Палубный истребитель Handley Page Type S (H.P.21). Великобритания

В 1921 году военно-морские силы США начали отрабатывать приемы посадки на палубу, и пригласили к участию в конкурсах как американские, так и европейские авиастроительные компании. Среди самолетов, в которых проявил заинтересованность американский флот, были машины класса VF – одноместные истребители-разведчики, вооруженные двумя пулеметами и способные действовать как с палуб авианесущих кораблей, так и с воды в варианте поплавкового гидросамолета. В создании самолета класса VF руководство компании Handley Page увидело свой шанс применить на практике разработанные ее сотрудниками предкрылки и закрылки для получения очень быстрого взлета и короткой длины пробега. Благодаря разработанным компанией средствам механизации крыла моноплан, имевший вдвое бóльшую удельную нагрузку на крыло, должен был иметь высокую максимальную скорость в сочетании с минимальной скоростью биплана.

В августе 1921 года конструктор компании С. Т. А. Ричардс (S. T. A. Richards) приступил к проектиро­ванию очень перспективного моноплана с низкорасположенным свободнонесущим крылом, получившего внутрифирменное обозначение Type S (впоследствии переобозначен как H.P.21). Отличительными особенностями самолета были разработанный в Геттингене относительно толстый аэродинамический профиль крыла (рекомендован Лахманном [Lachmann]), предкрылки, размещен­ные у передней кромки по всему размаху крыла, и зависающие щелевые элероны, расположенные по всему размаху задней кромки и отклоняющиеся одновременно вниз при выпущенных пред­крылках.

Планер самолета представлял собой монокок из трехслойной фанеры; полотно использовалось только в качестве обшивки элеронов и рулей высоты. Фюзеляж состоит из двух частей с линией раздела сразу же за задней кромкой крыла; в отличие от шарнирного соединения, примененного на истребителе-разведчике Parnall Panther, Ричардс для соединения частей фюзеляжа использовал шесть быстросъемных стыковых накладок с болтовыми соединениями. Все органы управления самолета управлялись изготовленными из легких сплавов трубчатыми тягами управления и коленчатыми рычагами. Элероны были оснащены дифференциальной передачей для обеспечения нормального асимметричного отклонения и связью с механизмом перемещения предкрылков, обеспечивавшей одновременное отклонение вниз.

Первоначально для самолета было запланировано использование шасси с жесткими стойками и закрытой обтекателем межколесной осью, подрессоренной в стандартной манере резиновыми жгутами. Однако после того как главный конструктор компании Джордж Рудольф Волкерт (George Rudolph Volkert) из Японии сообщил об опытах с посадкой на палубу истребителей-разведчиков Parnall Panther, показавших необходимость оснащения стоек шасси масляными амортизаторами с длинным ходом штоков, Ричардс выполнил это изменение на начальной стадии изготовления прототипа.

К февралю 1923 года в Геттингене Лахманн завершил испытания в аэродинамической трубе, в Криклвуде проводились механические испытания, а Дж. С. Бейкер (G. S. Baker) в бассейне нацио­нальной физической лаборатории проводил испытания моделей поплавков. Данные поплавки были разработаны У. Х. Сэйерсом (W. H. Sayers), который ранее сотрудничал с Линтоном-Хоупом (Linton Hope) в расположенной на полуострове Айл-оф-Грейн (Isle of Grain; Порт Виктория) военно-морской экспериментальной станции. Планер был рассчитан на установку 400-сильного двигателя, и на серийных машинах планировалось установить авиамотор Armstrong Siddeley Jaguar. Однако в целях экономии времени и средств прототип получил 230-сильный ротативный двигатель Bentley B.R.2, который можно было легко получить от компании Aircraft Disposal Company.

Трем прототипам, которые в Криклвуде были известны как S-1, S-2 и S-3, управлением аэронавтики ВМС США были присвоены серийные номера A-6402, A-6403 и A-6404, и компания Ogilvie & Partners [1] была нанята в качестве консультантов для надзора за изготовлением и испытаниями в Криклвуде. Майор Р. Х. Майо (Major R. H. Mayo) лично сообщил коммандеру (капитану 2-го ранга) ВМС США Р. Х. Тауэрсу (Commander R. H. Towers, USN) об окончании постройки первого прототипа S-1 в августе 1923 года. Машина была оснащена трапециевидным плоским крылом с небольшим сужением, обычным вертикальным оперением и крупным полусферическим обтекателем втулки винта. Позднее этот обтекатель был удален из-за вибраций во время первых прогонов двигателя. На самолет не было установлено штатное вооружение – два 0,3-калиберных (7,62 мм) пулемета Marlin и прицел Aldis – и боеприпасы, равно как не было сигнального пистолета, парашюта и корзины с двумя голубями, которые вместе составляли предписанную рабочую нагрузку в 350 фунтов (159 кг).

схемы прототипов палубного истребителя Handley Page Type S (H.P.21)

схема третьего прототипа S-3

Первый полет, запланированный на 9 часов утра 7 сентября 1923 года, должен был состояться в присутствии коммандера Тауэрса, но был перенесен на поздний вечер, поскольку Артур Уилкоксон (Arthur Wilcockson) был задержан во Франции из-за совершенной им накануне вынужденной посадки на O/400. В 17:40 прототип стартовал с аэродрома Криклвуд с выпущенными предкрылками, но механизм зависания элеронов не работал. Спустя 5 с половиной секунд после старта машина оторвалась от взлетной полосы и набрала высоту во время единственного 15-секундного полета по кругу. После набора высоты Уилкоксон неправильно рассчитал заход на посадку и промахнулся, но затем сделал дополнительный кругооборот и выполнил хорошую посадку на три точки.

первый прототип S-1 в экспериментальном цеху; Криклвуд, сентябрь 1923 года (С. Т. А. Ричардс)

первый прототип S-1 в Криклвуде, готовый к своему первому полету. У самолета, лишенного обтекателя втулки винта, первоначальный вариант вертикального оперения

Для выполнения второго полета, назначенного на 10:30 следующего утра, запас топлива был увеличен с 12 галлонов (55 л) до 15 галлонов (68 л). Прототип быстро взлетел, в течение восьми минут совершил полет по широкому кругу и затем очень быстро приземлился на две точки (с поднятым хвостовым оперением). Во время пробега самолет резко подпрыгивал и перед остановкой развернулся на 180 градусов. После посадки Артур Уилкоксон заявил, что руль направ­ления совершенно неэффективен при управлении движением самолета по земле и что во время горизонтального полета бензин просачивается в кабину из вентиляционной трубы топливного бака. Впоследствии для исправления последнего недостатка высота вентиляционной трубы была увеличена на 5 дюймов (127 мм); одновременно с этим шаровая опора на оконечности трубчатого хвостового костыля была удалена для улучшения балансировки. Спустя два часа Артур Уилкоксон совершил третий полет продолжительностью 15 минут. Он снова летал широкими кругами и, наконец, приземлился, на этот раз более плавно и с меньшим разворотом. В полете Уилкоксон смог убрать предкрылки без какого-либо заметного изменения балансировки; перед посадкой он снова выпустил предкрылки и не предпринял никаких других маневров.

на данном снимке первого прототипа S-1 (вид сзади) хорошо виден нулевой угол поперечного V и зависающие элероны, установленные по всему размаху задней кромки (Имперский военный музей; права на снимок принадлежат Короне)

Артур Уилкоксон, являвшийся обычным пилотом компании Handley Page Transport и выполнявший полеты на двухмоторных машинах типа O/400, начал осваивать этот юркий небольшой самолетик, и Фредерик Хендли-Пейдж был вполне удовлетворён, позволив Уилкоксону постепенно продвигаться вперед в освоении машины. Однако Роберт Майо, подгоняемый коммандером Тауэрсом, был нетерпелив и узнав, что Ф. П. Рейнхем (F. P. Raynham), обладавший непревзойденным опытом полетов на высокоскоростных гидросамолетах, был свободен, убедил Хендли-Пейджа привлечь его к испытаниям прототипа S-1.

Итак, 10 сентября Рейнхэм взлетел в полдень, поднялся на высоту 1000 футов (305 м) и попытался сделать левый и правый развороты. При посадке он сообщил, что управление рулем направления недостаточное на грани опасного и согласился с Мейо, что для возобновления полетов необходимо провести дополнительные испытания в аэродинамической трубе. Рейнхэм подтвердил, что элероны и рули высоты работают удовлетворительно. Четыре дня спустя S-1 был вновь выведен из экспериментального цеха с килем, у которого была срезана верхняя часть, и рулем направления, получившим увеличенные размеры и роговую компенсацию.

Перед полетом летчик впервые использовал ранее отключенный рычаг одновременного отклонения элеронов, и взлет состоялся в 11:45. Рейнхэм не нашел улучшения в управлении по курсу и считал, что руль направления перебалансирован. Фредерик Хэндли Пейдж предложил увеличить площадь киля, но Рейнхэм не согласился. Он считал, что площадь киля правильная и что центр давления слишком далеко смещен назад. Затем последовала необычная серия модификаций, иллюстрирующая, насколько в те годы было мало понимания относительно истинной природы путевой устойчивости. Сначала с целью уменьшения площади роговой компенсации была обрезана верхняя часть руля, а затем были добавлены три вертикальных киля: один на фюзеляже перед пилотом и два других на каждой стороне фюзеляжа под консолями крыла.

После двадцатиминутного полета, совершенного 17 сентября во второй половине дня, Рэйнхэм сообщил об небольшом улучшении управления рулем направления, но с помощью одного руля он все еще мог поворачивать машину не более чем на 30 градусов. Кроме того, при попытке выполнения плоского разворота вправо верхний киль вызывал сильную вибрацию двигателя. Задняя часть моторной рамы была усилена, а площадь киля вертикального оперения была еще более уменьшена до превращения его в маленький треугольник.

Перед седьмым полетом, состоявшимся в полдень 1 октября, передний киль был удален, но два остальных вспомогательных киля были оставлены. По результатам полёта Рейнхэм отметил, что путевое управление немного улучшилось. Спустя полчаса, после того как оставшаяся фанерная обшивка киля хвостового оперения была снята, Рейнхэм вновь поднялся в воздух и не смог обнаружить никакой разницы. Как следствие, испытания прототипа были приостановлены, пока в аэродинамической трубе проводились дополнительные испытания.

16 октября прототип S-1 был вновь выведен из экспериментального цеха. На этот раз передний киль был возвращен, два подкрыльевых киля были удалены, вертикальное оперение получило совершенно новый треугольный киль и руль направления, имевший большое относительное удлинение и возвышавшийся на 6 футов (1,83 м) над фюзеляжем. Даже с полностью отклоненным рулем направления Рэйнхэм в плоском развороте не смог отклониться более чем на 20 градусов, а передний киль вновь вызывал вибрации. Эти вибрации исчезли, лишь когда передний киль был снят перед десятым полетом.

Днем 16 октября Рейнхэм неохотно согласился летать на прототипе с двумя большими килями, прикрепленными над консолями крыла примерно на половине их размаха. Данные кили были прикреплены болтами к лонжеронам и соединялись с фюзеляжем с помощью трубчатых стоек; передние кромки килей находились на одной линии с задней перегородкой отсека двигателя. Рейнхэм обнаружил, что эффективность руля направления немного улучшилась, и согласился с предложением Фредерика Хендли-Пейджа об установке балласта весом 300 фунтов (136 кг) на ось шасси с целью снижения центра тяжести и удалении крыльевых килей.

В 17:35 машина поднялась в небо. Выполняя двенадцатый полет, Рейнхэм обнаружил хорошую скорость набора высоты и сделал несколько плоских поворотов, но самолет приземлялся очень быстро и выполнил длинный пробег. Перед тринадцатым полетом (пятым в тот день) балласт был удален и разрыв в корневой части стабилизатора был закрыт пропитанной тканью. Однако данный разрыв не был причиной проблем, и испытания вновь были приостановлены для нового полномасштабного исследования путевой устойчивости. Рейнхем выразил предпочтение вертикальному оперению типа Avro – отсутствие киля в сочетании со сбалансированным рулем направления, – в то время как Майо считал, что виновником может быть встроенная в руль направления хвостовая конусообразная часть фюзеляжа.

Производство двух других прототипов было ограничено изготовлением фюзеляжей, и Лахманну в Геттинген был отправлен срочный запрос на исследование путевой устойчивости прототипа S-1, модель которого Лахманн уже использовал во время испытаний в аэродинамической трубе. В декабре из Геттингена пришла рекомендация, содержавшая в себе то, что должно было быть очевидным средством: увеличение поперечного V консолей крыла. Поскольку передняя часть фюзеляжа и крыло были изготовлены в качестве единой конструкции, то уже существующий прототип S-1 не мог быть изменен без существенного увеличения веса. Вполне возможно, что в целях избежать затрат и задержек Фредерик Хендли-Пейдж уклонился от этого очевидного решения, но поскольку пока прототип оставался в единственном экземпляре, то консоли крыла получили угол поперечного V в 6 градусов, который 2 января 1924 года был увеличен до 7 градусов, и второй и третий монопланы были построены в соответствии скорректированным проектом.

на данном снимке второго прототипа S-2 показан увеличенный угол поперечного V консолей крыла. На заднем плане передняя часть первого прототипа S-1; Криклвуд (С. Т. А. Ричардс)

Постройка второго прототипа S-2 была завершена в феврале 1924 года. Машина была доставлена в Мартлшем-Хит, где Рейнхем оценил вариант с небольшим хвостовым килем и рулем направления с роговой компенсацией как вполне удовлетворительный. Самолет показал отличные летные характеристики: на полном газу измеренная скорость составила 146 миль в час (235 км/ч), но во время второго полета, желая улучшить максимальную скорость, Рейнхем внезапно обнаружил, что летит на высоте 2000 футов (610 м) без какой-либо возможности управления рулем высоты. Во время поисков причины дефекта, в качестве которой он вскоре определил отсоединение нижней части ручки управления от тяги руля высоты, Рейнхему удалось сохранить устойчивый курс. Он смог ухватиться за свободный конец тяги и таким образом смог выполнить хороший заход на посадку. Во время посадки Рейнхем свободной рукой управлял двигателем и поэтому не мог видеть, что происходит. При приземлении самолет несколько раз подпрыгнул и, когда винт коснулся поверхности, скапотировал и перевернулся на спину. Это была изумительная попытка, и Рейнхем заслуженно не получил ни царапины.

второй прототип S-2 с выпущенными предкрылками, отклоненными зависающими элеронами и с большим сбалансированным рулем направления; Криклвуд

Прототип S-2 был возвращен в Криклвуд и отремонтирован с использованием руля направления от прототипа S-1. Однако когда самолет был возвращен в Мартлшем-Хит для возобновления испытаний с полной нагрузкой по программе для ВМС США, то уже не было достаточно времени для установки всей указанной военной нагрузки. Чтобы компенсировать недостающие 300 фунтов (136 кг) военной нагрузки, балластный груз соответствующей массы был прикреплен к полуосям основных стоек шасси.

второй прототип S-2 после чудесного спасения Рейнхема. На машину был установлен руль направления первого прототипа S-1 взамен оригинального, а к опорам основных стоек шасси прикреплены балластные грузы; Мартлшем-Хит, 1924 год

К сожалению, инерционная нагрузка балласта привела к разрушению шасси и признанию прототипа S-2 непригодным к восстановлению. ВМС США аннулировали контракт, который отставал на несколько недель от графика, и прототип S-3, предназначенный для испытаний в варианте гидросамолета, так и не был завершен, хотя его поплавки конструкции Линтон-Хоупа были успешно испытаны в опытовом бассейне и были почти готовы к установке.

поплавок, изготавливавшийся для третьего прототипа S-3; Криклвуд, 1923 год

Компанией были выполнены расчеты прочности и оценки летных характеристик при использовании более мощных силовых установок, таких как, например, Armstrong Siddeley Jaguar и 300-сильный двигатель Hispano-Suiza. Версия с двигателем Napier Lion была предложена в ответ на требования спецификации D of R6 на одноместный истребитель для Королевского флота, предназначенный для действий с авианесущих кораблей как в варианте гидросамолета-амфибии, так в варианте палубного самолета с колесным шасси. Однако в этом конкурсе победил Fairey Flycatcher, а второе место занял Parnall Plover – оба самолета были бипланами с радиальными двигателями.

Параллельно была проведена амбициозная работа по проектированию поплавкового гидросамо­лета с форсированным двигателем и с двумя установленными под фюзеляжем радиаторами Ламблена. Согласно расчетам гидросамолет, который должен был стать возможным участником шнейдеровских гонок 1923 года, имел бы максимальную скорость 170 миль в час (274 км/ч); от прототипа S-3 гоночный гидросамолет должен был отличаться смещенным на 12 дюймов (305 мм) назад сиденьем пилота и топливным баком.

Согласно расчетам самолет с колесным шасси и двигателем Hispano на уровне моря развивал скорость 166 миль в час (267 км/ч), на высоте 10 000 футов (3048 м) – 156 миль в час (251 км/ч) и начальную скороподъемность на уровне моря 1950 футов в минуту (594 м/мин; 9,9 м/с). В 1923 году это были замечательные характеристики для истребителя, способного помимо прочего садиться на палубу на скорости всего 45 узлов (83 км/ч).

Четыре года спустя базовая конструкция была переработана под возможное участие в конкурсе по выдвинутой боливийским правительством спецификации Class 5A Scout, одним из требований которой было использование двигателя Gnome-Rhone Jupiter IV. С увеличенной площадью крыла до 155 кв. футов (14,4 м²) и общим весом 2754 фунтов (1249 кг) этот предлагаемый вариант на высоте 13 400 футов (4080 м) развивал бы скорость 150 миль в час (241 км/ч) и на высоте практического потолка 25 000 футов (7620 м) – 128 миль в час (206 км/ч), при этом все еще имея возможность приземляться на скорости 55 миль в час (89 км/ч) при выпущенных предкрылках и элеронах, отклоненных на 20 градусов. Однако победу в конкурсе одержал биплан Vickers 143, который развивал такую же скорость, но уступал расчетным данным моноплана компании Handley Page в практическом потолке и скороподъемности.

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип: Handley Page Type S (H.P.21)

Назначение: палубный истребитель

Статус: опытный

Экипаж: 1 чел.

Силовая установка: один девятицилиндровый радиальный двигатель воздушного охлаждения Bentley BR2, развивавший мощность 230 л.с. и вращавший двухлопастный деревянный винт

Размеры:

размах крыла 29 фут 3 дюйма (8,93 м)
длина
• наземного базирования 21 фут 5½ дюймов (6,55 м)
• гидросамолет 24 фута 7 дюймов (7,49 м)
площадь крыла 114,5 кв. футов (10,62 м²)

Масса:

пустого 1320 фунтов (599 кг)
максимальная 2030 фунтов (922 кг)

Летные характеристики:

максимальная скорость 146,5 миль в час (235 км/ч)
минимальная скорость 44 мили в час (71 км/ч)
практический потолок 21 000 футов (6500 м)

[1] основана в 1919 году и выполняла консалтинговые услуги в области авиастроения

источник: C. H. BARNES «HANDLEY PAGE AIRCRAFT SINCE 1907», стр.230-238