Национальный Аэрокосмический музей в Вашингтоне ч.2:Bell X-1(маленькие картинки)

В Национальном Аэрокосмическом музее в Вашингтоне я увидел очень интересный аппарат оранжевого цвета и по форме напоминавший пулю. Как оказалось это был Bell X-1,самый первый экземпляр из всего семейства. Вот на него сейчас посмотрим:
ps : хотел выложить пяток своих фотографий из музея,но оказалось интересно и натаскал фотографий из инета(** отмечены) и много текста без фотографий
этот же пост,но с большими картинками

Национальный Аэрокосмический музей в Вашингтоне


Как всегда использую информацию с сайтов
http://www.airwar.ru
http://ru.wikipedia.org/wiki
и других источников найденных мною в инете и литературе.

Основная часть усилий американского Национального консультативного комитета по аэронавтике (NACA -National Advisory Committee for Aeronautics) в период второй мировой войны была сосредоточена на получении данных, необходимых для улучшения характеристик боевых самолетов, находящихся в серийном производстве. После появления в Германии реактивных истребителей стало ясно, что большая тяга, создаваемая турбореактивными (ТРД) и ракетными двигателями, является прямым средством достижения превосходства в воздухе. А постоянный рост скорости полета перспективных истребителей, рано или поздно, приведет к необходимости преодоления звукового барьера. Ученые комитета прекрасно понимали, что прежде чем начать создавать боевые скоростные, а тем более, сверхзвуковые самолеты, необходимо получить новые знания в области аэродинамики. Причем, нужно было найти наиболее простой, дешевый и быстрый путь, ведущий через барьер скорости. Тот, кто первым создаст всю необходимую научную базу - получит неоспоримое преимущество, вплоть до полной неуязвимости своих боевых самолетов.
**

Имеющиеся знания околозвукового течения газов в то время были чрезвычайно ограничены, и ранние попытки разработать основы теории такого течения, в общем, были безуспешны. Нужно было экспериментировать, но аэродинамические трубы "запирались" при приближении к звуковой скорости. Требовались новые технические средства для дальнейших исследований.
В число таких технических средств вошли следующие:
1. Специально оборудованные модели, сбрасываемые с самолета В-29 на больших высотах.
2. Малогабаритные модели, устанавливаемые на крыле истребителя Р-51, способного достигать числа М=0,75.
3. Модели с ракетными двигателями, запускаемые с земли. Ракетный двигатель разгонял модель до скорости М=1,4, после чего модель падала в Атлантический океан.

В 1943 году была выдвинута идея исследования диапазона околозвуковых скоростей с использованием специально сконструированных пилотируемых самолетов, на которые можно было бы установить наиболее мощные из имевшихся ракетных двигателей и аппаратуру, регистрирующую данные. Неожиданно для ученых этому воспротивились летчики. Главный летчик-испытатель NACA Мелвин Гоу (Melvin Gough),узнав об этом, сказал - "Никакой пилот NACA не будет летать на самолете с проклятым фейерверком!". Но необходимость продвижения аэродинамики вперед брала свое. Летчиков удалось убедить в том, что риск, с которым связаны такие полеты, можно было бы свести к минимуму, если проводить полеты на большой высоте и в горизонтальном полете. Нагрузки, действующие на конструкцию и летчика, были бы малыми, и при возникновении какой-либо опасности пилот с помощью органов управления мог уменьшить скорость полета.

13-14 декабря 1943 года состоялось конференция с участием представителей NACA, ВВС и ВМС по вопросу реализации программы сверхзвукового полета. На ней решили, что над созданием экспериментального аппарата будут работать две фирмы Bell и McDonnell. Финансирование проекта возлагалось на ВВС. Но представители флота, которые всегда не доверяли "сухопутным" ВВС, обвиняя их в попытках отобрать у них палубную авиацию, втайне опасались, что ВВС не поделится с ними результатами. Поэтому они решили создать собственный скоростной самолет. Моряки поручили это ответственное задание фирме Douglas. ВВС решили устанавливать на свой самолет жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), а ВМС - турбореактивный. Таким образом, будущие исследования охватывали оба перспективных направления развития боевой авиации. Причем, ожидаемые результаты не перекрывали друг друга, самолеты фирм Bell и McDonnell нацеливались на сверхзвук, a Douglas работала с не исследованной областью трансзвука.

30 ноября 1944 года Bell получила контракт на строительство двух экспериментальных самолетов с обозначением XS-1 (Experimental Supersonic-1), один для NACA - другой для ВВС Проект самолета MCD-250 фирмы McDonnell был отвергнут.
В декабре свой заказ получила фирма Douglas, она назвала свой самолет Douglas Model 558 High-Speed Test Airplane, или просто D-588.

здесь можно увидеть и D-588

На фирме Bell работу над экспериментальным самолетом возглавил Роберт Стенли (Robert Stanley), известный пилот ХР-59, специалист в области аэродинамики, выпускник Калифорнийского технологического института. Основной проблемой был выбор профиля крыла и хвостового горизонтального оперения.На крыле и стабилизаторе использовали профили разной относительной толщины, причем стабилизатор был тоньше крыла (крыло 10%, стабилизатор 8%). Это было сделано для того, чтобы поверхности достигали критического числа М в разное время, и самолет не терял управляемости.

Что же касается формы крыла в плане, то разработчики не решились поставить на XS-1 неисследованное стреловидное крыло и воспользовались консервативным прямым.
Для повышения эффективности стабилизатора, по настоянию Стека, фирма Bell дала возможность летчику изменять угол его установки в полете.На малых скоростях пилот управлял самолетом при помощи обычных рулей высоты, а на больших - мог поворачивать стабилизатор целиком.
**

В рамках предварительных исследований проводился анализ траекторий баллистических моделей и возникающих при их движении ударных волн. Эти исследования проводились с использованием фотоснимков, полученных при испытаниях на баллистических трассах, которые дополнялись испытаниями соответствующих моделей в аэродинамической трубе. В результате было установлено, что наилучшей для корпуса сверхзвукового самолета является форма, близкая к форме пули.В итоге форма фюзеляжа самолета повторяла форму пули.
Фюзеляж самолета полумонококовой конструкции разделялся на три технологические секции: носовую, центральную и хвостовую.
По всей длине задней кромки крыла расположены закрылки и элероны. Закрылки имели два положения убранное и посадочное.
Обшивка крыла выполнена из дюралевых листов толщиной 12,7 мм в около фюзеляжных частях, и приблизительно 3,2 мм на концевых частях крыла.
Планер самолета был рассчитан на перегрузки от + 18 до -10.
16 марта 1945 года фирме заказали еще один, третий, экспериментальный самолет. Самолеты XS-1 получили регистрационные номера: 1 - 46-062(наш оранжевый друг), 2 - 46-063, и 3 - 46-064.
Осенью 1945 года фирма закончила строительство планера первого самолета. Но начало летных испытаний постоянно откладывалось по причине отсутствия двигателя. Силовая установка: Во всех модификациях самолета использован четырехкамерный ЖРД фирмы Reaction Motors XLR-11-RM-6 тягой 26,69 кН (2722 кг). Система управления двигателем позволяет включать в работу любое число камер (от одной до всех четырех), каждая из которых развивает максимальную тягу 6,67 кН (680,5 кг). Топливо (спирт и жидкий кислород) находится в баках, размещенных соответственно за узлами крепления крыла и перед ними. В проекте предусматривалось, что топливо будет подаваться к двигателю с помощью насосов, однако в самолете Х-1 была применена вытеснительная система подачи, поскольку насосы с необходимыми характеристиками своевременно разработать не удалось.

вид на двигателя

Вытеснительная система состояла из 12 сферических баллонов с азотом который под давлением подавался в баки с окислителем и топливом. Такая система значительно увеличила собственную массу самолета и дополнительно занимала внутренний объем фюзеляжа. В целях уменьшения взлетной массы пришлось пойти на ограничение количества топлива до 2310 кг, что повлекло за собой сокращение времени работы двигателя с планировавшихся 10 до 2,5 мин.

семейство самолетов

Для экономии времени инженеры фирмы Белл предложили поднять XS-1 в воздух без двигателя, при помощи тяжелого бомбардировщика В-29, и сбросить его с большой высоты. Таким путем можно было определить пригодность самолета к полетам еще до того, как будет закончен двигатель.
Согласившись аргументами разработчиков, ВВС предоставили в распоряжение NACA обычный серийный бомбардировщик В-29 45-21800. После снятия с него вооружения, лишнего оборудования и переделки бомбоотсека, машина получила обозначение ЕВ-29.
В носовой секции размещался отсек радиооборудования и кабина пилота. В передней части фюзеляжа также устанавливалась носовая стойка шасси и располагалась ниша для его уборки. В центральной части фюзеляжа размещались топливные баки и приборы регистрации полетных данных.

столько приборов мог вместить ракетоплан

В нижней части секции устанавливались стойки основного шасси и ниши для его уборки. В средней части секции к силовым узлам, расположенным на силовых шпангоутах, крепились левая и правая консоли крыла. В хвостовой части фюзеляжа устанавливался ракетный двигатель. К хвостовой секции крепилось и хвостовое оперение.
**

Во время переделки больше всего хлопот доставила процедура посадки летчика в кабину XS-1. Дело в том, что XS-1 проектировался для взлета с обычным разбегом, и летчик садился в кабину через небольшую боковую дверь. Теперь, когда самолет подвешивали в бомбоотсек, забраться через нее в кабину было невозможно. Пришлось устраивать в бомбоотсеке специальный лифт. Пилот XS-1, облаченный в высотный скафандр, становился на небольшую огороженную платформу, которая на лебедках опускалась на уровень двери XS-1. Летчик забирался в кабину и закрывал дверь, после чего платформа поднималась назад в бомбоотсек.
**

Для проведения планирующих полетов выбрали безлюдную местность в центральной Флориде. Летчиком испытателем назначили Джека Вуламса (Jack WooLams). Полеты проходили по простому сценарию. Носитель поднимался на высоту около 9000 м и сбрасывал XS-1. Вуламс планировал на аэродром, выполняя заданные маневры для проверки управляемости. Сравнительно большая нагрузка на крыло у ХS-1 привела к тому, что для пробега ему едва хватало полосы обычного аэродрома. Эта неприятная особенность заставила перенести испытания на авиабазу Мюрок (с 1949 года база Эдварде), где с распоряжении пилотов находилось дно гигантского высохшего озера. Последние планирующие полеты прошли уже на новом месте. В марте 1946 года этот вынужденный этап испытаний XS-1 успешно завершился. Всего выполнили 10 планирующих полетов.
**

Началась подготовка к полетам с использованием ЖРД. В начале октября 1946 года в Мюрок доставили второй образец XS-1 с жидкостным двигателем XLR11, работающем на жидком кислороде и этиловом спирте. Двигатель от фирмы Reaction Motors с тягой 2720 кг имел четыре независимые камеры сгорания. Летчик мог включать и выключать их в любой комбинации. Первый экземпляр самолета отправили на фирму для установки двигателя(наш оранжевый друг).

Первый полет с работающим двигателем состоялся 9 декабря 1946 года. Самолет взлетел с поверхности озера Мюрок с обычным разбегом. Через месяц Гудлин достиг на XS-1 скорости М=0,8 и поднялся на высоту 10668 м.

взлет 2 го экземпляра

В марте к испытательной программе присоединился первый экземпляр самолета(наш самолет). Свой первый полет он совершил 10 апреля 1947 года. В рамках приемо-сдаточных испытаний оба самолета выполнили 21 полет, 14 полетов сделал второй экземпляр и 7 - первый.
**

На проведенном 30 июня 1947 года совещании представители ВВС и NACA согласились разделить программу на две независимые части. Каждая из сторон должна была использовать свой самолет XS-1. NACA продолжало полеты на самолете 2, с обычным взлетом для исследований трансзвуковых скоростей, а военные решили возобновить запуски XS-1 1 с борта бомбардировщика ЕВ-29, для преодоления звукового барьера. При таком методе "взлета" запас топлива на борту XS-1 должен был быть больше, ведь пилот не тратил его на взлет и набор высоты. Естественно, что в таких полетах можно достигнуть большей скорости.

самолет номер 2

ВВС получили от фирмы Bell свой XS-1 в августе 1947 года. И немедленно приступили к полетам. Летчиком-испытателем от ВВС назначили 22-летнего капитана Чарльза Егера (Charles Е. Yeager),
Полетный день по программе XS-1 начинался с испытаний двигателя, которые включали в себя проверку герметичности трубопроводов подачи топлива, заполнение топливных баков азотом, проверку работы всех клапанов и кранов, устранение обнаруженных протечек. В связи с недостаточным числом и малыми размерами соответствующих люков на самолете, проведение такого осмотра и проверки было кошмаром для механиков. Для поиска протечек им приходилось намыливать все соединения и трубки топливной системы.

Далее проверялась система зажигания. Учитывая то, что большая часть отказов при запуске ЖРД была вызвана именно этой системой, фирма Reaction Motors спроектировала специальный проверочный стенд. На нем стояло пусковое оборудование, система управления ЖРД и небольшие баки для топлива и окислителя, которые по трубопроводам подавались на борт самолета. Установка стояла у самолетного ангара, и ее механик мог наблюдать работу ЖРД через открытые ворота, с расстояния 12-15 м. Исправность двигателя определялась по форме и цвету пламени, а также по звуку, издаваемому при работе.

проверка работы

Следующим важным этапом предполетной подготовки была заправка самолета. Механики тщательно следили за тем,чтобы в топливный бак не попадали посторонние предметы,грязь и пыль. Сначала самолет заправлялся азотом и затем спиртом. Азот в топливной системе служил для выдавливания спирта из бака и управления топливными клапанами.
**

Для подвески XS-1 под самолет-носитель бомбардировщик ЕВ-29 устанавливался над специальные гидроподъемники, после чего под него закатывали XS-1. На лебедках самолет поднимался в бомбоотсек и закреплялся там специальным замком. Гидроподъемники опускали ЕВ-29 на землю, и начинался следующий важный этап - заправка XS-1 кислородом.
Заправка XS-1 жидким кислородом осуществлялась непосредственно перед взлетом носителя, для уменьшения его потерь вследствие испарения. Эти потери, несмотря на термоизоляцию кислородного бака и соответствующей магистрали, оказывались весьма значительными. Поэтому на самолете-носителе пришлось установить специальный бак для жидкого кислорода, который все время подпитывал бак XS-1.
Непосредственно перед взлетом бортмеханик производил проверку стравливающих клапанов кислородного бака XS-1, учитывая опасность их замерзания на большой высоте и возможного взрыва.
**

Во время взлета и набора высоты летчик-испытатель XS-1 находился в кабине экипажа ЕВ-29. На высоте около 3000 м летчик-испытатель переходил в бомбоотсек и на лифте опускался до уровня кабины XS-1. После посадки в кабину экипаж ЕВ-29 производил отключение магистрали подвода кислорода.

На высоте 7600 м летчик XS-1 включал электропитание и готовился к отсоединению от носителя на высоте 9000 м. После достижения заданной высоты летчик начинал наддув баков азотом. За 30-60 сек до отделения начиналась продувка системы подачи окислителя с тем, чтобы обеспечить поступление в камеру сгорания жидкого, а не газообразного кислорода, который скапливался в трубопроводах.

Кабина пилота, исходя из соображений обеспечения лучшей аэродинамики, была полностью вписана в геометрический контур фюзеляжа с использованием для этого неразъемного фонаря и расположенной с правой стороны дверцы кабины. Частые аварии и катастрофы вынудили конструкторов использовать стандартный фонарь кабины с неподвижным козырьком и откидной остальной частью. Модифицированная кабина использовалась на самолетах Х-1А, Х-1В и Х-1Е. Кроме того, на этих самолетах устанавливались катапультные кресла пилота.
Пилотажно-навигационные приборы размещались на центральной и двух угловых панелях приборной доски.
**

Отделение производилось по команде второго летчика ЕВ-29. После отцепления XS-1 свободно падал вниз и, отойдя от ЕВ-29 на безопасное расстояние, включал зажигание в первой камере сгорания, а затем и в остальных. В процессе полета летчик следил за показаниями манометров топливных баков, обеспечивая избыточное давление 0,7-1,1 атмосферы в баке с горючим по сравнению с кислородным баком. Это обеспечивало необходимое небольшое обогащение смеси для увеличения надежности горения и устранения опасности остановок двигателя.
Выполнив программу испытательного полета, пилот сливал остатки спирта, стравливал жидкий кислород и планировал на посадку. Посадочная скорость составляла около 290 км/час. После посадки самолет буксировался на техническую площадку, где двигатель и все системы продувались азотом. После каждого полета производились тщательная внешняя очистка двигателя и осмотр всех внешних частей его камеры сгорания.

29 августа 1947 года Чарльз Егер совершил свой первый полет на XS-1. Первые три полета Егер совершал без включения двигателя. Испытания с работающим ЖРД были начаты только с четвертого полета. Продолжительность работы двигателя на полной тяге составляла около 3,5 мин. Показания приборов на приборной доске летчика фотографировались при помощи кинокамеры, установленной над плечом летчика; данные по давлениям, нагрузкам и положение органов управления передавались на землю по радиоканалу. На самолете было установлено испытательное оборудование весом около 450 кг, с помощью которого получались данные с точностью до 0,5%.

(2 й экземпляр самолета)

В этом полете была достигнута скорость, соответствующая М=0,87 на высоте 12000 м, в пятом полете при числе М=0,89 наблюдался бафтинг и резкие крены. В шестом полете число М увеличилось до 0,91-0,92, а в седьмом полете при крене обнаружилось, что рули высоты потеряли эффективность. Здесь помог переставной стабилизатор, который поставили на самолет по настоянию Джона Стека. Уменьшением угла его установки Егеру удалось выполнить разворот с перегрузкой 2 g и направить машину на аэродром.
После посадки было установлено, что скачок уплотнения двигался назад по горизонтальному оперению и, попав на руль высоты, сделал его неэффективным. На основании этого ученые пришли к важному выводу, что достаточную управляемость в околозвуковой области может обеспечить только цельноповоротный стабилизатор!!!.

Егер в кокпите

Утром 14 октября 1947 года Егеру предстояло пройти очередную "ступеньку" на скорости М=0,97, и на предполетном инструктаже ученые из NACA рекомендовали не превышать этой скорости. Но Егер был невнимателен и решил для себя, что будет лететь быстрее. В этот день его больше заботила боль в боку, во время прогулки верхом он упал с лошади и сломал ребро.

В 10 часов утра ЕВ-29 поднялся в воздух. Через 20 минут носитель набрал высоту 1524 метра, и Егер занял свое место в кабине XS-1. На высоте 6096 м с земли сообщили, что самолет взят на сопровождение наземными станциями слежения и можно начинать процедуру отцепки.

Егер

В 10 часов 26 минут Егер отцепился от носителя и запустил все четыре камеры сгорания ЖРД. На высоте 10668 м он выключил две камеры сгорания, чтобы уменьшить перегрузку в конце набора высоты и продолжил подъем до высоты в 12802 м. Стрелка на указателе числа М полета медленно пошла вверх: 0,83, 0,84, 0,88, 0,92. Начался небольшой бафтинг (тряска самолета в результате попадания вихрей с крыла на хвостовое оперение), самолет начал давать небольшой правый крен. Чтобы сохранять эффективность управления, Егер постепенно переставлял стабилизатор в соответствующие положения и элеронами выровнял самолет. Закончив подъем, он слегка опустил нос самолета и включил третью камеру сгорания, стрелка дошла до М=0,98, и резко скакнула за единицу.

Х-1 под В-29

На земле услышали звук далекого взрыва - самолет перешел звуковой барьер. Егер сообщил, что машина управляется нормально. Элероны и стабилизатор работали отлично. После этого Егер выключил двигатель и начал снижение. На высоте 10000 м XS-1 снизил скорость до М=0,7. С земли сообщили предварительные данные, которые подтверждали переход звукового барьера. Максимальная скорость, зафиксированная приборами, составила М=1,0б.

На следующий день после рекордного полета Егера потерпел аварию второй экземпляр самолета. Пилот NACA Герберт Хувер выполнял планирующий полет без включения ЖРД. Во время захода на посадку он неправильно оценил скорость и высоту полета, и машина совершила несколько подскоков - "козлов". Удары о землю были такими сильными, что передняя стойка шасси не выдержала и сломалась. XS-1 зарылся носом в грунт и в таком положении "пропахал" добрую сотню метров. Самолет пришлось отправлять на завод для ремонта, который продлился с октября по декабрь 1947 года. Таким образом, пилоты NACA серьезно отстали от своих коллег из ВВС.

В 1948 году изменились внутренние обозначения самолетов и шифры программ ВВС. Начиная с этого момента, рекордный самолет стал называться Х-1

2 мая 1949 года Егер установил очередной рекорд, ему удалось разогнаться до скорости М = 1,45.

еще одна фотография кокпита

Первый экземпляр самолета Х-1 полностью отработал свой ресурс. Всего на нем было выполнено 83 полета, во время которых достигнуты максимальное число М=1,45 и максимальная высота 21915,7 м. Несколько раз на самолете происходили пожары, разгерметизация кабины, были потеряны отдельные части конструкции, но самолет уцелел и полностью отработал свою программу. Полученные данные были разосланы на все авиастроительные фирмы. Свой последний полет он совершил в 1949 году. С половинным запасом топлива Х-1 самостоятельно взлетел (скорость отрыва составила 263 км/час, длина разбега 700 м)и продемонстрировал очень большую скороподъемность, набрав через 100 секунд после отрыва высоту около 7600 м. После этого полета самолет был передан в музей Смитсоновского института, где и находится в настоящее время.

Х-1 на стапелях

1. Экипаж: 1
2. Длина: 30 футов 11 в (9,4 м)
3. Размах крыла: 28 футов (8,5 м)
4. Высота: 10 футов (3,3 м)
5. Площадь крыла: 130 фт ² (12 m²)
6. Пустой вес: 7000 фунтов (3175 кг)
7. Загруженный вес: 12225 фунтов (5545 кг)
8. Максимальный взлётный вес: 12250 фунтов (5557 кг)
9. Максимальная скорость: 957 миль/ч (1541 км / ч) (число Маха 1,26)
10. потолок: 71900 футов (21900 м)



// Транслировано с
http://community.livejournal.com/ru_aviation/1649460.html