Введение
Конфигурация крыльев самолета с тремя вертикально расположенными основными крыльями, самолет с тремя подъемными поверхностями в тандеме, японская рок-группа. Триплан – это самолет с фиксированным крылом, оснащенный тремя вертикально расположенными крыльями. Хвостовое оперение и предкрылки обычно не учитываются при подсчете, хотя иногда и включаются.
aircraft having three lifting surfaces in tandem
the Japanese rock band
A triplane is a fixed wing aircraft equipped with three vertically stacked wing planes. Tailplanes and canard foreplanes are not normally included in this count, although they occasionally are.
Принципы проектирования
Трехплоскостной самолет можно сравнить с двухплоскостным по ряду параметров. Трехплоскостная схема имеет меньшую хорду крыла, чем двухплоскостная схема с аналогичным размахом и площадью. Это придает каждой плоскости крыла вытянутый вид с более высоким удлинением, что делает ее более эффективной и увеличивает подъемную силу. Это потенциально обеспечивает более высокую скорость набора высоты и меньший радиус поворота, что важно для истребителя. Sopwith Triplane был успешным примером, имея такой же размах крыльев, как и его двухплоскостной аналог Sopwith Pup. Альтернативно, трехплоскостной самолет имеет меньший размах по сравнению с двухплоскостным самолетом с заданной площадью крыла и удлинением, что приводит к более компактной и легкой конструкции. Это потенциально обеспечивает лучшую маневренность для истребителя и большую грузоподъемность с более удобным наземным обслуживанием для больших самолетов. Знаменитый Fokker Dr. I представлял собой компромисс между этими подходами, имея умеренно меньший размах и умеренно большее удлинение, чем его двухплоскостной аналог Fokker D. VI. Можно провести и третье сравнение между двухплоскостным и трехплоскостным самолетами с одинаковой схемой крыла: третье крыло трехплоскостного самолета обеспечивает увеличенную площадь крыла, значительно увеличивая подъемную силу. Дополнительный вес частично компенсируется увеличением высоты общей конструкции, что позволяет более эффективно строить. Семейства больших многомоторных трехплоскостных самолетов Caproni Ca.4 и Levy Besson добились определенного успеха с этим подходом. Эти преимущества в той или иной степени нивелируются дополнительным весом и сопротивлением, создаваемым конструктивными элементами, а также потерей подъемной силы из-за аэродинамического взаимодействия между крыльями в любой многоуровневой схеме. Идея многоплоскостной схемы была развита дальше в квадроплоскостной схеме. Ни один из образцов не оказался успешным, и по мере совершенствования конструкции двухплоскостных самолетов стало ясно, что недостатки трехплоскостных и квадроплоскостных схем перевешивают их преимущества. В практической конструкции сухопутного самолета нижний ряд крыльев обычно располагается примерно на уровне нижней поверхности фюзеляжа, средний ряд – на уровне верхней поверхности фюзеляжа, а верхний ряд поддерживается над фюзеляжем на расчалках. В практических летающих лодках даже самое нижнее крыло должно быть расположено значительно выше ватерлинии корпуса, что создает общую высокую конструкцию.
История
Первым летательным аппаратом тяжелее воздуха, способным нести человека в свободном полете, был триплан, созданный еще в 1848 году, задолго до появления самолетов с двигателями. Один из немногих датских самолетов, поднявшихся в воздух в 1907 году, и первый самолет с двигателем, совершивший полет в Германии, также был трипланом. Однако триплан редко оказывался практичным решением, и лишь немногие типы когда-либо поступали в серийное производство. Большинство проектов трипланов появилось в узкий период с 1908 по 1923 год. Помимо знаменитых истребителей Первой мировой войны, несколько более крупных типов стали успешными бомбардировщиками, пассажирскими самолетами и самолетами морского патрулирования, иногда в виде различных модификаций одной и той же базовой конструкции, как во время войны, так и сразу после нее. Последний проект триплана, построенный энтузиастом самостоятельно, был представлен незадолго до начала Второй мировой войны.
Годы пионерской деятельности
Первым аппаратом тяжелее воздуха, способным нести человека в свободном, не привязанном полете, был триплановый планер, построенный Джорджем Кейли и поднявшийся в воздух в 1848 году. Он имел современную форму, с тремя расположенными друг над другом крыльями над фюзеляжем и отдельным стабилизирующим хвостовым оперением, включающим киль и горизонтальный стабилизатор. Крылья имели типичную для Кейли форму, напоминающую воздушного змея, с небольшим удлинением. Аппарат был недостаточно велик для взрослого пассажира, поэтому в качестве испытателя был выбран местный мальчик, чье имя неизвестно. В период с 1907 по 1911 год ряд пионеров экспериментировали с трипланами, некоторые из которых были способны к полету, а другие – нет. Ни один из них не продемонстрировал выдающихся результатов, хотя серия, разработанная A. V. Roe, имела определенный успех и продавалась небольшими партиями. В 1907 году датский пионер Якоб Эллехаммер совершил полет на самолете-триплане и впоследствии получил приз за демонстрацию его в Германии. Французский триплан типа "canard" Bousson Borgnis 1908 года оказался неудачным. Goupy No.1, спроектированный в 1908 году Амбруазом Гупи и построенный Voisin, был более успешным. Всего через несколько недель после полета Goupy No.1 триплан Ханса Граде стал первым немецким самолетом, совершившим полет. В том же году Фарман модифицировал свой первоначальный самолет Voisin, переведя его в трипланную конфигурацию, а Доран построил военный триплан. В 1909 году американец Моррис Бокор построил собственный триплан типа "canard", а француз Альфред Грос построил триплан, который не смог подняться в воздух. В 1909 и 1910 годах британский авиационный пионер А. В. Роу построил серию из четырех экспериментальных трипланов – типов I, II, III и IV – и продал небольшое количество машин типов II и III, прежде чем отказаться от дальнейшей разработки трипланов. Александр Грэм Белл экспериментировал с конструкцией крыла "октаэдр" и в 1910 году построил трипланный образец Oionus I, который не смог совершить полет. В 1911 году бельгиец Сезар Баттайль построил триплан, способный выполнять короткие полеты или подскоки, а русский Роджественский также построил триплан.
Трисамолеты
Во время Первой мировой войны некоторые авиастроители обратились к трипланной схеме для истребителей. На практике эти трипланы обычно демонстрировали более низкие летные характеристики по сравнению с эквивалентными бипланами, и, несмотря на кратковременную популярность примерно в 1917 году, в серийное производство было запущено всего четыре типа. Компания Nieuport построила серию прототипов трипланов в период с 1915 по 1917 год, отличавшихся сильно смещенным назад верхним крылом для улучшения обзора пилота и характерным треугольным расположением распорок, поддерживающих три крыла. Конструкция оказалась неуправляемой и была в конечном итоге отклонена. Компания Sopwith разработала три различных конструкции трипланов в 1916 году. Один из них, известный просто как Sopwith Triplane, был запущен в производство и стал первым военным трипланом, поступившим на вооружение. Он имел крылья равного размаха с высоким удлинением, установленные на фюзеляже, очень похожем на фюзеляж предыдущего биплана Pup, и укрепленные одной прочной стойкой с каждой стороны с минимальным тросовым растягиванием. На этот тип сделали заказ как RFC, так и RNAS, но RFC обменяли свои самолеты на другой тип, и Sopwith поступил на вооружение только в RNAS, где успешно применялся. Преимущество в характеристиках и первые успехи Sopwith Triplane над Albatros D. III вызвали военный интерес к этой схеме, особенно в Германии и Австро-Венгрии. В 1917 и 1918 годах было создано множество прототипов истребителей, иногда неохотно и под давлением военных. Примеры были построены компаниями Albatros, Aviatik, Brandenburg, DFW, Euler, Fokker, Friedrichshafen, LFG Roland, Lloyd, Lohner, Oeffag, Pfalz, Sablating, Schütte Lanz, Siemens Schuckert, W. K. F., в Великобритании – Austin, а в США – Curtiss. Только две компании, Fokker и Curtiss, довели какие-либо из своих разработок до серийного производства. Прототип Fokker V.4 1917 года (некоторыми идентифицируемый как V.3) имел необычные консольные крылья без распорок, верхнее крыло крепилось только к фюзеляжу посредством килевых стоек. Крылья чрезмерно вибрировали в полете, и следующий прототип, V.5, получил по одной межплановой стойке с каждой стороны, аналогичной Sopwith, но без тросовых "покрышек". Этот прототип стал основой для знаменитого триплана Fokker Dr. I 1917 года, который стал бессмертным как самолет, наиболее тесно ассоциирующийся в массовой культуре с Манфредом фон Рихтгофеном, "Красным бароном". Несмотря на хорошую скороподъемность и высокую маневренность, он не отличался особой скоростью. После разрушения двух экземпляров в воздухе тип был снят с вооружения для усиления конструкции, и к моменту его повторного ввода в строй он уже не был на передовой по характеристикам. Тем временем в США компания Curtiss создала множество конструкций трипланов в период с 1916 по 1918 год. Среди них несколько истребителей и связанных с ними типов поступили в производство, в частности, учебный самолет Model L (три экземпляра которого были построены в виде гидросамолетов) и истребители Model S и Model 18 T. Прототип Curtiss GS 1 1918 года был необычен тем, что изначально проектировался как разведывательный гидросамолет. Летные характеристики боевых трипланов вскоре были превзойдены улучшенными бипланами-истребителями. Однако еще в 1919 году были испытаны три прототипа Sopwith Snarks, а в 1920 и 1921 годах тяжелобронированные штурмовики Boeing GA 1 и GA 2 оказались слишком тяжелыми, чтобы быть полезными.
Убийцы цеппелинов
Несколько британских конструкторов использовали трипланную схему для борьбы с дирижаблями. Начиная с 1915 года, компания Armstrong Whitworth разработала прототипы F.K.5 и F.K.6. Это были большие трехместные самолеты с двумя двигателями, у которых среднее крыло имело заметно больший размах, чем остальные. Затем, в 1917 году, Blackburn построила свой одноместный триплан. Он был несколько архаичным, с толкающим винтом и хвостовым оперением, установленным на стрежне, как в более раннюю эпоху. Такая конструкция предназначалась для установки в передней части фюзеляжа 2-фунтовой безоткатной пушки, стреляющей вверх. Ни один из этих типов не вышел за рамки стадии прототипа.
Бомбардировщики, транспортные и патрульные самолеты
Французы начали экспериментировать с конструкциями бомбардировщиков в 1915 году. Прототипы Morane Saulnier TRK и Voisin Triplane 1915 и 1916 годов не имели успеха. Конструкция Voisin была необычной из-за наличия вспомогательной хвостовой балки над фюзеляжем, поддерживающей хвостовое оперение. Французские трипланы добились большего успеха в роли дальних морских самолетов. В 1918 году компания Labourdette Halbronn построила прототип торпедного бомбардировщика с двумя фюзеляжами, H. T.1, а в 1919 году – два прототипа модифицированной версии H. T.2. Бессон спроектировал несколько летающих лодок с трипланной схемой между приблизительно 1917 и 1919 годами, первоначально в партнерстве с Леви. Levy Besson Alerte 1917 года отличался центральным крылом большего размаха, чем остальные, и многие экземпляры использовались для борьбы с подводными лодками и патрулирования. Их последний проект, Levy Besson High Seas 1919 года, имел верхнее крыло, удлиненное до размаха центрального крыла, и также был заказан для производства, хотя выпуск был отменен после поставки относительно небольшого количества. В том же году Бессон отделился от Леви и создал свой собственный морской патрульный летающий лодку Besson LB, а также Besson Hydravion école, который он продемонстрировал на Парижском авиасалоне 1919 года. Позже он разработал ряд небольших конструкций для других целей, включая почтовый самолет Besson H 6, поднявшийся в воздух в 1921 году. Итальянский Caproni Ca.4 1917 года был еще одной удачной конструкцией и поступил на вооружение итальянских ВВС в качестве тяжелого бомбардировщика в 1918 году. Было произведено множество других вариантов как во время, так и после войны. Позже Caproni перенумеровал многие из этих вариантов как новые типы, включая авиалайнер Ca.48. В первой в Италии коммерческой авиационной катастрофе и одной из самых ранних и, на тот момент, самых смертоносных авиационных аварий, Ca.48 разбился во время полета над Вероной, Италия, 2 августа 1919 года, убив всех находившихся на борту (от 14 до 17 человек). Неудачный прототип трансатлантического гидросамолета Caproni Ca.60 имел три комплекта трипланных крыльев, взятых с Ca.4, что в общей сложности составляло девять крыльев, и обычно классифицируется как многоплан. Среди множества крупных гидросамолетов, произведенных в США компанией Curtiss в период с 1916 по 1918 год, несколько были трипланами, однако ни один из них не пошел в серию, включая прототип Wanamaker Triplane. Великобритания также получила свой первый трипланный бомбардировщик в 1917 году – одномоторный Sopwith Rhino. Он не имел успеха, и Sopwith Cobham, единственный двухмоторный тип, который когда-либо производил Sopwith, не преуспел и через два года. С 1918 года британская компания Bristol разработала серию тяжелых трипланов, которые, как и конструкция Caproni, выпускались в различных вариантах, предназначенных для разных задач. Первым был бомбардировщик Bristol Braemar, поднявшийся в воздух в 1918 году, а версия Mk II – в 1919 году. В 1920 году был испытан 14-местный транспортный вариант Bristol Pullman. За ним последовали два экземпляра новой, более крупной конструкции военного грузового самолета, известного как Bristol Tramp. Tarrant Tabor, другой и гораздо более крупный британский бомбардировщик, был построен с тремя крыльями для размещения шести необходимых двигателей, поскольку четыре более мощных двигателя были недоступны. Дисбаланс мощности из-за высокой установки привел к тому, что Tabor разбился во время своего первого полета в 1919 году. Его конструктор, Уолтер Барлинг, продолжил проектировать американский триплан Witteman Lewis XNBL 1 аналогичного размера, известный как "Бомбардировщик Барлинга", который впервые поднялся в воздух в 1923 году. В меньшем масштабе авиалайнер Avro 547 был модифицированным Avro 504 с дополнительным крылом. Было построено два самолета, первый из которых поднялся в воздух в 1920 году. Он был продан компании Queensland and Northern Territory Aerial Services, но оказался непригодным для суровых условий австралийской глубинки. Единственным британским трипланным вкладом в морскую область был прототип Felixstowe Fury 1918 года, также известный как Porte Super Baby. Почти так же поздно, как и "Бомбардировщик Барлинга", в 1922 году японцы испытали торпедный бомбардировщик Mitsubishi 1MT. Он был запущен в производство как военно-морской тип 10.
Гонки на трехсамолетах
После Первой мировой войны несколько экземпляров Curtiss 18 T использовались для участия в гонках. 18T 2 чуть не выиграл гонку Curtiss Marine Trophy в 1922 году (ограниченную пилотами ВМС США), но у пилота Сэнди Сандерсона закончилось топливо непосредственно перед финишной чертой. В 1921 году гоночный триплан "Cactus Kitten" был создан путем модификации биплана "Texas Wildcat 2" (который, в свою очередь, являлся модификацией моноплана "Texas Wildcat"), таким образом став единственным в истории самолетом, прошедшим путь от моноплана к биплану и затем к триплану. Также известный как гоночный самолет Curtiss Cox, спроектированный и спонсируемый Коксом из Техаса и оснащенный двигателем Curtiss C 12, Cactus Kitten имел размах крыльев 6,10 м. В гонке Пулитцера 1922 года он занял второе место, уступив биплану Curtiss. В трипланной конфигурации он превзошел свои монопланные и бипланные предшественники по управляемости и скорости, и на короткий период в 1922 году триплан вновь привлек внимание, а "Kitten" называли самым быстрым самолетом в мире, способным развивать скорость свыше 200 миль в час. В том же году самолет был передан ВМС и использовался в качестве тренировочного для гонки Пулитцера 1922 года, однако слава оказалась недолгой. В 1927 году двухмоторный 22-местный авиалайнер Catron & Fisk CF 10 был модифицирован дополнительными топливными баками и обновленными двигателями и получил название "Pride of Los Angeles". Предполагалось, что он примет участие в гонке Dole Air, но инцидент в полете привел к крушению самолета до начала гонки.
Частная авиация
Некоторые трипланы были разработаны для частного использования. Вероятно, самым необычным был Curtiss Autoplane 1917 года – трехсамолетный летающий автомобиль. В том же году более традиционный триплан Curtiss Judson, единичный и немного увеличенный вариант Curtiss Model F, был продан для частного использования. После войны, во Франции, частный туристический самолет Besson H 3 совершил первый полет в 1921 году. А в 1923 году немецкий энтузиаст планеризма Ханс Рихтер испытал триплан собственной конструкции. После увлечения самодельными самолетами с тандемным крылом Mignet Pou du Ciel (Flying Flea), около 1939 года в Америке был создан трипланный вариант, American Flea. В этой версии верхние крылья были неподвижными, а нижнее крыло выполняло функцию элеронов по всей площади. В 1975 году в тогдашней советской Литве Брониус Ошкинис построил трипланный планер BrO 18 "Boružė" (лит. Божья коровка). Самолет с размахом крыльев 4,9 метра также получил звание самого маленького планера в мире на тот момент. Аналогичная конфигурация была использована в гидропланере BrO 17V "Antelė" (лит. Утенок).
Тандемные триплан
Тандемный триплан имеет два набора трипланных крыльев, расположенных в передней и задней частях фюзеляжа. Было построено немного таких самолетов. Триплан Dufaux 1908 года стал первым самолетом собственной разработки Швейцарии, выполненным по схеме тандемного триплана с меньшим двупланным горизонтальным стабилизатором. Roe I Triplane 1909 года также описывался как тандемный триплан из-за его относительно большого трипланного хвостового оперения. Fokker V.8 1917 года представлял собой еще один тандемный проект, хотя и не являлся истинным тандемным трипланом, поскольку имел трипланное переднее крыло, бипланное заднее крыло и моноплановый хвостовой стабилизатор. В 1921 году итальянец Джанни Капрони объединил три набора трипланных крыльев из своей серии Ca.4 с одним фюзеляжем в тандемную тройную трипланную конструкцию, создав прототип трансатлантического авиалайнера Caproni Ca.60 Noviplano. Он оказался неустойчивым и потерпел крушение во время второго полета. Еще один экземпляр находился в стадии строительства в Канзас-Сити, штат Канзас, вплоть до 1922 года. В последнее время термин "тандемный триплан" используется для обозначения некоторых новых типов монопланов, оснащенных активными передними управляющими поверхностями типа "канарда" в дополнение к обычным крыльям и горизонтальному хвостовому оперению. Конфигурация с тремя сопоставимыми несущими поверхностями, расположенными в тандеме, чаще называется самолетом с тремя плоскостями, или иногда тандемной тройкой или тандемным триплетом, и не является трипланом в строгом смысле этого слова. Эти современные типы также можно сравнить с пионерскими Voisin Farman I и Curtiss No. 1, которые также имели большое основное крыло с меньшими передними и задними плоскостями; эти меньшие плоскости не рассматривались как часть основной крыльевой схемы и не описывались как тандемные типы.