В экспериментальном небе: Vought XF5U "Летающая Блинница"

Введение

Vought XF5U "Flying Flapjack" был экспериментальным истребителем ВМС США, разработанным Чарльзом Г. Циммерманом для компании Vought во время Второй мировой войны. Эта необычная конструкция состояла из плоского, слегка дискообразного фюзеляжа (напоминающего летающий оладь/блинчик, отсюда и его прозвище), выполнявшего функцию несущей поверхности. Два поршневых двигателя, размещенных внутри фюзеляжа, вращали винты, расположенные на передней кромке, на концах крыльев.

Проектирование и разработка

Разработанная версия оригинального прототипа V 173, XF5U 1 был самолетом большего размера. Полностью металлический, он был почти в пять раз тяжелее, оснащенный двумя радиальными двигателями Pratt & Whitney R 2000 мощностью 1400 л.с. (1193 кВт). Конфигурация была разработана для создания самолета с малым удлинением крыла, обеспечивающего низкие скорости взлета и посадки, но высокую максимальную скорость. Обычно крыло с таким малым удлинением страдает от очень низкой эффективности из-за высокой индуктивной сопротивляемости, возникающей на законцовках крыла, когда воздух с более высоким давлением снизу перетекает вокруг законцовки крыла в область более низкого давления сверху. В обычном самолете эти концевые вихри несут с собой много энергии и, следовательно, создают сопротивление. Обычно для уменьшения этих вихрей строят крыло с большим удлинением, то есть длинное и узкое. Однако такие крылья ухудшают маневренность и скорость крена самолета или создают конструктивные трудности при обеспечении достаточной жесткости. XF5U пытался решить проблему концевых вихрей, используя винты для активной нейтрализации сопротивления, вызываемого этими вихрями. Винты расположены так, чтобы вращаться в направлении, противоположном вращению концевых вихрей, с целью удержания воздуха с более высоким давлением под крылом. Устранив этот источник сопротивления, самолет мог бы летать с гораздо меньшей площадью крыла, а небольшое крыло обеспечило бы высокую маневренность и повышенную прочность конструкции. Винты, предусмотренные для завершенного истребителя, в отличие от винтов с противоположным вращением, снижающих крутящий момент в конструкции V 173, должны были иметь встроенное циклическое движение, подобное главному ротору вертолета, с ограниченной возможностью изменения центра подъемной силы вверх и вниз для помощи самолету в маневрировании. Первоначально на самолете использовались винты, первоначально разработанные для прототипа V 173. Эти винты были заменены винтами, взятыми с Vought F4U-4 Corsair. Для обеспечения безопасности пилота в случае аварийной ситуации в полете было установлено катапультируемое кресло, позволяющее ему избежать столкновения с огромными винтами. Хотя прототип был невооруженным, в корневых частях крыла планировалось установить шесть пулеметов M2 Browning калибра 50 или четыре 20-мм пушки M3. Однако это произошло в то время, когда ВМС США переходили от самолетов с винтовым двигателем к реактивным. К 1946 году проект XF5U 1 значительно превысил запланированное время разработки и бюджет. Единственный завершенный XF5U 1 оказался настолько прочным, что его пришлось уничтожить с помощью тарана.

A developed version of the original V 173 prototype, the XF5U 1 was a larger aircraft. Of all metal construction, it was almost five times heavier, with two 1,400 hp (1,193 kW) Pratt & Whitney R 2000 radial engines. The configuration was designed to create a low aspect ratio aircraft with low takeoff and landing speeds but high top speed. Normally, a wing with such a low aspect ratio will suffer from very poor performance due to the degree of induced drag created at the wingtips, as the higher pressure air below spills around the wingtip to the lower pressure region above. In a conventional aircraft, these wingtip vortices carry a lot of energy with them and hence create drag. The usual approach to reducing these vortices is to build a wing with a high aspect ratio, i. e. one that is long and narrow. However, such wings compromise the maneuverability and roll rate of the aircraft, or present a structural challenge in building them stiff enough. The XF5U attempted to overcome the tip vortex problem using the propellers to actively cancel the drag causing tip vortices. The propellers are arranged to rotate in the opposite direction to the tip vortices, with the aim of retaining the higher pressure air below the wing. With this source of drag eliminated, the aircraft would fly with a much smaller wing area, and the small wing would yield high maneuverability with greater structural strength. The propellers envisioned for the completed fighter — unlike the torque reducing counter rotating propellers of the V 173 design — were to have a built in cyclic movement like a helicopter's main rotor, with a very limited ability to shift their center of lift up and down to aid the aircraft in maneuvering. Initially, the aircraft used propellers originally designed for the V 173 prototype. These propellers would be replaced with propellers taken from the Vought F4U 4 Corsair. An ejection seat was fitted to allow the pilot to clear the massive propellers in the event of an in flight emergency. Although the prototype was unarmed, a combination of six M2 Browning 50 caliber machine guns or four M3 20 mm cannons would be mounted in the wing roots in service. However, it came at the time when the United States Navy was switching from propeller driven to jet propelled aircraft. By 1946, the XF5U 1 project was already long over its expected development time, and well over budget. The only completed XF5U 1 proved to be so structurally solid that it had to be destroyed with a wrecking ball.