[показать]
Принципиальным недостатком любых, не только палубных, самолетов является необходимость разбега и пробега на взлете - посадке. Из-за этого огромные средства расходуются на строительство аэродромов с длинными бетонными взлетными полосами, а также авианосцев, чьи палубы должны обеспечивать катапультный горизонтальный взлет самолетов, посадку с использованием тросового аэрофинишера, а также стоянку летательных аппаратов, готовящихся к вылету. Размеры этих кораблей, а следовательно, их водоизмещение и стоимость возрастали с головокружительной быстротой.



Между тем, еще в ходе Второй мировой войны стало ясно, что большие конвои транспортных судов, перебрасывающие живую силу, технику и припасы на заморские театры военных действий, должны иметь прикрытие с воздуха. В противном случае практически беззащитные транспорты становились легкой добычей для подводных лодок и авиации противника. Это прекрасно продемонстрировал, в частности, опыт проводки «северных конвоев» союзников в Мурманск.
Если задача противолодочной обороны конвоев могла успешно решаться кораблями охранения - эсминцами, фрегатами и корветами, - оснащенными глубинными бомбами и противолодочными торпедами (желательно, с акустическим самонаведением), то отражение атак с воздуха только зенитной артиллерией имело невысокую эффективность. Требовалось создать над охраняемым корабельным ордером «зонтик» ПВО из истребителей-перехватчиков.
Эта проблема в ходе войны решалась тремя способами. Первый, наиболее очевидный, заключался в сопровождении конвоя авианосцем с перехватчиками на борту. Но, как уже говорилось, авианосец - корабль дорогой, единичной постройки, его потеря сопоставима с национальной трагедией даже для таких не последних морских держав, как Англия или Япония. На все
конвои авианосцев априори не хватало. Для преодоления этого дефицита в США зародился новый класс авианосцев - конвойных. Это были небольшие и дешевые корабли с относительно невысокой скоростью хода, которые могли нести по 20-25 самолетов, обеспечивая ПВО и ПЛО охраняемых судов.
Второй способ заключался в оборудовании транспортных судов полетными палубами, на которых можно было разместить 3-5 самолетов. Эта концепция получила наименование «МАС-шип» (транспортное авианесущее судно). МАС-шипы имели весьма низкую эффективность, их роль, в основном, сводилась к морально-психологическому воздействию на противника (Не тронь нас, вон самолет в воздухе дежурит.)
И, наконец, третий способ состоял в оснащении гражданского судна пороховой катапультой, с которой в случае появления воздушного противника мог стартовать сухопутный истребитель. Эта концепция получила наименование «САМ-шип» (транспортное судно, оборудованное катапультой). САМ-шипы получили распространение только в Англии. В качестве перехватчиков на них использовались истребители Хоукер «Харрикейн». Основной недостаток данной концепции состоял втом, что истребитель после катапультирования терялся, так как сесть ему было уже некуда. При этом летчик спасался с парашютом, а на судне-носителе имелась специальная команда спасателей, вылавливавшая его из воды. За всю войну было зафиксировано всего семь успешных атак «Катафайтеров»-ис-требителей с САМ-шипов, причем в одном случае летчик «Харрикейна» все же утонул.
Решением проблемы воздушного прикрытия конвоев могло стать создание летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой, способного эксплуатироваться с палубы любого более-менее крупного боевого корабля или грузового судна. С появлением во второй половине 40-х гг. прошлого века надежных грузоподъёмных вертолетов проблема противолодочной обороны без участия авианосцев была решена: появились специализированные винтокрылые машины, несущие опускаемые гидролокаторы для обнаружения подводного врага и торпеды для его уничтожения. Но в качестве перехватчика вертолет использовать невозможно.

[показать]
Проекции боевого вертиплана КонвэрХРУ-1 «Пого»

[показать]
прототип «Пого» на висении

В то же время, флотская авиация США уже перешла на реактивную технику, но технических предпосылок для постройки самолета вертикального взлета и посадки еще не имелось, т.к. отсутствовал реактивный двигатель с высоким значением удельной тяги. Такой двигатель появился лишь в начале 60-х гг. - и не в США, а в Англии. Выход виделся один - создание самолета-перехватчика безаэродромного базирования с вертикальным взлетом и посадкой с использованием мощного турбовинтового двигателя. '
В 1950 г. ВМС США объявили конкурс на разработку такой машины. Наиболее многообещающие проекты были представлены фирмами Конвэр и Локхид, которые и вышли в финал конкурса. В 1952 г. с ними были заключены контракты на изготовление двух прототипов и одного планера для статиспытаний. В обоих случаях летательный аппарат имел вертикальное стояночное положение и должен был совершать взлет по-вертолетному, используя тягу винтов большого диаметра. Аппараты такого типа в то время назывались колеоптэами (по названию родоначальника класса вертикально взлетающих аппаратов, французского самолета вертикального взлета Нор Авиасьон «Колеоптэр»). В настоящее время, по классификации ФАЙ, данный класс летательных аппаратов именуется «верти-план» - аппарат с вертикальным стартовым положением, имеющий фиксированное крыло.
Для того чтобы обеспечить аппарату потребную для вертикального взлета энерговооруженность (порядка 1,35 - 1,4), необходим был очень мощный двигатель. В качестве силовой установки для обоих аппаратов выбрали новый ТВД Аллисон УТ-40А-14, представлявший собой фактически два двигателя Т-38, расположенных в общем корпусе рядом, работавших на общий планетарный редуктор и передававших мощность на два концентрических вала противоположного вращения. Двигатель имел важную особенность: он мог кратковременно форсироваться до мощности, примерно на 30% превышавшей номинальную (с 5850 до 7100 л.с.). В техническом задании была также оговорена возможность долговременной работы двигателя в вертикальном положении. Для этого топливная система нового двигателя была оснащена противоперегрузочной емкостью. Фирма Аллисон занималась разработкой YT-40 параллельно с работами по вертикально взлетающим самолетам. Работы продвигались достаточно быстро, благодаря наличию большого технического задела.
Исходя из того, что новый аппарат, проектируемый Конвэром и получивший индекс XFY-1, должен взлетать с качающейся палубы, инженеры этой фирмы приняли совершенно правильное решение о том, что стояночная высота их нового детища должна быть минимальной, а база опор шасси - по соображениям устойчивости - максимально возможной. Центр масс должен был находиться на минимально возможной высоте над опорной поверхностью. Компоновка нового оригинального истребителя была всецело подчинена этим принципам.
Аэродинамики фирмы уже имели большой опыт проектирования самолетов бесхвостой схемы с треугольным крылом. В новой разработке было также решено применить крыло, по форме близкое к треугольному, с небольшой положительной стреловидностью по задней кромке. Поскольку задача достижения сверхзвуковых скоростей перед конструкторами не ставилась, да и не могла ставиться (применение воздушного винта с прямыми лопастями в принципе не позволяет преодолеть звуковой барьер), крыло сделали достаточно толстым, а внутри него разместили емкие топливные баки. Кроме того, аппарат имел развитое вертикальное оперение, состоявшее из верхнего и нижнего треугольных килей. Для того чтобы совершить аварийную горизонтальную посадку, нижний киль можно было отстрелить. Для этого в местах крепления его лонжеронов к силовым шпангоутам фюзеляжа были установлены два пиропатрона.
Крыло и кили имели мощную многолонжеронную конструкцию с дополнительными силовыми нервюрами и несущей обшивкой. Силовые элементы и обшивка были выполнены'из алюминиевого сплава.
Шасси XFY-1 имело оригинальную конструкцию: оно состояло из четырех легких стоек с длинноходовыми однокамерными амортизаторами, расположенных в законцовках килей и крыла. Стойки были оборудованы одинарными самоориентирующимися колесами небольшого диаметра. Благодаря тому, что посадка должна была происходить с минимальной вертикальной скоростью, шасси получилось весьма легким и простым. Для того чтобы избежать скатывания аппарата с палубы, предполагалось на серийных машинах
применить простой механизм, разворачивающий перед посадкой все четыре колеса таким образом, чтобы они катались по кругу. Позже точно такой же механизм начали устанавливать на шасси палубных вертолетов.
Двигатель располагался в средней части короткого фюзеляжа, перед ним был смонтирован массивный редуктор. Конструкция последнего позволяла в крейсерском полете для экономии топлива отключать один из двигателей спарки, при этом мощность работающего двигателя, благодаря наличию редуктора, равномерно распределялась на два винта противоположного вращения. Небольшой радиатор для охлаждения масла, смазывающего, редуктор, располагался в ванне под носовой частью фюзеляжа. Каждый двигатель спарки имел индивидуальный воздухозаборник. Сопла обоих двигателей были выведены в хвостовую часть фюзеляжа, располагаясь, как и двигатели, рядом.
Трехлопастные винты большого диаметра были разработаны фирмой Кертисс Электрик. Винты имели постоянную угловую скорость вращения и изменяемый шаг. Наличие двух винтов противоположного вращения взаимно нейтрализовало их реактивные моменты. Лопасти винтов имели тонкий профиль и значительную эродинамическую крутку. Не надо забывать, что движитель планировался многорежимным: он должен был создавать тягу и в горизонтальном полете, и на режиме висения при нулевой скорости набегающего потока. Для достижения максимального КПД винтов в режиме горизонтального полета их законцовки были сделаны прямоугольными. Перед втулками винтов под неподвижным обтекателем на серийных машинах должна была располагаться антенна радиолокатора системы управления огнем. На прототипах обтекатель был выполнен зацело с втулкой переднего винта, а под ним был установлен весовой аналог радиолокатора.
Механизация крыла состояла из двух элевонов большой площади, оба киля имели рули направления. Все аэродинамические поверхности были снабжены гидроусилителями. Элевоны и рули не теряли эффективности и на режиме висения, т.к. даже в этом случае они находились в зоне обдува винтов.
Кабина летчика была приподнята над двигательной установкой и располагалась в характерном «горбе», оборудованном сдвижным фонарем. Остекление кабины обеспечивало летчику в маршевом полете хороший обзор вперед и в стороны, обзор же назад был неудовлетворительным из-за наличия развитого гар-грота. Катапультируемое кресло летчика устанавливалось на оригинальном подвесе, и на режимах вертикального взлета и посадки его спинка отклонялась вперед на угол 45 град., чтобы летчик занимал более-менее привычное сидячее положение.
Вооружение нового истребителя должно было размещаться в больших контейнерах на законцовках крыла, вне диска винтов. Отрабатывались варианты как пушечного, так и ракетного вооружения (четыре пушки Мк-12 или до 46х50-мм неуправляемых ракет). Но на прототипах никакого вооружения - равно как и целевого оборудования - так и не было установлено, а на законцовках крыла разместили обтекатели с весовыми аналогами систем вооружения. На левом крыльевом обтекателе и на нижнем киле, вне поля скоростей воздушной струи от винтов, были установлены две штанги приемников воздушного давления.
Для ведения перехвата истребитель должен был оснащаться системой автоматического выхода на рубеж залпа фирмы Сперри и баллистическим вычислителем, сопряженным с радиолокационной станцией. Архитектура боевого комплекса была уже отработана, установить его на аппарат было бы несложно.
В концевых радиопрозрачных обтекателях вертикального оперения планировалось разместить радиосвязные и навигационные антенны. Однако на прототипах из радиооборудования имелись только КВ-радиостанции.
Небольшой компактный аппарат (длина фюзеляжа вместе с обтекателем БРЛС составляла всего 9,4 м) получился весьма устойчивым - угол опрокидывания составил 26 град. В этом плане конкурент ХРУ-1 - вер-типлан Локхид ХРУ-1 - был гораздо менее удачен, так как его выполнили по классической аэродинамической схеме с Х-образным хвостовым оперением.

[показать]
В горизонтальном полете вертиплан управлялся аналогично самалету-«бесхвостке»


В результате аппарат получился очень высоким, а расположение двигателя и тяжелого редуктора в носовой части фюзеляжа привело к тому, что угол опрокидывания составил всего 12,5 град.
Период НИОКР занял более двух лет. В конце 1952 г. на заводе фирмы Конвэр в г. Сан Диего началась сборка двух прототипов ХРУ-1. Некоторые сложности возникли при компоновке двигательного отсека: фирма Аллисон внесла изменение в конструкцию силовой установки, не предупредив смежников. В результате в конструкцию фюзеляжа пришлось оперативно вносить изменения. Впрочем, на график работ это недоразумение почти не повлияло. К началу 1954 г. сборка обоих прототипов и планера, предназначенного для статических испытаний, была завершена.
Параллельно с процессом сборки новых аппаратов фирма вела работы по созданию разнообразных сооружений для обеспечения базирования перехватчика, В частности, в марте 1954 г., к моменту выкатки первого прототипа, для него был полностью готов мобильный ангар. Он представлял собой шестиугольную усеченную пирамиду, установленную на многочисленных колесах. Внутри пирамиды имелось три палубы, соединенные трапами. Для того чтобы поместить аппарат в ангар, пирамида разъединялась на две части по плоскости симметрии, после чего перехватчик закатывался внутрь либо вручную - усилиями команды из 6-8 человек, либо с помощью трактора-тягача. Наличие трех палуб внутри ангара позволяло без каких-либо проблем производить профилактические осмотры, мелкий ремонт всех бортовых систем и в будущем - перезарядку оружия. В случае необходимости, ангар вместе с аппаратом можно было буксировать тягачом.
Нужно сказать, что, в отличие от своего конкурента -фирмы Локхид, проектировавшей, скорее, не боевую машину, а не более чем экспериментальную машину и, как бы выразились в наши дни, «демонстратор технологии», инженеры Конвэра вели работы с тем прицелом, что прототип с минимальными изменениями может стать эталоном для серии боевых машин. В конструкцию были введены все необходимые для серийного аппарата узлы и агрегаты, либо вместо них установили весовые аналоги. Этот подход полностью себя оправдал в ходе программы летных испытаний.
Для проведения испытаний аппарат в марте 1954 г. был перевезен на авиабазу Моффетт Филд, где имелся громадных размеров дирижабельный ангар с высотой
свода в 59,5 м, построенный еще в 50-е гг. для флотского дирижабля «Акрон». Для испытаний на привязи требовалась идеально спокойная атмосфера, обеспечить которую можно было только в таком ангаре.

[показать]
Передвижной ангар очень облегчал жизнь техникам, занятым обслуживанием вертиплана.


2 августа 1954 г., после ряда газовок и подлетов на привязи, осуществленных в ангаре и подтвердивших работоспособность двигателя и всех бортовых систем аппарата, а также прояснивших реакцию аппарата на дачу рулей, вертиплан ХРУ-1, получивший прозвище «Пого» (спортивный снаряд, «палка-попрыгунчик»), под управлением летчика С. Коулмана совершил первый вертикальный взлет. Сразу была достигнута высота 12 м. Это стало эпохальным событием в истории авиации: впервые самолет взлетел вертикально!
Первые несколько полетов представляли собой простые отрывы от земли с последующим зависанием и вертикальной посадкой в точке взлета. Начало летных испытаний прошло в целом беспроблемно, но выяснился и один из принципиальных недостатков «Пого»: на вертикальном режиме полета летчик имел очень плохой обзор назад - вниз, его ограничивала спинка сидения и гаргрот.
В сентябре прошла серия полетов, в ходе которых проверялась управляемость «Пого» на режиме висе-ния. При даче элевонов в канале крена, аппарат поворачивался вокруг продольной оси, при перемещении ручки вперед - назад перемещался горизонтально вдоль оси ОУ, а при педалировании - из стороны в сторону вдоль оси 02. Точность пилотирования на ви-сении была весьма высока, рули - эффективны, висе-ние вблизи экрана - стабильно. Единственная проблема, с которой так и не смогли справиться - это реверс рулей на высоте менее 5 м. В результате была выдана рекомендация заходить на посадку на высоте более 9 м, а затем фиксировать рули в нейтрали и осуществлять вертикальный спуск с небольшой вертикальной скоростью (в то время на печальном опыте пилотажа вертолетов уже было известно о таком коварном явлении, как «вихревое кольцо»). При резком вертикальном снижении вертолета воздух, прокачиваемый несущим винтом сверху вниз, вследствие быстрого вертикального перемещения аппарата вновь оказывался сверху и повторно засасывался несущим винтом. Из-за этого расход воздуха через диск винта, - а стало быть, и его тяга - моментально снижались до нуля, а вертолет падал и разбивался. То же самое относилось в полной мере и к «Пого», который на режиме висения представлял собой ни что иное, как вертолет соосной схемы.
С использованием результатов испытаний на висе-нии были разработаны законы управления аппаратом на переходном режиме и в маршевом полете. После подбора передаточных чисел для всех поверхностей управления и всех режимов полета (в зависимости от угла тангажа и воздушной скорости) можно было переходить к испытаниям в горизонтальном полете. Для продолжения программы «Пого» перевезли на аэродром фирмы Конвер, в Сан Диего.
2 ноября 1954 г. «Пого» взлетел и завис над бетонкой на высоте около 80 м. Летчик отдал ручку от себя на полный ход, аппарат наклонился и начал разгоняться по горизонтали, постепенно переходя в горизонтальный полет. Двигатель был форсирован до максимальной взлетной мощности, и в результате через 25 с «Пого» перешел в управляемый горизонтальный полет по-самолетному. Спинка кресла летчика заняла нормальное положение. По поведению в воздухе аппарат являлся классической «бесхвосткой»: он имел низкий запас устойчивости по тангажу, при снижении скорости выходил на большой угол атаки и имел большой радиус виража. Управляемость по тангажу и рысканью оказалась прекрасной, но вот по крену «Пого» управлялся вяловато - давала себя знать избыточная площадь вертикального оперения. Весьма хорошими оказались штопорные характеристики: благодаря постоянному обдуву крыла винтами, оно продолжало создавать подъемную силу даже на углах атаки, которые для реактивной машины были уже закритическими. Срыва потока не происходило, валежки не наблюдалось. Благодаря этим факторам, самый опасный режим полета вертиплана - переходный от висения к горизонтальному полету - проходил без каких-либо проблем.
После короткого полета самолет вернулся к точке старта. Летчик выполнил «горку» с зависанием в верхней точке, и тут стало ясно, что посадка - тем более на маленькую площадку - является для аппарата достаточно непростой задачей. При плохом обзоре назад (вниз) на режиме висения точно посадить «Пого» просто не представлялось возможным. Хорошо еще, что внизу была бескрайняя бетонка заводского аэродрома, а не крохотный клочок корабельной палубы.
Тем не менее 4 ноября в Сан Диего аппарат в числе других экспериментальных машин фирмы Конвэр был продемонстрирован представителям прессы на земле и в режиме висения. «Пого» выполнил несколько эволюции, не переходя в горизонтальный полет. Особого ажиотажа полеты вертиплана не вызвали: большинство гостей фирмы в этот день представляли не специализированные авиационные издания, а средства массовой информации и, следовательно, были дилетантами. Скорее всего, они не уловили принципиальной разницы между «Пого» и обычным вертолетом. К тому же показ «Пого» остался в тени последующего, уже описанного выше события - демонстрационного полета и гибели в воздухе реактивного гидроплана «Си Дарт» с летчиком Чарльзом Риджбургом.
В ходе нескольких последующих полетов была изучена картина обтекания аппарата на висении и в маршевом полете. Для этого «Пого» обклеивали шелковинками, визуализировавшими аэродинамический поток вблизи обшивки аппарата. Несмотря на значительную высоту кабины, обтекание хвостовой части оказалось вполне приемлемым, без отрывов потока. На больших углах атаки, свойственных переходным режимам полета, когда верхний киль входил в аэродинамическую тень фюзеляжа, путевая устойчивость и управляемость в канале рысканья, благодаря наличию нижнего киля, оставались хорошими. Максимальная же скорость аппарата оставляла желать лучшего: в то время как боевая авиация успешно преодолела звуковой барьер, вертиплан принципиально - в силу примененного на нем движителя - не мог развить у земли скорость более 820 км/ч. На высоте 4573 м аппарат разгонялся до 976 км/ч на чрезвычайном режиме. Выяснилось также, что боевой радиус действия «Пого» не превышает 350 км - в основном из-за того, что при форсировании до взлетной мощности удельный расход топлива возрастал почти в два раза.
Для увеличения скорости входа в вираж на «Пого» решили ввести отклонение рулей направления в режиме элевонов при даче ручки в канале крена. А вот с обзором на посадке дело обстояло хуже. Опытные летчики-испытатели изучили динамику аппарата на висении и довольно точно сажали вертиплан с минимальным отклонением от выбранной точки касания. А вот когда аппарат попробовал облетать строевой летчик, прошедший курс инструктажа, дело чуть не кончилось аварийной посадкой. В результате посадку самолет все же совершил, но лишь при поддержке команд с земли. Именно сложности с посадкой стали причиной охлаждения интереса ВМС США к самолетам вертикального старта. Фирма Локхид вообще разочаровала представителей заказчика: ее самолет ХП/-1 «Сэлмон» хоть и совершил первый полет несколько раньше «Пого», но только с горизонтальным взлетом, будучи оборудованным обычным неубирающимся шасси.

[показать]
Для визуализации картины обтекания аппарата в полете, прототип «Пого» был обклеен шелковинками

Речь о переходе на режим висения даже не заходила. Но и «Пого», как выяснилось, не отвечал своему основному назначению: он не мог использоваться с неподготовленной палубы корабля. То есть взлететь он, конечно, мог, а вот приземлиться на ограниченный «пятачок» ему было уже не по силам. И дело не только в плохом обзоре назад - в конце концов, можно было установить в поле зрения летчика панорамное зеркало, которое сняло бы эту проблему. В решении об отказе принять вертипланы на вооружение основную роль сыграли другие факторы: низкая максимальная скорость «Пого», небольшой запас топлива, из-за чего продолжительность полета даже с преимущественным использованием экономического режима не превышала полутора часов, и реверс рулей на околонулевых высотах, из-за которых аппарат при касании палубы становился фактически неуправляемым.
После завершения летных испытаний, в ходе которых «Пого» налетал всего 43 ч, в январе 1955 г. программа ХРУ-1 была закрыта. Первый прототип вертиплана с серийным номером 138649 был выкуплен у фирмы музеем флотской авиации США в г. Норфолк, штат Вирджиния. Второй самолет, так и не успевший полетать, был в конце года утилизирован - также как и планер, предназначенный для статических испытаний.
Проблема вертикального взлета для истребителя была решена лишь в начале следующего десятилетия, когда британская фирма Хоукер Сиддли создала самолет «Харриер», оснащенный двухконтурным турбореактивным двигателем «Пегасус» с поворотными соплами.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ АППАРАТА ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА (ВЕРТИПЛАНА) КОНВЭР XFY-1 «ПОГО»
Вертиплан представлял собой цельнометаллический самолет аэродинамической схемы «бесхвостка», с крылом, близким по форме к треугольному, и двумя вертикальными килями - верхним и нижним. Характерной особенностью аппарата было вертикальное положение при взлете и посадке.
РАЗМЕРЫ, м.: высота аппарата на стоянке - 11,09; размах крыла - 8,42; высота по килям - 7,34.
СИЛОВАЯ УСТАНОВКА. Один турбовинтовой двигатель Аллисон YT40-А-14. Номинальная мощность - 5850 л.с. + 140 кг тяги, максимальная взлетная мощность - 7100л. с. + 270 кг тяги. Два соосных синхронизированных ВИШ постоянного числа оборотов Кертисс Электрик диаметром по 4,32 м
ЛЕТНЫЕ ДАННЫЕ. Максимальная скорость у земли -827 км/ч, практический потолок - 12550 м, максимальная продолжительность полета на перехват - 52 мин.

Автор: Иван Кудишин. Журнал "Бесхвостки над морем".