Листая страницы истории авиации, то и дело натыкаешься на конструкции, вызывающие недоумение: то ли это гениальное прозрение, то ли инженерный курьёз. Однако в случае с проектами Чарльза Циммермана — Vought V-173 («Воут») и его боевым наследником XF5U — внешность обманчива.
За комичными прозвищами вроде «Летающий блин» или «Оладья» скрывалась, пожалуй, самая радикальная платформа середины XX века. Это была не просто причуда конструктора, а дерзкая попытка обмануть физику, объединив несовместимое: скоростные качества истребителя и возможности вертолёта.
В этой истории мы разберём, как именно работала машина, почему её корпус выдерживал удар строительной бабы и по какой причине этот шедевр в итоге отправили на свалку истории.
Читайте: «Рельсовый самолёт» Бенни (1930) – Как поезд с пропеллером разгонялся до 193 км/ч
Теория дисковидного крыла малого удлинения
В основе всего проекта лежал вызов классической аэродинамике 30-х годов.
Инженеры того времени знали аксиому: крыло малого удлинения (короткое и широкое) — это приговор для подъёмной силы из-за чудовищного индуктивного сопротивления. Виной всему концевые вихри, срывающиеся с законцовок крыла и тормозящие полёт.
Но Чарльз Циммерман, работавший тогда в NACA, решил не бороться с проблемой, а перевернуть её с ног на голову.
Он придумал концепцию «активного крыла». Суть идеи была по-своему изящной: разместить огромные пропеллеры на самых краях дискообразного фюзеляжа. Хитрость заключалась в направлении вращения – винты крутились навстречу друг другу так, что лопасти шли вверх на внешней стороне диска.
Этим манёвром Циммерман фактически уничтожал вредные вихри, заставляя воздух работать на подъёмную силу, а не против неё. Но и это не всё. Винты не просто тянули самолёт вперёд — они омывали мощным потоком всю несущую поверхность «блина».
Даже если машина зависала в воздухе на нулевой скорости, крыло продолжало «летать» в потоке от собственных пропеллеров. Это позволяло пилоту выходить на такие углы атаки, при которых обычный истребитель давно бы свалился в штопор и рухнул камнем вниз.
Vought V-173 – Деревянно-тканевый прототип
Чтобы проверить теорию практикой, в 1942 году в небо подняли прототип V-173.
Это был своего рода черновик: лёгкая конструкция из дерева, обтянутая тканью, с парой скромных моторов Continental A-80 по 80 «лошадей». Казалось бы, такая энерговооружённость не сулила ничего хорошего, но «Летающий блин» удивил всех.
Главной головной болью конструкторов стала трансмиссия. Двигатели спрятали глубоко в фюзеляже, а крутящий момент к винтам передавали через сложнейшую систему длинных валов и редукторов.
Причём инженеры предусмотрели и перекрёстную синхронизацию: отказ одного мотора не был фатальным — второй продолжал крутить оба пропеллера, спасая машину от неминуемого крена.
Уже на испытаниях V-173 творил чудеса. При сильном встречном ветре он мог взлетать и садиться практически вертикально, а посадочная скорость составляла смешные 32 км/ч. Правда, выглядело это пугающе: пилоту приходилось задирать нос машины под угол в 45 градусов.
Чтобы винты не вспахали землю, конструкторам пришлось приделать к самолёту несоразмерно длинные «ходули» шасси.
За штурвалом побывал даже знаменитый Чарльз Линдберг (первый в мире лётчик, перелетевший в одиночку через Атлантику без пересадок).
Поначалу скептически настроенный, он был поражён тем, насколько послушной оставалась машина на малых скоростях, прощая пилоту ошибки, которые на другом самолёте стоили бы жизни.
Композитная броня и инженерный монстр XF5U
Если V-173 был летающей лабораторией, то его преемник XF5U создавался как бескомпромиссная боевая машина для флота.
Здесь инженеры Vought («Воут») шагнули вперёд своего времени, применив революционный материал Metalite. По сути, это был прадедушка современных композитов: сэндвич-панель из двух листов сверхпрочного алюминия с прослойкой из бальзового дерева.
Такая «слойка» давала фюзеляжу невероятную жёсткость. Конструкторам удалось избавиться от частокола шпангоутов и стрингеров внутри, освободив место и получив идеально гладкую аэродинамическую форму. Диск получился монолитным и фантастически прочным.
Под капотом у этого монстра рычали два радиальных мотора Pratt & Whitney R-2000-7 Twin Wasp, выдававших в сумме почти 3000 лошадиных сил на форсаже.
Чтобы переварить такую мощь, пришлось создать уникальные четырёхлопастные винты. Их лопасти крепились на шарнирах, напоминая вертолётный автомат перекоса.
Это позволяло менять циклический шаг, стабилизируя «блин» на режимах висения — технология, которая в полной мере раскроется лишь в вертолётостроении.
Расчётные характеристики и скорости
На бумаге Vought XF5U выглядел абсолютным ультиматумом в небе.
Его расчётный диапазон скоростей просто не укладывался в голове: от возможности висеть на месте (при встречном ветре) до рывка на скорости более 724 км/ч.
Инженеры всерьёз полагали, что с установкой газотурбинных двигателей аэродинамика Циммермана позволит перешагнуть рубеж 800 км/ч.
Для палубной авиации это была мечта: истребитель, способный взлететь с пятачка на палубе эскортного авианосца или даже торгового судна, но при этом несущий вооружение штурмовика.
Планировалось установить либо шесть крупнокалиберных пулемётов, либо четыре 20-мм пушки. Добавьте к этому живучесть, обеспеченную дублированными системами и бронебойной конструкцией новых материалов, и вы получите идеального воздушного бойца.
Управление тоже было с изюминкой. На задней кромке диска располагались «флаппероны» — гибрид закрылков и элеронов. Поскольку они находились прямо в потоке от винтов, самолёт слушался руля даже тогда, когда набегающего потока воздуха практически не было.
Вибрации, джеты и уничтожение прототипа
Но, как часто бывает, амбиции разбились о суровую реальность практики и экономики.
Ахиллесовой пятой проекта стала вибрация. Трансмиссия, передающая бешеную мощь через весь фюзеляж, вызывала резонанс, грозивший разрушить узлы крепления. Инженеры бились над этой проблемой годами, меняя валы и демпферы, но драгоценное время уходило.
К 1947 году, когда XF5U, наконец, был готов к полёту, мир вокруг изменился.
В небе уже свистели первые реактивные «Фантомы», и поршневая авиация стремительно устаревала. ВМС США, очарованные скоростями джетов, охладели к сложной механике «Оладьи». Финансирование перекрыли, проект закрыли.
Финал истории Vought XF5U достоин голливудской драмы. В 1948 году поступил приказ утилизировать оба построенных экземпляра. Рабочие подогнали кран с металлической шар-бабой, чтобы разбить самолёты как старые постройки.
Но когда тяжёлый шар ударил по фюзеляжу, он... просто отскочил. Композит Metalite оказался настолько упругим и прочным, что «блин» выдержал даже такой удар, не получив серьёзных повреждений.
Чтобы уничтожить этот инженерный шедевр, пришлось взяться за газовые резаки и методично, кусок за куском, распиливать уникальную машину. Ни один XF5U не уцелел; человечеству остался лишь старенький V-173, который сейчас покоится в Смитсоновском институте.
Реставрация и наследие V-173
Когда в начале 2000-х специалисты взялись за реставрацию выжившего V-173, они словно вскрыли капсулу времени.
Под слоями старой краски и хлопковой обшивки обнаружилась невероятно плотная компоновка. Инженеры 40-х боролись за каждый сантиметр внутреннего пространства, втискивая кабину и баки между вращающимися валами.
Очистка каркаса открыла и секреты кинематики. Циммерман использовал цельноповоротные рули для максимальной эффективности, что подтвердили и современные продувки в аэродинамической трубе.
Эксперты пришли к выводу: если бы проекту дали шанс и оснастили турбовинтовыми двигателями (как на современном конвертоплане), то смогли бы получить невероятно эффективный транспортник вертикального взлёта ещё полвека назад.
Итог
Судьба Vought XF5U — наглядный пример того, как контекст убивает инновации.
Аэродинамическая схема Циммермана отлично решала извечный конфликт между скоростью и подъёмной силой, и в классе винтовых машин с фиксированным крылом её так никто и не превзошёл.
Сегодня, конструкторы ломают головы над созданием эффективных аппаратов VTOL (вертикального взлёта и посадки) для городских аэротакси и военных дронов, идеи «Летающего блина» снова выглядят актуальными.
Интеграция силовой установки с несущим корпусом, прочность сэндвич-панелей, управление вектором тяги — всё это было придумано и реализовано в металле почти 80 лет назад.
Проект V-173 и XF5U так и не взлетел, став жертвой реактивной лихорадки, но он доказал главное: законы физики не являются догмой для тех, кто готов мыслить нестандартно.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU