Дмитрий Соболев - Столетняя история “летающего крыла”

Французская школа в "бесхвосткостроении"

Может ли обычное нестреловидное крыло обеспечить продольную балансировку самолета без горизонтального оперения? Оказывается, да. Но для этого необходимо придать профилю особую форму, с отогнутой вверх задней частью. Эта загнутая кромка создает направленную вниз аэродинамическую силу, которая уравновешивает момент от подъемной силы, стремящейся перевести самолет в пикирование. Более того, при увеличении угла атаки фокус крыла смещается не вперед как обычно, а назад, образуя стабилизирующий момент, автоматически возвращающий самолет в исходное положение. Такой профиль получил название самоустойчивого или S-образного, так как по форме он напоминает лежащую на боку вытянутую латинскую букву S.

Первым предложил применять такой профиль для продольной балансировки самолета французский исследователь Альфонс Пено. Он родился в Париже в 1850 г. Его отец был вице-адмирал. Во флоте служил и брат. Мальчику тоже прочили карьеру военно-морского офицера. Но из-за полученной в детстве травмы — Альфонс упал и сильно повредил бедро, в военно-морскую академию его не приняли. Тогда он занялся изучением тайн полета и вскоре весьма преуспел в этом. Одним из первых он всерьез начал исследовать проблемы устойчивости летательного аппарата, строил и с успехом испытывал модели с изобретенным им же резиномотором.

В 1876 г. Пено при участии его помощника, механика Поля Гошо, разработал проект пассажирского самолета. В отличие от прежних моделей Пено этот самолет не имел горизонтального хвостового оперения. Его заменял S-образный профиль. Сзади к крылу крепились рули высоты, но самолет мог сохранять равновесие и без их помощи. "Рули высоты являются просто рулями маневренности, которые служат для спуска или подъема, устойчивое равновесие достигается <...> с помощью отгиба вверх задней части поддерживающей поверхности", — отмечалось в описании проекта. [1]

Основываясь на опыте испытания летающих моделей, Пено предусмотрел все меры для полной устойчивости самолета. Продольная устойчивость достигалась передним положением центра тяжести и специальным профилем крыла, поперечная — отгибом вверх концов крыла, путевая — вертикальным килем. Кроме рулей высоты аппарат должен был иметь руль направления, причем управление высотой и направлением полета осуществлялось одной ручкой в кабине, снабженной специальным "смесительным" механизмом, как на современных самолетах. В качестве дополнения к рулю направления Пено предусмотрел и дифференциально действующие аэродинамические тормоза в виде расщепляющихся щитков на концах крыла (на чертеже на с. 36 не показаны).

В конструкции самолета предполагалось применить множество новаторских технических идей. Крыло должно было иметь металлическую обшивку, участвующую в восприятии аэродинамических нагрузок, в застекленной двухместной пилотской кабине планировалось установить разнообразные навигационные приборы: магнитный компас, барометрический указатель высоты, указатель скорости полета, указатель угла тангажа и даже автопилот, состоящий из датчиков (компас и контактный трос, подвешенный под фюзеляжем и сигнализирующий о близости земли) и электромеханизма, отклоняющего рули самолета. Четырехколесное шасси с амортизацией могло убираться в полете. Винты, вращаемые с помощью расположенного в фюзеляже-лодке двигателя, имели металлические лопасти, причем в зависимости от режима полета пилот мог изменять угол их установки.

Чертеж самолета из патента А.Пено.

"Ахиллесовой пятой" этого удивительного проекта было отсутствие подходящего двигателя. Предусмотренная Пено паровая машина мощностью 20 — 30 л.с. была, конечно, слишком слаба для полета многоместного самолета. Это вызвало критику проекта.

Разочарованный негативным отношением специалистов и угнетенный быстро ухудшающимся состоянием здоровья (в конце 1870-х годов он уже не мог передвигаться без костылей), Пено в возрасте 30 лет покончил жизнь самоубийством.

Между тем, опыты с моделями, проводимые в разных странах, подтверждали возможность устойчивого полета "бесхвостки" с нестреловидным, но особым образом спрофилированным крылом. Так, российский экспериментатор В.В.Котов, докладывая в 1896 г. о результатах своих опытов, сообщал: "Центр тяжести в самолетах должен находиться впереди центра фигуры (крыла — Д.С.)... В моделях самолетов — аэропланов, на коих не сделано особых рулей (горизонтального оперения — Д.С.), употребляется мною равносильный постановке последних "на повышение" загиб тыльного края несколько вверх по всему его протяжению или только в некоторых местах его половин симметрично, или только в средней части." [2]