Экспериментальный самолет Gloster E.28/39 Pioneer. Великобритания. Часть 2

Окончание монографии Мирослава Балоуса из журнала «Letectvi+Kosmonautika» (выпуск 22 за 1996 год), которая, думаю, заинтересует читателей и коллег.

Первым британским реактивным самолетом был Gloster E.28/39 (W4041/G), совершивший свой первый полет 15 мая 1941 года с аэродрома в Крануэлле. В кабине исторического самолета сидел летчтк-испытатель флайт-лейтенант (капитан авиации) Филип Сейер. В первой части монографии, посвященной экспериментальным самолетам Glosteru E.28/39, получивший обозначение по аббревиатуре и цифрам спецификаций Министерства авиации, читатели познакомились с обстоятельствами создания этой неприметной машины, но и посвятили значительную часть текста сэру Фрэнку Уиттлу – человеку, который с 1920-х годов занимался исследованиями в области ротационных двигателей, т.е. реактивных двигателей с компрессором и турбиной, и которого, в первую очередь британцы, считают настоящим изобретателем реактивного двигателя.

Фрэнк Уиттл, сам будучи пилотом и инструктором, смог воплотить свою идею в жизнь, подав в 1930 году заявку с целью запатентовать одно из возможных компоновочных решений реактивного двигателя и семь лет спустя вместе с сотрудниками основанной им компании Power Jets Ltd. Азпустил на тормозном стенде первый экспериментальный реактивный двигатель WU (Whittle Unit No.1). Фрэнк Уиттл, чья плодотворная жизнь оборвалась в августе 1996 года, стал свидетелем широкого развития реактивных двигателей, получил звание коммодора авиации и, в конечном итоге, был удостоен рыцарского звания.

Первый британский реактивный самолет Gloster E.28-39 Pioneer, спроектированный главным конструктором компании Gloster Aircraft Company (Gloster) Джорджем Картером и заказанный Министерством авиации в двух экземплярах (W4041/G и W4046), был оставлен в конце первой части монографии в момент, когда W4041/G под управлением летчика-испытателя Филипа Сейера оторвался от взлетной полосы Крануээлла и начал набирать высоту.

Первый полет представлял собой настоящий прыжок в неизвестность – никто не ожидал от Сейера ни большой продолжительности полета, ни сложных маневров. После взлета во время устойчивого набора высоты пилот убрал шасси и закрылки, перевел машину в горизонтальный полет и вскоре после этого зафиксировал приборную скорость 386 км/ч (240 миль в час). Он не собирался увеличивать скорость и поэтому осторожно потянул рычаг газа назад и уменьшил обороты двигателя. Скорость снизилась лишь незначительно, но нетерпеливый пилот попробовал немного развернуть самолет влево и вправо. Самолет вел себя превосходно, а его двигатель не имел склонности к неожиданностям. После серии разворотов на 360° пилот перевел машину в горизонтальный полет по прямой, снизил обороты до холостого хода и при постепенно снижающейся скорости выпустил закрылки и шасси. Снижаясь на скорости 145 км/ч, он попробовал еще один небольшой разворот с небольшим наклоном, а затем направил машину в сторону взлетно-посадочной полосы для долгой и не слишком крутой предпосадочной глиссады. Через семнадцать минут W4041/G коснулся взлетно-посадочной полосы Крануэлла сначала колесами основных стоек, а затем и колесом носовой стойки. После того как самолет вырулил на выделенную для стоянки площадку, наблюдатели этого исторического события в истории авиации устремились к самолету с еще «свистевшим» двигателем W.1. Далее последовали рукопожатия, многочисленные поздравления и позже в ангаре тосты с бокалами, полными пузырящимся шампанским (французские шампанское было довоенным, так что эта страна также внесла свой вклад в развитие реактивной авиации…).

В течение следующих двух недель испытаний Филип Сейер совершил пятнадцать полетов общей продолжительностью десять часов. К удивлению и немалому удовлетворению Фрэнка Уиттла, еще не забывшего об отсутствии интереса со стороны Министерства авиации три года назад, W.1 работал настолько безупречно, что ни его конструктор, ни технические специалисты компании Power Jets не сочли нужным провести его тщательную проверку. Как мы уже упоминали в предыдущей части монографии, двигатель W.1 был первым британским реактивным двигателем, допущенным для летных испытаний. Фрэнк Уиттл и возглавляемая им компания Power Jets постоянно совершенствовали двигатель, и поэтому к моменту первого полета W4041/G на тормозном стенде уже испытывался двигатель W.1A тягой 5,16 кН (527 кг) при 17750 оборотах в минуту и завершалось изготовление двигателя W.2, тяга которого, согласно ожиданиям, должна была быть еще больше.

В конце мая 1941 года завершился первый этап летных испытаний. С двигателем W.1 с тягой 3,8 кН (390 кг) нельзя было ожидать достижения более высоких скоростей, большей скороподъемности и, по сути, проверки всех параметров полета. Поэтому W4041/G автотранспортом был возвращен на завод компании Gloster. На этот раз самолет был отправлен не в темные мастерские в бывших гаражах, а прямо в Брокворт, поскольку опасность налетов немецких ВВС в значительной степени миновала. На заводе в Брокворте на W4041/G был установлен двигатель Power Jets W.1A. На тормозном стенде данный двигатель показал тягу в 5,16 кН (1160 фунтов; 526 кгс), что позволяло увеличить летные характеристики самолета. Для дальнейших полетов прототипа Министерство авиации выбрало расположенный поближе к заводу новый аэродром в Эджхилле, куда после замены силовой установки и был отправлен самолет. 4 февраля 1942 года начались наземные испытания силовой установки и были выполнены первые рулежки. Долгий перерыв между первым полетом 15 мая 1941 года и началом новых испытаний был вполне объясним. На заводе компании Gloster замена силовой установки представляла собой не просто установку нового двигателя, а изменение практически всех систем и оборудования, касающихся силового агрегата. Помимо этого изменения произошли и в конструкции планера самолета. W4041/G получил новое крыло типа E (т.н. E-Wing) со скоростным аэродинамическим профилем GW.2 с максимальной толщиной примерно на половине длины хорды. Центр подъемной силы сместился назад, что также соответствовало большей массы двигателя W.1A. 16 февраля 1942 г. самолет снова поднялся в воздух. В ходе первых летных испытаний выяснилось, что новый двигатель работает более спокойно и приемисто и даже с меньшим уровнем шума. Новое крыло не оказало негативного влияния на летные характеристики, только скорость сваливания увеличилась менее чем на 7 км/ч. Однако новые, более тщательные испытания привели к обнаружению первых проблем с реактивным двигателем.

Через два часа двадцать минут полета двигатель пришлось заглушить – о проблеме сообщил необычный звук, исходящий из двигателя. После осмотра турбины выяснилось, что после «прогрева» в предыдущем запуске лопатки турбины (закрепленные в турбинном колесе так называемыми елочками, свободно закрепленными в «зубчатых» пазах, которые устраняли эффект различного теплового расширения лопаток и турбинного колеса) имеют слишком малый зазор с внешней оболочкой турбины и «царапаются» об нее. Устранение неполадок путем шлифования законцовок лопаток (с необходимой балансировкой вала турбины и компрессора) заняло около десяти дней. Однако проблемы продолжались. 24 марта 1942 года Филип Сейер впервые в полете столкнулся с серьезным отказом силовой установки. Только немедленная остановка двигателя предотвратила его разрушение и возможное возгорание самолета после того, как одна из лопаток турбины лопнула во время работы и повредила внутреннюю часть двигателя. Филип Сейер без затруднений посадил Gloster E.28/39 по полосу аэродрома в Эджхилле. Этот дефект, а также его обнаружение и исправление привели к почти трехмесячному перерыву в испытаниях.

В июне 1942 года самолет был возвращен из ремонта. В шестой день того месяца W4041/G под управлением Филипа Сейера набрал высоту 9150 метров и столкнулся с дальнейшими неожиданными трудностями. Хотя трубопровод для подачи смазочного масла, расположенный вблизи горячего двигателя, мог нагреваться, сильный мороз на высоте полета вызвал такое затвердевание смазочного масла, что в течение нескольких секунд прекратилась его поступление к главному подшипнику вала турбины. Главный подшипник, подвергавшийся большим тепловым нагрузкам, перегрелся, и двигатель просто «заклинило». Филип Сейер вновь продемонстрировал свое летное мастерство, направив свой W4041/G в сторону аэродрома и посадить планирующий Gloster E.28/39 на взлетную полосу аэродрома в Эджхилле. Впоследствии дефект был устранен путем увеличения диаметра маслопровода и теплоизоляции масляного бака. Однако даже опытная в импровизациях компания Power Jets не смогла вовремя устранить дефект, и поэтому самолет простоял на земле без двигателя еще три с половиной месяца. С сегодняшней точки зрения может показаться, что все шло очень медленно и негибко, но давайте не будем забывать, что в то время это был совершенно новый тип силовой установки с абсолютно новым принципом движения и что опыта предыдущей эксплуатации подобных двигателей просто не было. Дефекты устранялись и прогресс достигался в значительной степени методом проб и ошибок.

27 сентября 1942 года Филип Сэйер снова сидел в кабине W4041/G с задачей про тестировать новую систему подачи смазочного масла. Похоже, что новая система работала неважно, потому что после взлета Филип Сэйер заметил падение давления масла и перегрев двигателя. После отключения двигателя, которое было произведено во время набора высоты, последовала довольно трудная посадка, результатом которой стало спасение машины, хотя законцовка левой консоли крыла была повреждена. В следующем месяце снятый с самолета W.1A провел на тормозном стенде компании Power Jets.

В дополнение к уже случившимся проблемам, словно их было недостаточно, заводской пилот компании Gloster Филип Сейер погиб во время испытаний поршневого истребителя Hawker Typhoon, который компания начала выпускать по лицензии. В ноябре 1942 года на W4041/G начал летать новый летчик-испытатель компании Gloster Майкл Донт. После испытаний в Эджхилле казалось, что теперь все в порядке. К этому времени и руководство Министерства авиации и командование Королевских ВВС с нетерпением хотели передать Gloster E.28/39 для испытаний военным летчикам.

W4041/G был доставлен в Фарнборо, где находился RAE. В Фарнборо Майкл Донт, пилоты RAE и строевые летчики Королевских ВВС провели серию испытательных полетов, во время которых они на W4041/G набирали высоту более 9000 метров. После того как ресурс установленного на самолет двигателя закончился (с учетом проводимых проверок и ремонтов он составлял около 25 часов), самолет был поставлен на прикол и отправлен в компанию Gloster, точнее в филиал компании в Бентаме. Там планер ждала установка совершенно нового двигателя конструкции Фрэнка Уиттла – ТРД Power Jets W.2/500 с тягой 5,34 кН (545 кгс).

Тем временем на заводе компании Gloster было завершено изготовление второго экземпляра экспериментального самолета Gloster E.28/39 с военным номером W4046. Для этого самолета был выбран «промышленный» двигатель W.2B, изготовленный компанией Rover Motors Company, которая подготовила его конструкцию для серийного производства. Однако в течение некоторого времени второму экспериментальному самолету Gloster E.28/39 пришлось некоторое время бездействовать. С новым двигателем W4046 был доставлен на аэродром Эджхилл только в конце февраля 1943 года. Его пилотом был Джон Грирсон. Тем временем компания Gloster уже провела испытания прототипа F.9/40, который позднее стал знаменитым под обозначением Meteor и для тестирования которого логично был выбран Майкл Донт. Первый экземпляр F.9/40 (военный номер DG202/G) был оснащен двигателями Rover W.2B.

Первый полет W4046 состоялся 1 марта 1943 года. Однако в первую очередь необходимо было устранить проблемы с тормозами основных стоек шасси. Когда самолет стоял на стоянке или когда его двигатель работал на холостом ходу, развивая большую тягу по сравнению с более ранним W.1A, тормоза основных стоек шасси испытывали повышенные нагрузки, перегревались и подвергались опасности повреждения. Уже во время своих первых полетов Джон Грирсон смог разогнать W4046 до скорости свыше 400 миль в час (664 км/ч), что было значительно выше требований спецификации E.28/39.

19 апреля 1943 года Министерство авиации запланировало демонстрацию новейших самолетов в аэропорту Хэтфилд военному руководству страны во главе с премьер-министром Уинстоном Черчиллем. За два дня до показа, 17 апреля, W4046 под управлением Майкла Донта перелетел из Эджхилла в Хэтфилд. В качестве самолета-лидера машину Майкла Донта сопровождал истребитель Typhoon Королевских ВВС. Перелет был использован командиром 11-й группы Истребительного командования для имитации «засады» на реактивный самолет. Два истребителя Spitfire Mk.V взлетели и взяли курс на трассу перелета. Хотя «Спитфайры» обнаружили группу из «Тайфуна» и E.28/39, Майкл Донт без предварительной договоренности с пилотом сопровождавшего его поршневого истребителя перевел рычаг газа на максимальную крейсерскую мощность и в мгновение ока «Спитфайры» потеряли W4046 из виду. Согласно рассказам участников, «Спитфайры» над Хэтфилдом появились только после того, как механики уже загнали W4046 в ангар. Уинстон Черчилль был доволен демонстрацией новой техники, что на практике проявилось во все большей поддержке разработки реактивных двигателей и самолетов. После возвращения в Эджхилл Майкл Донт уже летал на «католике» W4041/G, так что пилоты «Спитфайров» могли в полной мере насладиться групповым полетом с E.28/39.

3 мая 1943 года W4046 был доставлен в Фарнборо (снова в сопровождении «Спитфайра», пилот которого, сквадрон-лидер [майор авиации] Дэви [Sqn. Ldr. Davie] выжимал все что только можно из «Мерлина» своего истребителя, чтобы не отставать от реактивного самолета). В Фарнборо W4046 без проблем пролетал около пятидесяти часов, но затем возникли трудности с управлением элеронами, которые «зависали» во время маневрирования на больших высотах. Однако осмотр машины не выявил дефектов.

30 июля 1943 года произошла трагедия. Сквадрон-лидер (майор авиации) Дэви, тестировавший W4046 для RAE, поднялся на высоту 11280 метров. На большой высоте снова возникли проблемы с элеронами: они настолько замерзли, что из отклонения несмотря на все усилия пилота были минимальными. При следующей попытке «расшевелить» элероны ручку управления заклинило окончательно. Обо всем происходящем на борту Дэви сообщал по радио на землю, поэтому наблюдатели из RAE в любой момент знали, что происходит в воздухе. Сразу после того, как ручку управления заклинило, самолет перевернулся на спину и вошел в перевернутый штопор. Пилот тщетно пытался выйти из штопора и перейти в горизонтальный полет, но затем, видя тщетность усилий, решил покинуть машину. Однако большие перегрузки не позволили ему открыть фонарь кабины. К счастью, вращение ускорялось, а перегрузка возрастала до такой степени, что пилот был выброшен из кабины. Это произошло на высоте почти 10000 метров. К счастью, у раненого Дэви на парашюте был аварийный запас кислорода, а на лице респиратор, и он, даже с обморожением, выжил после двадцатиминутного спуска на парашюте. Однако несчастный W4046 врезался в землю и от удара превратился в груду смятого и обгорелого листового металла.

Расследование тогда выявило весьма банальную причину авиакатастрофы. Вместо рекомендованного мелкодисперсного незастывающего масла для смазки шарниров элеронов и системы их управления механики использовали стандартный и легко затвердевающий вазелин…

Однако за свою недолгую карьеру W4046 продемонстрировал самую высокую скорость среди самолетов Gloster E.28/39 – 750 км/ч, достигнутые в полете на большой высоте после того, как пилот «разогнал» двигатель свыше разрешенного максимального числа оборотов. Тем временем первый Gloster E.28/39 (W4041/G) был оснащен двигателем W.2/500 и был возвращен к летным испытаниям, целю которых был сбор данных о работе и поведении двигателя в полете на больших высотах. В основном W4041/G совершал полеты с аэродрома в Брокворте. Однажды на высоте 10980 метров разбился плексигласовый фонарь кабины пилота, в другом случае пыль, забившаяся в подшипники элеронов, затрудняла их перемещение. Во время испытательных полетов на больших высотах находившиеся на земле наблюдатели видели белый след, который обычно создается реактивным самолетом. На этом испытания E.28/39, в которых принимали участие пилоты компании Gloster и в которых была зафиксирована наибольшая высота полета в 12853 метров, подходили к концу. Во время этих испытаний летчики компании продемонстрировали большие мужество и силу воли, ведь кабины экспериментальных самолетов не были герметизированы и не были оснащены системами обогрева и кондиционирования воздуха! При этом минимальная температура, измеренная на высоте 10000 метров, составила минус 56,6°C.

10 октября 1943 года W4041/G был доставлен на аэродром Мортон-Валенс, а в последний день этого месяца – в RAE, Фарнборо. Там он получил вспомогательные вертикальные поверхности, установленные у законцовок горизонтального оперения и предназначенные для улучшения продольной устойчивости. После установки дополнительных поверхностей испытания были возобновлены только 9 марта 1944 года. В апреле истек срок службы двигателя W.2/500, и поэтому 26 апреля авиамотор был снят с самолета. В июле на планер был установлен новый двигатель W.2/700 (серийный номер 10) и было возвращено крыло с «медленным» аэродинамическим профилем. Первый полет W4041/G с двигателем W.2/700 (с тягой 7,56 кН [772 кгс]) состоялся 25 августа 1944 года.

В начале сентября, 5 числа этого месяца, самолет был поврежден после того, как во время полета фонарь сорвался и врезался в хвостовое оперение. Еще в сентябре, во время перерыва на ремонт, на самолет был установлен новый двигатель W.2/700 (серийный номер 11); еще раз самолет был ремоторизирован в декабре 1944 года (серийный номер 15). Однако на этом испытания первого британского реактивного самолета закончились. Весной 1945 года W4041/G был окончательно выведен из эксплуатации, а его двигатель был демонтирован. Самолет уже считался будущим музейным экспонатом. На W4041/G нанесли оригинальный коричнево-зеленый камуфляж, со стабилизатора удалили вспомогательные вертикальные поверхности, чтобы максимально приблизить его к тому виду, в каком он впервые поднялся в воздух. Летом 1945 года он стал одним из экспонатов британской авиационной выставки, организованной в честь победы на разбомбленной площади на лондонской улице Оксфорд-стрит. В апреле следующего года W4041/G стал собственностью Музея науки в Лондоне. Вместе с двигателем W.1 самолет с тех пор является предметом постоянной экспозиции.

Историческое достижение сэра Фрэнка Уиттла, кавалера орденов «За заслуги», Британской империи и Бани, для британской и мировой авиации не забыто. В год его смерти значение вклада Фрэнка Уиттла в авиацию также оценено на авиасалоне в Фарнборо, где посетители своими глазами могли увидеть реактивный двигатель Power Jets W.2/700.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Gloster E.28/39 представлял собой экспериментальный цельнометаллический низкоплан, предназначенный исключительно для испытаний в полете турбореактивного двигателя. 15 мая 1941 года прототип с военным номером W4041/G совершил первый полет и стал первым британским самолетом, поднявшимся в воздух.

Фюзеляж

Фюзеляж самолета круглого поперечного сечения имел полумонококовую конструкцию и был изготовлен из листов и штампованных деталей из легких металлических сплавов (дюралюминий). Основу силового набора фюзеляжа составляли двадцать шпангоутов; усиленные шпангоуты имели металлические узлы крепления передней стойки шасси, лонжеронов крыла и креплений двигателя. В своей передней оконечности фюзеляж имел воздухозаборник, разделенный две половины вертикальной перегородкой. За воздухозаборником воздуховодный канал разделялся на два рукава, проходивших вдоль бортов кабины пилота и направлявшихся в расположенный за ней моторный отсек. Доступ в моторный отсек, конструкция которого была усилена дополнительными стрингерами, осуществлялся с помощью расположенной на верхней стороне фюзеляжа съемной панели с работающей обшивкой.

Закрытая кабина пилота, фонарь которой имел сдвигающуюся назад подвижную часть и цельный выпуклый ветровой козырек, была оснащена основными пилотажно-навигационными приборами. Обычная «моторная» приборная панель дополнялась непривычными для того времени указателями температуры масла на основных подшипниках, температуры газа за турбиной, сдвоенными тахометрами со шкалой, проградуированной до частоты вращения 18000 оборотов в минуту, указателями давления топлива и масла и т.д.. Кабина пилота не была герметизированной, не имела систем обогрева и вентиляции. Кресло пилота не было катапультируемым.

Крыло

В компании Gloster было спроектировано простое трапециевидное крыло с закругленными законцовками. Основу силового набора крыла составляли один основной лонжерон и два вспомогательных. В каждой консоли крыла было по 14 нервюр, большая часть которых была сдвоенной. Средства механизации крыла состояли из элеронов, имевших весовую компенсацию, и закрылков. Элероны имели металлический силовой набор и полотняную обшивку. В консолях крыла были размещены ниши основных стоек шасси, потребовавшие «выпучивания» в местах их размещения как верхней, так и нижней поверхностей. Для самолета были изготовлены два комплекта несущих поверхностей: первый имел аэродинамический профиль NACA 23012, второй – «скоростной» профиль Gloster GW.2 (ЕС. 1240). У каждого комплекта консолей крыла закрылки были цельнометаллическими щелевыми. Управление закрылками осуществлялось с помощью гидравлического привода. Крыло с углом поперечного V равным 4°12′ имело угол установки плюс 1° и относительное удлинение 5,75.

Хвостовое оперение

Стабилизатор горизонтального оперения имел размах 3,66 метра и неизменяемый угол установки плюс 1,75°. Силовая набор стабилизатора состоял из трех лонжеронов, семи нервюр и четырех полунервюр в каждой консоли. Рули высоты имели весовую балансировку без роговой компенсации. Каждый из рулей высоты имел металлические каркас и восемь нервюр и полотняную обшивку. Киль с двумя основными и одним вспомогательным лонжеронами имел переднюю кромку, усиленную восемью полунервюрами. На задней кромке киля на трех шарнирах был установлен руль направления с роговой компенсацией. Руль направления, имевший семь нервюр и полотняную обшивку, не оснащался триммером.

Шасси

Носовая стойка шасси с расположенным в вилке одним колесом, не оснащенным тормоза, с помощью гидравлического привода убиралась в нишу, расположенную в фюзеляже между двумя рукавами воздуховода. Ниша передней стоки закрывалась двумя створками. На более позднем этапе испытаний над колесом был установлен небольшой щиток. Колеса основных стоек шасси также как и переднее колесо оснащались шинами низкого давления и размещались в вилках. Основные стойки с помощью гидравлического привода убирались в ниши, расположенные за основным лонжероном крыла. Колеса были оснащены гидравлическими тормозами. Каждая из ниш закрывалась двумя створками. В состав шасси также входила хвостовая предохранительная опора.

Силовая установка

В тексте статьи были описаны типы установленных на экспериментальных самолетах Gloster E.28/39 реактивных двигателей и их тяги. Двигатель W.1 отличался центробежным компрессором с двухсторонним рабочим колесом, десятью камерами сгорания с противопотоком и одноступенчатой осевой турбиной. Двигатель включал в себя топливные насосы, масляный насос для принудительной смазки по замкнутому контуру, гидравлический насос и электрогенератор. Маслобак находился непосредственно на двигателе, основной топливный бак емкостью 368 литров находился в фюзеляже за кабиной пилота. Заливная горловина бака находилась на задней части аэродинамического обтекателя, расположенного за фонарем кабины пилота. Здесь также находился бензобак, предназначенный для запуска двигателя. Штатным топливом реактивного двигателя был т.н. керосен – керосиновое топливо с примесью парафина.

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип: Gloster E.28/39 Pioneer (W4041/G)

Назначение: экспериментальный самолет

Статус: прототип

Примечание: W4046, оснащенный двигателем W.2B, на высоте 3050 метров достиг скорости 750 км/ч

Снимки, если не указано иное, Gloster, IWM, Jane’s и из коллекции автора.

источник: Miroslav Balous «Gloster E.28-39 Pioneer (Squirt) Část II.» «Letectvi+Kosmonautika» 1996-22, str.40-44/1432-1436