Самолеты с изменяемой геометрией и стреловидностью крыльев

«Конструктивная сложность крыла с изменяемой стреловидностью препятствует его широкому применению», — констатировали в 1955 году авторы английского справочника «Реактивные самолеты мира». Тем не менее, уже тогда, повозившись с «сырыми», несовершенными конструкциями, авиастроители убедились: применение крыла, стреловидность которого меняется в зависимости от скорости полета, позволяет на треть увеличить радиус действия машины и на четверть снизить ее посадочную скорость. Строго говоря, изменяемая геометрия, в широком смысле этого слова, не такая уж новинка в авиации. Убирающееся шасси, воздушный винт изменяемого шага, всевозможные средства посадочной механизации — действие каждого из этих устройств связано с изменением конфигурации летательного аппарата. Да и сам принцип управления самолетом основан на отклонении рулевых поверхностей крыла или оперения. Еще братья Райт заставляли повиноваться свой аэроплан, перекашивая концевые части плоскостей… Трудно создать машину, лишенную обычных «недугов» опытного самолета. Выпуск закрылков может вызвать резкую перебалансировку аппарата, затруднить пилотирование, недостаточная жесткость крыла — всевозможные вибрации и как следствие — даже разрушение конструкции.

Случалось, прочное, но чересчур «гибкое» стреловидное крыло так скручивалось при отклонении элеронов, что действовали они «наоборот», накреняли самолет вопреки действиям пилота в обратную сторону…

Словом, даже традиционные методы изменения геометрии самолета таят в себе много сюрпризов. Проблем куда больше, если посягают на статичность самого крыла: изменяют в полете его размах, стреловидность, вовсе убирают, скажем, одно из крыльев биплана. С трудностями не справился французский конструктор Махонин, построивший в начале 30-х годов самолет с телескопически раздвигающимся крылом. Механизм не был даже проверен в полете.

Самолеты с переменной геометрией удалось построить советскому авиаконструктору и летчику В. Шевченко. Вот что написал в отчете об испытании монобиплана Шевченко летчик-испытатель Г. Шиянов: «Самолет в течение всего процесса уборки сохраняет устойчивый полет и не требует дополнительной работы рулями. Вибраций, срывов и других ненормальных явлений не наблюдается. Уборка происходит в течение 6−7 с. По ощущениям летчика процесс уборки и выпуска крыльев может быть уподобен уборке и выпуску шасси обычной машины «.

К 1946 году, создав немало летавших образцов и проектов монобипланов, Шевченко вплотную подходит к идее самолета с изменяемой стреловидностью крыла и разрабатывает, видимо, первый в мире проект такой машины.

Почему же, «обжегшись» на первых летавших образцах, конструкторы продолжали заниматься переменной стреловидностью?

… Давно минули времена, когда соотношение максимальной и посадочной скоростей составляло три-четыре.

Теперь как бы ни росла скорость самолетов, их колеса не могут соприкасаться с землей при еще большей скорости — она и так уже перевалила за 300 км/ч. Вот и выходит: с каждым шагом вперед скоростной диапазон увеличивается, а отношение предельных — максимальной и посадочной — скоростей подскочило до десяти.

Стреловидные крылья вполне удовлетворяют своему назначению в широком диапазоне — от околозвуковой до скорости, соответствующей удвоенной звуковой. А вот на малых скоростях стреловидность мешает. Такое крыло придает машине избыточную поперечную устойчивость, затрудняет выполнение предпосадочных маневров.

Несущие свойства плоскостей хуже, чем у прямого крыла: величину подъемной силы определяет не скорость набегающего потока, а ее составляющая, направленная перпендикулярно передней кромке стреловидного крыла. Вдобавок при полете на больших углах атаки снижается эффективность средств механизации, что ухудшает взлетно-посадочные свойства машины. Между тем для современного самолета находится работа практически на всех скоростях и высотах.