Летящо крило преди времето си

Самолетът прилича повече на летяща чиния, отколкото на традиционен изтребител - авиационните специалисти познават тази аеродинамична схема като „летящо крило“.

Самолетът няма вертикален стабилизатор или кил. Поради това размерът на летателния апарат се намалява и неговият радар подпис се намалява.

Представената концепция за боец ​​изглежда много футуристична, но нейните корени трябва да се търсят много по-дълбоко в историята, отколкото може да се мисли.

За първи път принципът на „летящо крило“ е въплътен в един наистина революционен реактивен боен самолет, разработен, построен и тестван в нацистка Германия в края на Втората световна война.

Този самолет - Horten Ho 229 - може да остане завинаги бележка в областта на авиационната история, но дизайнът на самолета беше толкова изпреварил времето си, че използваните в него аеродинамични решения все още не са напълно разбрани.

Един от водещите експерти на американската космическа агенция НАСА отдавна се опитва да разкрие тайната как дизайнерите от миналото са успели да създадат „без опашка“, способна да лети.

Схемата "летящо крило" все още не се използва широко в авиационния свят, тъй като е изключително трудно да се накара да работи на практика.

При липса на вертикален стабилизатор, който осигурява стабилността на въздухоплавателното средство във въздуха и му пречи да "зее" от страна на страна, планерът е много лошо управляван.

Така че защо да се мъчите да се опитвате да построите самолет, който ще бъде труден за пилотиране.?

Ето защо. Ако въпреки това се постигне контролиран полет от „летящото крило“, това ще има редица предимства пред конвенционалните самолети.

Първо, по-трудно е да се открият вражески радари - отчасти защото липсата на кил намалява така наречената ефективна отразяваща площ на планера.

На второ място, по-аеродинамично "лъскавият" дизайн има по-малко челно съпротивление, което води до икономия на гориво, както и - теоретично - до по-висока скорост на полет в сравнение с конвенционалните самолети, когато се използват двигатели от същия тип.

Така че на теория всичко това звучи примамливо, но да накараш „летящото крило“ да работи в действителност е много трудно.

Самолетните дизайнери се борят с този проблем още от дните на братя Райт. Ето защо аеродинамичните постижения на немските братя Хортен са толкова впечатляващи.

Валтер и Раймар Хортен започват да разработват авиационни технологии в началото на 30-те години, по времето, когато на Германия е официално забранено да разполага с военновъздушни сили съгласно условията на Версайския договор, с който е прекратена Първата световна война.

Хортенс се записват в клубове за въздушни спортове, създадени по това време, за да заобиколят тази забрана и поставят основата за бъдещите ВВС на нацистка Германия - Луфтвафе.

Много въздушни аматьори, които по-късно станаха пилоти на Луфтвафе, научиха основите на пилотирането на различни планери - немоторизирани самолети.

Братята Хортен съчетават тренировъчните полети с разработването на собствени въздухоплавателни конструкции, като адаптират семейния хол като работилница.
Революционен боец

Хортенс пое редица революционни идеи от самолетостроителя Александър Мартин Липиш, който имаше изключителна визия и постави основата за проектирането на самолети с делта крила - схема, която стана широко разпространена в ерата на реактивните самолети.

Успешната работа на братята по схемата "летящо крило" доведе до създаването на безмоторен самолет Horten Ho IV.

Пилотът на планера лежеше склонен в него, поради което остъкляването на пилотската кабина не стърчеше твърде много над фюзелажа - в резултат планерът имаше намалено челно съпротивление.

По времето, когато започнаха изпитанията на Ho IV, Уолтър Хортен вече се беше борил във въздуха по време на битката за Великобритания.

Ръс Лий, един от кураторите на Националния въздушно-космически музей във Вашингтон, казва, че този епизод е бил повратна точка в живота на Уолтър: „Както знаете, германците бяха победени в битката при Великобритания. Тогава Уолтър осъзна, че Германия се нуждае от нов тип боец ​​и че може да се превърне в „летящо крило“.

По това време главнокомандващият на Луфтвафе Херман Геринг обявява търг за проектни предложения в рамките на авиационния проект "3 х 1000" за създаване на перспективен боен самолет, способен да носи бомбен товар от 1000 кг на разстояние 1000 км и скорост 1000 км/ч.

Това подтикна Hortens да разработят Ho 229. Първият от трите построени прототипа беше моторен планер, предназначен за аеродинамични тестове.

Според Лий обаче полетните тестове демонстрират способността на самолета да излита, да круизира и каца, което означава, че цялостният дизайн е бил успешен.

Лий изучава много добре историята на Ho 229: той е инструктиран да възстанови третия и единствен оцелял прототип, Ho 229 V3, в музейно състояние, което така и не е завършено.

Подобно на много други усъвършенствани примери за германска авиационна мисъл, този самолет е докаран в САЩ след войната. По пътя към Америка той прекара известно време в тестовия център в британския Фарнборо, близо до Лондон.

„Думата„ революционер “не отразява точно същността на Ho 229, казва Лий.„ Работата на Hortens [върху летящото крило] беше най-напредналата в света “.

Ненатрапчивият стратегически бомбардировач Northrop B-2, който е част от модерния американски ядрен възпиращ фактор, на пръв поглед има ясна прилика със самолета Horten.

Тази прилика е толкова очевидна, че някои хора наричат ​​Ho 229 „първият стелт самолет в света“, макар и да не е бомбардировач, а е бил предназначен за борба с бомбардировачите от антихитлеристката коалиция, които извършват масирани нападения над германските военни и индустриални цели в края на войните.

„За да получите само контролиран полет от такъв дизайн, трябва да сте сигурни, че крилото носи целия товар, но в същото време самолетът ще се държи точно така, сякаш е оборудван с вертикален стабилизатор“, обяснява Лий.

В допълнение към тенденцията на отклонение, присъща на безличното „летящо крило“, такъв самолет става почти напълно неконтролируем, ако двигателят откаже.

"Един от най-големите проблеми на Horten беше стабилността в полета. Изключително трудно е да се поддържа стабилен полет на безлитен самолет в режим на срив [т.е. при минимална посочена скорост на въздуха], което е задължително за всеки самолет", казва Лий.

Хортенс осигури на самолета стабилност, като го оборудва с дълго и тясно крило (така нареченото крило с висок аспект).

Поради това масата на самолета се разпределя върху голяма площ от носещата повърхност и индуктивното съпротивление на крилото, причинено от вихъра, спускащ се от предния му ръб, намалява, поради което самолетът развива по-висока скорост.
Иновативно крило

Реймар Хортен може би не е имал представа, че е решил и двата обезсърчителни аеродинамични проблема с един замах, казва Ал Бауърс, ръководител на изследователския център за полетни изследвания на НАСА Нийл Армстронг в Калифорния.

Bowers изучава дизайнерски решения за самолети Horten в продължение на много години.

Според него геният на Раймар Хортен е бил да използва крилото с форма на камбана, за да намали кривата, характерна за безпилотните самолети, както и да намали индуктивното съпротивление.

Крилото Ho 229 се различава коренно от широко използваните по това време елипсовидни крила - вярваше се, че създават най-голямото повдигане и минимизират индуктивното съпротивление (снимката по-долу показва характерното елипсовидно крило на британската супермарина Spitfire по време на Втората световна война).

Крилата на Horten се основават на принципи, формулирани от друг пионер в германската авиационна конструкция - Лудвиг Прандтл, който пръв посочва, че формата на върха на крилото може да окаже сериозно влияние върху аеродинамичните характеристики на самолета.

Прандтл предложи форма на крило с форма на камбана още в началото на 30-те години, но това предложение беше продиктувано от желанието му да намали индуктивното съпротивление - ученият не осъзнава, че подобна форма може да реши и проблема с отклонението при без опашка.

В известен смисъл крилото на камбаната работи като птиче крило в полет и птиците не се нуждаят от вертикален стабилизатор, за да летят.

„Ho 229 беше с десетилетия преди времето си - казва Бауърс. - Сигурен съм, че някой ден ще бъде признат за предшественик на авиацията на бъдещето.“.

Известен интерес към дизайна на летящите крила се възражда през 50-те години. - главно благодарение на работата на американския конструктор на самолети Джак Нортроп (основател на Northrop), който е вдъхновен от запознанството си през 30-те години с някои примери на планери, създадени от Hortens.

Възможно е интересът му да бъде стимулиран от проверката на прототипа Ho 229, заловен от американските войски в Германия.

Разработено от Northrop в края на 1940-те. летящият бомбардировач YB-35 е неуспешен - четири бутални бутални двигателя с витла създават твърде много вибрации.

По този начин се потвърди правилността на избора на реактивни двигатели на Horten за Ho 229.

По-късният проект на Northrop, реактивният самолет YB-49, никога не е бил приет, но е послужил като основа за по-нататъшното развитие на B-2 Spirit, ненатрапчив бомбардировач, който несъмнено прилича на Ho 229.

Бауърс е заимствал дизайнерски концепции от Ho 229 и по-ранните експериментални самолети Prandtl, за да работи върху безпилотния самолет с летящи крила на НАСА по програмата Prandtl-D (Предварителни изследвания за аеродинамичен дизайн до по-ниско съпротивление).

Възможно е следващата версия на устройството, Prandtl-M, някой ден да бъде използвана за изследване на Марс.

След излитане от планер с голяма надморска височина, Prandtl-M ще продължи да лети 10 минути, използвайки собствен двигател, преди да се плъзне по повърхността на Червената планета.

Очаква се да бъде много по-малък от размера на Ho 229, с размах на крилата от само 60 см и тегло малко над 1,3 кг.

"Решението на Prandtl (и на Horten) е точно това, което търсихме през цялото това време - казва Бауърс. - Обяснява много за механиката на полета на птиците, минимизирането на съпротивлението и супер ефективните самолети на бъдещето.".

"Убеден съм, че можем да постигнем поне 70% по-голяма [горивна] ефективност в самолетите. Работата, която върша, е само върхът на айсберга.".

"Реймар Хортен беше на прав път. Той не успя да оцени истински пълния потенциал на своите идеи, но подозирам, че ако можеше да види колко напред сме стигнали до момента, щеше да се радва - ако не и степента на нашия напредък, след това поне фактът, че най-накрая се интересуваме от неговите идеи ".

Що се отнася до възстановяването на единствения оцелял Ho 229, според Лий работата напредва много бавно и е малко вероятно да бъде завършена до началото на 2020-те.

След това революционният, но дълги години незаслужено забравен самолет ще бъде изложен като експонат, а геният на братя Хортен ще бъде оценен от всички.