Владимир Пышнов - Из истории летательных аппаратов
В журнале "Воздухоплаватель" того времени была помещена статья, в которой указывалось на вредные последствия забрызгивания хвостовых поверхностей перегорелым маслом, которое обильно вылетало из ротативного двигателя, и вместе с грязью значительно утяжеляло хвост и усиливало "провисание хвоста". Хотя самолет "Фарман-4" и служил в качестве учебного почти 7 лет, он мало соответствовал требованиям, предъявляемым к учебному самолету. При полете даже в небольшую "болтанку" требовались отклонения рулей, близкие к предельным. Элероны, которые отклонялись только вниз, имели слабую эффективность; крутое планирование при задней центровке затрудняло посадку с большой высоты. Наконец, у самолета очень сильно проявлялся гироскопический эффект вращения винта и двигателя -- при вираже влево самолет "клевал", а при вираже вправо -- резко кабрировал, что требовало энергичной работы рулем высоты.
Интересно отметить, что на некоторых самолетах "Фарман-4" просто отбрасывали передний руль высоты; от этого центр тяжести немного сдвигался назад, но зато фокус самолета сдвигался назад значительно больше, и нейтральная центровка оказывалась равной 39-40%. В защиту переднего руля высоты приводили тот довод, что он служит ориентиром при управлении самолетом и что в полете он должен быть параллельным линии горизонта и немного выше его. Известный инструктор московской военной авиационной школы А. Я. Докучаев, выбросив передний руль высоты, поставил впереди для ориентировки легкую рамку.
П. Н. Нестеров прошел через опыт полетов на самолете "Фарман-4"; у него сложилось, несомненно, весьма неблагоприятное впечатление о средствах управления этим самолетом и о его возможностях маневрирования.
=======================
НА ВОЕННОМ САМОЛЕТЕ "НЬЮПОР-4"
Закончив обучение на самолете "Фарман-4", П. Н. Нестеров был направлен в Варшавскую авиационную школу для переучивания на монопланах "Ньюпор-4", которые в 1912 г. вместе с самолетами "Фарман-16", состояли на вооружении русской военной авиации. В авиационной литературе того времени можно было найти много высказываний на тему: "Моноплан или биплан?" Соревнование моноплана и биплана продолжалось до 1930-- 1935 гг. и закончилось окончательной победой моноплана.
В период 1909-- 1913 гг. опыт самолетостроения показывал, что монопланы получаются несколько более быстроходными, а бипланы -- более грузоподъемными. Это определялось тем, что бипланную расчалочную ферму можно было сделать со значительно большим размахом, чем расчалочную монопланную. Наиболее убедительно это было продемонстрировано на самолете "Илья Муромец", который имел размах 37 м. Сделать моноплан с таким размахом в те времена не представлялось возможным.
С началом первой мировой войны 1914-1918 гг. расчалочные монопланы были почти совсем изъяты из авиации как совершенно неудовлетворительные по обзору. Оставался только один моноплан -- Моран "Парасоль" (т. е. "Зонт"), у которого расчалочное крыло было поднято над фюзеляжем и благодаря этому был получен прекрасный обзор вниз. Казалось, что в отношении обзора была лучше схема с толкающим винтом, когда экипаж размещался в гондоле, расположенной в самой передней части самолета. Таковы были самолеты "Фарман-16", -22, -27 и -30 и Вуазен L.A.S, которые состояли на вооружении русской авиации вплоть до гражданской войны.
Однако "толкающие" бипланы были хуже в аэродинамическом отношении, и их задняя полусфера оставалась незащищенной от атак истребителей противника. Встретив противника в воздухе, эти самолеты были вынуждены переходить на крутые виражи, стараясь повернуться к нему носом, и это иногда удавалось.
Наибольшее развитие получили "тянущие" фюзеляжные бипланы, у которых гармонично сочетались конструктивные преимущества с удовлетворительным обзором земли и воздуха и была обеспечена защита передней и задней полусфер. Маленькие фюзеляжные бипланы оказались аэродинамически и в весовом отношении более выгодными, чем расчалочные монопланы типа "Ньюпор-4" или "Моран-G", о которых мы еще расскажем далее. С улучшением аэродинамики и переходом к свободнонесущим конструкциям весовые преимущества бипланов были утрачены. При больших размахах крыльев свободнонесущий моноплан оказался более легким.
Возможность уменьшить ширину крыла, снабженного посадочной механизацией, и опустить свободнонесущее крыло вниз дала преимущества малым монопланам-истребителям. Эта схема являлась основной в период второй мировой войны. Интересно, что с переходом на реактивные двигатели опять стала применяться "толкающая" схема, но она логично увязывалась с хорошей аэродинамической схемой. Один из недостатков толкающей схемы остался -- это сложность обеспечения удовлетворительной центровки самолета, так как вес двигателя в этом случае нужно компенсировать другими весами, выдвинутыми далеко вперед, и самолеты стали длинноносыми. При тянущей схеме, когда двигатель находится впереди, топливо и грузы удобно размещаются в районе центра тяжести самолета.
После такого отступления мы вновь вернемся к временам П. Н. Нестерова, когда расчалочный моноплан привлекал летчиков своей скоростью и маневренностью. Опишем сначала самолет "Ньюпор-4", на котором П. Н. Нестерову удалось достигнуть замечательных результатов по осуществлению высшего пилотажа, и затем -- "Моран-G", на который П. Н. Нестеров перешел в 1914 г. и, летая на котором, он погиб в воздушном бою.
Самолет "Ньюпор-4" был французской конструкции; он был закуплен русским военным ведомством во Франции в 1911-- 1912 гг. и строился на русских заводах вплоть до конца 1915 г. В печати того времени можно найти упреки в адрес военного ведомства за неудачный выбор этого типа самолета. С этим нельзя в полной мере согласиться; конструкции в тот период так быстро менялись, что через один-два года они уже устаревали.
В 1911 г. самолет "Ньюпор-4" был, несомненно, передовым по своей аэродинамике и летным характеристикам и, безусловно, превосходил широко распространенные самолеты того времени -- моноплан "Блерио-11" и биплан "Фарман-4". Однако в 1913 г. самолет "Ньюпор-4" уже устарел и его пора было заменять, но это не было сделано, пока начавшаяся в 1914 г. война не выявила его полную непригодность для каких-либо военных целей. Но положительные качества самолета проявились в дальних перелетах; в перелете Севастополь -Петербург в 1912 г., осуществленном летчиками В. В. Дыбовским и Д. Г. Андреади, и в перелете по маршруту Киев-- Гатчина, осуществленном П. Н. Нестеровым в 1914 г. всего за один день. Запас мощности и высокая прочность самолета "Ньюпор-4" позволили П. Н. Нестерову выполнять глубокие виражи и петлю, что являлось серьезным испытанием для самолета.
Рис. 6. Самолет "Ньюпор-4" (1911 г.) с ротативным двигателем "Гном" мощностью 70 л. с. Площадь крыльев с подфюзеляжной частью 21,5 м2; вес пустого самолета около 450 кГ; полетный вес с одним летчиком 600 кГ.
Крупным недостатком самолета-моноплана "Ньюпор-4" был очень плохой обзор земли, что было общим недостатком монопланов того времени. Как видно из схемы самолета (рис. 6), голова летчика находилась невысоко над серединой крыла (ширина крыла 2,5 м). Другим недостатком, тоже общим для монопланов того времени, было тяжелое поперечное управление, осуществлявшееся путем искривления крыльев. Для этой цели тросы идущие к переднему лонжерону, были закреплены жестко, а тросы, идущие от заднего лонжерона, соединялись через рычажки или ролики и могли перемещаться так, что, если конец левого заднего лонжерона опускался, конец противоположного лонжерона поднимался. То, что управление было тяжелым, объяснялось не только деформированием конструкции при перекашивании крыла, но главным образом тем, что ось, относительно которой поворачивалось крыло, находилась на расстоянии, равном приблизительно 10% длины хорды, от передней кромки, а сама хорда имела длину около 2 м. В итоге аэродинамические шарнирные моменты были велики. Переход на элероны у монопланов произошел значительно позже. Для облегчения управления фирма "Ньюпор" применила такую систему управления, при которой искривление крыльев для управления креном выполнялось ножными педалями, а рулем направления управляли посредством боковых движений ручки. Такое управление не получило распространения, но оно затрудняло переход на этот самолет с самолетов других типов или с него на другие. Во всяком случае, подобная система управления считалась одним из основных минусов самолета. Рассматривая схему самолета, мы можем констатировать, что она напоминает схемы многих других самолетов, которые строились значительно позже и отличались от нее только некоторыми деталями. Самолет имел трапециевидное крыло умеренного сужения с удлинением около 5; киль отсутствовал, что являлось обычным для того времени; руль высоты был относительно невелик.
Самолет мог бы иметь довольно высокое аэродинамическое качество, если бы его не ухудшали некоторые детали: довольно грубая носовая часть, с малым развитием выпуклых поверхностей, нужных для возникновения разрежений; большая длина тросовых расчалок и сложное шасси, когда в силовую систему входили передняя и задняя пары подкосов, а средняя пара служила только для шасси. Для амортизации служила обычная рессора, стоявшая поперек потока и совершенно не обтекаемая. При эффективном удлинении, равном приблизительно 4,6, и Сх00,1 аэродинамическое качество самолета было равно примерно 6. Нужно сказать, что по сравнению с самолетами того времени это было приличное качество, обеспечивающее достаточно пологий спуск при планировании и простой переход от моторного полета к планированию.
