Малоизвестные и нереализованные проекты самолётов и другой летающей техники

Промежуточный вариант. Опытные средние бомбардировщики-носители ядерного оружия Short SA.4 Sperrin. Великобритания

byakin 13.05.2023 3

В избранноеВ избранномRemoved 0

Винтажная статья из июльского 1980 года выпуска журнала «Aeroplane Monthly», которая, думаю, заинтересует читателей и коллег.

Предисловие редакции: Билл Ганстон рассказывает о продолжительном этапе создания и кратком времени эксплуатации прототипов реактивных бомбардировщиков Short SA.4 – предшественников бомбардировщиков «V-серии» (с Avro Vulcan, Handley Page Victor и Vickers Valiant).

После окончания Второй Мировой войны в Великобритании были быстро сокращены заказы авиационной промышленности, да и в целом правительство старалось тратить как можно меньше средств на оружие любого типа. Решение огромных военных проблем, которыми характеризовалось время начала эры реактивной авиации, было переложено на других, так что к концу 1947 года недавно образованные ВВС США приступили к оценке прототипов трех крупных реактивных бомбардировщиков с обычным прямым крылом, а также значительно усовершенствованного прототипа Boeing XB-47 с шестью двигателями в подкрыльевых гондолах и стреловидными крылом и хвостовым оперением и еще более удивительный Northrop YB-49 – самолет аэродинамической схемы «летающее крыло» с восемью реактивными двигателями.

В свою очередь в Великобритании только приступили к проектированию среднего бомбардировщика Canberra, а что касается более тяжелых машин, то официальные лица все еще размышляли о требованиях спецификации. Хотя корнем проблемы была нехватка денег и мотивации, еще одной причиной задержки начала разработки был излишний радикализм британских авиаконструкторов, которые почему-то считали, что реактивный самолет должен быть нетрадиционной компоновочной схемы – например, без горизонтального оперения. В сочетании с медленно принимаемым представлением, что стреловидное крыло увеличивало скорость на 100 миль в час (161 км/ч), эти проблемы использовались как предлог для производства небольшого количества самолетов (исключение составляли редкие экспериментальные машины).

Вызывает удивление тот факт, что, несмотря на отчаянный дефицит бюджета, Королевские ВВС, в конце концов, получили не менее трех дублирующих типов четырехмоторных реактивных бомбардировщиков, в то время как четвертый тип прошел весь дорогостоящий процесс проектирования и изготовления в комплекте с изготовлением технологической оснастки для массового производства только для того, чтобы быть заброшенным после изготовления двух летных изделий и образец для статических испытаний. Этим третьим самолетом был Short SA.4, о котором пойдет речь в данной статье. При разработке SA.4 конструкторы компании Short сделали упор на «современной» конструкции без выбора нестандартных аэродинамических схем и использования каких-либо заумных технических ухищрений. Подобно ранним образцам американских реактивных бомбардировщиков (North American XB-45, Convair XB-46 и Martin XB-48), это был слегка усовершенствованный планер самолета, у которого поршневые двигатели были заменены на реактивные.

Единственной необычной особенностью конструкции самолета было размещение четырех двигателей двумя парами с вертикальным размещением моторов. Данная конфигурация была невозможна при использовании поршневых двигателей, но имела некоторые привлекательные черты в эру реактивной авиации. Примерно в это же время точно такое же техническое решение было применено советским авиаконструктором Павлом Осиповичем Сухим в проекте фронтового бомбардировщика Су-10, причем верхние двигатели (русская копия Rolls-Royce Derwent 5) в спарках самолета Павла Сухого были слегка смещены в продольной плоскости немного назад.

Спецификацией, которая привела к созданию SA.4, была B.14/46. Очевидно, она должна была быть составлена в годы Второй Мировой войны и выпущена примерно в 1943 году, когда обсуждались и даже разрабатывались проекты. Вместо этого спецификация, хотя и датированная 1946 годом, была опубликована 6 октября 1948 года. Позор – единственное слово, которое подходит для описания ситуации, когда спецификация, предназначенная для быстрого создания промежуточного реактивного бомбардировщика, была неоправданно отложена на столько лет. Если бы данная спецификация была выпущена в 1943 году, когда пять американских авиастроительных компаний приступили к созданию реактивных бомбардировщиков, то SA.4 могли бы поступить на вооружение Королевских ВВС в 1948 году – в том же году, когда эскадрильи ВВС США стали оснащаться бомбардировщиками B-45 Tornado.

Столь долгое затягивание выдачи спецификации не дало ничего хорошего. В требованиях B.14/46 указывалось, что самолет должен весить не более 140000 фунтов (63504 кг); иметь способность нести «специальную» (то есть ядерную) бомбу массой 10000 фунтов (4536 кг), длиной 30 футов (9,1 м) и диаметром 10 футов (3,1 м) к цели, находящейся на расстоянии 1730 миль (2784 км) и быть простым в обслуживании на зарубежных базах. Пилот должен был иметь катапультируемое кресло, а четыре других члена экипажа должны были пользоваться тем, что эвфемистически называлось «быстрым» аварийным покиданием. Фактически катапультируемое кресло не устанавливалось ни на SA.4, ни на британских тяжелых бомбардировщиках – бомбардировщиках «V-серии», – и на протяжении 15 лет отсутствие катапультируемых кресел для экипажа было причиной многочисленных споров.

Только водном отношении спецификация зашла далеко в области, относительно которых было мало информации. Самолет не должен был иметь никакого оборонительного вооружения, хотя предусматривалось разбрасывание пучков дипольных отражателей (система «Окно» [Window], которая использовалась Королевскими ВВС в годы войны) в классической пассивной форме постановки радиолокационных помех, и в дополнение к этому спецификация требовала оснащения самолета системой радиоэлектронного противодействия, которая должна была отклонять лучи наведения зенитных ракет и осуществлять преждевременное срабатывание неконтактных взрывателей снарядов. Это было довольно смело, так как даже сейчас стратегические бомбардировщики США и Советского Союза сохраняют хвостовые оборонительные установки, хотя их выживаемость на поле боя как минимум на 99,9% зависит от средств РЭБ. Выбор данного направления обеспечения защиты самолетов, сделанный более 35 лет назад, сделал британские реактивные бомбардировщики более эффективными чем если бы они ощетинились пушечными башнями.

Хотя текст спецификации B.14/46 еще не был опубликован, проектирование SA.4 началось в конце 1947 года, примерно в то время, когда началась программа летных испытаний гораздо более совершенного реактивного бомбардировщика XB-47. К тому времени компания Short Brothers и Harland (Short) почти завершила переезд производственного персонала в Белфаст; технические офисы все еще находились в Рочестере, но в течение года переехали и они. Техническим директором компании был Клод Лискомб (Claude Percival Thomas Lipscomb), а главным конструктором нового бомбардировщика Дэвид Кейт-Лукас (David Keith-Lucas). Хотя SA.4 был одним из множества новых проектов компании Short, он был первым самолетом наземного базирования, созданным компанией со времен тяжелого бомбардировщика Stirling – машины, разработанной в 1935-36 годах Артуром Гауджем (Arthur Gouge) и впервые поднявшейся в воздух в 1939 году. Но мало что из конструкции «стирлинга» можно было применить к новому реактивному бомбардировщику.

Основой конструкции самолета был отсек, для размещения гигантской атомной бомбы. Два более поздних бомбардировщика Avro Vulcan и Handley Page Victor имели крыло с такой гигантской корневой хордой, что бомба могла поместиться между лонжеронами, расположенными друг от друга на расстоянии 32 фута (9,8 м). В более традиционном SA.4 сделали очевидное и разместили крыло над отсеком вооружения. Относительно крыла особых споров не было: оно имело современный ламинарный аэродинамический профиль, но без стреловидности, если не учитывать тот факт, что большая часть стреловидности приходилась на переднюю кромку.

Такое размещение крыло означало, что стойки шасси должны были иметь впечатляюще большую длину. После исследования варианта уборки в моторные гондолы был выбран вариант уборки стоек внутрь консолей крыла с поворотом стоек к фюзеляжу. На оригинальных чертежах были показаны большие одиночные колёса, как на прототипах тяжелого бомбардировщика B-36 и пассажирского самолета Comet, но, как и в случае с этими самолетами, были заменены превосходными четырехколесными тележками. В 1949 году, когда компания British Messier протестировала первую тележку, это был новый тип шасси, который не только лучше распределял нагрузку по поверхности взлетной полосы, но и значительно уменьшала массу и объем стойки. Самым необычным в такой конструкции было то, что приемщик мог спокойно оставаться внутри колесной ниши и проверять механизм уборки, несмотря на тонкость крыла. В воздухе отсек закрывался большими створками, шарнирно закрепленными на опоре стойки и на корневой части крыла. Кстати, технический директор компании British Messier Хью Конвей (Hugh Conway) позже стал главным инженером компании Short.

Компания British Messier внесла гораздо больший вклад, чем создание стоек шасси. Компания British Messier смело пошла на создание очень совершенной гидравлической системы с давлением 4000 фунтов на кв. дюйм (27,6 МПа) и, благодаря успеху этой программы, выбрала такое же давление для пассажирского самолета Bristol Britannia (однако на сегодняшний день на самолетах устанавливаются гидравлические системы с давлением, еще не преодолевшим установленный в США лимит в 3000 фунтов на кв. дюйм [20,7 МПа]).

Еще одним смелым решением, принятым без длительных испытаний и обсуждений, был отказ от использования усилителей в системе управления. В то время у компании Short были серьезнейшие проблемы с летающей лодки Shetland, которая была оснащена новаторской, но еще сырой бустерной системой управления (справедливости ради следует сказать, что компания Short продвинулась далеко вперед в использовании силовых приводов, работая с более поздней системой на летающей лодке SR.45 Princess, которая была совместным проектом с компанией Saro). Для тяжёлого бомбардировщика управление с помощью гидроусилителей могло показаться необходимым, и большая заслуга команды разработчиков заключалась в том, что было несмотря на использование системы управления без усилителей на SA.4 было чрезвычайно приятно летать. Стабилизатор самолета был фиксированным с углом поперечного V равным 13°. Управление отклоняющимися поверхностями, которые были оснащены расположенными у их задних кромок сервокомпенсаторами, осуществлялось с помощью трубчатых валов и тросовой проводки. Летчик-испытатель Уолли Рансимен (Wally Runciman) позволил автору статьи испытать ощущения от управления этим самолетом, когда машина была припаркована; на удивление управляющие поверхности отклонялись прекрасно и с небольшой инерцией. Рансимен сказал, что SA.4 был также хорош и в воздухе, и он также был оснащен одним из первых автоматов загрузки управления по скоростному напору. В отличие от авиалайнера Britannia, который имел в основном схожие элементы управления, отклоняющиеся поверхности SA.4 были зацентрированы, когда он находился в состоянии покоя.

В конструкции SA.4 намеком на старый «стирлинг» был огромный фюзеляж, который был плоским и имел постоянное сечение на большей части своей длины. Из SA.4 мог бы получиться полезный гражданский авиалайнер, но для герметизации его поперечное сечение было бы неподходящим. Экипаж из пяти человек был помещен в герметичном цилиндрическом отсеке (т.н. «барабан»), который заполнял верхнюю половину в носовой части фюзеляжа от лобового стекла до конструкционного стыкового узла на шпангоуте 320 (в соответствии с требованием спецификации В.14/46, носовая часть должна была быть «легко заменяемой» в случае поломки передней стойки шасси!).

Два пилота сидели бок о бок с окнами, расположенными по периметру полусферической передней части «барабана», из которого люк и наклонная лестница в большой герметичной и трубе вели вниз к посту, который был расположен под носовой оконечностью фюзеляжа и с которого бомбардир мог выполнять прицеливание и бомбометание. Данный вариант нанесения ударов был резервным, поскольку штатное бомбометание должно было выполняться при помощи усовершенствованного варианта радиолокационной станции H2S, занимавшего большую часть носовой оконечности фюзеляжа. Данный радар был установлен только на одном летном прототипе SA.4. Все последующие бомбардировщики «V-серии» имели возможность выполнять визуальное бомбометание и бомбометание с помощью радиолокационного прицела, и их экипажи практиковали и тот, и другой варианты.

Несмотря на впечатляющий внешний вид, в размещении двигателе было немного нового. К передней части кессона крыла была прикреплена сваренная из стальных труб большая пространственная рама, предназначенная для размещения сверху и снизу ТРД с осевым компрессором Rolls-Royce Avon. Двигатели были разделены горизонтальной противопожарной перегородкой и установлены под небольшим положительным углом тангажа. Длинные выходные каналы проходили сквозь крыло и соплам. Первоначально сопла располагались сразу за задней кромкой крыла, Позднее сопла были сдвинуты еще дальше назад, чтобы устранить бафтинг. Общий запас топлива составлял 6170 имп. галлонов (28049 л) и размещался в 22 мягких баках: по семь в каждой консоли крыла и восемь в фюзеляже. В целях сохранения центровки топливная система автоматически переключалась с бака на бак без участия пилота.

В целом, я считаю, что менее чем за три года в компании Short проделали большую работу по проектированию и созданию SA.4 параллельно с множеством других программ. Первый прототип, получивший военный номер VX158, был практически готов к началу 1951 года, но затем его пришлось разобрать и по частям автотранспортом доставить на авиабазу Королевских ВВС Олдергроув (RAF Aldergrove; ныне аэропорт Белфаста, который в то время находился в Наттс-Корнер [Nutt s Corner]). На авиабазе Олдергроув несколько месяцев были потрачены на тестирование систем и проверку множества различных деталей и узлов, которые во многих случаях ранее не использовались. В конце концов 10 августа 1951 года главный летчик-испытатель компании Short Том Брук-Смит (Tom Brooke-Smith) впервые поднял VX158 в воздух. К этому времени было известно, что SA.4 не будет запущен в серийное производство, вместо него был выбран Vickers 660 (позже получил обозначение Valiant). Причина выбора машины компании Vickers заключалась в том, что 600-й обладал более высокими летными характеристиками. Однако, будущий Valiant имел на одну сотую меньшее расчетное число Маха (М = 0,84), чем SA.4, который легко мог быть оснащен более мощными двигателями Avon – такими же как и машина компании Vickers.

С самого начала SA.4 был на удивление безотказным самолетом. Менее чем через месяц после первого полета «Бруки» быстро налетал десять часов, необходимых для участия в показе Общества британских авиастроителей (SBAC Display), и впоследствии VX158 почти никогда не сталкивался с серьезными проблемами. Фактически конструкция этого прототипа почти не подверглась изменениям, хотя существовало множество планов: удаление обычных створок бомбоотсека, установка установке сидений экипажа с катапультированием вниз вместо прыжков с парашютом, сопровождающихся свободным падением, а также установка на машине различного экспериментального оборудования. Однако все эти планы с самого начала были обречены на неудачу.

Одна из немногих проблем разработки заключалась в том, чтобы сделать винтовые домкраты, использовавшиеся в системе управления полетом, по-настоящему самотормозящимися даже в том случае, когда они покрыты тонкой пленкой инея, и не допустить их замерзания при температуре минус 70°C. Другой проблемой было увеличение пропускной способности притока воздуха для уравновешивания давления чтобы предотвратить разрушение топливных баков во время впечатляюще быстрых снижений высоты (18000 футов в минуту [5486 м/мин; 91,4 м/с]), до которых был допущен бомбардировщик компании Short.

Типичным примером почти полного успеха программы были результаты статических испытаний планера, проведенных компанией в большой новой лаборатории на острове Королевы (Queen’s Island), Белфаст. Во время этих испытаний крыло выдержало 104% предельной нагрузки, а фюзеляж – 108%. Перепад давления в гермокабине почти в три раза превысил расчетное значение 9 фунтов на кв. дюйм (62,1 кПа), при этом было зафиксировано лишь небольшое искажение аварийного люка при давлении 23 фунта на кв. дюйм (158,6 кПа). Это примечательно, особенно учитывая тот факт, что такой люк впервые входил в состав автоматической системы, связанной с разгерметизацией и катапультированием.

Второй прототип, получивший военный номер VX161, был почти идентичен первому прототипу VX158 за исключением того, что с самого начала он был оснащен двигателями RA.3 Avon, каждый из которых развивал тягу по 6500 фунтов (2948 кгс) вместо двигателей RA.2, установленных на VX158 в течение первых восьми месяцев после первого полета и развивавших тягу по 6000 фунтов (2722 кгс). Еще одно небольшое отличие заключалось в том, что руль направления VX161 имел герметизатор манжетного типа вдоль передней кромки вместо гибкой уплотнительной ленты, соединяющей его с килем. С конца 1950 года полноразмерное вертикальное оперение бомбардировщика SA.4 было испытано на малых скоростях на летающей лодке Sunderland, и не было обнаружено существенной разницы между двумя методами уплотнения.

VX161 впервые поднялся в воздух 12 августа 1952 года с взлетной полосы авиабазы Олдергроув. К этому времени взлетно-посадочная полоса в Сиденхэме (Sydenham) – аэропорта Белфаст-Харбор (Belfast Harbour Airport), расположенного рядом с заводом компании на острове Королевы, – была сделана достаточно длинной для полетов SA.4, и оба прототипа регулярно эксплуатировались в Белфасте без использования двойных тормозных парашютов, которые были испытаны в Олдергроуве. Это было довольно примечательно, потому что крыло было простым с прямой передней кромкой и довольно маленькими однощелевыми закрылками (внешние части которых, за пределами гондол, включали шарнирно прикрепленные простые тормозные щитки), но при этом во время посадки касание можно было выполнять при скорости чуть более 100 узлов (185 км/ч).

Когда в 1950 году компании Short сообщили, что ее бомбардировщик не будет заказан в производство, ее руководство заверили, что два прототипа срочно необходимы для исследований в рамках доводки самолетов, на которых остановило свой выбор Министерство снабжения (бомбардировщики «V-серии»). 11 апреля 1953 года второй прототип VX161 был доставлен на авиабазу Королевских ВВС Вудбридж (RAF Woodbridge) и передан Министерству снабжения для проведения трехлетних испытаний, которые были в основном сосредоточены на установке систем вооружения, сброса бомб и в некоторой степени на системах прицеливания. SA.4 был разработан со встроенными внутрь бомбоотсека грузоподъемными устройствами, приводимыми в действие гидравлической системой с давлением 4000 фунтов на кв. дюйм (27,6 МПа). В конечном итоге они были заменены простым подъемным устройством, представляющим собой большой внешний кран с тросом, пропущенным через любой из двух люков в верхней части фюзеляжа. Основным вооружением SA.4 были свободнопадающая ядерная бомба Blue Danube (Голубой Дунай; бомба имела длину 24 фута [7,3 м], а не 30 футов [9,1 м]) и компактная крылатая бомба с телевизионным наведением Blue Boar (Голубой кабан), которая имела несколько вариантов с разными размерами. Поскольку настоящих бомб и ракет выделено не было, поэтому VX161 целыми днями сбрасывал бетонные макеты. Что касается бомбоотсека, то бафтинг при открытии створок был устранен путем добавления выдвижных направляющих, как это было сделано на нескольких других реактивных бомбардировщиках, таких как XA3D-1 Skywarrior.

В мае 1953 года первый прототип VX158 был доставлен ан авиабазу Фарнборо для длительных испытаний с системами радиолокационной навигации и бомбометания. В то время второй прототип VX161 не имел радара, и обшивка в носовой оконечности его фюзеляжа была полностью металлической, первый прототип VX158 был оснащен радаром, но неработоспособный отсек вооружения, из которого можно было сбрасывать лишь небольшие маркеры через встроенную дверцу в одной из створок. Для подобных работ уже использовались экспериментальные самолеты Avro Ashton, но SA.4 был не только намного более функциональным и представительным, но и всегда был доступен и нуждался в минимальном обслуживании. Какое-то время VX158 имел выкрашенную в серый цвет верхнюю часть фюзеляжа, в черный цвет нижнюю с красной разделительной линией между ними. В 1954 году самолет получил название Sperrin (Сперрин) в честь горного хребта на северо-западе Ольстера.

Идеальная летающая лаборатория

Год спустя VX161 находился на хранении в Фарнборо, а VX158 был возвращен на авиабазу Олдергроув для переоборудования в летающую лабораторию. Самолет должен был участвовать в тестировании крупного турбореактивного двигателя de Havilland Gyron со взлетной тягой 15000 фунтов (6804 кгс). Sperrin был идеальным самолетом для полетов с любым типом реактивного двигателя, и практически не требовалось никаких изменений в конструкции. Исключение составляло небольшое усиление силового набора левой консоли крыла и прикрепления внутри большой нижней половины моторной гондолы креплений и выходного канала для реактивного сопла двигателя Gyron.

Первый полет с размещенным в левой гондоле двигателем Gyron пилот компании Short Джок Исси (Jock Eassie) совершил 7 июля 1955 года. Левый двигатель Avon почти не использовался, и Джоку Исси не составило труда привыкнуть к странной комбинации двигателей. Вместе с ним в первом полете был представитель компании D.H. Engines Крис Бомонт (Chris Beaumont), который вместе со своими коллегами совершил большую часть последующих полетов с авиабаз Хэтфилд и Фарнборо. Весной 1956 года VX158 вернулся на авиабазу Олдергроув, чтобы его правая моторная гондола была модернизирована по примеру правой: двигатель Avon сверху и Gyron снизу, и 26 июня 1956 года VX158 вновь поднялся в воздух. Теперь у двух нижних двигателей силовой установки самолета Исси и Бомонта было гораздо больше мощности, чем у первоначального варианта с четырьмя двигателями Avon, но во время этой первой тестовой проверки внешняя створка правой стойки шасси оторвалась и упала в Ирландское море. Замена была взята со второго прототипа, который уже больше не летал. Вскоре после этого полета программа двигателя Gyron была отменена. Возможно это было связано с тем, что компания Hawker Aircraft выбрала Gyron для создававшегося на собственные средства перехватчика P.1121 Hurricane, в то время как официальные лица стремились поддерживать программы создания крупных двигателей до тех пор, пока они не находили применения. VX161 был списан в Сиденхэме в 1957 году, а VX158 – в Хэтфилде в 1958 году.

Никто не мог сказать, что SA.4 Sperrin был выдающимся самолетом, но на бумаге он немного опережал Convair XB-46, который был разработан в 1944 году и поднялся в воздух 2 апреля 1947 года. Тем не менее, для тех, кто по роду своей деятельности был связан с SA.4, в один голос говорят, что этот самолет был прочным, простым, чрезвычайно мощным и абсолютно безотказным. Также как и в случае с его американскими визави, программа создания SA.4 могла быть начата в 1944 году. В этом случае серийное производство началось бы в 1948 году, а поставки в Королевские ВВС – в 1950 году. Вместо этого Королевские ВВС собирались одолжить поршневые бомбардировщики B-29 из запасов ВВС США, и до 1955 года у Великобритании не было дальнего реактивного бомбардировщика. Если бы бомбардировщик Sperrin создали бы в России, то заводу не только было бы приказано изготовить начальную партию в 1000 штук, но и большинство из них и сегодня были бы пригодны для полетов.

схема бомбардировщика Short SA.4

процесс изготовления фюзеляжей трех бомбардировщиков Short SA.4 на заводе в Белфасте, 1948 год

процесс изготовления прототипа бомбардировщика Short SA.4 (VX158) близок к завершению; Белфаст, 1951 год

на данном снимке хорошо показано размещение четырех турбореактивных двигателей Rolls-Royce Avon двумя вертикальными парами. Данная компоновка несмотря на громоздкость при виде сбоку обеспечивает снижение лобового сопротивления

прототип бомбардировщика Short SA.4 с выпущенными закрылками удерживает один строй с противолодочным самолетом Short Seamew

прототип бомбардировщика Short SA.4 в полете. Хорошо заметны массивные гондолы

снимок первого прототипа бомбардировщика Short SA.4 (VX158) в варианте окраски, которую самолет нес в 1951 году во время участия в показе Общества британских авиастроителей

второй прототип бомбардировщика Short SA.4 (VX161) совершил свой первый полет 12 августа 1952 года и 11 апреля 1953 года был доставлен на авиабазу Вудбридж для испытаний по сбросу вооружения

второй прототип бомбардировщика Short SA.4 (VX161) мало отличался от первого прототипа и с самого начала оснащался двигателями RA.3 Avon

первый прототип бомбардировщика Short SA.4 (VX158), получивший двигатели D.H. Gyron, в Фарнборо на показе Общества британских авиастроителей; сентябрь 1956 года