Сдвоеный самолет | ТМ 1938-07

Инж. В. ГОРБУНОВ и инж. М. ГУДКОВ

Сдвоенные самолеты впервые появились во время империалистической войны. Эта комбинация применялась, в частности, для того, чтобы защитить бомбардировочные самолеты от истребителей противника. В воздушном бою тяжелые бомбардировщики часто оказывались беспомощными перед быстрыми и легко маневрирующими истребителями. Для того чтобы отражать воздушное нападение, бомбардировщики часто сопровождались целым «конвоем» легких истребителей, которые должны были вступать в бой с истребителями противника. Но такая система имела свой недостаток: легкие истребители не могли брать с собой большого запаса горючего, чтобы сопровождать бомбардировщиков на дальние расстояния.

Некоторые воюющие страны пытались решать эту задачу иным способом. Отправляясь в полет, тяжелые бомбардировщики сами уносили с собой свою охрану: истребители подвешивались к фюзеляжу или к крылу бомбардировщика, а иногда с помощью особого приспособления пристраивались сверху, над крыльями. При появлении вражеских самолетов истребители отцеплялись от бомбардировщика и вступали в воздушный бой, давая возможность бомбардировщику продолжать путь к намеченной цели. После боя они снова могли прицепиться к бомбардировщику, чтобы продолжать совместный полет.

Эта остроумная идея не нашла, однако, широкого применения. Полеты комбинированных машин часто кончались аварией главным образом потому, что не удавалось найти технически совершенную конструкцию сцепления самолетов. Самым опасным был момент отрыва маленького самолета от большого: нередко при этом истребитель, не успев полностью отделиться от бомбардировщика, сталкивался с ним, и происходила катастрофа.

После империалистической войны попытки соединять самолеты в полете почти прекратились, но идея сдвоенного самолета продолжала жить. Цель ее заключается в следующем. Известно, что после того, как самолет наберет высоту и разовьет большую скорость, он может нести в два-три раза больше груза, чем он в состоянии поднять при отрыве от земли. Сравнительно небольшой самолет средней мощности мог бы транспортировать. до 10 т груза, включая сюда большой запас горючего, которого хватило бы на длительный беспосадочный путь. Но этот же самолет не может оторваться от земли, если его нагрузка превышает 5 т. Это несоответствие можно устранить с помощью специального мощного и легко нагруженного самолета, вся задача которого заключается в том, чтобы поднять небольшой, но тяжело нагруженный самолет в воздух. Дальше, на достаточной высоте, когда уже будет достигнута необходимая скорость, маленький самолет сможет продолжать путь самостоятельно.

Таким образом, небольшие и сравнительно маломощные самолеты могли бы с успехом транспортировать такой груз и покрывать такие расстояния, которые под силу только мощным многомоторным машинам.

*

Недавно в заграничных журналах промелькнули сообщения о том, что английской фирме «Шорт-Майо» удалось практически разрешить конструкцию сдвоенного самолета.

Комбинированный самолет «Шорт-Майо» состоит из большой четырехмоторной лодки «Майо», на которой установлен четырехмоторный гидроплан «Меркурий» с двумя поплавками. Нижний самолет имеет увеличенную площадь крыла и снабжен большими элеронами. Это повышает его подъемную силу и обеспечивает управление, пока самолеты сдвоены, так как органы управления верхнего самолета в это время закреплены неподвижно. На нижнем самолете имеются подмостки для установки верхнего. При этом верхний самолет опирается на две точки, между которыми устроен сцепляющий механизм. Во избежание бокового крена верхний самолет уравновешен небольшими опорами под поплавками.

Возникает вопрос: не опасно ли такое комбинирование, когда несомый самолет устанавливается сверху? Казалось бы, что в момент разъединения нижний самолет, освобожденный от тяжести верхнего, будет стремиться подняться, в то время как верхний, внезапно вынужденный нести свой вес, начнет падать. Если бы дело обстояло так, то, разумеется, операция разъединения была бы весьма опасной и грозила бы столкновением. Но опыты с «Шорт-Майо» показали, что при правильном управлении самолетами происходит обратное явление. Посмотрим, почему это получается.

Подъемная сила самолета зависит от так называемого «угла атаки», т. е. от того, под каким углом его несущие плоскости встречают поток воздуха. При небольшом угле атаки крыло имеет нулевую подъемную силу. Если затем угол атаки увеличивать, т. е. ставить плоскости самолета в более крутое положение к встречному потоку, то подъемная сила начинает расти — сначала быстро, потом все медленнее — до известного предела.

Подъемная сила зависит также и от скорости. При одном и том же угле атаки она тем значительнее, чем больше скорость самолета.

Очевидно, надо добиться такой конструкции сдвоенного самолета, чтобы при достижении известной скорости верхний самолет мог несколько изменить свой угол атаки, получить большую подъемную силу и тем самым обеспечить безопасный отрыв от нижнего.

Перед разъединением верхний самолет имеет избыток подъемной силы. Оторвавшись от нижнего, он стремится подняться, в то время как нижний, наоборот, несколько теряет свою высоту. Это гарантирует безопасность разъединения.

В конструкции «Шорт-Майо» это достигнуто тем, что верхний самолет «Меркурий», установленный на нижнем, имеет в то же время некоторую, весьма ограниченную, свободу движения. Он может, правда, очень немного, в пределах 3°, увеличить свой угол атаки по сравнению с нижним самолетом.

В момент отрыва от земли и во время набора высоты, пока сдвоенные самолеты идут еще с малой скоростью, нижний самолет «Майо» принимает на себя значительно больший вес, чем верхний. Моторы «Меркурия» при этом тоже работают, но их мощности недостаточно для того, чтобы развить необходимую для подъема скорость.

С увеличением скорости подъемная сила «Меркурия» начинает расти все больше и больше. Наступает момент, когда подъемная сила «Меркурия» становится достаточной, чтобы нести его вес. Изменяя угол атаки в пределах 3°, пилот «Меркурия» увеличивает подъемную силу своего самолета по сравнению с нижним. При этом верхний самолет получит избыток подъемной силы и будет уже принимать на себя часть веса нижнего.

Приближается момент разъединения. Избыток подъемной силы у верхнего самолета должен быть достаточным для отрыва, от нижнего, но не слишком большим, чтобы разъединение не происходило чересчур резко. Поэтому механизм скрепления самолетов устроен так, что разъединение может происходить лишь тогда, когда разъединяющее усилие находится в пределах от 3 до 5 тыс. фунтов (английский фунт = 0,45 кг).

Разъединительный механизм имеет три крючка. Один из них снабжен пружиной и может действовать не раньше, чем будет достигнуто усилие в 3 тыс. фунтов. Одновременно перед пилотами вспыхивают сигналы, предупреждающие о том, что избыток подъемной силы верхнего самолета достаточен для разъединения. Пилоты предупреждают друг друга по телефону, что они готовы. После этого пилот нижнего самолета отцепляет свой крючок. Пилот верхнего самолета делает то же самое. Затем автоматически освобождается третий крючок.

После разъединения возникает напряженный момент, пока пилоты видят один другого. Пилот нижнего самолета ощущает лишь, что верхний самолет ушел от него: он не слышит более над собой шума его моторов. Пилот верхнего самолета в момент отрыва чувствует, что самолет начал слушаться управления. Его первые действия очень ответственны: если он не отклонит ручку управления вперед, то самолет может подняться слишком круто, потерять скорость и перейти в падение; если же отклонит вперед чересчур далеко, верхний самолет может потерять высоту и оказаться в опасной близости к нижнему. Но это напряженное состояние длится лишь несколько секунд.

Устройство комбинированного самолета «Шорт-Майо». Верхний самолет «Меркурий» стоит на подставках. Для его устойчивости под поплавки подведены небольшие опоры. Разъединительный механизм установлен в середине.

Перед первым опытом «Шорт-Майо» возникало опасение, что поток воздуха при разъединении может заметно измениться, и это вызовет непредвиденные осложнения. Однако первое же пробное разъединение прошло совершенно гладко.

После отцепления «Меркурий» должен рассчитывать на самостоятельную посадку. К тому времени как «Меркурий» должен будет приземлиться, он израсходует горючее, и вес его уменьшится настолько, что посадка не будет грозить никакой опасностью. На случай же вынужденной посадки в середине бака устроены специальные клапаны для выпуска горючего. От клапанов по всему фюзеляжу проходит трубопровод. Точка выхода бензина находится внизу, на большом расстоянии от выхлопных патрубков мотора, чтобы устранить возможность воспламенения выбрасываемого топлива.

Вес «Меркурия» с полной нагрузкой превышает 9 т. Максимальный вес, при котором самолет может взлететь на собственной мощности, всего 5,8 т. Если поднять «Меркурий» в воздух с полной нагрузкой, он сможет взять такой запас горючего, которого хватит на безостановочный полет из Англии в Нью-Йорк. Правда, для обратного полета ему придется совершить самостоятельный взлет, так как в Нью-Йорке не будет его «компаньона» — «Майо». В этом случае «Меркурий» будет лететь, как обычный гидроплан, и проделает этот путь с двумя остановками — в Ньюфаундленде и Ирландии.

Первые удачные опыты «Шорт-Майо» уже привлекли усиленное внимание авиаконструкторов к проблеме сдвоенных самолетов, как к одной из наиболее интересных современных технических проблем в самолетостроении.