьезным повреждениям самолетов со смешанной деревянно-металлической конструкцией.

Основные характеристики самолета Boulton and Paul Bodmin следующие: 

• общая длина 53 фута 4,5 дюйма (16,27 м);
• размах крыла 70 футов (21,34 м);
• площадь крыльев 1204,1 кв. футов (111,86 м²);
• межкрыльевой промежуток 9 футов 6 дюймов (2,90 м);
• длина хорды 10 футов (3,05 м);
• масса пустого самолета 7920 фунтов (3593 кг);
• масса топлива (230 галлонов; 1046 л) 1660 фунтов (753 кг);
• масса масла (32 галлонов; 145 л) 320 фунтов (145 кг);
• масса экипажа 540 фунтов (245 кг);
• масса полезной нагрузки 560 фунтов (254 кг);
• общая масса 11000 фунтов (4990 кг);
• удельная нагрузка на крыло 9,1 фунтов на кв. дюйм (44,43 кг/м²);
• удельная нагрузка на мощность 12,2 фунта на л.с. (5,53 кг/л.с.);
• максимальная скорость на уровне моря 116 миль в час (187 км/ч),
• на высоте 10000 футов (3048 м) – 112 миль в час (180 км/ч),
• на высоте 15000 футов (4572 м) – 102 миль в час (164 км/ч);
• практический потолок 16000 футов (4877 м);
• время набора высоты 6500 футов (1981 м) – 8,9 минут, высоты 10000 футов (3048 м) – 16 минут, высоты 15000 футов (4572 м) – 35,5 минут.

источник: «THE BOULTON AND PAUL «BODMIN»» «FLIGHT» SEPTEMBER 6, 1923, стр.528-533