Самолёты с шарообразными колёсами. Проекты компании Arado 1943 года

Перед тем как выложить данную статью, я хочу выразить слова признательности уважаемому коллеге redstar72 за неоценимую помощь в редактировании текста.

Данный материал был переведен уважаемым коллегой NF и немного доработан мной. Перевод был выполнен в декабре 2015 года.

Представленный в данной статье материал обобщает информацию о предложениях и экспериментах по использованию колёс шарообразной формы для шасси самолётов. Первые подобные попытки предпринимались в Германии в 1921 году. В годы Второй Мировой войны работы в этом направлении были продолжены. Такое шасси предполагалось использовать для реактивных истребителей, и мы в данном материале расскажем об этих исследованиях.

Начало развития техники непосредственным образом связано с появлением колеса. Колесо и ось колеса, предположительно, появились уже 7000 лет назад. Помимо обычных колёс круглой формы, используемых повсеместно, в последние годы разрабатываются овальные и даже угловатые колёса, которые могли бы использоваться для определённых целей.

Для шасси самолётов помимо обычных круглых колёс, имеющих вид диска, неоднократно предлагалось использовать шарообразные колёса. В 1921 году компанией Akaflieg Hannover был разработан планер Vampyr, ставший первым летательным аппаратом с шарообразными колёсами. Шасси планера представляло собой три больших воздушных баллона с кожаной оболочкой и резиновой камерой. Колёса вращались относительно расположенных в фюзеляже осей. Основное шасси представляло собой два баллона, расположенных бок о бок под основным шпангоутом. Третий баллон играл роль носового колеса. Опыт оказался удачным: три шаро­образных колеса шасси создавали малое аэродинамическое сопротивление, обеспечивали хорошую амортизацию, были удобны в эксплуатации и сравнительно неприхотливы к состоянию ВПП. На следующем ганноверском планере Greif также использовалось подобное шасси с шаро­образными колёсами. Только из-за узкого фюзеляжа колёс здесь было лишь два, расположенных друг за другом.

Оснащенный шарообразными колёсами планер Vampyr

Дальнейшие попытки использования круглых колёс в начале 1930-х годов были предприняты Борисом Луцким (Boris von Loutzkoy), который, как и на заре авиации, вновь выступил с нетрадиционным предложением. Борис Луцкой предполагал использовать огромные баллонные колёса шасси на наземном транспорте и в авиации, устанавливая их в передней части транспортных средств, при этом бóльшая часть баллона должна была находиться внутри корпуса или фюзеляжа. Сухопутные самолёты с таким шасси можно было бы применять как гидросамолёты, используя огромные баллоны в качестве поплавков. Подобное шасси в 1934 году было установлено на маленьком симпатичном самолётике компании Klemm (Kl 26 Va). Шасси с огромными баллонами и соответствующими обтекателями этих колес походило на огромную женскую грудь, что, несомненно, вызывало усиленное сердцебиение у баварских мужчин, и получило у местных остряков название Rosi—Rosi (возможно в честь какой-то тогдашней местной знаменитости). К сожалению, автору неизвестно, было ли разработанное Борисом Луцким шасси испытано на практике: возможно, самолёт с ним только сфотографировали, после чего вернули к первоначальному состоянию. 

После работ Луцкого в 1936 году ганноверская компания по производству покрышек Continental Gummiwerke AG занялась исследованиями 

«пустотелых круглых покрышек с воздушными камерами для транспортных средств всех типов».

Представленная ниже схема с поперечными сечениями показывает, что между стенкой резинового полого шара и внутренней воздушной камерой в районе беговой дорожки колеса находится ещё одна камера, также заполненная воздухом и разделённая на большое количество отдельных сегментов-ячеек; она должна была служить в качестве амортизатора. Однако о результатах этих исследований, проводившихся компанией Continental Gummiwerke AG, ничего не известно.

Разработанное в 1936 году компанией Continental Gummiwerke AG шарообразное колесо, у которого пространство между наружной стенкой и внутренней камерой было разделено на большое количество отдельных заполненных воздухом камер

Шарообразные колёса вновь привлекли внимание спустя несколько лет. 18 мая 1940 года Немецкий авиационный научно-исследовательский институт (Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt – DVL) запатентовал новый вариант шарообразных колёс для шасси самолётов, изобретателем которого являлся Ганс Шроде (Hans Schrode). 16 октября 1941 года в Штутгарте на заседании Общества авиационных исследований имени Лилиенталя (Lilienthal—Gesellschaft für Luftfahrtforschung) он сделал доклад на тему «Упругость различных шин», в котором сообщил об имеющихся наработках по шарообразным колёсам. Согласно ему, шины этого типа под нагрузкой должны были иметь весьма благоприятные характеристики прогиба, а утолщения (см. на рисунке ниже вариант «К») по обе стороны от беговой поверхности предохраняли стенку шины от повреждений при сильных ударах и позволяли сохранить работоспособность колеса даже после прострела. Именно этот последний пункт наряду с тем, что использование шарообразных шин должно было позволить уменьшить диаметр колёс и, соответственно, занимаемое ими место в крыле или фюзеляже, определил интерес к их применению не только для хвостовых (для которых они предлагались изначально), но и для носовых и основных опор шасси самолётов.

Вариант запатентованного DVL шарообразного колеса. В отличие от разработки Continental Gummiwerke AG он содержит ряд значительных улучшений

Среди разработанных Гансом Шроде вариантов конструкций хвостовых колёс имелось – и было признано наилучшим вариантом – и шарообразное колесо (тип «К»). Схожие по конструкции колёса впоследствии были использованы в проектах фирмы Arado

В марте 1943 года фирмой Arado (предположительно, дипломированным инженером Вильгельмом ван Несом [Dipl.-Ing. Wilhelm van Nes]) было выполнено исследование, от которого, к сожалению, сохранился лишь фрагмент заключительной части. В нём был проведен сравнительный анализ нескольких проектов реактивных и ракетных истребителей; к работе были приложены схемы двух проектов, информация о которых, насколько нам известно, до сих пор нигде не публиковалась. Оба эти проекта предусматривали использование шасси с шарообразными колёсами. Как видно из нижеприведенных схем, проект ракетного истребителя должен был иметь три основных стойки шасси (средняя располагалась под фюзеляжем), в то время как истребитель с комбинированной силовой установкой, состоявшей из турбореактивного и ракетного двигателей, имел бы две основных опоры, каждая из которых оснащалась бы двумя шарообразными колёсами, установленными тандемом.

Поскольку помимо этих двух общих видов сохранился лишь один-единственный лист с текстом, известны лишь некоторые технические данные этих проектов (см. таблицу).

В проекте ракетного истребителя, в интересах оптимизации запаса топлива был сделан акцент на максимальном снижении веса конструкции. Предусматривалось использование двухкамерного ЖРД: одна из камер сгорания должна была использоваться для крейсерского горизонтального полёта, тогда как вторая включалась бы в работу при разгоне и наборе высоты. Вооружение было ограничено одной 30-мм и двумя 20-мм автоматическими пушками. С учетом малой продолжительности и дальности полёта разработчики проекта сочли возможным отказаться от средств связи. Максимальная высота полёта перехватчика, согласно источнику, должна была достигать 18 км (!)

Схемы проекта истребителя с ракетным двигателем Arado TEW 16/43-13

Схемы проекта истребителя с комбинированной (ТРД + ЖРД) силовой установкой Arado TEW 16/43-15 R/TL

Насколько далеко продвинулась разработка этих проектов компании Arado, и какие опыты по применению шарообразных колёс на пилотируемых самолётах были сделаны в дальнейшем – нам, к сожалению, неизвестно.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЕКТОВ КОМПАНИИ ARADO

Источники: 

• Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt: Kugelreifen für die Räder von Flugzeugfahrwerken, DRP 724 314 (1940)
• Hans Schrode: Steifigkeit verschiedenartiger Reifen, in: Jahrbuch 1942 der Deutschen Akademie der Luftfahrtforschung, I, 686
• Continental-Gummiwerke AG, Hannover: Hohlkugelbereifung mit Luftzellen für Fahrzeuge aller Art, DRP 664 380 (1936)
• Werner v. Langsdorff: Das Segelflugzeug, München 1931
• Arado-Bericht TEW 16/43 (Vergleich R-Jäger und R-Jäger mit TL 1500; genauer Titel nicht bekannt, Verfasser vermutlich Wilhelm van Nes), März 1943
• Rißzeichnungen: Dipl.-Ing. H. J. Lindstädt, Bremen

источник: Hans Justus Meier «Flugzeuge mit Kugelrad-Fahrwerk. Arado-Entwürfe 1943» // Luftfahrt International 1980-03, c. 125–128