Проект тяжелого истребителя сопровождения Republic XP-69. США

В феврале 1940 года командование авиационного корпуса армии США (United States Army Air Corps – USAAC) выдало различным авиа- и моторостроительным компаниям запрос на предоставление данных R40-C. Данный запрос требовал от авиастроителей предоставить проекты самолетов (допускались самые необычные компоновочные схемы), способных развивать максимальную скорость не менее 450 миль в час (724 км/ч), причем предпочтительной была скорость 525 миль в час (845 км/ч), и соответствовать другим требованиям, изложенным в спецификации XC-622. Запрос R40-C также требовал от моторостроителей разработать авиационные двигатели нового поколения. Первоначально шесть выбранных авиастроительных компаний представили в общей сложности 26 проектов самолетов, оснащенных смесью восьми двигателей от четырех моторостроительных компаний. Среди отобранных авиастроительных компаний была и Republic Aviation Company, пред­ставившая проект, имевший внутрифирменное обозначение AP-12.

Представленный компанией Republic в ответ на задание R40-C проект AP-12 Rocket. Обратите внимание на установленный в центральной части фюзеляжа двигатель Wright R-2160 Tornado

Как и почти все другие проекты, представленные в ответ на запрос R40-C, Republic AP-12 Rocket был необычным самолетом. Он должен был иметь обтекаемый сигарообразный фюзеляж и шасси с носовой стойкой. Силовая установка AP-12 должна была состоять из одного 42-цилиндрового семирядного двигателя жидкостного охлаждения Wright R-2160 Tornado, который размещался бы позади кабины пилота. От двигателя длинный вал проходил под кабиной пилота к редуктору, который передавал вращение на два установленных соосно трехлопастных тянущих винта противо­положного вращения. Вооружение AP-12 Rocket должно было состоять из шести пулеметов и одной 20-мм пушки, ведшей огонь сквозь полую втулку соосных винтов. Четыре пулемета устанавлива­лись в носу фюзеляжа и стреляли сквозь зону ометания винта, еще два пулемета размещались в крыле, стреляя вне зоны ометания винта.

После того как проект AP-12 Rocket занял тринадцатое место среди проектов, представленных на конкурс R40-C, инженеры компании Republic вернулись к чертежным доскам и разработали новый проект, получивший обозначение AP-18. Новый самолет должен был иметь схожий с AP-12 внешний вид и тот же двигатель R-2160, но размещаться силовая установка должна была в носовой части фюзеляжа. В июле 1941 года компания Republic представила АР-18 командованию USAAC. Проект был оценен выдачей контракта на постройку двух прототипов, получивших обозначение XP-69 (данный проект также нес обозначение MX-162 [Materiel, Experimental 162] – экспериментальная материальная часть №162).

На данном чертеже XP-69, датированном 15 сентября 1941 года, хорошо показано, что двигатель Wright Tornado установлен в носу фюзеляжа, в то время как турбокомпрессор и вспомогательное оборудование располагались позади кабины пилота. У корневой части передняя и задняя кромки располагались под прямым углом к фюзеляжу, после чего на небольшом расстоянии от корня они получали отрицательную стреловидность с постепенным сужением длин хорд к законцовкам. Данный чертеж был обнаружен в Национальном архиве Кимблом МакКатченом (Kimble McCutcheon) из Исторического общества авиационных двигателей (Aircraft Engine Historical Society)

Republic XP-69 был цельнометаллическим высотным истребителем-перехватчиком обычной компоновки. Самолет был оснащен 42-цилиндровым двигателем R-2160, который при 4600 об/мин развивал мощность 2500 л.с. (1864 кВт) ; двигатель был установлен в носовой части фюзеляжа без использования удлиненного вала. Двигатель вращал два трехлопастных соосных винта противо­положного вращения производства компании Hamilton Standard; диаметр винтов составлял 13 футов 8 дюймов (4,17 м).

Турбонагнетатель, промежуточные радиаторы и маслорадиатор были расположены за кабиной пилота. Большой воздухозаборник ковшеобразного типа располагался под кабиной; с помощью сложной системы воздуховодов на радиатор, масляные радиаторы, промежуточные радиаторы и турбонагнетатель подавался воздух, необходимый для их охлаждения. Ковшеобразный воздухо­заборник также включал трубопровод для отбора пограничного воздуха. Первоначально под фюзеляжем располагались четыре створки выпуска воздуха, но позднее они были перенесены на борта фюзеляжа, по две с каждой стороны (маслорадиатор имел нижний выход, промежуточный радиатор – верхний). Однако пограничный слой воздуха, охлаждавший радиатор воздух, а также воздух, прошедший через турбонагнетатель, выпускались через нижнюю часть фюзеляжа.

Большинство источников утверждают, что двигатель R-2160 был установлен в XP-69 за кабиной пилота. Однако все оборудование и связанная с ним система трубопроводов были установлены за кабиной и не оставляли места ни для чего другого. Помимо этого в чертеже, датированном 15 сентября 1941 года и обнаруженном Кимблом МакКатченом в Национальном архиве, двигатель Wright Tornado был установлен в носу самолета.

Модель Republic XP-69 проходит испытания в аэродинамической трубе. Обратите внимание на переделанный ковшеобразный воздухозаборник и створки выпуска воздуха, расположенные на бортах фюзеляжа в его задней части. Человек, изображенный внизу фотографии, дает представление об истинных размерах модели самолета, которая была изготовлена в масштабе ¾ (снимок Langley Memorial Aeronautical Laboratory/НАСА)

В конструкции обладавшего довольно узким фюзеляжем XP-69 использовалась герметичная кабина пилота. Полностью убирающееся шасси самолета было классическим с задней стойкой. Воору­же­ние истребителя состояло из двух 37-мм пушек и двух 0,5-дюймовых (12,7 мм) пулеметов, установ­ленных в консолях вне основных стоек шасси. Боезапас пулеметов составлял 320 патронов на ствол, пушек – 40 снарядов на ствол. Некоторые источники утверждают, что альтернативным вариантом вооружения было размещение в крыле шести 12,7-мм пулеметов. Первоначально передняя и задняя кромки внутренней секции крыла были перпендикулярны фюзеляжу, но позднее конструкция крыла была пересмотрена, и оно стало трапециевидным по всему своему размаху. Чтобы снизить посадочную скорость тяжелого самолета, щелевые закрылки занимали около 50% задней кромки крыла.

XP-69 был крупным самолетом с размахом крыла 52 фута (15,85 м), длиной 51 фут 8 дюймов (15,75 м) [1] и высотой 17 футов 3 дюйма (5,26 м). Самолет имел максимальную скорость 450 миль в час (724 км/ч) на высоте 35 000 футов (10 668 м), начальную скороподъемность 2750 футов в минуту (13,97 м/с) и практический потолок 48 900 футов (14 905 м). Восемь крыльевых топливных баков на 386 галлонов (1461 л) и 114-галлонный (432 л) фюзеляжный бак имели общую емкость 500 галлонов (1893 л) и обеспечивали дальность полета 1800 миль (2897 км). Испытания в аэродинамической трубе проводились с установленными под консолями крыла двумя 75-галлонными (284 л) подвес­ными топливными баками. Снаряженная масса XP-69 составляла 15 595 фунтов (7074 кг), масса с полной нагрузкой – 18 655 фунтов (8462 кг) и максимальная масса – 26 164 фунтов (11 868 кг).

На виде сверху модели XP-69 хорошо видно, что самолет обладает относительно узким фюзеляжем и крылом с постоянным сужением. Обратите внимание на два макета 75-галлонных подвесных топливных баков, лежащих слева от модели самолета, и модель бомбардировщика Douglas XB-19 справа от нее (снимок Langley Memorial Aeronautical Laboratory/НАСА)

Для испытаний на вывод из штопора использовалась изготовленная в масштабе 1:20 модель XP-69. Результаты испытаний были в целом удовлетворительными, хотя на высоте 30 000 футов (9144 м) выход из штопора был проблематичным. В июне 1942 года была завершена изготовленная в масштабе 3:4 модель XP-69, и в августе начались испытания в аэродинамической трубе. Обширные испытания были направлены на анализ и оценку устойчивости, управляемости и системы охлажде­ния самолета и включали установку на модель соосных винтов противоположного вращения, которые имели диаметр 10 футов (3,05 м) и приводились в движение двумя расположенными в фюзеляже 25-сильными (19 кВт) электромоторами. Испытания показали некоторую продольную неустойчивость, проектная скорость крена оказалась недостаточной, а рассчитанные усилия на органах управления для полного отклонения элеронов были чрезмерными. XP-69 должен был использовать штурвальную колонку, которая обеспечила бы некоторый выигрыш в величине прилагаемых усилий по сравнению с обычной ручкой управления. Испытания также показали, что система охлаждения была не столь эффективной, как ожидалось, и потребовала некоторых изменений.

В ноябре 1942 года началась постройка первого прототипа. В конструкцию прототипа были включены изменения, необходимость которых была показана результатами различных экспери­ментов в аэродинамической трубе. В то время как разработка XP-69 продолжалась, доводка двигателя R-2160 столкнулась с целой серией проблем, которые в свою очередь задерживали готовность самолета. Помимо этого произошло недопонимание: в компании Republic полагали, что первые двигатели будут при 4600 об/мин развивать 2500 л.с. (1864 кВт). В действительности же R-2160 должен был выдавать лишь 2350 л.с. (1752 кВт) при 4150 об/мин, а мощность 2500 л.с. (1864 кВт) была целью дальнейшей доводки двигателя. Уменьшенная мощность снижала характеристики XP-69, а максимальная скорость в 450 миль в час (724 км/ч) оценивалась как оптимистичная.

Модель истребителя XP-69 с закрылками, отклоненными на 40 град. Щелевые закрылки выдвинуты назад и опущены вниз. Обратите внимание на створки выпуска воздуха, расположенные на бортах фюзеляжа (снимок Langley Memorial Aeronautical Laboratory/НАСА)

Руководство компании Republic приняло решение прекратить работы над XP-69 и сосредоточить свои ресурсы на альтернативном проекте. В компании полагали, что проект AP-19 (в некотором смысле P-47 с двигателем Pratt & Whitney R-4360) обладает большим потенциалом и может раньше подняться в воздух, чем XP-69. Проект AP-19 (получивший позднее обозначение XP-72) был разработан и предложен USAAC одновременно с AP-18/XP-69. Поскольку командование USAAC хотело как можно быстрее получить истребитель с двигателем R-2160, то компании Republic был выдан контракт на работы с проектом AP-18/XP-69, который был самым вероятным кандидатом. Однако теперь, когда проблемы с двигателем влияли на ход работ по XP-69, больше нельзя было игнорировать такой превосходный самолет, как XP-72. 11 мая 1943 года программа XP-69 была закрыта, а 18 июня компания Republic получила контракт на постройку двух прототипов XP-72. Что же касается двигателя Wright R-2160 Tornado, то работы по этому авиамотору были закрыты 12 февраля 1944 года.

На данном снимке модели XP-69, изготовленной в масштабе 3:4 и предназначенной для испытаний в аэродинамической трубе, показаны соосные воздушные винты, приводимые в движение двумя 25-сильными двигателями. Обратите внимание на сложную сегментацию подфюзеляжного воздухозаборника (снимок Langley Memorial Aeronautical Laboratory/НАСА)

источники:

• Tornado: Wright Aero’s Last Liquid-Cooled Piston Engine by Kimble D. McCutcheon (2001)
• U.S. Experimental & Prototype Aircraft Projects: Fighters by Bill Norton (2008)
• American Secret Projects 1937–1945 by Tony Buttler and Alan Griffith (2015)
• American Secret Pusher Fighters of World War II by Gerald H. Balzer (2008)
• Stability and Control Tests of a 3/4-Scale Model of the XP-69 Airplane in the NACA Full-Scale Tunnel by Harold H. Sweberg (7 January 1943)
• Compilation of Test Data on 111 Free-Spinning Airplane Models Tested in the Langley 15-Foot and 20-Foot Free-Spinning Tunnels by Malvestuto, Gale, and Wood (1947)
• http://www.weakforcepress.com/tornado_errata.shtml
• http://www.weakforcepress.com/XP-69/index.html
• http://crgis.ndc.nasa.gov/historic/Test_139:_XP-69_3/4%E2%80%93scale_Model_%28Stability_and_Cooling%29

[1] В большинстве источников размах крыла и длина XP-69 указываются как 51 фут 8 дюймов (15,75 м) и 51 фут 6 дюймов (15,70 м). Приведенные в данной статье значения размаха крыла и длины самолета – 52 фута (15,85 м) и 51 фут 8 дюймов (15,75 м) – взяты из отчета НАКА 1940 года.

источник: https://oldmachinepress.com/2016/05/07/republic-xp-69-fighter/