БОК-5 легкий самолет.

1 | 2

Бюро особых конструкций (БОК) основано в 1930 г. Здесь, кроме других исследовательских работ, были сконструированы и построены семь самолетов, в том числе четыре по типу РД (АНТ-25), предназначенных для дальних высотных перелетов, и три легких машины - БОК-2, БОК-3 и БОК-5 - оригинальной конструкции. Причем, из них лишь БОК-5 выполнен по схеме "бесхвостка". Он сконструирован начальником Бюро, талантливым инженером Владимиром Антоновичем Чижевским. В 1920-30-х годах "бесхвостки" были в "особом почете" у авиаконструкторов. Этому - свои причины. Еще в 1910-м лейтенант британской армии Д.Данн построил и удачно испытал биплан "летающее крыло" D-5 с большим углом стреловидности. Подобных машин в истории авиации еще не было. Затем - D-8 и другие самолеты подобного типа. Это стало началом "эры бесхвосток". В 1914-м фирма "Бургесс" (США) начала строить самолеты Данна. Она выпустила в 1916-м два двухместных биплана Данна на поплавках. Эти гидросамолеты исправно служили на флоте США до 1919-го. Фирме "Бургесс" за эти гидросамолеты был присужден приз.

В России по части "бесхвосток" лидирующее место принадлежит, безусловно, Б.И.Черановскому, который начал карьеру в 1921-м, в кружке любителей планеризма "Парящий полет" при Академии воздушного флота. Первой его работой стал планер типа "летающее крыло" БИЧ-2. Фундаментальной теории в то время по этому типу аппаратов еще не существовало, но по замыслу Черановского, как он правильно себе представлял, у "летающего крыла" должны быть минимальными лобовое сопротивление и масса конструкции, что могло существенно улучшить летные характеристики аппарата. Причем, характерной особенностью планера БИЧ-2 было то, что летчик полностью размещался в толстом крыле.

После постройки планера БИЧ-4, управляемого летчиком П.Вержбицким в 1925-м в Коктебеле, в 1926-м Черановский построил первый самолет-моноплан типа "летающее крыло" БИЧ-3 с двигателем 18 л.с. Летчик Кудрин, совершивший на самолете ряд полетов, сделал заключение, что "машина способна устойчиво летать и хорошо управляться". Увлекшись идеей постройки "бесхвосток", Черановский создает в 1929-м БИЧ-7 с двигателем 100 л.с. А затем, в 1932-м - БИЧ-7А, который собственно и "завел" Чижевского, вдохновил на постройку своего БОК-пятого. Что же, в первую очередь, привлекло внимание Чижевского в конструкции БИЧ-7А? А особенностей было немало. Крылья освобождены от рулей направления, что было нередко на других подобных самолетах в то время. Киль, являющийся как бы продолжением двухместной застекленной кабины, заканчивался рулем направления.

Удалось ликвидировать пробел в предшествующих моделях "бесхвосток": размещенный по продольной оси самолета над костылем и обдуваемый струей воздуха от винта руль направления становился более эффективным. Интересны были и органы управления. В качестве элеронов использовались только крайние закрылки. А при взятии ручки "на себя" отклонялись и закрылки-рули высоты и элероны совместно. Чижевский сделал вывод, что при такой системе управления и при задней центровке самолет, должен стать хорошо управляемым в полете как в продольном, так и в боковом отношениях. Летчики, испытавшие БИЧ-7А, отметили, что "самолет устойчив на всех режимах полета, тенденции к потере скорости не имеет и управление им ничем не отличается от управления самолетом нормальной схемы".

Однако ни в одном из отчетов не удалось найти свидетельства о том, что на самолетах Черановского БИЧ-3, БИЧ-7 или даже более позднем спортивном, скоростном (V=320 км/ч) БИЧ-21 удавалось выполнить какие-либо фигуры высшего пилотажа. Это смогли продемонстрировать в полной мере лишь на БОК-5. Итак, летный успех БИЧ-7А подтолкнул конструктора Чижевского на дерзкую мысль: построить одноместный самолет -"бесхвостку" с хорошими пилотажными возможностями. Кроме этого, конструктор имел в своих целях в дальнейшем БОК-5 сделать прототипом бомбардировщика БОК-6 с двумя двигателями М-34 по типу двухдвигательного пассажирского БИЧ-14, выполненного Черановским в своей традиционной схеме с параболическим в плане крылом. Здесь же для Чижевского открылась и одна очень важная особенность для конструкции "бесхвостового самолета": относительная толщина профиля в центроплане не должна превышать величины 20%.

Летчики-испытатели Ю.Пионтковский, П.Стефановский, М.Нюхтиков утверждали, что относительная толщина профиля у БИЧ-14, равная 22%, вызывала срыв потока с крыла, что намного ухудшало работу руля направления на малых скоростях полета. А для осуществления посадки требовались слишком большие углы отклонения рулей высоты и элевонов, из-за чего посадочная скорость намного возрастала. Словом, для постройки БОК-5 у Чижевского накопился богатый материал по созданию "бесхвосток" Черановского с их достоинствами и недостатками. Кроме этого, Чижевский углубил аналитические исследования по теории полета бесхвостного самолета, среди которых следовало считать следующие положения. У самолета аэродинамической схемы "бесхвостка" горизонтальное оперение отсутствует, а в качестве органов продольного управления используют элероны, элевоны, флапероны, закрылки, которыми в определенном конструктивном сочетании осуществляется и поперечное (по крену) управление.

Запас продольной статической устойчивости самолета, как мы знаем, определяется взаимным положением его центра тяжести и аэродинамическим фокусом крыла. Главный недостаток "бесхвостки" заключается в малом плече органов продольного управления, расположенных на крыле. Вследствие чего для продольного управления, например, кабрирования, необходимо прикладывать вертикальную силу, направленную вниз, примерно, в два раза большую, чем у самолетов нормальной схемы. Это приводит к неприятной для летчика реакции самолета, так называемой просадке, когда после отклонения элевонов возникает отрицательное вертикальное ускорение, что в конечном счете приводит к увеличению времени переходного процесса при управлении.

Кроме этого, наличие статистической устойчивости "бесхвостки" требует для обеспечения продольной балансировки самолета значительных отклонений элевонов, что намного ухудшает аэродинамическое качество. Есть и значительные особенности взлета и посадки "бесхвосток". Они осуществляются без использования механизации крыла, поскольку возникающий при ее работе продольный момент практически нечем уравновесить. Это приводит к тому, что на "бесхвостке" конструктор вынужден устанавливать крыло большей площади и с уменьшенной удельной нагрузкой на него.

Невозможность обеспечения необходимого плеча продольного управления на "бесхвостке" ограничивает использование разнообразных форм крыльев в плане. В основном приходится применять крыло с достаточно большой стреловидностью и очень малого удлинения, всего лишь 2-2,2 единицы. Разработку БОК-5 начали в середине 1930-х с учетом опыта, как мы уже сказали, постройки бесхвосток Черановского. А строили БОК-5 на смоленском заводе №35. БОК-5 представлял собой моноплан с низкорасположенным крылом, килем, установленным на фюзеляже и тянущим винтом. На этом, собственно, сходство с БИЧ-7А и заканчивалось. Крыло у БОК-5 имело форму в плане не параболы, а трапеции с почти прямой задней кромкой. Стреловидность передней кромки крыла равнялась 28°.

Была предусмотрительно, во избежание срыва потока, ограничена и относительная толщина крыла: она составляла величину лишь 15%. Крыло - двухлонжеронное, профиль ЦАГИ-890, полки лонжерона - трубы, стенки - два листа, нервюры - ферменные. Обшивка крыла - полотно. Подвижная часть крыла состояла из трех отсеков с каждой стороны, ее обшивка - дюралюминиевая 0,5 мм, для жесткости. Размах крыла самолета 9,86 м, длина 4,37 м. Вся задняя часть крыла БОК-5 конструктивно являлась полностью подвижной и выполняла функции переставного стабилизатора. Дело в том, что с помощью червячной передачи и специального штурвала пилот легко мог поворачивать ее на углы от -5° до +3°, таким образом, регулируя балансировку машины и усилия на ручке управления. К этому необычному стабилизатору крепились подвесные элероны и рули высоты.

Вся конструкция фюзеляжа дюралюминиевая - полумонокок с закрытыми профилями. Крыло обтянуто полотном. Головки цилиндров двигателя, для уменьшения лобового сопротивления, закрыты кольцевидным обтекателем. Шасси - неубирающееся, такое же, как и на У-2, с резиновой пластинчатой амортизацией. Расчетная перегрузка - 8 единиц. Совместно с НИИ ВВС заводские испытания БОК-5 проводились в 1937 г. К сожалению, начало их было неудачным. Самолет неожиданно развернуло во время пробежки по аэродрому и он опрокинулся. Неполадку быстро ликвидировали: пришлось всего лишь сделать управляемым хвостовой костыль - и летные испытания продолжили. Летчик-испытатель НИИ ВВС И.Петров в сентябре 1937-го совершил на БОК-5 первый вылет. Затем на новой машине летали П.Стефановский, М.Нюхтиков, П.Федрови. Всего летчики выполнили 65 полетов общей продолжительностью 20 ч 42 мин. Общее впечатление пилотов было более чем удовлетворительным. В отчетах по испытаниям есть такая запись:

"Самолет-'бесхвостка" БОК-5 обладает отличной устойчивостью и управляемостью, прост в управлении и вполне доступен летчикам средней и даже ниже средней квалификации". Не всякий самолет и обычной, традиционной схемы удостаивался подобной оценки. Конечно, у БОК-5 были и недостатки. Пилоты высказывали пожелание увеличить эффективность руля направления и сделать амортизацию шасси более эластичной. К тому же, сильная вибрация винтомоторной установки в полете поначалу делала невозможным провести испытания машины на высший пилотаж. Однако в ходе уже проведенных испытаний установлено, что максимальная скорость машины составляет приличную величину (с двигателем всего в 100 л.с.) -174 км/ч, посадочная - 85 км/ч, скороподъемность у земли - 2 м/с, потолок 4850 м, длина разбега -120 м.

Чижевский не остановился на достигнутом. В 1938-м он представил военным доработанный экземпляр БОК-5. Этот вариант отличался несколько увеличенными размерами и углом наклона фюзеляжа на стоянке. Площадь элеронов уменьшили, чтобы сделать управление более координированным, а площадь руля направления, наоборот, несколько увеличили. Вес конструкции незначительно возрос, всего на 32 кг. И вот в августе 1938-го БОК-5 показали на воздушном параде в Тушине, где обновленный самолет совершил три полета. А затем машину передали в НИИ ВВС для государственных испытаний. Первый для "бесхвостки" госэкзамен самолет выдержал на отлично. В отчетном листе по испытаниям значилось: "Самолет "бесхвостка" БОК-5 прост в пилотировании, обладает хорошей устойчивостью на скоростях до 150 км/ч и управляемостью. Допускает выполнение фигур высшего пилотажа".

В своих мемуарах П.Стефановский, первым испытавший БОК-5 на высший пилотаж, с чувством вспоминает: "Прибор показывает две тысячи пятьсот метров. Решил начать с переворота: сразу станет понятным, как машина выходит из пикирования. К тому же, переворот включает в себя начальные элементы бочки и заключительные - петли Нестерова. Затем даю плавно рули, и самолет очень легко выполняет полностью всю бочку, да еще какую! Заглядение! Теперь плавнее и несколько меньше по ходу передвигаю ручку, ввожу соответствующую поправку. Бесхвостка - золотой самолет! - ложится на спину, переходит в пикирование и без усилий с моей стороны наичистейшим образом выходит из него! Но азарту поддаваться нельзя. Машина ведь опытная, всего лишь первый пилотаж, - и тут гляди да гляди... И все же решаюсь (была - не была!) выполнить петлю Нестерова. Слегка волнуясь, начинаю разгон, подтягиваю ручку на себя. Но опасение осталось: все-таки бесхвостка, не известно, как она себя поведет в верхней точке. Малейшее мое волнение тут же передалось на движение руки. И вот самолет перевернулся через крыло, выполнил идеальный иммельман. Вот это чуткость! И вот - от прежней настороженности не осталось и следа. Разгоняю машину еще раз, плавно тяну ручку на себя. Никакого крена! Немного приостанавливаю движение ручки. И вот бесхвостка мягко, прямо-таки артистически минует верхнюю мертвую точку и - плавно переходит в пикирование, безупречно завершая фигуру".

Как видим, успех в БОК-5 очевиден. Чем его объяснить? Прежде всего, следует учитывать применение S-образного самобалансирующегося профиля крыла ЦАГИ-890. А это в сочетании с правильно подобранной центровкой и применением особого рода управления задней кромкой крыла дало возможность таким образом уравновесить машину, что рули уже не должны были играть главной роли в удерживании ее в горизонтальном положении и служили лишь для выполнения маневров. Здесь нельзя не учитывать и интуиции конструктора Чижевского. Только наивыгоднейшее сочетание мощности двигателя и удельной нагрузки на крыло, расположение рулей и их площади, инерционных характеристик, а также большого количества других, зачастую не поддающихся расчету факторов, делают самолет выдающейся машиной, какой оказался и БОК-5.

...Все шло по плану и не предвещало беды. После завершения в сентябре 1938-го госиспытаний, руководство НИИ ВВС рекомендовало наркомату оборонной промышленности приступить Чижевскому к созданию бомбардировщика - "бесхвостки" БОК-6. Но... в начале 1939-го В.Чижевского по ложному доносу арестовали, как "врага народа". И здесь круг замыкается. Дело в том, что в 1938-м был репрессирован другой выдающийся конструктор Константин Калинин, который разработал, построил и даже подготовил к серийному производству свою знаменитую "бесхвостку" бомбардировщик К-12 "Жар-птицу", примерно того же класса, что и предполагаемый БОК-6. В решении судьбы К-12 приняли участие видные руководители наркоматов и промышленности, такие как Ворошилов, Алкснис, М.Каганович, Чернышев. И все - напрасно...

К-12 прошел длинный путь конструктивной эволюции. К.Калинин писал: "К-12 является единственной вооруженной бесхвосткой, имеющей в военном варианте большое преимущество перед обычной схемой, особенно в отношении заднего оборонительного вооружения". Так вот, это было бы чрезвычайно интересным сравнить "Жар-птицу" Калинина с БОК-6 Чижевского. Но, как говорится, не судьба. Вместо этого Чижевскому сполна довелось потрудиться в специализированном ЦКБ-29 НКВД, прежде чем он был переведен в ОКБ А.Н.Туполева. И это - к большому сожалению. Замечательные отечественные "бесхвостки" - К-12, БОК-5, ДБ-ЛК, - созданные талантливыми российскими конструкторами, увы, канули в Лету. Тем временем на Западе во всю шли разработки братьев Хортен, Нортропа, Бризинга и Братта...