Летательные аппараты нетрадиционных схем

Принципиально имеется некоторое аэродинамическое преимущество в установке воздушного винта непосредственно в хвостовой части самолета. Однако размещение двигателя в этой зоне не является практичным, так как в этом случае значительная масса двигателя находится далеко от центра масс. (В идеальном случае двигатель должен располагаться как можно ближе к центру масс.) В большинстве созданных самолетов с толкающими винтами двигатель располагается достаточно далеко впереди, а привод воздушных винтов осуществляется посредством длинных валов. Такая схема порождает немало чисто механических проблем; некоторые из них не удавалось решить вплоть до последнего времени. В тех случаях, когда более тяжелые самолеты требовали большей мощности силовой установки, часто устанавливались дополнительные двигатели. Установка дополнительных двигателей всегда влечет за собой трудности в выборе места их расположения. В случае использования двух двигателей они обычно устанавливаются по бортам фюзеляжа (независимо от схемы установки воздушного винта) для обеспечения равенства моментов от тяги двигателей относительно центра масс. В случае четырех двигателей дополнительную пару целесообразно установить на консольной части крыла, что обеспечивает максимальный КПД воздушных винтов. Однако такая схема имеет существенный недостаток — установленные на консольных частях крыла двигатели создают значительный по величине разворачивающий момент. Этот момент уравновешен в том случае, если внешние двигатели дают примерно одинаковую тягу, однако в случае отказа одного из них (что не исключено) двигатель, установленный на противоположной стороне, создает разворачивающий момент, который не может быть сбалансирован отклонением руля направления. С 1915 г., когда стали появляться крупные самолеты, конструкторы четырехдвигательных машин старались максимально приблизить двигатель к фюзеляжу для минимизации асимметрии тяги двигателей правого и левого бортов. Иногда двигатели устанавливались попарно в гондолах по противоположным бортам фюзеляжа и оснащались тянущим и толкающим воздушными винтами. В других случаях одна пара двигателей устанавливалась достаточно низко между крыльями (или же непосредственно на нижнем крыле) самолетов бипланной схемы, а другая пара - над верхним крылом. Принципиальным недостатком такой схемы является то, что самолет значительно легче разворачивается относительно оси тангажа, чем относительно оси рыскания или крена. Различие в тяге двигателей, установленных в верхней и нижней частях самолета, оказывает серьезное влияние на балансировку самолета. Один из таких шестидвигательных бомбардировщиков разбился при выполнении первого взлета после того, как на разбеге были включены верхние два двигателя. Эти двигатели располагались на высоте примерно 8,5 м от земли, и их включение создало значительный по величине момент, вследствие чего самолет перевернулся через нос.

Попытки группировать 4 или большее число двигателей близко к фюзеляжу были частыми вплоть до конца 1920-х гг., когда совершенствование системы управления позволило располагать все двигатели в одну линию - вдоль размаха крыла. Еще один крупный шаг вперед в этом отношении был совершен в конце 1920-х-начале 1930-х гг., когда широкое применение монопланных крыльев с профилем большой относительной толщины дало возможность встраивать мотогондолы в конструкцию крыла. Это позволило существенно улучшить аэродинамические обводы создаваемых самолетов.

Разработка летающих лодок, имеющих фюзеляж в виде корпуса, способного плавать на воде, снова поставила конструкторов авиационной техники перед необходимостью расположения воздушных винтов достаточно высоко над водой. Для самолетов этого класса традиционной стала установка двигателей в гондолах между крыльями или над ними. Такое решение приводило к увеличению массы конструкции и порождало ряд технических сложностей. Отметим, что и сегодня выбор места для установки воздушного винта является основной проблемой при создании летающих лодок.

В ходе развития авиации были исследованы и экспериментально опробованы различные схемы установки двигателей и воздушных винтов как для однодвигательных, так и для многодвигательных самолетов. Некоторые из этих схемных решений оказались удачными и стали стандартными в практике авиастроения. Другие же показали свою нежизнеспособность и остались лишь в анналах истории авиации.

Одной из особенно популярных схем установки двигателей являлось размещение их внутри фюзеляжа непосредственно в центре масс самолета. Воздушные винты приводятся в этом случае с помощью длинных валов, а сам винт располагается либо в носовой части фюзеляжа, либо в хвостовой. В случае многодвигательных самолетов с установкой двигателей по бортам фюзеляжа привод винтов осуществляется с помощью механической системы передачи крутящего момента. В большинстве случаев такая схема установки двигателей и воздушных винтов порождала больше трудностей, чем преимуществ.