Do.31: фантастика не ко времени

В годы Второй мировой войны немецкая авиационная промышленность породила целый ряд разработок, намного обогнавших своё время. Часть из них успела принять участие в боях: фантастика обернулась явью, но Третий рейх это не спасло. После войны «сумрачные гении» разъехались по разным странам, а конструкторской школе фатерлянда, казалось, уже не суждено оправиться от позора и катастрофы. Однако вскоре она доказала, что порох в пороховницах ещё остался: немецкие инженеры замахнулись на транспортный самолёт, которому не нужны аэродромы, — причём в то время, когда даже вертикальный взлёт куда более скромных аппаратов считался пределом возможного.

Если завтра война…

XX век стал переломным сразу во многих отношениях, в том числе и в вопросе мобильности. Сколько новых видов транспорта возникло — голова идёт кругом! И, разумеется, не обойтись без споров о том, какой из них лучше. Над этим ломали голову ведущие умы и крупные научные институты, но для начала нам хватит и диванной экспертизы, которой неожиданно щедро поделилась отечественная эстрада. Если верить Кола Бельды, самолёт оленям, конечно, уступает, но тоже неплох. Был бы ещё лучше, не требуй он огромных взлётных полос. Вертолёт — другое дело: садится и взлетает вертикально, умеет даже зависать на месте. Но на этом его достоинства заканчиваются: по скорости, экономичности и безопасности он не соперник тем, у кого есть фюзеляж и хвост, о чём нам сообщает уже группа «Пикник». Вот бы их скрестить — не Кола Бельды со Шклярским, разумеется, а самолёт с вертолётом…

Первые более или менее реалистичные проекты самолётов вертикального взлёта и посадки (СВВП) появились в СССР, США и Германии ещё во время Второй мировой. Американцы даже воплотили кое-что в металле, правда, вертикально подняться в воздух этот металл не сумел: двигатели оказались слишком слабыми. Лиха беда начало: когда появились лёгкие, мощные и надёжные газотурбинные двигатели, на взлёт без разбега пришла настоящая мода. Череду экспериментов увенчал британский «Харриер» — первый СВВП, принятый на вооружение.

Вертикальный взлёт и посадка наиболее органично смотрятся на истребителях, у которых тяговооружённость и без того высока. Но стоило СВВП стать реальностью, как инженеры и военные аналитики обратили внимание и на более тяжёлые машины. 29 июля 1960 г. были опубликованы тактико-технические требования NATO MBR-4 к вертикально взлетающему транспортному самолёту грузоподъёмностью 5,5 тонны. Споры о необходимости и возможности такой машины продолжались до 1967 г. и прямых плодов не принесли, однако круги по воде пустить всё же удалось. Многочисленные тогда авиастроительные фирмы Старого Света выдали изрядное количество проектов, и самая счастливая судьба ждала транспортники не вертикального, а лишь слегка укороченного взлёта: итальянский «Фиат» G.222, канадский DHC-4, французский «Бреге-941»…

А вот западные немцы упорно добивались «настоящего» СВВП: в случае войны с Варшавским договором их аэродромы попали бы под удар первыми, а значит, авиацию требовалось рассредоточить. По техническому заданию NATO MBR-3 создавались истребители-бомбардировщики VJ-101C и VAK-191B. Что же касается транспортной машины, то, ознакомившись с пожеланиями НАТО, Минобороны ФРГ выдвинуло собственные, более скромные требования: перевезти 36 солдат в полной экипировке или три тонны груза на 500 км и вернуться на базу. Но даже такой самолёт выглядел невиданным: СВВП тогда можно было пересчитать по пальцам, и все они были сугубо экспериментальными, одно- или двухместными.

Генеральным подрядчиком правительство ФРГ назначило знаменитую фирму «Дорнье»; ей помогали «Гамбургер флюгцойгбау», «Везер» и «Фокке-Вульф», вскоре слившиеся в концерн VFW. Немецкие работы по СВВП опирались на международную кооперацию, в которой ключевую роль играли британцы с их двигателями. Финансовую и научно-техническую поддержку оказывали американцы: им было выгодно и вооружить форпост против «красной угрозы», и сопоставить результаты немецкой инженерной школы с собственными наработками.

За гранью фантастики

Специалисты «Дорнье» под руководством Густава Виланда сравнили (разумеется, в приблизительных теоретических расчётах) обычный вертолёт, конвертоплан и самолёт с подъёмно-маршевыми двухконтурными турбореактивными двигателями (ТРДД) — и выбрали последний. Согласно [1], на СВВП Do.31 планировали установить два ТРДД «Бристоль Сиддли» BS.100 тягой по 16 тонн на форсаже внешнего контура. Поворотные коленчатые сопла при взлёте и посадке выбрасывали газовые струи перпендикулярно осям двигателей и самолёта, создавая вертикальную тягу. При переходе к горизонтальному полёту сопла разворачивались горизонтально и разгоняли машину. На всех режимах отношение тяги к взлётному весу превышало единицу. Хищному «Харриеру» такой запас не помешает и в горизонтальном полёте, но транспортнику активно маневрировать ни к чему. Обычно тяговооружённость у них примерно вчетверо ниже — ради вертикального взлёта силовую установку пришлось сильно «переразмерить».

В 1965 г. разработку BS.100 прекратили, и Do.31 пришлось довольствоваться комбинированной силовой установкой. Подъёмно-маршевые двигатели, чьей тяги для вертикального взлёта уже не хватало, расположили на пилонах под крылом, как у большинства грузовых самолётов. Им помогают вертикально установленные подъёмные двигатели, вынесенные в крупные гондолы на крыле, чтобы не отнимать объём фюзеляжа у грузового отсека. «Избыточность» такой компоновки ещё выше, чем у «чистой» подъёмно-маршевой схемы: большую часть полёта подъёмные двигатели не работают и превращаются в балласт.

Немцы не жалели сил на предварительную отработку. Специально для решения дифференциальных уравнений в проектных расчётах «Дорнье» построила гибридный компьютер Do.960 — связанные между собой аналоговый и цифровой вычислительные модули. Режим висения исследовали на натурном стенде: крестообразной в плане ферме с габаритами, близкими к самолётным, с вертикально стоящими ТРД «Роллс-Ройс» RB.108, способными слегка отклоняться на шарнирах, и системой струйного управления по тангажу. Топлива хватало минут на пять — достаточно, чтобы отработать висение, повороты и боковые перемещения. Эта совсем не похожая на самолёт конструкция выполнила 247 свободных полётов и ещё несколько десятков — на привязи. Предусмотрели и другие стенды, в том числе для проверки разрушающего воздействия на взлётную полосу: грузовик, ревущий вертикально установленными двигателями.

Для лётных испытаний выделили два демонстратора технологий. Do.31E1 не имел подъёмных двигателей и мог взлетать лишь по-самолётному, что и сделал впервые 10 февраля 1967 г. На Do.31E3 силовую установку скомплектовали полностью: два подъёмно-маршевых «Бристоля» BS.53-5-2 «Пегас» от «Харриера» и восемь (по четыре в каждой гондоле) подъёмных «Роллс-Ройсов» RB.162-4D с кольцевыми дефлекторами на соплах, способными отклонять вектор тяги на 15° вперёд или назад. Отклоняя дефлекторы правых и левых двигателей в противоположные стороны, можно управлять по курсу, а дифференцируя тягу — по крену. За тангаж отвечают четыре небольших сопла струйного управления в хвосте — сжатый воздух для них отбирался от «Пегасов». Справиться с этим многообразием лётчикам помогала хитроумная система автоматического управления фирмы «Бодензее».

Если упорно не замечать громоздких ящиков на концах крыла, Do.31E3 выглядел вполне современно, даже футуристично. Цельнометаллический моноплан с высокорасположенным крылом красиво поблёскивал на солнце. Пилоты сидели в катапультных креслах под панорамным остеклением, изящно вписанным в контур носовой части фюзеляжа. Нос же прокалывал атмосферу массивным штырём приёмника воздушного давления (ПВД): такая «приблуда» нередко украшает опытные экземпляры (вспомните, например, первый «Суперджет»), выводя датчики в заведомо невозмущённый поток. С противоположной стороны фюзеляж завершался крестообразным хвостовым оперением: трапециевидный стабилизатор на середине стреловидного киля. Хотя Do.31E3 был сугубо экспериментальным, в его фюзеляже нашлось место для объёмистого грузового отсека с рампой. Трапециевидное крыло набиралось из ламинаризованных профилей серии NACA 64A с относительной толщиной 10…12,5%. Пилоны двигателей делили механизацию крыла на внутренние закрылки и внешние флапероны (элероны-закрылки). Шасси трёхопорное, со сдвоенными колёсами на каждой стойке. Носовая стойка убиралась под кабину, основные — в мотогондолы.

Источник