Столетняя история «летающего крыла»

Таковы факты, на фоне которых началась авиаконструкторская деятельность А.Липпиша. Критически проанализировав опыт предшественников, Липпиш не стал копировать их конструкции. Он отверг чайкоподобное крыло "Вельтензеглера" из-за конструктивной сложности и прочностных недостатков. Крыло большой стреловидности, как у Данна, также было отвергнуто по причине его меньшей подъемной силы и большего веса. Самобалансирующееся прямое крыло с S-образным профилем страдало чрезвычайной чувствительностью к изменению центровки. Оптимальными свойствами, решил конструктор, будет обладать крыло небольшой стреловидности (15° — 20°) со специальным профилем, обеспечивающим неизменность точки приложения подъемной силы.

Свой первый бесхвостый планер "Е2" Липпиш спроектировал в 1921 г. Ни средств, ни летного опыта у молодого конструктора не было, поэтому строил и испытывал аппарат летчик Готтлиб Эспенлауб. Это был верхнеплан с колесным шасси, на котором находилось сиденье пилота. Крыло размахом 10 м имело симметричный профиль "Геттинген-410", а балансировочную силу создавали слегка отклоненные вверх элевоны. Для улучшения путевой устойчивости под крылом установили кили.

Первый бесхвостый планер А.Липпиша.

Результаты испытаний были неважными. "Е2" мог летать, но летал плохо из-за небольшой подъемной силы симметричного профиля. Во время одного из полетов планер потерпел аварию, и Липпиш предпочел не восстанавливать малоудачный аппарат. Несколько лет конструктор занимался планерами обычной схемы, но в 1924 г. вновь обратился к схеме "бесхвостка".

Новый планер Липпиш не случайно назвал "Эксперимент". Его крыло было составлено из разнообразных профилей. В центральной части находились

обычные искривленные профили, обладающие большой подъемной силой, которые сменялись симметричными, а на концах стояли профили обратной кривизны. Благодаря этому приему конструктор обеспечивал продольную балансировку и одновременно уменьшал обусловленные стреловидностью крутящие нагрузки на крыло.^[4]

Липпиш сам испробовал "Эксперимент" в воздухе. Планирующие свойства улучшились, однако из-за небольшой стреловидности аппарат слабо реагировал на отклонение расположенных близко к центру тяжести рулей высоты (элевонов). В конце концов планер снабдили обычным хвостовым оперением.

Итак, первые опыты не внушали оптимизма. Но Липпиш продолжал работать. В 1925 г. для этого открылись новые возможности — конструктор получил назначение на пост главы Авиационного отдела Научно-исследовательского института Рон-Розиттенского общества содействия парящему полету (впоследствии — Германский научно-исследовательский институт изучения парящего полета, DFS).

В рамках научных исследований института Липпиш провел серию экспериментов с большими свободнолетающими моделями и опыты в аэродинамических трубах. В результате он пришел к выводу о целесообразности применения в конструкции "бесхвосток" новых профилей с увеличенной кривизной и большей относительной толщиной, отличающихся значительной подъемной силой. Такие профили называются "профили Жуковского", так как были разработаны в России Н.Е.Жуковским.

Александр Липпиш (справа) на Ронских планерных состязаниях.

Следующим этапом стало создание в институтских мастерских семейства бесхвостых планеров "Шторх". Первый "Шторх" построили в 1927 г. Он был значительно совершеннее первых "бесхвосток" Липпиша. Кроме нового профиля, планер отличался большим размахом крыла с более прочной двухлонжеронной конструкцией, усиленной подкосами, закрытой гондолой с прикрепленной снизу посадочной лыжей, новой формой элевонов. Балансировка, как и прежде, обеспечивалась аэродинамической круткой вдоль размаха.

Для лучшей устойчивости относительно продольной оси консоли крыла были отклонены вверх (на языке специалистов это называется "поперечное V крыла"). Крыло имело размах 12,2 м, а его площадь равнялась 22 м^2.

Испытывал "Шторх-I" опытный немецкий планерист Б.Неринг. Чтобы избежать частых поломок при посадке расположенных под крылом килей, в следующей модели, "Шторх-I", их поставили на крыле. На этот раз на планере летал Фриц Штаммер. Летчики отмечали плохую путевую устойчивость в полете и недостаточную эффективность элевонов — следствие малой стреловидности крыла. Устранение поперечного V крыла не дало заметных результатов.

В 1928 г. появился "Шторх-III", с новой гондолой с вертикальными стенками и с жестко закрепленными килями на крыле.^[5] Для большего эффекта кили имели изогнутый профиль наподобие крыльевого, обращенный выпуклой стороной внутрь.