Летательные аппараты нетрадиционных схем - [54]
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.
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»).
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.
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.
