Летательные аппараты нетрадиционных схем

Путь для разработки новых схем размещения двигателей на самолетах открыли реактивные двигатели, не имеющие воздушных винтов и поэтому устраняющие требование обеспечения необходимых зазоров между винтом и землей. Реактивные двигатели часто устанавливаются в гондолах, где они работают в условиях, практически эквивалентных тем, в которых находились винтовые двигатели. В других случаях реактивные двигатели устанавливаются внутри конструкции самолета, что позволяет целенаправленно реализовывать компоновочные преимущества реактивных двигателей, обеспечивая «чистые» аэродинамические формы самолета (рис. 7.4).

Рис. 7.4.Послевоенный британский реактивный самолет «Вампир» двухбалочной схемы (фирма «Де Хевиленд»).

ВОЗДУШНАЯ ТОРПЕДА «ПОЛАН-ТАТЕН»

Как только в практике авиастроения прочно утвердилась классическая аэродинамическая схема самолета с крылом в передней части фюзеляжа и хвостовым оперением в задней, наиболее логичной схемой установки двигателя стала схема с тянущим винтом. Однако установка толкающего винта в хвостовой части фюзеляжа также обладает некоторыми достоинствами. Одним из этих достоинств является уменьшение интенсивности воздушного потока, воздействующего на летчика в открытой кабине. Другим достоинством этой схемы (которое до конца не осознавалось на заре авиации, когда самолеты обладали сравнительно невысокими скоростями полета) было уменьшение сопротивления фюзеляжа, проходящего сквозь невозмущенный поток, а не через мощный вихрь, сходящий с воздушных винтов. Правда, следует сказать, что оборотной стороной этого являлось снижение эффективности поверхностей хвостового оперения в отсутствие воздействия на них сходящего с воздушных винтов потока.

Схеме установки двигателей с толкающими винтами присущи два главных недостатка. Первый из них - необходимость обеспечения зазора между воздушным винтом и землей. В случае невысокого основного шасси взлетно-посадочный угол самолета мал, что существенно увеличивает скорость отрыва самолета при взлете и посадочную скорость при посадке.

Другой и, вероятно, основной недостаток этой схемы связан с необходимостью устанавливать двигатель близко к центру масс самолета и обеспечивать привод воздушного винта с помощью длинных передаточных валов. Ряд сопутствующих этому механических проблем был разрешен только лишь в 1950-е гг. Молтоном Тейлором при создании семейства летательных аппаратов «Аэрокар». Тейлор применил в своих конструкциях сухую муфту сцепления двигателя и приводного вала.

Показанный на рис. 7.5 французский самолет «Полан-Татен» был назван «воздушной торпедой» из-за очень обтекаемой (по тем временам) формы фюзеляжа. Отметим высокий хвостовой костыль и горизонтальное положение самолета на стоянке по сравнению с обычными самолетами с тянущим винтом.

Рис. 7.5. Французский самолет «Воздушная торпеда» фирмы «Полан-Татен» (1911 г.). Толкающий винт самолета расположен за хвостовым оперением.

ЛЕТАЮЩАЯ ЛОДКА КЕРТИССА 1912 г.

Когда началась разработка самолетов, способных выполнять полеты с водной поверхности, произошло быстрое разделение этих аппаратов на два основных класса — морские самолеты, представляющие собой стандартные наземные машины, оснащенные поплавковым шасси, и летающие лодки (гидросамолеты) — аппараты, у которых фюзеляж напоминает лодку.

Большинство самолетов, оснащенных поплавками, не сталкивается с проблемами обеспечения зазора между воздушным винтом и поверхностью воды, и установка двигателя в носовой части самолета для таких машин вполне приемлема. В классе летающих лодок такая установка двигателей встречается довольно редко по вполне очевидной причине — воздушные винты должны находиться достаточно далеко от воды.

Глен Кертисс столкнулся с такой проблемой, когда в 1912 г. он создавал летающую лодку. Однако для такого самолета проблема не представляла серьезных трудностей. Конструктору удалось эффективно, с компоновочной точки зрения, заменить на одном из своих самолетов-бипланов с толкающим винтом шасси на лодочный корпус. При этом из конструкции были исключены хвостовые балки, а оперение установлено на корпус лодки в хвостовой части. Двигатель самолета размещался между крыльями биплана на достаточной высоте (рис. 7.6).

Рис. 7.6.Летающая лодка Кертисса (1912 г.), по схеме которой впоследствии строились почти все однодвигательные летающие лодки.