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/
