|
Бюро особых конструкций (БОК)
основано в 1930 г. Здесь, кроме других исследовательских работ, были
сконструированы и построены семь самолетов, в том числе четыре по типу РД
(АНТ-25), предназначенных для дальних высотных перелетов, и три легких машины -
БОК-2, БОК-3 и БОК-5 - оригинальной конструкции. Причем, из них лишь БОК-5
выполнен по схеме "бесхвостка". Он сконструирован начальником Бюро, талантливым
инженером Владимиром Антоновичем Чижевским. В 1920-30-х годах "бесхвостки" были
в "особом почете" у авиаконструкторов. Этому - свои причины. Еще в 1910-м
лейтенант британской армии Д.Данн построил и удачно испытал биплан "летающее
крыло" D-5 с большим углом стреловидности. Подобных машин в истории авиации еще
не было. Затем - D-8 и другие самолеты подобного типа. Это стало началом "эры
бесхвосток". В 1914-м фирма "Бургесс" (США) начала строить самолеты Данна. Она
выпустила в 1916-м два двухместных биплана Данна на поплавках. Эти гидросамолеты
исправно служили на флоте США до 1919-го. Фирме "Бургесс" за эти гидросамолеты
был присужден приз.
В России по части "бесхвосток"
лидирующее место принадлежит, безусловно, Б.И.Черановскому, который начал
карьеру в 1921-м, в кружке любителей планеризма "Парящий полет" при Академии
воздушного флота. Первой его работой стал планер типа "летающее крыло" БИЧ-2.
Фундаментальной теории в то время по этому типу аппаратов еще не существовало,
но по замыслу Черановского, как он правильно себе представлял, у "летающего
крыла" должны быть минимальными лобовое сопротивление и масса конструкции, что
могло существенно улучшить летные характеристики аппарата. Причем, характерной
особенностью планера БИЧ-2 было то, что летчик полностью размещался в толстом
крыле.
После постройки планера БИЧ-4,
управляемого летчиком П.Вержбицким в 1925-м в Коктебеле, в 1926-м Черановский
построил первый самолет-моноплан типа "летающее крыло" БИЧ-3 с двигателем 18
л.с. Летчик Кудрин, совершивший на самолете ряд полетов, сделал заключение, что
"машина способна устойчиво летать и хорошо управляться". Увлекшись идеей
постройки "бесхвосток", Черановский создает в 1929-м БИЧ-7 с двигателем 100 л.с.
А затем, в 1932-м - БИЧ-7А, который собственно и "завел" Чижевского, вдохновил
на постройку своего БОК-пятого. Что же, в первую очередь, привлекло внимание
Чижевского в конструкции БИЧ-7А? А особенностей было немало. Крылья освобождены
от рулей направления, что было нередко на других подобных самолетах в то время.
Киль, являющийся как бы продолжением двухместной застекленной кабины,
заканчивался рулем направления.
Удалось ликвидировать пробел в
предшествующих моделях "бесхвосток": размещенный по продольной оси самолета над
костылем и обдуваемый струей воздуха от винта руль направления становился более
эффективным. Интересны были и органы управления. В качестве элеронов
использовались только крайние закрылки. А при взятии ручки "на себя" отклонялись
и закрылки-рули высоты и элероны совместно. Чижевский сделал вывод, что при
такой системе управления и при задней центровке самолет, должен стать хорошо
управляемым в полете как в продольном, так и в боковом отношениях. Летчики,
испытавшие БИЧ-7А, отметили, что "самолет устойчив на всех режимах полета,
тенденции к потере скорости не имеет и управление им ничем не отличается от
управления самолетом нормальной схемы".
Однако ни в одном из отчетов
не удалось найти свидетельства о том, что на самолетах Черановского БИЧ-3, БИЧ-7
или даже более позднем спортивном, скоростном (V=320 км/ч) БИЧ-21 удавалось
выполнить какие-либо фигуры высшего пилотажа. Это смогли продемонстрировать в
полной мере лишь на БОК-5. Итак, летный успех БИЧ-7А подтолкнул конструктора
Чижевского на дерзкую мысль: построить одноместный самолет -"бесхвостку" с
хорошими пилотажными возможностями. Кроме этого, конструктор имел в своих целях
в дальнейшем БОК-5 сделать прототипом бомбардировщика БОК-6 с двумя двигателями
М-34 по типу двухдвигательного пассажирского БИЧ-14, выполненного Черановским в
своей традиционной схеме с параболическим в плане крылом. Здесь же для
Чижевского открылась и одна очень важная особенность для конструкции "бесхвостового
самолета": относительная толщина профиля в центроплане не должна превышать
величины 20%.
Летчики-испытатели
Ю.Пионтковский, П.Стефановский, М.Нюхтиков утверждали, что относительная толщина
профиля у БИЧ-14, равная 22%, вызывала срыв потока с крыла, что намного ухудшало
работу руля направления на малых скоростях полета. А для осуществления посадки
требовались слишком большие углы отклонения рулей высоты и элевонов, из-за чего
посадочная скорость намного возрастала. Словом, для постройки БОК-5 у Чижевского
накопился богатый материал по созданию "бесхвосток" Черановского с их
достоинствами и недостатками. Кроме этого, Чижевский углубил аналитические
исследования по теории полета бесхвостного самолета, среди которых следовало
считать следующие положения. У самолета аэродинамической схемы "бесхвостка"
горизонтальное оперение отсутствует, а в качестве органов продольного управления
используют элероны, элевоны, флапероны, закрылки, которыми в определенном
конструктивном сочетании осуществляется и поперечное (по крену) управление.
Запас продольной статической
устойчивости самолета, как мы знаем, определяется взаимным положением его центра
тяжести и аэродинамическим фокусом крыла. Главный недостаток "бесхвостки"
заключается в малом плече органов продольного управления, расположенных на
крыле. Вследствие чего для продольного управления, например, кабрирования,
необходимо прикладывать вертикальную силу, направленную вниз, примерно, в два
раза большую, чем у самолетов нормальной схемы. Это приводит к неприятной для
летчика реакции самолета, так называемой просадке, когда после отклонения
элевонов возникает отрицательное вертикальное ускорение, что в конечном счете
приводит к увеличению времени переходного процесса при управлении.
Кроме этого, наличие
статистической устойчивости "бесхвостки" требует для обеспечения продольной
балансировки самолета значительных отклонений элевонов, что намного ухудшает
аэродинамическое качество. Есть и значительные особенности взлета и посадки "бесхвосток".
Они осуществляются без использования механизации крыла, поскольку возникающий
при ее работе продольный момент практически нечем уравновесить. Это приводит к
тому, что на "бесхвостке" конструктор вынужден устанавливать крыло большей
площади и с уменьшенной удельной нагрузкой на него.
Невозможность обеспечения
необходимого плеча продольного управления на "бесхвостке" ограничивает
использование разнообразных форм крыльев в плане. В основном приходится
применять крыло с достаточно большой стреловидностью и очень малого удлинения,
всего лишь 2-2,2 единицы. Разработку БОК-5 начали в середине 1930-х с учетом
опыта, как мы уже сказали, постройки бесхвосток Черановского. А строили БОК-5 на
смоленском заводе ╧35. БОК-5 представлял собой моноплан с низкорасположенным
крылом, килем, установленным на фюзеляже и тянущим винтом. На этом, собственно,
сходство с БИЧ-7А и заканчивалось. Крыло у БОК-5 имело форму в плане не
параболы, а трапеции с почти прямой задней кромкой. Стреловидность передней
кромки крыла равнялась 28╟.
Была предусмотрительно, во
избежание срыва потока, ограничена и относительная толщина крыла: она составляла
величину лишь 15%. Крыло - двухлонжеронное, профиль ЦАГИ-890, полки лонжерона -
трубы, стенки - два листа, нервюры - ферменные. Обшивка крыла - полотно.
Подвижная часть крыла состояла из трех отсеков с каждой стороны, ее обшивка -
дюралюминиевая 0,5 мм, для жесткости. Размах крыла самолета 9,86 м, длина 4,37
м. Вся задняя часть крыла БОК-5 конструктивно являлась полностью подвижной и
выполняла функции переставного стабилизатора. Дело в том, что с помощью
червячной передачи и специального штурвала пилот легко мог поворачивать ее на
углы от -5╟ до +3╟, таким образом, регулируя балансировку машины и усилия на
ручке управления. К этому необычному стабилизатору крепились подвесные элероны и
рули высоты.
Вся конструкция фюзеляжа
дюралюминиевая - полумонокок с закрытыми профилями. Крыло обтянуто полотном.
Головки цилиндров двигателя, для уменьшения лобового сопротивления, закрыты
кольцевидным обтекателем. Шасси - неубирающееся, такое же, как и на У-2, с
резиновой пластинчатой амортизацией. Расчетная перегрузка - 8 единиц. Совместно
с НИИ ВВС заводские испытания БОК-5 проводились в 1937 г. К сожалению, начало их
было неудачным. Самолет неожиданно развернуло во время пробежки по аэродрому и
он опрокинулся. Неполадку быстро ликвидировали: пришлось всего лишь сделать
управляемым хвостовой костыль - и летные испытания продолжили. Летчик-испытатель
НИИ ВВС И.Петров в сентябре 1937-го совершил на БОК-5 первый вылет. Затем на
новой машине летали П.Стефановский, М.Нюхтиков, П.Федрови. Всего летчики
выполнили 65 полетов общей продолжительностью 20 ч 42 мин. Общее впечатление
пилотов было более чем удовлетворительным. В отчетах по испытаниям есть такая
запись:
"Самолет-'бесхвостка" БОК-5
обладает отличной устойчивостью и управляемостью, прост в управлении и вполне
доступен летчикам средней и даже ниже средней квалификации". Не всякий самолет и
обычной, традиционной схемы удостаивался подобной оценки. Конечно, у БОК-5 были
и недостатки. Пилоты высказывали пожелание увеличить эффективность руля
направления и сделать амортизацию шасси более эластичной. К тому же, сильная
вибрация винтомоторной установки в полете поначалу делала невозможным провести
испытания машины на высший пилотаж. Однако в ходе уже проведенных испытаний
установлено, что максимальная скорость машины составляет приличную величину (с
двигателем всего в 100 л.с.) -174 км/ч, посадочная - 85 км/ч, скороподъемность у
земли - 2 м/с, потолок 4850 м, длина разбега -120 м.
Чижевский не остановился на
достигнутом. В 1938-м он представил военным доработанный экземпляр БОК-5. Этот
вариант отличался несколько увеличенными размерами и углом наклона фюзеляжа на
стоянке. Площадь элеронов уменьшили, чтобы сделать управление более
координированным, а площадь руля направления, наоборот, несколько увеличили. Вес
конструкции незначительно возрос, всего на 32 кг. И вот в августе 1938-го БОК-5
показали на воздушном параде в Тушине, где обновленный самолет совершил три
полета. А затем машину передали в НИИ ВВС для государственных испытаний. Первый
для "бесхвостки" госэкзамен самолет выдержал на отлично. В отчетном листе по
испытаниям значилось: "Самолет "бесхвостка" БОК-5 прост в пилотировании,
обладает хорошей устойчивостью на скоростях до 150 км/ч и управляемостью.
Допускает выполнение фигур высшего пилотажа".
В своих мемуарах
П.Стефановский, первым испытавший БОК-5 на высший пилотаж, с чувством
вспоминает: "Прибор показывает две тысячи пятьсот метров. Решил начать с
переворота: сразу станет понятным, как машина выходит из пикирования. К тому же,
переворот включает в себя начальные элементы бочки и заключительные - петли
Нестерова. Затем даю плавно рули, и самолет очень легко выполняет полностью всю
бочку, да еще какую! Заглядение! Теперь плавнее и несколько меньше по ходу
передвигаю ручку, ввожу соответствующую поправку. Бесхвостка - золотой самолет!
- ложится на спину, переходит в пикирование и без усилий с моей стороны
наичистейшим образом выходит из него! Но азарту поддаваться нельзя. Машина ведь
опытная, всего лишь первый пилотаж, - и тут гляди да гляди... И все же решаюсь
(была - не была!) выполнить петлю Нестерова. Слегка волнуясь, начинаю разгон,
подтягиваю ручку на себя. Но опасение осталось: все-таки бесхвостка, не
известно, как она себя поведет в верхней точке. Малейшее мое волнение тут же
передалось на движение руки. И вот самолет перевернулся через крыло, выполнил
идеальный иммельман. Вот это чуткость! И вот - от прежней настороженности не
осталось и следа. Разгоняю машину еще раз, плавно тяну ручку на себя. Никакого
крена! Немного приостанавливаю движение ручки. И вот бесхвостка мягко,
прямо-таки артистически минует верхнюю мертвую точку и - плавно переходит в
пикирование, безупречно завершая фигуру".
Как видим, успех в БОК-5
очевиден. Чем его объяснить? Прежде всего, следует учитывать применение
S-образного самобалансирующегося профиля крыла ЦАГИ-890. А это в сочетании с
правильно подобранной центровкой и применением особого рода управления задней
кромкой крыла дало возможность таким образом уравновесить машину, что рули уже
не должны были играть главной роли в удерживании ее в горизонтальном положении и
служили лишь для выполнения маневров. Здесь нельзя не учитывать и интуиции
конструктора Чижевского. Только наивыгоднейшее сочетание мощности двигателя и
удельной нагрузки на крыло, расположение рулей и их площади, инерционных
характеристик, а также большого количества других, зачастую не поддающихся
расчету факторов, делают самолет выдающейся машиной, какой оказался и БОК-5.
...Все шло по плану и не
предвещало беды. После завершения в сентябре 1938-го госиспытаний, руководство
НИИ ВВС рекомендовало наркомату оборонной промышленности приступить Чижевскому к
созданию бомбардировщика - "бесхвостки" БОК-6. Но... в начале 1939-го
В.Чижевского по ложному доносу арестовали, как "врага народа". И здесь круг
замыкается. Дело в том, что в 1938-м был репрессирован другой выдающийся
конструктор Константин Калинин, который разработал, построил и даже подготовил к
серийному производству свою знаменитую "бесхвостку" бомбардировщик К-12
"Жар-птицу", примерно того же класса, что и предполагаемый БОК-6. В решении
судьбы К-12 приняли участие видные руководители наркоматов и промышленности,
такие как Ворошилов, Алкснис, М.Каганович, Чернышев. И все - напрасно...
К-12 прошел длинный путь
конструктивной эволюции. К.Калинин писал: "К-12 является единственной
вооруженной бесхвосткой, имеющей в военном варианте большое преимущество перед
обычной схемой, особенно в отношении заднего оборонительного вооружения". Так
вот, это было бы чрезвычайно интересным сравнить "Жар-птицу" Калинина с БОК-6
Чижевского. Но, как говорится, не судьба. Вместо этого Чижевскому сполна
довелось потрудиться в специализированном ЦКБ-29 НКВД, прежде чем он был
переведен в ОКБ А.Н.Туполева. И это - к большому сожалению. Замечательные
отечественные "бесхвостки" - К-12, БОК-5, ДБ-ЛК, - созданные талантливыми
российскими конструкторами, увы, канули в Лету. Тем временем на Западе во всю
шли разработки братьев Хортен, Нортропа, Бризинга и Братта...
|
ЛТХ: |
 |
|
|
Модификация |
БОК-5 |
|
Размах крыла, м |
9.86 |
|
Длина самолета, м |
4.365 |
|
Высоте, м |
2.00 |
|
Площадь крыла, м2 |
23.15 |
|
Масса, кг |
|
|
пустого |
596 |
|
нормальная взлетная |
764 |
|
Тип двигателя |
1 ПД М-11 |
|
Мощность, л.с. |
1 х 100 |
|
Максимальная скорость, км/ч |
|
|
у земли |
155 |
|
на высоте |
174 |
|
Практическая дальность, км |
600 |
|
Практический потолок, м |
4850 |
|
Экипаж, чел |
2 |
|
Доп. информация : |
 |
|
|
Фотографии:
Схемы:
 |
БОК-5.
Принципиальная схема управления |
|
Уголок неба. 2004
(Страница:
Дата модификации:
)
 |