Кіріспе
1942 жылғы британдық суперқауыштық реактивтік ұшақ жобасы
Miles M.52 – 1940 жылдардың ортасында Ұлыбританияда жобаланған турбореактивтік зерттеу ұшағы. 1943 жылдың қазан айында Miles Aircraft компаниясына Әуе министрлігінің E.24/43 спецификациясына сәйкес ұшақтарды өндіруге келісімшарт берілді. Бұл бағдарлама сол кездегі деңгейге қарағанда өте амбициялы болды, мақсаты – тегіс ұшу кезінде кем дегенде белгілі бір жылдамдыққа қол жеткізе алатын ұшақ құру, сонымен қатар, жоғары деңгейдегі аэродинамикалық зерттеулер мен инновациялық жобалау жұмыстарын қамтыды. 1945 жылға дейін жоба бойынша барлық жұмыстар жоғары құпиялылықта жүргізілді. 1946 жылдың ақпанында Клемент Аттлидің жаңа Лейбористік үкіметі бағдарламаны бюджеттік себептермен, сондай-ақ кейбір министрлік шенеуніктердің суперқауыштық ұшақтардың мүмкіндігіне сенбеуіне байланысты тоқтатты. 1946 жылдың қыркүйегінде M.52 жобасының бар екендігі жұртшылыққа жария етілді, бұл шешімге сын тудырып, жобаның тоқтатылу себептерін ресми түрде түсіндіру талап етілді. Жеткізу министрлігі қанат пен басқару беттерінің алты түрлі конфигурациясын зерттеуге келісті, бірақ толық масштабтағы ұшақ емес, 30 пайыздық масштабтағы, адамсыз ракеталық қозғалтатын модельдер түрінде. Келісімшарт Miles емес, Vickers компаниясына берілді. Модельдер де Хавилленд Москито аналық кемесінен модификацияланған күйде ұшырылды. M52 конфигурациясындағы қанат пен басқару беттері бар модель, бақылаудағы трансоникалық және суперқауыштық деңгейдегі ұшуда 1.38 Мах жылдамдыққа жетті, бұл сол кездегі бірегей жетістік және модель негізделген M.52 ұшағының аэродинамикасын растады. Ұшудан бұрын бағдарламаны тоқтату туралы шешім қабылданған болатын. Power Jets W. B.2/700 турбореактивті қозғалтқышының форсаждық нұсқасы бойынша жұмыстар да тоқтатылды, ал Power Jets Ұлттық газ турбиналық институтының құрамына енгізілді. Miles компаниясының жоғары лауазымды өкілдерінің айтуынша, M.52 жобасы мен зерттеу нәтижелері американдық Bell Aircraft компаниясымен бөлісілді және бұл олардың Bell X 1 эксперименталды ұшағын құруға қолданылды, ол дыбыс барьерін бұзған.
Өмірбаян
Екінші дүниежүзілік соғыстан бұрын авиация индустриясының басым бөлігінде қалыпты түсінік – адаммен ұшудың дыбыс жылдамдығынан асып түсуі мүмкін емес еді, негізінен сығымдалу мәселесінің еңсерілмейтіндігіне байланысты. 1930 жылдары жоғары жылдамдықты сұйық динамикасын зерткен зерттеушілер мен әуе-ғарыш инженерлерінің саны аз болды; осы саладағы белгілі пионерлер – неміс әуе-ғарыш инженері Адольф Буземан, британ физигі сэр Джеффри Тейлор және британ қозғалтқыш конструкторы сэр Стэнли Хукер. Германия Буземанның қанатты конструкциялар туралы теорияларын зерттеуге және іске асыруға, сондай-ақ жоғары жылдамдықтағы ұшу кезінде кедергіні азайтудағы оның рөліне едәуір көңіл бөлді, ал Ұлыбритания мен АҚШ бұл зерттеулерді көбінесе назарсыз қалдырды. 1944 жылға дейін ғана ракеталық қозғалтқышпен жабдықталған Messerschmitt Me 163 және реактивтік қозғалтқышпен жабдықталған Me 262 ұшақтары туралы ақпарат, екеуі де қанаттарымен жабдықталған, олардың артықшылықтарына деген көзқарасты өзгерте бастады. Сол кезде Ұлыбритания Әуе министрлігі өз зерттеу бағдарламасын іске қосты. 1943 жылдың күзінде Әуе министрлігі E.24/43 спецификациясын жариялады, онда тегіс ұшудағы жылдамдығы (қазіргі жылдамдық рекордынан екі есе жоғары) және 1,5 минут ішінде 36000 футқа (10973 м) көтерілуге қабілетті реактивтік зерттеу ұшағы талап етілді. E.24/43 спецификациясы «үкіметтік ведомство шығарған ең көрегенді талап, қозғалтқышы, ұшақ корпусы және басқару техникасы бұрынғыдан әлдеқайда белгісіз болатын толықтай жаңа салаға қадам» деп сипатталды. Miles Aircraft компаниясы 1920 жылдары құрылған және 1930 жылдары қолжетімді бағада инновациялық жеңіл ұшақтарды өндіру арқылы танымал болды, олардың ең танымалдары – Miles Magister және Miles Master оқу ұшақтары, екеуі де RAF-та пилоттарды оқыту үшін кеңінен қолданылды. Компанияның өнімдері салыстырмалы түрде қарапайым технологиялық ұшақтар болғанымен, Miles Әуе министрлігімен және Корольдік ұшақ зерттеу орталығымен (RAE) жақсы қарым-қатынаста болды және министрліктің талаптарына жауап ретінде бірнеше озық ұшақтарды ұсынды. Компанияны тарту туралы шешім, әуе кемесін өндіру министрлігі дұрыс басқармаған келісімшарт бойынша дауды шешу мақсатында ішінара қабылданды деген болжам бар. Тағы бір маңызды жаңалық – электрмен басқарылатын стабилизаторды пайдалану, сонымен қатар барлық қозғалмалы құйрық немесе ұшатын құйрық деп те аталады, бұл дыбыс жылдамдығынан асып түсетін ұшуды басқарудың кілті, дәстүрлі лифттерге қарағанда құйрық жапырақшаларына (көлденең стабилизаторлар) тіркелген. Әдеттегі басқару беттері жоғары соққы жылдамдықтарында тиімді болмайтын, өйткені шаршы толқындарының пайда болуынан және қысым орталығының артқа жылжуынан туындаған аэродинамикалық күштер пилоттың қолдана алатын басқару күштерін басып тастауы мүмкін, бұл соққыдан шығуды қиындатады. Транссоникалық ұшудың алғашқы кезеңіндегі басты кедергі – басқарудың кері бұрылуы, бұл құбылыс ұшу кірістерінің (руль, руль) жоғары жылдамдықтарда бағытын өзгертуіне әкелді; бұл көптеген апаттар мен апатқа жақын жағдайлардың себебі болды. Дельта қанаттары жоқ ұшақтардың транссоникалық аймақтан дыбыс жылдамдығынан асып өтуі үшін толық қозғалмалы құйрық қажет. M.52 осы шешімнің алғашқы мысалы болды. Ұшақтың бастапқы нұсқасы Франк Уиттлдің соңғы қозғалтқышы Power Jets W.2/700 қозғалтқышымен сынақтан өтуге жоспарланған. Есептелген қону жылдамдығы (қазіргі заманғы истребительдермен салыстырылатын, бірақ сол кезде жоғары) және салыстырмалы түрде кішкентай шасси кеңдігі де алаңдау тудырды; алайда бұл шарттар қабылданды.
Another critical addition was the use of a power operated stabilator, also known as the all moving tail or flying tail, a key to supersonic flight control which contrasted with traditional elevators hinged to tailplanes (horizontal stabilizers). Conventional control surfaces became ineffective at the high subsonic speeds then being achieved by fighters in dives, due to the aerodynamic forces caused by the formation of shockwaves at the hinge and the rearward movement of the centre of pressure, which together could override the control forces that could be applied mechanically by the pilot, hindering recovery from the dive. A major impediment to early transonic flight was control reversal, the phenomenon which caused flight inputs (stick, rudder) to switch direction at high speed; it was the cause of many accidents and near accidents. An all flying tail is required for non delta winged aircraft to pass through the transonic region to supersonic speeds without a loss of control. The M.52 was the first instance of this solution. An initial version of the aircraft was to be test flown using Frank Whittle's latest engine, the Power Jets W.2/700. The calculated landing speed of (comparable with modern fighters but high for that time) combined with its relatively small undercarriage track was another concern; however, this arrangement was accepted.
Дизайн
Бұрын қол жеткізе алмайтын жылдамдыққа жету үшін М.52 конструкциясына өте көптеген жетілдірілген мүмкіндіктер енгізілді; олардың көпшілігі үстіркілді аэродинамика туралы егжей-тегжейлі зерттеулер мен жинақталған білімнің нәтижесі болды. Вуд М.52 конструкциясының ерекшеліктерін "50-ші жылдардың соңы мен тіпті 60-шы жылдардың басындағы жоғары өнімді ұшақтың барлық қажетті компоненттеріне ие" деп сипаттайды. Фюзеляждың диаметрі 5 фут болды және қозғалтқыштың айналасында сақина тәрізді отын бакі болды. Американдықтардың дизайндағы ықпалы қанаттардың пішініне де әсер етті. Конвенциялық үстіркілді ұшақтар көлденең қанаттармен жабдықталған болса, АҚШ-тағы ұшақтар көбінесе ұзақ қашықтыққа және ауыр жүк тасымалдауға бағытталған. Қанаттың аэродинамикалық профилі және жалпы пішіні әртүрлі жылдамдықтарда минималды кедергіні қамтамасыз етті, бұл DARPA XS 1 дизайны үшін пайдалы болды. Power Jets W.2/700 турбореактивті қозғалтқышы М.52 үшін алғашқы қуат көзі ретінде қарастырылды. Бастапқы ұшақтар W.2/700-дің аз мүмкіндіктерге ие "уақытша" үлгісімен жабдықталып, осылайша дыбыс асты жылдамдықпен ғана шектелген болар еді; оларда кейінірек салынған M.52 ұшақтарына арналған жобаланған, одан да жетілдірілген нұсқада болатын форсаждық камера немесе қосымша артқы желдеткіш болмады. W.2/700 қозғалтқышынан басқа, центробегтік ағынды реактивті қозғалтқышпен қатар, М.52 үшін әртүрлі қозғалтқыштар мен итермелеу түрлерін орнатуға арналған жобалар дайындалды, соның ішінде жаңа Rolls Royce Avon осьтік ағынды турбореактивті қозғалтқышы және сұйық отынмен жұмыс істейтін ракеталық қозғалтқыштар. Алайда, АҚШ келісімнен бас тартты және жауап ретінде ешқандай дерек ұсынбады. Майлз Беллдің өздері ракеталық итермелеумен жабдықталған үстіркілді ұшақтың дизайнын жасауды бастағанын білмеді, бірақ олардың ұшағына конвенциялық құйрық бөлігін орнату арқасында басқару мәселесіне тап болды. Өзгермелі бұрышпен орналасқан құйрық ең перспективалы шешім болып көрінді; Майлз бен RAE жүргізген сынақтар осы қорытындыны растады. Кейін ұшақтың құйрығы өзгертілгеннен кейін, пилот Чак Йегер сынақ ұшулары кезінде осы нәтижелерді іс жүзінде растады, ал барлық келесі үстіркілді ұшақтарда қозғалмалы құйрық немесе дельта қанаттары болды.
Сынау
1943 жылы Майлз компаниясына бұрын RAE қанаттық сынақтар үшін қолданылған бір ғана Майлз M.3B Falcon Six жеңіл ұшағы берілді. Бұл ұшаққа M.52 қанатының толық көлемді ағаш моделі, сынақ құралдары және басқа шанағы орнатылды. Осы кезде соғыстан кейінгі Лейбористік үкімет, Клемент Атли басшылығымен, әртүрлі салаларда бюджетке күрт қысқартулар жасады, бұл M.52 жобасын тоқтатуға ықпал еткен болуы мүмкін, себебі жобаға елеулі шығын жұмсалмақ болған. Вудтың сөзінше, "алға баспау туралы шешім Атли үкіметінің таза саяси шешімі болды". 1946 жылдың ақпан айында, M.52 жобасын тоқтатумен бірге, Фрэнк Уиттл Power Jets компаниясынан кетіп, бұл оның ресми саясатқа келіспеуінен болды деді. Тоқтату кезінде үш M.52 ұшағының біріншісі 82 пайызға дайын болған және алғашқы сынақ ұшуларын бірнеше ай ішінде бастау жоспарланған еді. Локспейзердің M.52 жобасын тоқтатудағы рөлі жария болды, соның салдарынан оның шешімі баспасөзде "Беннің қатесі" деп сыналды. M.52 жобасын тоқтатудың тағы бір ресми себебі 1955 жылдың ақпанына дейін жарияланбады; сол айда жарық көрген ақ парақта былай делінген: "1946 жылы қабылданған шешімде, сол кездегі білімнің шектеулілігін ескере отырып, адамдармен жабдықталған ұшақтардағы үстінкү жылдамдыққа жету қаупі қабылдауға келмейтін деңгейде жоғары болды және осы мәселелерді зерттеу бірінші кезекте әуеден ұшырылатын модельдер арқылы жүргізілуі керек". Осы құжатта сондай-ақ, жобаны тоқтату туралы шешім Ұлыбританияның авиациялық прогрестің дамуын айтарлықтай тежеп тастағаны мойындалды. Кейіннен M.52 жобасын тоқтату британдықтардың үстінкү жылдамдықпен ұшу саласындағы прогресіне елеулі соққы болғаны баршаға мәлім болды. 1947 жылы Miles Aircraft Ltd компаниясы тарап, кейіннен қайта құрылды; оның ұшақ активтері, M.52 жобалық деректерімен бірге, Handley Page компаниясына өткізілді.
Кейінгі жұмыстар
Толық масштабтағы М.52-ні қайта жаңғыртудың орнына үкімет, бір рет қолданылатын, ұшқышсыз, зымырандық қозғалтқышты пайдаланатын зымырандарды қамтитын жаңа бағдарламаны енгізуді шешті; осы үлгілермен барлығы 24 ұшу жасалатын болып жоспарланған, олар алты түрлі қанат және басқару беттері конфигурацияларын зерттейтін еді, соның ішінде баламалы тік және қанаттары бүгілген конструкциялар да қарастырылды. Вуд толық масштабтағы ұшақты қайта жаңғыртуға қатысты сәтсіздікті «Британия бірден үстінкү дыбыстық жылдамдықпен ұшатын ұшақтар жарысынан бас тартты» деп бағалады. Бір рет қолданылатын зымырандарға арналған келісім-шарт Майлз емес, Викерс Армстронгс компаниясына берілді, оның жобалау тобын белгілі британдық инженер және өнертапқыш Барнс Уоллис басқарды. Негізгі жобалау жұмыстарын Уоллис командасы жүргізсе, қозғалтқышты дамытуды RAE өзі қолға алды. Бұл жұмыстың нәтижесінде түпнұсқа M.52 дизайнының 30%-дық масштабтағы, радиоарнамен басқарылатын үлгісі жасалды, ол бір Armstrong Siddeley Beta зымырандық қозғалтқышымен, жоғары сапалы пероксид отынымен жабдықталған. 1948 жылғы 10 қазанда екінші зымыран ұшырылды, ол тұрақты, көлденең ұшу кезінде 1,38 Мах жылдамдығына қол жеткізді, бұл сол кездегі бірегей жетістік болды. Жоспарланғандай теңізге құлаудың орнына, үлгі радио командаларына жауап бермей, соңғы рет (радарда) Атлант мұхиты бағытына қарай ұшып кеткені байқалды. Бұл сәтті сынақ ұшудан кейін жоба бойынша жұмыс тоқтатылды, Вуд модельдік бағдарламаға қатысты: «Осылай ысырап болған қаржыға пилотталған M.52 аяқталып, ұшырылуы мүмкін еді және құнды ақпараттың мол қоры алынуы мүмкін болды. Пилоттың кез келген маңызды даму процесі үшін қажеттігі дәлелденді және толыққанды білім алу үшін жақсы жобаланған сынақ ұшағының болуы міндетті» деп түсіндірді. M.52 ұшағына енгізілген көптеген маңызды жобалау принциптері 1950 жылдардың ортасы мен соңына дейін қайта пайда болмады, мысалы, Fairey Delta 2 және English Electric P.1 сияқты нағыз үстінкү дыбыстық жылдамдықпен ұшатын ұшақтар жасалды. Сондай-ақ 40-50 жылдардағы X-1, D-558-2, F-100, F-101, F-102, F-104, МиГ-19 және т.б. ұшақтары да. M.52 қанат конструкциясы Германияның үстінкү дыбыстық жылдамдықпен ұшатын Wasserfall зымыранына ұқсас болды. Бұл екі ұшақ та бастапқыда 1947 жылғы ER.103 талабына жауап ретінде әзірленді, M.52 ұшағы мен зымыран зерттеу жобаларынан алынған білімдермен, сондай-ақ неміс тәжірибелік деректерімен толықтырылды.