Проект пассажирского самолета Fairey F.C.1. Великобритания

В 1938 году Министерство авиации и, в частности, Управление гражданской авиации не без оснований было обеспокоено отставанием Великобритании в разработке и производстве гражданских самолетов наземного базирования. По оценкам на тот момент в эксплуатации находилось более 320 американских самолетов, в основном DC-2 и DC-3, и еще около 90 машин были заказаны. После доклада комитета, который был сформирован в ноябре 1937 года для изучения состояния британской гражданской авиации и который возглавлял лорд Кэдмэн (Lord Cadman), эта официальна озабоченность начала материализовываться в плане вероятной поддержки со стороны Казначейства. В отчете, опубликованном в марте 1938 года, содержался призыв к использованию финансовой помощи для разработки и производства конкурентоспособных на международном уровне авиалайнеров. В связи с этим было принято решение о стимулировании производства британских гражданских самолетов путем предоставления субсидии в виде взноса на покрытие расходов, связанных со разработкой и производством прототипов, а также расходов на последующее изготовление инструментальной оснастки. В предварительном порядке было предложено выделить сумму в размере 80000 фунтов стерлингов.

Недавно сформированное Управление гражданских исследований и производства (Directorate of Civil Research and Production) выпустило две спецификации. Первая из них, 15/38, требовавшая создания ближне- и среднемагистрального пассажирского самолета, была отправлена 17 мая. Вторая спецификация, 14/38, с требованиями к дальнемагистральному самолету, предназначенному, главным образом, для экспериментальных полетов над Атлантикой, была выпущена в июле. Контракт на дальнемагистральный самолёт достался компании Short Brothers, которая начала проектные работы над тремя прототипами в двух вариантах, один из которых должен был выполнять полеты на высоте 25000 футов (7620 м), а два других – на высоте 10000 футов (3048 м). Обе версии должны были иметь дальность полета 3000 миль (4827 км) с полезной нагрузкой 8800 фунтов (3992 кг), включая экипаж из 7 человек и 16 пассажиров, при встречном ветре 30 миль в час (48 км/ч).

Самолет, создаваемый в соответствии с первоначальным вариантом спецификации 15/38, должен был иметь дальность полета 1850 миль (2977 км) с 25-процентным резервом и полезной нагрузкой, включавшей 5 членов экипажа и 10 пассажиров, при встречном ветре 30 миль в час (48 км/ч) и крейсерскую скорость не менее 200 миль в час (322 км/ч) на высоте на менее 12000 футов (3658 м). Предполагалось, что ближнемагистральная версия того же самолета сможет перевозить 30 пассажиров и четырех членов экипажа на расстояние 200 миль (322 км) при встречном ветре 40 миль в час (64 км/ч) и иметь часовой запас топлива. Общая масса каждого варианта не должна была превышать 42000 фунтов (19051 кг). Посадочные характеристики машин должны были соответствовать системе инструментального захода на посадку в условиях плохой видимости Лоренца со скоростью сваливания менее 68 миль в час (109 км/ч). При взлете самолет с двигателем, отказавшим в момент старта, должен был быть способен преодолеть препятствие высотой 66 футов (20,1 м) после прохождения 3000 футов (914 м) после отказа двигателя в момент отрыва от взлетной полосы. Эти характеристики с одним отказавшим двигателем означали, что самолет должен был иметь четырехмоторную силовую установку, поскольку в то время ни одна двухмоторная машина на смогла бы удовлетворить таким жестким требованиям. Производство самолета должно было начаться не позднее лета 1940 года.

Эта спецификация была разослана пяти британским авиастроительным компаниям – Armstrong Whitworth, Bristol, Fairey Aircraft (Fairey), General Aircraft и Vickers (Aviation) – с просьбой в течение семи недель представить заявки на участие в конкурсе. В сопроводительном письме помимо разъяснения предложений о финансовой помощи также содержалась просьба представить смету расходов и сроки поставки прототипа. Кроме того, в письме говорилось, что работа над авиалайнером

«не должна мешать срочным работам над проектами самолетов для Королевских ВВС».

По этой причине компании Vickers и Armstrong Whitworth отказались от участия в конкурсе, в который позднее была приглашена компания Folland Aircraft.

В тот период конструкторские бюро компаний Bristol и Fairey были недозагружены, и обязательства компаний по военным заказам должны были закончиться к середине 1940 года, когда можно было ожидать начала производства авиалайнера спецификации 15/38. Этот факт отчасти объясняет выбор руководства компании Fairey, которая никогда ранее серьезно не занималась разработкой или производством гражданских самолетов, принять участие в конкурсе. Другая и более убедительная причина заключалась в том, что генеральный директор Главного управления гражданской авиации и директор Управления гражданских исследований и производства были чрезвычайно заинтересованы в том, чтобы компания занялась производством гражданских самолетов.

По-видимому, в самой компании Fairey проявили достаточно энтузиазма и 4 июля представили чертежи и предложения, а затем 12 июля за ними последовали предварительные оценки летных характеристик и цены. В компании Fairey оценивали стоимость прототипа в 120000-140000 фунтов стерлингов, не считая двигателей, которые должны были быть даны взаймы. Предполагая, что общий объем продаж составит 100 самолетов (30 машин для внутреннего использования и еще 70 для использования за рубежом), производственные затраты на один планер оценивались в 50000-60000 фунтов стерлингов. Оценки массы и летных характеристик были выполнены Р. Т. Янгманом (R. T. Youngman), возглавлявшим в то время технический отдел компании, и включали в себя общую массу 39000 фунтов (17690 кг), крейсерскую скорость 225 миль в час (362 км/ч), дальность полета 1710 миль (2751 км) и длину разбега 2340 футов (713 м). Данные оценки были выполнены исходя из предположения, что скорость сваливания составляла 66 миль в час (106 км/ч). Прототип должен был быть изготовлен через два года после заключения официального контракта. В тот же день компания General Aircraft представила очень полные и подробные предложения и чертежи, а позднее свою информацию представила компания Bristol.

В сентябре министерство обратилось к четырем участникам конкурса, в число которых теперь входила и компания Folland Aircraft, с просьбой сообщить, готовы ли они самостоятельно приступить к производству 20 самолетов, если правительство возьмет на себя всю стоимость разработки и изготовления прототипов, и если нет, то будут ли они готовы сделать это, если также будет произведена оплата средств технологического оснащения. Компаниям было предложено назвать твердую цену за прототип и за серийный самолет. На два вопроса компания Folland ответила «нет», если не будет размещен заказ как минимум на девять самолетов. В компании General Aircraft согласились при условии, что будут предоставлены средства технологического оснащения и с оговорками о пересмотре ситуации с заказом через год. Компания Bristol не сразу ответила, и 5 октября вышла из этой программы.

В компании Fairey согласились продолжить работы при условии, что будет покрыта стоимость прототипа, и потребовали обещание, что, если в течение четырех месяцев не будет получен заказ на серийное производство, то компания сможет возместить расходы и принятые обязательства с 10-процентной прибылью. Требуемый платеж за прототип должен был основываться на общей цене, уплаченной за прототип, плюс 20 серийных самолетов; эта общая сумма должна была составить 1638000 фунтов стерлингов. Таким образом, если за прототип будет выплачено 160000 фунтов стерлингов, то каждый серийный самолет будет стоить 73900 фунтов стерлингов. В сочетании с тем, что в качестве подрядчика Министерство отдавало предпочтение компании Fairey и что она была самой «мощной» компаний из числа оставшихся в конкурсе, это предложение означало, что победителем будет объявлена Fairey.

Вскоре после этого было решено, что потребуются два прототипа и что вероятные первоначальные потребности авиакомпании British Airways, представители которой теперь участвовали в дискуссиях о технических параметрах спецификации, будут 12 самолетов, а не 20 – круглое число первоначального производственного заказа, которое ранее было поставлено под сомнение Казначейством. Проблема для всех заинтересованных сторон заключалась в том, что в связи с предстоящим слиянием авиакомпаний British Airways и Imperial Airways, которое должно было произойти после публикации отчета Комитета Кэдмэна (в отчете данное слияние не рекомендовалось), первая авиакомпания будет не в состоянии разместить твердый заказ, а второй авиакомпании данный тип не подходил для действий на дальнемагистральных авиалиниях.

На встрече 26 октября представители компании Fairey оценил общую стоимость двух прототипов без двигателей в 385000 фунтов стерлингов, но заявили, что готовы рассмотреть возможность выплаты в размере 225000 фунтов стерлингов без учета стоимости двигателей и летных испытаний, а также с учетом увеличения заработной платы и других расходов и с возмещением затрат на средства технологического оснащения на общую сумму до 100000 фунтов стерлингов. Если будут заказаны 12 самолетов, то каждый из них, включая двигатели и оборудование, будет стоить максимум 80000 фунтов стерлингов.

После одобрения со стороны Казначейства 12 ноября компании Fairey было сделано официальное предложение. Руководство компании приняло его и согласилось продолжить работу над самолетом, который вскоре стал известен под обозначение Fairey Commercial Number One или F.C.1. Предложение включало покупку двух прототипов по согласованной цене 225000 фунтов стерлингов (145000 фунтов стерлингов за первый прототип и 80000 фунтов стерлингов за второй), помощь в подготовке средств технологического оснащения на сумму не более 100000 фунтов стерлингов и цену серийного самолета 80000 фунтов стерлингов – общая стоимость составляла 1185000 фунтов стерлингов плюс технологическая оснастка для изготовления 14 самолетов.

В конце 1938 года в компании Fairey уже продвинулись далеко вперед в отношении разработки рабочих чертежей, изготовления макетов и расширении производственных мощностей, и в это время ни руководство компании, ни Министерства испытывали определенную озабоченность в отношении судьбы будущего заказа на серийное производство. К тому времени решение о слиянии Imperial Airways и British Airways было уже принято, и требовались гарантии того, что объединенной авиакомпании (которая будет называться BO AC) потребуются 12 самолетов. Эти заверения были получены от руководства компании Imperial Airways, хотя на самом деле ее технические специалисты не одобряли самолет не только потому, что они не имели права голоса в составлении спецификации, но и из-за его высокой удельной нагрузки на крыло (на тот момент 35 фунтов на кв. фут [171 кг/м²]) и того факта, что разработчики не имели предыдущего опыта создания гражданских самолетов. До конца февраля руководства Министерства авиации и компании Fairey договорились об условиях оплаты 12 самолетов. Максимальная первоначальная стоимость должна была составлять 76250 фунтов стерлингов плюс фиксированная прибыль в размере 3750 фунтов стерлингов (что составляло цену продажи 80000 фунтов стерлингов) с процентными добавками к прибыли за экономию затрат, увеличивавшимися до 30%, если фактические производственные затраты были ниже 70000 фунтов стерлингов. Однако компания Fairey могла понести убытки, если её затраты превысят фиксированный максимум. Заказ на 12 самолётов был оформлен 4 марта 1939 года.

масштабную модель пассажирского самолета в своих руках держит Джон Тейлор (John W.R. Taylor), который прежде чем стать одним из ведущих британских историков авиации работал в компании Fairey. Модель самолета не имеет центрального киля, добавленного на более позднем этапе проектирования (Aviation Historian 21)

Тем временем первоначальная спецификация была переработана на основе проектных работ, проделанных компанией Fairey, и требований авиакомпании British Airways, которая с начала осени 1938 года тесно занималась технической стороной. Активное участие в обсуждении в обсуждении деталей проекта и оборудования принимал участие директор-распорядитель авиакомпании А.К. Кэмпбелл Орд (A. C. Campbell Orde). На более позднем этапе Кэмпбелл Орд настаивал на использовании «опытного» оборудования, такого как автопилот Сперри и импульсные антиобледенители Гудрича, в то время как министерство настаивало на использовании британского оборудования везде, где это возможно.

Даже в декабре 1938 года существовала неопределенность в отношении основных особенностей конструкции самолета – не только в отношении типа двигателей, которые будут установлены на серийном варианте, но и в отношении достоинств и недостатков шасси с носовой стойкой. Были сомнения и относительно использования герметизации, на которой настаивали в авиакомпании British Airways. В то время было решено, что прототип следует оснастить 14-цилиндровыми радиальными бесклапанными двигателями воздушного охлаждения Bristol Taurus мощностью 1000 л.с. (опыт работы с данными двигателями компания Fairey должна была получить при создании торпедоносца Albacore), но серийные машины должны были получить 1200-сильные 24-цилиндовые Х-образные бесклапанные рядные двигатели Rolls-Royce Exe, имевшие принудительное воздушное охлаждение и которые разрабатывались для установки на торпедоносцы Barracuda.

Что касается вопроса шасси с носовой опорой, то первоначально планировалось разработать прототип с двухпозиционным шасси, на котором можно было бы испытать как носовую, так и хвостовую стойки. В то время подавляющее большинство европейских и британских аэродромов было покрыто травой, на которых эксплуатация шасси с носовой стойкой вызывала бы проблемы, но с другой стороны для посадки по приборам требовалось шасси с носовой стойкой. Таким образом, неопределенность в отношении шасси (учитывая также бóльшую массу шасси с носовой стойкой) была не столь неразумной, как можно было бы, оглядываясь назад, подумать.

к весне 1939 года в расположенном в Хайесе (Hayes) экспериментальном цеху компании Fairey было завершено изготовление очень детального макета пассажирского самолета F.C.1, модель которого в течение некоторого времени испытывалась в аэродинамической трубе (Fairey)

макет кабины экипажа пассажирского самолета F.C.1 с центральной колонкой управления и щитком управления автопилотом Сперри. В среднемагистральном варианте бортинженер (сидел лицом к хвостовой части по левому борту позади капитана) отвечал бы за управление двигателями, топливом и системой кондиционирования воздуха (Fairey)

В датированном июнем 1939 года пересмотренном варианте спецификации были очень подробно описаны требования к уровням шума и вибрации, к вентиляции и отоплению, а также вносил изменения в требуемые летные характеристики. Окончательный вариант спецификации (август 1939 года) требовал, чтобы уровень шума в пассажирском салоне не превышал 72 дБ на максимальной крейсерской скорости, чтобы температура пассажирского салона поддерживалась на уровне плюс 16°С при температуре наружного воздуха минус 30°С и что два нагнетателя с приводом от двигателей должны поддерживать в пассажирском салоне давление на уровне моря при полете на высотах до 3000 футов (914 м) и давление на уровне высоты 8000 футов (2438 м) при полете на крейсерской высоте 15000 футов (4572 м). На самолете должна была быть установлена и испытана система аварийного сброса топлива. В авиакомпании British Airways потребовали, чтобы крылья самолетов были оснащены противообледенительными протекторами Гудрича, а воздушные винты – противообледенительными маслоотражательными кольцами. Самолет должен был быть оборудован четырьмя генераторами, способными поддерживать полностью заряженные батареи под нагрузкой после выхода из строя одного из них, а в кабине пилотов должны быть предусмотрены фиксаторы рулевого управления. Пассажирский салон должен был быть рассчитан на размещение 26 человек с возможностью усадить еще четверых дополнительных пассажиров, а грузоподъемность ближнемагистральной версии должна была составлять 3000 фунтов (1361 кг) при удельной плотности почты и грузов 12 фунтов на кубический фут (192 кг/м³).

схема проекта пассажирского самолета F.C.1

Основные характеристики, подробно изложенные в двух приложениях к спецификации, заключались в том, что дальность полета должна составлять 750 миль (1207 км) в неподвижном воздухе с нормальной нагрузкой, включавшей 26 пассажиров, и емкости топливных баков должно было достаточно для дальности полета в неподвижном воздухе 1700 миль (2735 км) с уменьшенной полезной нагрузкой. Крейсерская скорость при использовании 50% номинальной мощности на крейсерской высоте, не превышающей 12000 футов (3658 м), по-прежнему должна была быть не менее 200 миль в час (322 км/ч). Скорость сваливания с выпущенными закрылками и при массе, полученной после выработки топлива и масла при прохождении трассы протяженностью 400 миль (644 км), не должна была превышать 70 миль в час (113 км/ч). Самолет также должен был обладать характеристиками захода на посадку для удержания луча Лоренца и пересечения штатно расположенных внешних и внутренних маркеров при пролете со скоростью 90 миль в час (145 км/ч) при мощности не более 25% с пробегом не более 900 футов (274 м) после касания взлетной полосы травяного аэродрома. Взлетные характеристики с одним неработающим двигателем оставались прежними: самолет должен был быть способен преодолеть препятствие высотой 66 футов (20 м) после прохождения 3000 футов (914 м) после отказа двигателя в момент отрыва от взлетной полосы. В случае отказа двигателя в полете от самолета требовалось удерживать высоту 12000 футов (3658 м) при условии, что оставшиеся двигатели работают на режиме, мощность которого не превышает 75% номинальной.

В целом конструкция F.C.1 следовала тому, что в те годы стало общепринятой схемой: свободнонесущий моноплан с низкорасположенным крылом с работающей обшивкой; убирающееся шасси с носовой стойкой; автоматические винты изменяемого шага с постоянным числом оборотов и закрылки. Для того времени номинальная нагрузка на крыло была высокой, и наиболее интересной особенностью конструкции самолета была механизация его крыла, с помощью которой можно было снизить скорости взлета и посадки.

Закрылки Фейри-Янгмана (Fairey-Youngman), разные варианты которого устанавливались на палубных ударных самолетах Barracuda и на палубных истребителях Firefly, были разработаны для обеспечения высокой подъемной силы при низком лобовом сопротивлении или высокой подъемной силы при высоком лобовом сопротивлении. по сути они представляли собой вспомогательные аэродинамические поверхности с длиной хорды примерно в треть длины хорды крыла. В убранном состоянии закрылок является неотъемлемой частью нижней поверхности задней кромки крыла. При выпуске хитроумная система тяг в первую очередь заставляла закрылок находиться ниже и под небольшим углом к крылу для обеспечения высокой подъемной силы при взлете. При продолжении выпуска закрылок смещался назад и угол его установки по отношению к крылу увеличивался. Этим создавался эффекта щелевого закрылка с максимальной подъемной силой и достаточным сопротивлением для окончательного захода на посадку и самой посадки. Испытания в Национальной физической лаборатории и в аэродинамических трубах компании Fairey показали хорошие результаты. Механизм был проще, чем у закрылков Фааулера, которые с несколько схожими характеристиками использовались на пассажирском самолете Lockheed 14, на основе которого были созданы военные самолеты Hudson и Ventura. Данные, приведенные в одном из январских 1939 года выпусков журнала «Flight», давали максимальные коэффициенты подъемной силы: 1,45 для простого крыла, 1,9 для крыла с разрезным закрылком и 2,45 для крыла с закрылком Фейри-Янгмана.

собранная модель пассажирского самолета F.C.1 в его окончательном варианте 1939 года. Самолёт должен был оснащаться двигателями Bristol Taurus для британских заказчиков и двигателями Wright для зарубежных заказчиков (Fairey)

модель пассажирского самолета F.C.1 с выпущенными шасси с носовой стойкой. Среди многих перспективных технических решений, внедренных в конструкцию этого самолета, были создававшие высокую подъемную силу закрылки Фейри-Янгмана, которые должны были быть полностью выдвижными как на истребителе Firefly (Fairey)

Начавшаяся Вторая Мировая война положило конец программе F.C.1, которая официально была отменена директором Управления авиационных проектов 17 октября 1939 года. Примерно через месяц – 13 ноября того же года – была закрыта программа создания дальнемагистрального самолета по спецификации 14/38.

Приведенные ниже данные основаны на данных, опубликованных вскоре после того, как в марте 1939 года был объявлен заказ на производство пассажирских самолетов F.C.1. Фактически до конца февраля расчетная общая масса 44300 фунтов (20095 кг), но из-за изменений компоновки пассажирского салона и составе оборудования общая масса увеличилась до 45000 фунтов (20412 кг).

Более 20 лет спустя было задокументировано, что в сентябре-октябре 1945 года руководство компании Fairey предложило изготовить крупную серию пассажирских самолетов F.C.1, используя производственные линии и рабочую силу военного времени. Эта версия должна была иметь двигатели более позднего типа (вероятно, Bristol Hercules), и во время подготовки к производству серии из двухсот машин были бы изготовлены два или три прототипа. Однако из этого предложения ничего не вышло.

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип: Fairey F.C.1

Назначение: пассажирский самолет

Статус: проект

Силовая установка: четыре 14-цилиндровых радиальных двигателя воздушного охлаждения Bristol Taurus, развивавших мощность по 1000 л.с. и вращавших трехлопастные металлические винты изменяемого шага

Размеры:

размах крыла 105 футов (32,0 м)
длина 82 фута (25,0 м)
площадь крыла 1300 кв. футов (121 м²)
удельная нагрузка на крыло 32,5 фунтов на кв. фут (159 кг/м²)
размеры пассажирского салона
• внутренняя длина 32 фута (9,75 м)
• ширина 10 футов (3,05 м)
• высота кабины 7 футов (2,1 м)

Масса:

полезной нагрузки на полет по трассе протяженностью
• 500 миль (805 км) – 9500 фунтов (4309 кг)
• 1700 миль (2736 км) – 4500 фунтов (2041 кг)
в снаряженном состоянии для полетов на короткие расстояния 42000 фунтов (19051 кг)

Летные характеристики:

максимальная скорость на высоте 13000 футов (3962 м) 275 миль в час (443 км/ч)
крейсерская скорость при 60% номинальной мощности 225 миль в час (362 км/ч)
скорость сваливания 70 миль в час (113 км/ч)
максимальная дальность полета в неподвижном воздухе при 50-процентной номинальной мощности 1700 миль (2736 км)

источник: H. A. Taylor «Fairey Aircraft since 1915» pages 296-303

перевод впервые опубликован — https://vk.com/@710541705-proekt-passazhirskogo-samoleta-fairey-fc1-velikobritaniya