Пассажирский самолет КАИ-3. СССР
Пассажирский самолет КАИ-3. СССР
Небольшая, но интересная винтажная статья, которая, думаю, заинтересует коллег.
Бригада инженеров Казанского авиационного института, под общим руководством инж. Ицковича 3. И., в составе Озерова Б. Н., Парвицкой А. А., Якубовича Ю. Н. и Максимова В. В., работает над созданием скоростного пассажирского самолета.
Оригинальный проект самолета КАИ-3 на первом туре Всесоюзного конкурса Авиавнито был премирован и допущен среди четырех лучших проектов к дальнейшей разработке.
Требования, поставленные условиями конкурса, значительно превосходят все то, что имеется уже 8 существующих конструкциях как иностранных, так и советских. Для одномоторного самолета при 5 пассажирах, 2 человеках команды и багаже 200 кг максимальная скорость должна быть 450 км/час и посадочная 90 км/час.
Для получения столь высоких скоростей нами разработан проект самолета, сводящий все лишнее вредное сопротивление нормальных схем к минимуму. Самолет с свободнонесущим крылом типа чайки избавляет от лишнего сопротивления, которое даст фонарь пилота. У КАИ-3 головы пилота и механика расположены в носовой части крыла, в его изгибе при подходе к фюзеляжу. По отзывам летчиков, проверявших обзор в макете, обзор вперед, вверх, в стороны — очень хороший и удовлетворительный – назад. Тин чайки дает очень хорошее сочетание крыла и фюзеляжа, сопротивление их взаимного влияния минимально. Фюзеляж получается хорошо обтекаемой формы с сравнительно малым миделем, но вполне достаточным для комфортабельного расположения пассажиров. Пассажиры размещаются за крылом и этим в значительной части обеспечивается безопасность для пассажиров в случае аварии. Кабины, пилотская и пассажирская, соединены в центральной части крыла проходом, по бокам которого находятся бензиновые баки и багажное помещение. Такое размещение баков как нельзя лучше обеспечивает эксплоатационные удобства по просмотру и с’емке для промывки и ремонта баков.
Моноблочное крыло, изготовленное целиком из сосны и фанеры, состоит из пяти лонжеронов двутаврового сечения и пяти стрингеров между лонжеронами. Нервюры расположены на 500 мм друг от друга. Лонжероны и стрингеры изогнуты в средней части размаха по форме крыла чайки, причем верхние полки их, изгибаясь, проходят сквозь по размаху, а нижние, изгибаясь по форме фюзеляжа, переходят в его шпангоуты.
Обшивка нижней поверхности крыла переходит в обшивку фюзеляжа. В середине фюзеляжа, для образования прохода из пилотской в пассажирскую кабину, установлены изогнутые рамы, связывающие нижние полки в монолитную конструкцию. Элероны нормального типа. По всему размаху установлены щитки типа ЦАП, причем в части, занятой элеронами, щитки подвешены таким образом, что работа элеронов при отклонении щитков не прекращается.
При выборе схемы свободнонесущего крыла типа чайки опасались возможности падения циркуляции в средней части крыла и уменьшения эффективности вертикальною оперения, находящегося в возмущенной зоне за чайкой с крутым под’емом. Однако полученные продувки модели самолета показали Су max, отнесенный ко всей геометрической площади крыла, весьма высокий, что указывает на отсутствие падения циркуляции. Уменьшения эффективности вертикального оперения по продувкам также не обнаружено. Оперение в трубе работало нормально.
В изгибе крыла мы получим некоторые весовые потери по сравнению с прямым крылом, так как в этой части крыло работает по типу кривого бруса, и для обеспечения прочности потребуется местное увеличение сечения лонжеронов и стрингеров; но так как этот участок очень короткий, то потери будут не так уже велики, тем более для самолета со скоростью 450 км/час. Если учесть, что схема чайки дает возможность избавиться от сопротивления фонаря пилота без малейшего увеличения габаритов фюзеляжа или без ущерба пассажирского комфорта, то принятое решение рационально.
Если применить прямое крыло, положенное на фюзеляж, как это сделало, например, в самолете Лоххид «Вега», то потребуется увеличить мидель фюзеляжа на 0,49 м² дополнение к имеющемуся сейчас 1,6 м², т. е. примерно на 30%.
Нами уже построен самолет с крылом типа чайки такой же моноблочной конструкции, правда, он еще не облетан, но прошел все статические испытания. Оказалось, что несмотря на перегиб, требующий некоторого утяжеления конструкции, мы получили вес крыла 10 кг/м² (без элеронов и щитков) и деревянное крыло выдержало при статическом испытании в прямой части при профиле 9% перегрузку 15, против требуемой 13, а в изогнутой части при профиле 11,5% – перегрузку 12,5. Следовательно, при взятой схеме крыла можно получить вполне удовлетворительную весовую отдачу.
Фюзеляж КАИ-3 типа монокок деревянной конструкции состоит из набора шпангоутов и стрингеров. Снаружи и внутри он обтянут целиком фанерными листами, а пространство между наружной и внутренней обшивками заполнено теплоизолирующим материалом. Стрингеры протянуты сквозь шпангоуты и только между шпангоутами на них наклеиваются накладки, дающие возможность плотно приклеить обшивки. Технологическое изготовление такого фюзеляжа несравненно проще и дешевле фюзеляжей монокок с выклеенной скорлупой.
Убирание шасси производится вперед, в фюзеляж. В убранном состоянии шасси располагается между ногами пилотов, не мешая при этом управлению самолетом.
Шасси состоит из вилки, охватывающей колесо размером 900 × 200. К этой вилке шарнирно присоединены три стержня, лежащие в одной плоскости, и один стержень, идущий вперед, который вторым своим концом при убирают скользит по направляющей вверх в фюзеляж. Стержни, лежащие в одной плоскости, образуют собой подвижной параллелограмм, диагональю которого является амортизационная нога. Эта нога при складывании шасси одним своим концом скользит в особом пазу, сделанном в вилке колеса, что даст подвижность параллелограмму.
Для управления складыванием шасси от нижнего стрингера фюзеляжа к скользящему шарниру амортизационной стойки проведена специальная тяга (труба), внутри которой вставлен амортизационный шнур, необходимый для удлинения тяги в крайнем убранном положении. Наличие этого амортизатора избавляет от необходимости иметь замок в пазу вилки для амортизационной ноги. При складывании шасси колеса во все время движения (благодаря параллелограмму) остаются параллельными. Это свойство очень важно, так как вырезы в фюзеляже моноблочной конструкции получаются минимальными, что обеспечивает прочность носовой части фюзеляжа при восприятии усилий от винтомоторной группы. При эксплуатации параллельность колес обеспечивает возможность хорошей посадки самолета с неполно выпущенными шасси и, наконец, этим достигается подтягивание вплотную к фюзеляжу лыж и поплавков, в случае постановки их на самолете.
Подтягивание шасси производится механически с помощью винтовой передачи. Самотормозящий винт целиком обеспечивает посадку, как бы мало шасси не было выпущено. Произведенные расчеты ие вызывают сомнений в прочности в пределах нормальных весов убирающихся шасси. На построенной модели этого шасси проверена вся система, которая отлично и надежно действовала.
Большое достоинство данной системы заключается в том, что она позволяет упрятать обыкновенные тормозные колеса 900 × 200 в наименьший габарит фюзеляжа. Колеса такого размера ни в одно крыло между лонжеронами упрятать не удается, тем более это невозможно в крыле типа моноблок.
Убирание шасси в фюзеляж является до известной степени самоцелью нашего проекта, поскольку все более широкое применение моноблочных крыльев ставит эту задачу перед конструкторами низкокрылых монопланов. Наша система с успехом может эксплуатироваться на других самолетах.
источник: Б. Езеров «Пассажирский самолет КАИ-3» журнал «Самолет»
