Первые беспилотники Джона Нортропа

в 15:53, , рубрики: авиация, аэродинамика, бесхвостка, изобретения, инженерные системы, Научно-популярное, Ненормальное железо, Нортроп, США

Автор: Иван Конюхов

Немецкое «чудо-оружие»: крылатые ракеты «Фау-1» и баллистические «Фау-2» – в годы войны показало себя «сырым» и неэффективным. Тем не менее, когда информация о нём просочилась к союзникам, те сразу увидели в пока ещё несовершенных «вундерваффе» предвестников будущего и, кто раньше, кто позже, взялись за создание аналогов. Озаботилось ими и командование Армейской авиации США: получив первые сведения по «Фау-1» от британцев, оно инициировало создание ракет серии JB (jet bomb – реактивная бомба). Больше всего названию соответствовала JB-4 – оснащённая пульсирующим воздушно-реактивным двигателем (ПуВРД) планирующая бомба GB-4. JB-2 представляла собой «реверс-инжиниринг» «Фау-1». Она даже постояла на вооружении, правда, в боях не участвовала. JB-3 относилась к классу «воздух-воздух», а JB-8 была зенитной ракетой. Но самыми интересными из этой плеяды оказались самолёты-снаряды JB-1 и JB-10 – нигде и никогда больше ничего подобного не делали. Что неудивительно, ведь возглавил их разработку Джон Кнудсен «Джек» Нортроп.

Клин моделек JB-серии куда-то летит. На переднем плане JB-2, JB-10 и JB-1A
Клин моделек JB-серии куда-то летит. На переднем плане JB-2, JB-10 и JB-1A

Нортроп пришёл в авиастроение в 1920-х и сразу блеснул рядом самолётов с весьма «чистыми» формами, а потом пустился во все тяжкие, став убеждённым приверженцем аэродинамической схемы «летающее крыло», у которой редуцируется фюзеляж, оперение и мотогондолы, а их функции берёт на себя толстое крыло. В 1939 г., изрядно побарахтавшись в штормах авиационного бизнеса, Нортроп основал собственную фирму. Повоевать из всей её продукции успели скоростной гидросамолёт N-3PB и брутальнейший тяжёлый истребитель Р-61 «Black Widow», в коих было реализовано немало новаторских решений. Ещё более интересные вещи застали победу на кульманах и опытных аэродромах: бесхвостый истребитель ХР-56 со стреловидным крылом и толкающими винтами; ещё один истребитель ХР-79, ракетное «летающее крыло» с вращающимся соплом; планёры-прототипы оного, один из которых успешно приземлился сам после того, как из него выпал лётчик (к счастью, с парашютом); и конечно, огромный межконтинентальный бомбовоз-«летающее крыло» ХВ-35, а также его многочисленные прототипы. Фирма пыталась сделать даже собственный турбовинтовой двигатель. Поэтому, когда Армия заключила с «Нортропом» контракт на разработку «летающей бомбы», мало кто сомневался, что результат удивит даже видавших виды военных.

Проект получил «фирменное» обозначение N-16 и «армейское» MX-543. В рамках опытно-конструкторских работ планировалось построить 13 экземпляров ракеты JB-1A и пилотируемый планёр-прототип JB-1. Они представляли собой трапециевидные «летающие крылья» длиной 3,2 м и размахом 8,64 м. Проектанты «плясали» от облика планёра MX-324 и ракетоплана MX-334 – прототипов оригинального «истребителя-тарана» Р-79. Центроплан выполнен из любимых Нортропом магниевых сплавов, консоли – из более традиционных алюминиевых. В центральной части крыла расположили два турбореактивных двигателя (ТРД) B-1 с расчётной тягой по 181 кгс, которые фирма «Дженерал Электрик» спроектировала на основе агрегатов турбонагнетателей поршневых моторов. Оба двигателя стояли под углом к продольной оси, да ещё и несимметрично: правый почти в корме, а левый в районе центра масс. Воздухозаборник был общий, но канал правого двигателя намного длиннее, соответственно, от левого шёл протяжённый газовод к соплу. По всей видимости, столь экзотичной компоновкой пытались уменьшить мидель мотогондолы и, возможно, температуру в ней. Удав съел не одну шляпу, а сразу три: по бокам от мотогондолы раздулись обтекатели боевых частей. Да, их на аппарате было две – обычные 907-килограммовые авиабомбы со снятым оперением. Завершал довольно далёкий от «чистого» «летающего крыла» облик большой одиночный киль. Запускать JB-1A предполагалось при помощи ракетной тележки с пятью пороховиками общей тягой 22,7 тс. По рельсовой направляющей длиной 120…150 м она разгоняла ракету до 257 км/ч, после чего та могла пролететь 320 км со скоростью почти 700 км/ч. Дальность полёта, судя по всему, ограничивалась не запасом топлива, а способностью с унаследованной от «Фау-1» системой наведения попасть хотя бы в город.

Планёр-прототип JB-1 сохранился до сих пор и экспонируется в Западной музее авиации (https://www.wmof.com/), что в аэропорту Зэмперини-филд, Калифорния. Треугольник с птицей на "капоте" -- эмблема фирмы "Нортроп"

Планёр-прототип JB-1 сохранился до сих пор и экспонируется в Западной музее авиации (https://www.wmof.com/), что в аэропорту Зэмперини-филд, Калифорния. Треугольник с птицей на "капоте" -- эмблема фирмы "Нортроп"

Но для начала необходимо было проверить свойства выбранной схемы и подготовить исходные данные по устойчивости и управляемости для программирования автопилота. Эта ноша легла на пилотируемый безмоторный прототип. На месте мотогондолы в JB-1 обустроили кабину лётчика, к ней и «бомбовым» гондолам приделали трёхколёсное шасси с носовой опорой. 27 августа 1944 г. лётчик-испытатель «Нортропа» Гарри Кросби поднял планёр в небо над высохшим солёным озером Мюрок (нынешняя авиабаза «Эдвардс») на буксире за истребителем Р-38. Необычный аппарат отлично летал и даже выполнял замедленные бочки. Лишь на посадке он капризничал: шасси сделали настолько низким, что клиренс у планёра был меньше диаметра колеса, и образующаяся под широким крылом воздушная подушка превращала приземление в приключение. Впрочем, для «летающей бомбы» сия операция всяко неактуальна, а остальные аэродинамические характеристики, казалось, обрекают ракету на успех. Но если бы хорошая аэродинамика была тождественна удачному летательному аппарату, авиация выглядела бы совсем по-другому.

JB-1A на стартовом треке

JB-1A на стартовом треке

Изготовление JB-1A и даже его агрегатную сборку сопровождало немало трудностей. Особенно досаждали топливные баки, которые постоянно текли. Первый и последний пуск состоялся 9 декабря 1944 г. с полигона на острове Санта-Роза у побережья Флориды. Сойдя с направляющей, ракета задрала нос, потеряла скорость и разбилась, пролетев всего 366 (по другим данным вовсе 120) метров. Анализ аварии показал, что изделие пошло свечой из-за неправильно выбранного начального угла установки рулей, а также стояночного угла самой ракеты на стартовой тележке. Может она и успела бы выровняться, но беда не пришла одна – моторы выдавали едва половину тяги.

Отчаявшись довести до ума творение «Дженерал Электрик», инженеры «Нортропа» радикально пересмотрели проект. Консоли от JB-1A прицепили к новому центроплану. По его оси располагалась осесимметричная гондола с ПуВРД Ford PJ31-F-1 – копией немецкого As.014, позаимствованной с JB-2. Двигатель такого типа при работе сильно вибрирует, поэтому на большинстве оснащённых им летательных аппаратов, включая «Фау-1» и JB-2, он располагался снаружи на одной-двух амортизированных точках подвески. Создатели JB-10 (так назвали новую модификацию) запихнули мотор внутрь гондолы, опять же, на упругих креплениях. Чтобы он мог свободно пульсировать, между ним и корпусом сделали зазор, по которому заодно протекал воздух, охлаждая двигатель. Боевые части снова разместили парой в корне крыла, но теперь их выполнили плоскими, вписанными в профиль – случай для ракетостроения уникальный, но Нортроп вытворял и не такое: примерно тогда же выяснилось, что в бомбоотсек межконтинентального «летающего крыла» ХВ-35 не пролезает серийная атомная бомба, и фирма предложила сделать свою. Оригинально подошли и к устранению ещё одного недостатка JB-1A – громоздкого стартового сооружения. От разгонной рельсовой тележки не отказались, но рассматривали возможность запускать ракету с участка обычной железной дороги. Проектировались и 15-метровые направляющие, которые в принципе можно установить на самоходное или буксируемое шасси, но для взлёта с них нужны были более мощные ускорители. До воплощения эти идеи не дошли: как и предшественница, JB-10 стартовали с трека на острове Санта-Роза.

JB-10 после сборки. Тёмные агрегаты планёра сделаны из магниевых сплавов, светлые -- из алюминиевых

JB-10 после сборки. Тёмные агрегаты планёра сделаны из магниевых сплавов, светлые -- из алюминиевых
JB-10 на разгонной тележке

JB-10 на разгонной тележке

Согласно различным источникам, с использованием задела по JB-1A (консолей крыла и аппаратуры управления) было построено от 10 до 24 JB-10. Первый запуск 6 апреля 1945 г. закончился неудачей… как и все последующие. При расчётной дальности 300 км самолёт-снаряд не мог одолеть и пятидесяти – подводила топливная система, мотор, автопилот и другое оборудование. Для тогдашнего новаторского оружия это было обычным делом – методики проектирования не поспевали за прогрессом самой техники. А JB-10, несмотря на трудное «детство», было соблазнительно довести до ума. При том же двигателе и той же скорости, что у JB-2, её дальность по расчётам оказывалась на 34% больше, а масса заряда – на 75%! Но прогресс неумолим, и «фау-образные» ракеты с их плохо приспособленной к транспортировке и хранению конструкцией, примитивной системой наведения, скромной скоростью и высотой полёта, громоздкими и уязвимыми стартовыми позициями, очень быстро устарели. На JB-2 военные, по большому счёту, учились обращаться с новым оружием. JB-10, будучи со своими магниевыми штамповками вшестеро дороже, для этой скромной роли оказалась чересчур вычурной. В марте 1946 г. работы по ней были прекращены.

Рисунок JB-10 в полёте

Рисунок JB-10 в полёте
Схемы летательных аппаратов Нортропа
Схема JB-1A
Схема JB-1A
Схема JB-10

Схема JB-10
Схема JB-1B

Схема JB-1B

А новое поколение крылатой смерти выглядело совсем иначе. Отсутствие взлётно-посадочных режимов и активного маневрирования побуждало радикально уменьшать несущие поверхности – в них уже попросту не влезут необходимые агрегаты, а значит, делать ракету «летающим крылом» неразумно. Нортроп был апологетом экзотического облика, но не фанатиком, поэтому в проекте JB-1B (N-18) он, сохранив консоли от предшественников, пристыковал их к массивному фюзеляжу, вместившему боевую часть, топливный бак (вдобавок к крыльевым) и серийный двигатель «Дженерал Электрик» J31-GE-2 тягой 748 кгс – прямой потомок пионерских моторов Уиттла. Я не нашёл данных по полётной массе, но по косвенным признакам она выходит раза в два больше, нежели у JB-1/10 при несколько меньшей площади крыла. В проект был заложен изрядный модернизационный потенциал: соотношение размеров боевой части и топливного бака можно было варьировать с минимальными изменениями конструкции, а двигатель – заменить на более мощный J39. Центробежный компрессор обусловил большой диаметр силовой установки, который, в свою очередь, сделал фюзеляж толстым, ярко выраженным – JB-1B явно была «бесхвосткой», а не «летающим крылом». Военные ей не заинтересовались, но она задала новый вектор развития ракет «Нортропа». Следующую «бесхвостку» фирма делала уже под более амбициозную задачу, и полтора десятилетия спустя эта полная страданий работа увенчалась успехом – SM-62A Snark стала единственной межконтинентальной крылатой ракетой, принятой на вооружение. Но вы, наверное, догадываетесь, что это уже совсем другая история.

Массо-габаритные и расчётные лётные характеристики ракет "Нортропа"

Массо-габаритные и расчётные лётные характеристики ракет "Нортропа"
Литература

1. Chong A. Flying Wings & Radical Things: Northrop's Secret Aerospace Projects and concepts 1939-1994. Forest Lake, MN: Specialty Press. 2016.

2. Anderson F. Northrop. An aeronautical history. Northrop corp. 1976

3. Werell K.P. The evolution of the cruise missile. AU Press, 1985

4. Northrop J.K. The development of all-wing aircrafts. Материалы 35-х Мемориальных чтений им. Уилбура Райта. Лондон, 1947. http://www.nurflugel.com/Nurflugel/Northrop/northrop...

5. Конюхов И. К. Анализ применения аэродинамической схемы «летающее крыло» на беспилотных летательных аппаратах класса «воздух-поверхность» // Точно в цель №3, 2018

6. Конюхов И. К. Бесславная охота // Техника и вооружение №8, 2021

Автор: Иван Конюхов

Оригинал

Автор: Cat.Cat

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js