Раритеты американской авиации

Каждая аэродинамическая схема имеет свои достоинства и недостатки. Например, самолет, построенный по классической схеме, с хвостовым оперением, имеет хорошую устойчивость и управляемость, но при этом неоптимален по массе и аэродинамическому сопротивлению, так как ему необходим массивный фюзеляж с длинной хвостовой балкой для размещения оперения. Схема «утка» дает самолету высокую маневренность и улучшает его массогабаритные параметры благодаря более рациональному использованию объемов фюзеляжа и размещению горизонтального оперения в носовой части летательного аппарата. Бесхвостая схема, для которой характерно полное отсутствие оперения, привлекательна благодаря возможности уменьшения аэродинамического сопротивления (за счет отсутствия оперения), а также массы фюзеляжа, который можно полностью занять грузом, топливом и силовой установкой или вовсе от него отказаться, разместив агрегаты и полезную нагрузку внутри собственно крыла. Такая доведенная до экстремума бесхвостая схема получила название «летающее крыло».

Основным недостатком летающего крыла является его неустойчивость по тангажу, усугубляемая малейшими изменениями центровки и положения аэродинамического фокуса, – в этом случае летательный аппарат начинает вращение по тангажу, которое довольно трудно парировать из-за того, что плечо выноса управляемых поверхностей самолета – элевонов – относительно центра масс весьма незначительно и требует больших расходов рулей и зачастую их постоянного отклонения в одну и ту же сторону.

Авиаконструкторы Германии, СССР и США строили бесхвостые самолеты в течение первой половины 20 столетия и, надо признать, достигли определенного совершенства. Правда, дело в основном ограничивалось легкомоторными спортивными самолетами и планерами. В годы Второй мировой войны в Германии В. Мессершмиттом и братьями Р. и В. Хортен были созданы первые боевые бесхвостки. И если ракетоплан Me-163 имел тонкое стреловидное крыло и толстый фюзеляж, в котором размещался летчик, силовая установка, топливо и окислитель, то истребитель Хортен-IX, известный также как Гота-229, по своей компоновке являлся чистым летающим крылом, с двигателями, прочими агрегатами, кабиной летчика и вооружением, «похороненными» внутри утолщенного стреловидного крыла.

Постройка тяжелого самолета с использованием схемы «летающее крыло» сулила высокое значение весовой отдачи, невообразимое для самолета аналогичной массы, построенного по классической схеме. Именно этот фактор стал определяющим в разработках талантливого американского авиаконструктора Джона К. Нортропа.

Нортроп всегда являлся сторонником доведенной до совершенства аэродинамической чистоты летательных аппаратов. Еще работая на фирме «Локхид», он создал в конце двадцатых годов серию легких одномоторных пассажирских монопланов «Вега», имевших очень чистые формы и лишенных многочисленных подкосов и расчалок, являвшихся обязательными элементами конструкции большинства современников «Веги».

Нортроп с середины тридцатых годов начал последовательно претворять в жизнь инженерную мечту своей жизни: создание большого самолета – летающего крыла. На свой страх и риск он в 1940 г. построил легкомоторный деревянный самолетик N1M с двумя поршневыми двигателями «Франклин» мощностью всего по 65 л. с., обладавший несколькими интересными особенностями.

Самолет N-9M в полете над Калифорнией. В кабине Джон Нортроп

Большинство бесхвосток и летающих крыльев до этого момента имели прямое крыло, оптимальное с точки зрения создания максимальной подъемной силы. Но эти машины имели плохую управляемость в канале тангажа по причине, описанной выше. N1M имел толстое стреловидное крыло большого удлинения (более 7). Уменьшение коэффициента подъемной силы из-за применения стреловидного крыла с лихвой компенсировалось хорошими несущими свойствами толстого профиля. Стреловидность увеличивала плечо выноса элевонов относительно центра масс самолета до вполне приемлемой величины, обеспечивая самолетику приемлемую управляемость по тангажу. Убирающееся шасси с носовой стойкой, двигатели, баки и прочие агрегаты были утоплены в крыло. Плавные линии самолета нарушал лишь выпуклый фонарь кабины летчика и два небольших кронштейна с толкающими пропеллерами. В передней кромке крыла имелось два больших овальных воздухозаборника двигателей.

Для улучшения путевой устойчивости Нортроп снабдил свое детище отогнутыми вниз законцовками крыла. Правда, в ходе летных испытаний выяснилось, что путевая устойчивость от применения отогнутых законцовок практически не возросла, а конструкцию они значительно усложнили. Кроме того, при грубой посадке существовал риск задеть законцовкой за поверхность ВПП. Поэтому в дальнейшем от этой детали конструкции решили отказаться.