Бристоль Brabazon: Ұлыбританияның трансатлантикалық ұшағының прототипі

Кіріспе

Британдық винтті қозғалтқыштың үлкен авиалайнерінің прототипі.

Bristol Type 167 Brabazon – Ұлыбритания мен АҚШ арасындағы трансатлантикалық бағыттарда ұшу үшін Bristol Aeroplane Company компаниясы жобалаған поршеньді қозғалтқышты, винтті авиалайнер. Ол Brabazon комитеті мен оның төрағасы, Тара лорды Brabazon атымен аталды, олар авиалайнердің техникалық талаптарын әзірледі. Комитет, қарапайым түрде «Brabazon комитеті» деп танымал болды, өз есебін ұсынды, ол «Brabazon есебі» деп аталды. Есепте олар зерттеген бес жобаның төртеуін құру қажеттігі көрсетілді. Бұл жобалардың ішінде I тип – өте үлкен трансатлантикалық авиалайнер, II тип – қысқа қашықтыққа арналған авиалайнер, III тип – «Империя» әуе жолдары үшін орташа қашықтыққа арналған авиалайнер, ал IV тип – инновациялық, реактивті қозғалтқышпен жабдықталған, 800 км/сағ (500 миль/сағ) жылдамдықтық авиалайнер болды. Әсіресе, I және IV типтері индустрия үшін өте маңызды деп есептелді, әсіресе реактивті қозғалтқышпен жабдықталған IV тип, ол Ұлыбританияға реактивтік тасымалдау саласында басымдық беретін еді. Комитет әртүрлі жобаланған ұшақтардың, соның ішінде алып I типтің техникалық талаптарының жобасын жариялады. Сонымен қатар, Bristol-дің жобалау тобы трансатлантикалық рейстерді жүзеге асыра алатын ұшақтың талаптарын қарастырды, бұл осындай авиалайнердің қажетті мөлшері, салмағы және қашықтығын болжауға әкелді. Олардың ішінде тиімді болу үшін кемінде 100 жолаушыны тасымалдау қажеттігі анықталды. 1942 жылы Әуе министрлігі Әуе штабынан операциялық талаптардың жобасын шығарды, онда кемінде 15 тонна бомба тасымалдауға қабілетті ауыр бомбалаушы ұшақтың жобасы ізделді. Жауап ретінде Bristol бастапқы жұмысын жаңартып, жаңа және күштірек Bristol Centaurus қозғалтқыштарын енгізді. Bristol-дің жобалау тобы, L. G. Frise және Archibald Russell басшылығымен, бірнеше маңызды өнімділік параметрлерімен жұмыс істеді. Олардың ішінде 8000 км қашықтық, 69 м қанат ұзындығы, қанаттардағы сегіз қозғалтқыш, төрт итеруші винттік қондырғы және трансатлантикалық қашықтыққа жететін отын мөлшері болды. Convair B 36 көп жағынан жобаланған «100 тонналық бомбалаушының» американдық баламасы болды. 1942 жылы Brabazon есебі жарияланды және Bristol жауап беруге шешім қабылдады, I типтің талаптарын орындау үшін бомбалаушы ұшағының сәл өзгертілген нұсқасын ұсынды. Bristol-дің бұрынғы жұмысы Brabazon комитеті іздеген өнімділікті көрсетті, сондықтан комитет компанияға сол жылы осындай ұшақтың алдын ала жобасын бастауға рұқсат берді, бірақ соғыс кезеңіндегі ұшақтарға қатысты жұмыстың бұзылуын болдырмау шартымен.

The Bristol Type 167 Brabazon was a large British piston engined propeller driven airliner designed by the Bristol Aeroplane Company to fly transatlantic routes between the UK and the United States. The type was named Brabazon after the Brabazon Committee and its chairman, Lord Brabazon of Tara, which had developed the specification to which the airliner was designed. The committee, which had become known simply as the Brabazon Committee, delivered its report, which was likewise known as the Brabazon Report. The report called for the construction of a total of four of five designs they had studied. Of those designs, the Type I was a very large transatlantic airliner, the Type II was a short haul airliner, the Type III was a medium range airliner for the multiple hop "Empire" air routes, and the Type IV was an innovative jet powered 500 mph (800 km/h) airliner. In particular, the Type I and Type IV were regarded as being of very high importance to the industry, particularly the jet powered Type IV, which would give Britain a commanding lead in the field of jet transport. An outline of the specifications for the various envisioned aircraft, including the gigantic Type I, was issued by the Committee. Additionally, Bristol's design team had already been considering the requirements of an aircraft capable of conducting routine transatlantic flights, which had led to projections of the necessary size, weight and range of such an airliner. Amongst those, it was determined that, in order to be profitable, a minimum payload of 100 passengers should be carried by the type. In 1942, the Air Ministry issued a draft operational requirement from the Air Staff, which sought a heavy bomber design that would be capable of carrying a payload of at least 15 tons of bombs. In response, Bristol dusted off their original work and updated it to incorporate their newer and substantially more powerful Bristol Centaurus engines. The Bristol design team, led by L. G. Frise and Archibald Russell, worked with several key performance parameters. Those included a range of 5,000 mi (8,000 km), 225 ft (69 m) wingspan, eight engines buried in the wings driving four pusher propeller installations, and enough fuel for transatlantic range. The Convair B 36 was in many ways the American equivalent of that projected "100 ton bomber". In 1942, the Brabazon Report was published and Bristol chose to respond, submitting a slightly modified version of their bomber to fulfil the Type I requirement. Bristol's earlier work had demonstrated the sort of performance that the Brabazon Committee had been looking for, and so the Committee authorised the firm to begin preliminary design of such an aircraft that year, with the proviso that work on wartime aircraft should not be disrupted by the project.

Бристоль 167

1944 жылдың қарашасында, конструкция бойынша қосымша жұмыс жүргізілгеннен кейін, 167-ші типтің соңғы тұжырымдамасы жарияланды. Соңғы жобада үлкен фюзеляж және үлкен қанаттар болды. Қанаттың ұзындығы 70,1 метрді құрады. Қанаттың ішкі көлемі өте зор болды, трансатлантикалық ұшулар үшін жеткілікті отын сыйымдылығын қамтамасыз етуге арналған. Brabazon есебінде ұшақта ұшатын бай адамдар ұшақпен ұзақ сапарды ыңғайсыз деп есептейтіні болжалды, сондықтан I типтің дизайны сәнділікке бағытталды, әрбір жолаушыға 200 куб фунт (6 м³) кеңістік қарастырылды, ал люкс класы үшін 270 куб фунт (8 м³) дейін ұлғайтылды. Егер дәстүрлі орындықтармен жабдықталған болса, 167 типтің өлшемдері таңдалған 60 орынның орнына 300 жолаушыға дейін сыятын еді. Осы әртүрлі талаптарды қанағаттандыру үшін 167 типтің фюзеляжының диаметрі 8 метрге жетеді, бұл Boeing 747 ұшағынан 1,5 метрге артық, және толық ұзындығындағы жоғарғы және төменгі палубалармен жабдықталған. Онда 80 жолаушыға арналған ұйықтайтын орындар, асхана, 37 орындық кинозал, серуендеу алаңы және бар немесе 150 адамға арналған күнделікті орындықтар қарастырылған. Бір кезде комитет жалпы 50 жолаушыға арналған тар фюзеляжды қабылдауды ұсынды. British Overseas Airways Corporation (BOAC) осы ұсыныммен келісті және тек 25 жолаушыға арналған дизайнды артық көретінін мәлімдеді. 1943 жылдың тамызында әуе компаниясымен жасалған келісім нәтижесінде ішкі орналасу таңдалды, онда алдыңғы бөлігінде алты бөлімше болды, әрқайсысы алты жолаушыға арналған, ал жетінші бөлімшеде үш жолаушы, қанаттың үстіндегі орталық бөлігі – қанаттың тереңдігі сол жерде 2 метр болды – төрттен топтасқан үстелдердің маңында 38 орындық, сондай-ақ асхана мен кухня болды, ал артқы бөлігінде коктейль-бар және демалыс бөлмесімен бірге артқа қарап отыратын кинотеатрға 23 орын қарастырылды. Saunders Roe Princess сияқты, Brabazon тұжырымдамасы соғысқа дейінгі және соғыстан кейінгі ойлаудың үйлесімі болды, соғыстан кейінгі әлемде қажеттілігі болмаған ұшақты жасау үшін жоғары дамыған дизайн мен инженерияны пайдаланды. Brabazon 100 пайыз қуатты ұшу басқару жүйесімен жабдықталған алғашқы ұшақ болды; ол сондай-ақ электр қозғалтқыштарының басқару жүйесімен және жоғары қысымды гидравликалық жүйемен жабдықталған алғашқы ұшақ болды. Үлкен қанат көлденеңі және қозғалтқыштардың ішкі жаққа жақын орналасуы, сондай-ақ конструкциялық салмақтың үнемделуі, турбуленттілік кезінде қанат беттерінің бүгілуін болдырмау үшін жаңа шараларды қажет етті. Осылайша, Brabazon-ның инновациялық ерекшеліктерінің бірі – желдің соққысын азайту жүйесі болды, ол ұшақтың мұрнына орнатылған желдің соққысын сезгіш зондтан сигнал алатын серволардың жиынтығын пайдаланды; осы жүйенің жетілдірілген нұсқасы, толық автоматтандырылған кесумен бірге, Brabazon Mark II бортында қолданылуы тиіс еді. Авиация авторы Филип Капланның айтуынша, Brabazon Mark II үшін жақсартылған желдің соққысын азайту жүйесін әзірлеуде туындаған қиындықтар жобаның тоқтатылуына маңызды рөл атқарды. Ұшақтың кейбір дизайндық және құрылыс жұмыстары басқа британдық компаниялармен, мысалы Folland Aircraft компаниясымен бөлісті. Brabazon-ды өндірудің өзі қиындық туғызды. Дамудың алғашқы екі жылында ұшақты қалай және қайда жасау мәселесі жобалау тобын алаңдататын және жобаның ілгерілеуін кешіктіретін ең маңызды мәселелердің бірі болды. Жұмыс Бристолдің соғыс уақытындағы міндеттемелерін орындау салдарынан баяулады; алғашқы физикалық қадамдардың бірі – ескі No. 2 ұшу ангарында толық масштабты ағаштан жасалған макетті құрастыру, соның арқасында компоненттер мен жиындарды қолдануға және сынауға мүмкіндік болды. 1945 жылдың қазан айында алғашқы прототиптің фюзеляжы қолданыстағы ангарда құрастырыла бастады, ал сегіз Brabazon-ды соңғы құрастыруға арналған алып зал салынып жатты; құрылыс кезінде зал әлемдегі ең үлкен ангар болды. Турбовинттілердің басқа да артықшылықтары – төмен діріл деңгейі (жолаушылардың жайлылығын арттырады) және биіктікте жоғары өнімділік. Бұл Brabazon-ның круиздік жылдамдығын 420-530 км/сағ-қа дейін (260-дан 330 миль/сағ), ал оның биіктігін арттырады, сонымен қатар ұшақтың бос салмағын шамамен 4540 кг (10 000 фунт) дейін азайтады. Бұл Brabazon Mark II Атлантиканы (Лондон – Нью-Йорк) 12 сағаттың ішінде кесіп өтуге қабілетті еді. Алайда, 1950 жылға қарай Proteus қозғалтқышының дамуы күрделі қиындықтарға тап болды, ол артық салмақты және қуатсыз болды, сондай-ақ бір кезде шаршау мәселелеріне ұшырады. Proteus Centaurus-тан жұқарақ болғанымен, Mark II-де қанаттың қалыңдығы азайтылмады, бірақ алдыңғы жиегі қозғалтқыштардың айналасына созылды.

In November 1944, after further work on the design, a final concept for the Type 167 was published. The final design featured a large 177 ft (54 m) fuselage, paired with a sizable wing. The wing, which had a 230 ft (70.1 m) wingspan, possessed an enormous internal volume, to house sufficient fuel for the transatlantic flights envisioned for the type. The Brabazon Report had assumed that the wealthy people flying in the aircraft would consider a long trip by air to be uncomfortable, and so designed the Type I for luxury, demanding 200 ft3 (6 m3) of space for every passenger, which was expanded to 270 ft3 (8 m3) for luxury class. If outfitted with conventionally spaced seating, the dimensions of the Type 167 could have accommodated up to 300 passengers, instead of the 60 seats opted for. To meet these varied requirements, the Type 167 specified a huge 25 feet (8 m) diameter fuselage, which was about 5 ft (1.5 m) greater than a Boeing 747, with full length upper and lower decks. That enclosed sleeping berths for 80 passengers, a dining room, 37 seat cinema, promenade and bar or, alternatively, day seats for 150 people. At one point, the Committee recommended the adoption of a narrower fuselage to house a total of 50 passengers. The British Overseas Airways Corporation (BOAC) agreed with that recommendation, and also expressed its preference for a design accommodating only 25 passengers. In August 1943, an agreement with the airline led to the selection of an interior layout which contained a forward area housing six compartments, each one for six passengers, along with a seventh compartment for just three passengers, a midsection above the wing – the wing was 6 feet (2 m) deep at that point – which accommodated 38 seats arranged around tables in groups of four along with a pantry and galley, and a rear area with 23 seats in an aft facing cinema, complete with a cocktail bar and lounge. Similar to the Saunders Roe Princess, the Brabazon concept was a fusion of prewar and postwar thinking, using highly advanced design and engineering to build an aircraft that was no longer relevant in the postwar world. The Brabazon was the first aircraft to be outfitted with 100 per cent powered flying controls; it was also the first to feature electric engine controls, and the first equipped with high pressure hydraulics. The large span and mounting of the engines close inboard, together with structural weight economies, demanded some new measure to prevent bending of wing surfaces in turbulence. Thus, one of the innovative features of the Brabazon was a purpose developed gust alleviation system, which used an assortment of servos that were triggered from a gust sensing probe installed on the exterior of the aircraft's nose; an improved version of this system, along with fully automated trimming, was to have been deployed on board the Brabazon Mark II. refn|According to aviation author Philip Kaplan, difficulties experienced in the development of the improved gust alleviation system for the Brabazon Mark II played a major role in the ultimate cancellation of the project. Some of the design and construction work for the aircraft was shared out to other British companies, such as Folland Aircraft. The act of manufacturing the Brabazon alone was found to be a challenge. During the first two years of the development, the question of how and where to manufacture the aircraft was amongst the biggest issues that had preoccupied the design team and delayed progress on the project. Work on the project was slowed as a consequence of meeting Bristol's wartime commitments; amongst the early physical steps was the construction of a full scale wooden mockup in the old No. 2 Flight Shed so that components and fittings could be applied and tested. In October 1945, construction of the first prototype's fuselage commenced in an existing hangar while a gigantic hall for performing final assembly of up to eight Brabazons was constructed; at the time of construction, the hall was the largest hangar in the world. Other advantages of turboprops included lower vibration levels (which would increase passenger comfort) and superior performance at higher altitudes. This would have increased the Brabazon's cruising speed, from 260 to 330 mph (420–530 km/h), and its ceiling, while also reducing the aircraft's empty weight by about 10,000 lb (4,540 kg). This Brabazon Mark II would have been able to cross the Atlantic (London New York) in a reduced time of 12 hours. However, by 1950, development of the Proteus engine had run into substantial difficulties, being both overweight and underpowered as well as being subject to fatigue issues at one stage. Although the Proteus was slimmer than the Centaurus, the wing thickness was not to be reduced in the Mark II but the leading edge would be extended around the engines.

Сынау

1945 жылдың желтоқсан айында Бристольдің бас сынақ ұшқышы Билл Пегг Брабазонның бас ұшқышы болып таңдалды. 1948 жылдың желтоқсанында Mk. I прототипі, тіркеу нөмірі G AGPW, қозғалтқыштарды сынау үшін далаға шығарылды. 1949 жылдың 3 қыркүйегінде Пегг пен Уолтер Гибб басқарған прототип, сегіз бақылаушы және ұшу инженерлерінен тұратын экипажбен бірнеше сынақ жүргізілді; осы сынақтар барысында алдыңғы доңғалақтың басқаруы дұрыс жұмыс істемейтіні анықталды, сондықтан ол уақытша тоқтатылды. Brabazon-ның Фарнборо аэрошоуында пайда болуы компанияның ресми және салмақты саясатын қабылдауына әкелді, себебі ұшақтың сынақ бағдарламасы Ұлыбританияның әртүрлі қалаларының маңында жүргізіліп, халық арасындағы хабардарлықты арттыру мақсатында болды. Осыған сәйкес, Brabazon 1950 жылғы Фарнборо аэрошоуында көрсетілді, онда ол ұшып көтерілді, таза конфигурацияда ұшып өтті және қонды. 1950 жылдың маусым айында Brabazon Лондонның Хитроу әуежайына сапар жасады, оның барысында бірнеше сәтті ұшып-қонулар жасалды; сондай-ақ ол 1951 жылғы Париж әуешоуында да көрсетілді. Ұшақты бірнеше рет басқарған Гибб өзінің ұшу тәжірибесін былайша сипаттады: "Бұл өте ыңғайлы болды. Ол өте жақсы ұшты. Ол үлкен болды. Оны "Тайгер Мот" немесе "Спитфайр" сияқты жылдам қозғамайсыз, бірақ оны екі қабатты автобус немесе үлкен ұшақ сияқты қарасаңыз, ешқандай қиындық болмайды". Brabazon-ның ұшу сынақтары жүргізіліп жатқанда BOAC бұл типті пайдалану перспективасына көбірек қызығушылық танытпады. Бристоль қаржылық қиындықтарға тап болды, ал күтілетін және жақсартылған Brabazon Mark II-ге арналған Proteus қозғалтқышын дамыту қиындықтарға толы болды. Ұшақтың ұшу сынақтары қанаттың ішкі бөлігінде шаршауға байланысты мәселелерді көрсетті.