Durand Mark V: второе рождение оригинального проекта
В мартовском номере журнала KITPLANES за этот год, который я получил по электронной подписке, меня привлекла статья, посвященная весьма необычному, по современным меркам, самолету Durand Mark V. Начал ее читать и вот, что узнал…
У него вместо хвостового колеса, носовая стойка. Его бипланные крылья с отрицательным выносом, то есть нижнее крыло впереди верхнего. Традиционных расчалок также нет, вместо них подкосы. На верхнем и нижнем крыльях закрылки установлены по всей длине задней кромке и спойлеры (или интерцепторы) выполняют роль элеронов. Большой куполообразный фонарь сдвигается вперед. Цельноповоротное горизонтальное оперение и цельнометалличесая конструкция все это дополняют. Durand Mark V отличается от любого другого самолета, увиденного с тех пор, как конструктор Уильям Дюранд представил его в Ошкоше в 1978 году. Почти 40 лет спустя он попался на глаза любителям авиации, прогуливающихся среди самолетов на EAA AirVenture Oshkosh 2017, когда компания Durand Industries LLC восстановила самолет для полетов с предложением покупки чертежей и, конечно же, возможностью изготовления из кит-набора.
Джим Сватош впервые увидел самолет в разобранном состоянии, но даже это привлекло его внимание, как если бы вы увидели на дороге оригинальный автомобиль 1940 года выпуска. А в 2013 году он приобрел 92 листа оригинальных чертежей и права на самолет у Джима Дюранда, сына автора проекта, спустя три года после того, как Уильям Дюранд умер в возрасте 96 лет. Когда он приобрел самолет, Джим Сватош не думал о продаже чертежей и производстве кит-наборов, пока не узнал больше о конструкторе. Самолет впервые поднялся в воздух 28 июня 1978 года. К 1987 году Дюранд продал 75 комплектов чертежей, это число выросло до 91 в 1998 году. По чертежам было построено 12 самолетов, пять из которых летали. У Джима Сватоша есть два биплана: прототип и, построенный в Канаде, который летает на поплавках. Сейчас компания Джима Сватоша занимается полноценной оцифровкой комплекта чертежей - это первый шаг на пути к выпуску кит-наборов. Этот оригинальный биплан также оживил авиационные устремления самого Джима Сватоша. В 1978 году он начинал учился пилотированию и налетал 20 часов. Жизнь внесла коррективы, но он все же хочет получить свидетельство пилота. Его первоначальные усилия по воссоединению самолета до летного состояния показали, что не все техники по самолету и двигателю обладают необходимыми знаниями и навыками для воссоздания и сборки агрегатов экспериментального самолета. Ник Джилек теперь является механиком и пилотом самолета: начиная с 1982 году он имеет в среднем 350 часов налета в год на всем, начиная от одноместного одномоторного Mooney M-18 Mite до двухмоторного турбовинтового Merlin.
Практичный самолет для любительского строительства. Именно так Дюранд подытожил идею строительства данного самолета. Его задача - дневные полеты по правилам визуальных полетов, и большая приборная панель с полным набор приборов для выполнения полетов по приборам. Вместо того, чтобы приспосабливать строителей-пилотов и их пассажиров к самолету, он адаптировал самолет к их потребностям, уникальное сочетание старого и нового: бипланная коробка крыла с отрицательным выносом, закрылки по всему размаху четырех крыльев, интерцепторы, цельноповоротное горизонтальное оперение, открывающийся вперед фонарь кабины, трехколесное шасси с носовой стойкой и, конечно же, цельнометаллическая конструкция.
Фонарь кабины пилотов легко выдвигается на рельсах вперед, обеспечивая удобный доступ в кабину шириной 44 дюйма (1118 мм) без наклонов, подгибаний головы и оставления следов обуви на подушке сидения. «Я посчитал более важным возможности коротких комфортных полетов, безопасность пассажиров и простоту конструкции, чем чрезвычайно легкий вес, высокая крейсерская скорость или подобные традиционные приоритеты», - писал Дюранд. Капот, например, имеет плоскую верхнюю поверхность не только ради простоты конструкции и технологичности: такая форма делает его параллельным линии горизонта. Для пилота среднего роста эта плоская поверхность будет выравниваться с горизонтом, когда самолет находится в правильном положении для приземления с минимальной скоростью.
Дюранду тоже не хотелось сгибать лодыжку назад, когда он нажимал на педаль руля. Таким образом, полное отклонение «активной» педали приводит к тому, что «неактивная» педаль перемещается назад с меньшим ходом, в остальном же ручное управление с двумя ручками классическое. Вдоль нижнего края панели подпружиненные карманы для полетных карт. Привычные рычаги управления силовой установкой и парковочный тормоз расположены посередине, а под ними расположен тормозной рычаг.
Между сидениями расположены: рычаг управления закрылками и рычаг триммера стабилизатора. Их положение визуализирует положение органов управления.
Учитывая форму фонаря, вентиляция имеет большое значение. Двусторонние камеры обеспечивают подачу воздуха, управляемой температуры, в вентиляционные отверстия боковых стенок. Отверстие посылает размораживающий воздух на лобовое стекло. Управление выходом воздушного потока кабины находится в верхней консоли с подсветкой и динамиком. Второе положение стопора закрытого положения фонаря держит его немного открытым во время руления для увеличения вентиляции.
Самолет для строительства в гараже. При проектировании самолета для любительской постройки, писал Дюрандт, конструкторы должны учитывать производственные возможности пилотов-строителей. Его летный опыт может быть ограниченным, а его опыт как строителя самолета вообще нулевым. Цельнометаллический биплан, собранный на вытяжных заклепках казалось, предлагал правильное сочетание компактных размеров, общей площади крыла и простой, конструкции, что привело к строительству действительно прочного и практичного самолета.
Члены региональной организации EAA (Experimental Aircraft Association), которую Дюранд помог организовать в городе Омахе, штат Небраска, построили прототип на деревянном столе размером 4x8 футов (1,2х2,4 м) в мастерской размером 14x18 футов (4,2х5,5 м), в который также стояли верстак, дрель, печь и библиотека отделения EAA. Однако строителям потребуется больше места для окончательной сборки и монтажа силовой установки. Биплан с отрицательным выносом, с размахом крыла 24 фута и 6 дюймов (7468 мм) и хордой 36 дюймов (914 мм) имеет весьма жесткие ограничения в диапазоне центровок и нет возможности сделать фюзеляж короче 20 футов и 3 дюйма (6172 мм) для обеспечения приемлемой устойчивости. Конструктор потратил почти четыре года на его разработку, расчет прочности, веса и центровки. Отрицательный вынос верхнего крыла, кроме чисто компоновочных преимуществ, например удобства входа и выхода в кабину, давал некоторые положительные аэродинамические характеристики, такие как заметный экранный эффект при приземлении и отсутствие необходимости триммирования при отклонении закрылков, применение которых было обязательным при базировании на короткой полосе, которая планировалась автором проекта. Объясняя аэродинамику с отрицательным выносом, Дюранд отмечал, что нижнее крыло установлено впереди центра тяжести, а верхнее - позади. Хотя оба крыла имеют один и тот же размах, хорду и угол установки, «фактический угол атаки заднего крыла меньше угла атаки переднего, так как оно работает в нисходящем потоке от него. Это изменяет вклад в создании подъемной силы на 53/47, при этом нижнее крыло более эффективно. Когда угол атаки приближается к критическому, самолет не полагается только на одно крыло для создания подъемной силы. В этой ситуации верхнее крыло становится более эффективным; будучи отстающим от центра тяжести и с фактически меньшим углом атаки является более несущим, с более поздним срывам, что приводит к опусканию носа самолета вниз. Это не только уменьшает высоту, потерянную при восстановлении сваливания, но и обеспечивает неотъемлемое преимущество при посадке. Подойдя к взлетно-посадочной полосе, экранный эффект земли воздействует на переднее нижнее крыло, постепенно увеличивая его подъемную силу. Действуя впереди центра тяжести, оно осторожно поднимает нос, создавая кабрирующий момент, требующей небольшого вмешательства пилота. Верхние и нижние закрылки по всему размаху бипланного крыла снижают посадочную дистанцию, при этом не создают пикирующий момент и не требуют корректирующего движения ручкой управления «на себя» для устранения этого момента, так как фокус нижнего крыла находится впереди центра тяжести, а верхнего позади соответственно. Дюранд проводил испытания с различными углами отклонения закрылков вплоть до 45 градусов для верхнего и 40 для нижнего. Применение закрылков по всему размаху сделало применение интерцепторов как единственный вариант управления по крену. Имея хорду в 4,75 дюйма (120 мм) и длину 69,5 дюймов (1765 мм) они шарнирно закреплены по передней кромке и отклоняются полностью дифференциально до угла 40 градусов.
Строительство опытного самолета выявило ошибки, непреднамеренные упущения, что впоследствии позволило внести в самолет улучшения. Так, для обеспечения правильной центровки, аккумуляторная батарея переместилась в хвостовую часть самолета за кабиной и получила удобный доступ для обслуживания. Для того, чтобы заменить масло, не снимая капот, есть специальный лючок.
О конструкции. Фюзеляж самолета состоит из трех секций: кабины, багажного отделения с пилоном и хвостового отсека. Строители изготавливают хвостовой отсек фюзеляжа от нижней обшивки вверх. Они устанавливают шпангоуты к обшивке, что устраняет необходимость в дополнительных сборочных приспособлениях. Обшивка хвостовой части имеет плоские образующие поверхности. Для упрощения сборки всего фюзеляжа, нижняя поверхность плоская от хвостового оперения до противопожарной перегородки. У самолета четыре одинаковых крыла. Поэтому строителю потребуется только один формблок для изготовления нервюр. Коробчатый лонжерон крыла состоит из двух профилей, в сечении представляющих собой композицию букв Z и J, и изготовленый из листа алюминиевого сплава толщиной 0,050 дюйма (1,27 мм) и соединен вытяжными заклепками. Строители могут изготовить каждый лонжерон неразъемный по всей 10-футовой (3048 мм) длине или с применением более коротких секциях со схемой перестыка, предложенной в чертежах. Задний лонжерон и лонжерон закрылка изготавливаются из 0,040 дюймового листа (1 мм). Обшивка передней кромки крыла из-за большой кривизны не имеет подкрепляющих элементов и изготовлена из алюминиевого листа толщиной 0,032 дюйма (0,81 мм). За исключением дорожек нижнего крыла напротив входа в кабину, обшивка крыла имеет толщину 0,020 дюйма (0,5 мм). Фонарь выглядит как дутое оргстекло, однако это лексан толщиной 1/8 дюйма (3,1 мм), согнутый в холодном состоянии. Жесткий, гибкий поликарбонат стоит дороже, чем оргстекло, но вам не нужно делать оснастку и использовать печь для нагрева и выдува. Каркас фонаря задает форму листу лексана, а ее кривизна обеспечивает жесткость и позволяет отказаться от лишних элементов переплета остекления, которые мешают обзору. Основное шасси - это, по сути, независимые рессоры, воспринимающие и поглощающие все нагрузки. Для снижения шума 150-сильного Lycoming O-320 под фюзеляжем между стойками шасси установлен глушитель. Чертежи включают спецификации крепежных изделий и схемы раскроя стандартных алюминиевых листов размера 4x12 фута (1219х3658 мм) для изготовления максимального количества деталей.
По мере оцифровки комплекта чертежей компания будет постепенно предлагать сложные и сварные детали. Также будут применяться новые технологии. Например, найдена компания, которая будет изготавливать топливные баки из полиэтилена. Оригинальный топливный бак сварной конструкции - это произведение искусства, но требуется больше времени для сборки, поэтому для строителей будут предлагаться разные варианты.
Современные самолеты из кит-наборов - это, по большей части, тщательно разработанные, хорошо управляемые машины. За последние годы мы многому научились, что помогло конструкторам улучшить их управляемость до такой степени, что они приспособлены для пилотов с различными уровнями навыков. Есть самолеты, обладающие уникальными данными, при этом имеющие ряд ограничений, которые принимаются для того, чтобы самолет был бы самым быстрым или самым маневренным. Однако обычный самолет для обычного пилота должен соответствовать обычным нормам. Это не относится к старым проектам. Durand - это такой самолет, интересная концепция, сочетающая в себе старую биплановую технологию с более новыми технологиями строительства. По оценкам, около 12 Durand Mark V построено и еще два в настоящее время строятся, но никто не знает, сколько из них летает. Два из них теперь принадлежат компании Durand Industries LLC. Частный самолет, в котором мы летали, был построен в 1970-х годах и десятилетиями был на хранении. На момент его приобретения, как они сообщают, конструкция была в хорошем состоянии, но не хватало половину стабилизатора, который они заменили, используя чертежи.
Обзор первого полета от пилота Paul Dye. Когда самолет отремонтировали и он был готов в воздух, меня пригласили в качестве пилота. Во время предполетного брифинга я узнал, что есть проблема с выпуском закрылков, поэтому было принято решение до разрешения этой проблемы летать без закрылков. Это означало более высокую скорость взлета и посадки в районе 80 узлов (148 км/ч). С управлением с применением спойлеров и ЦПГО несколько необычно, но, все же не уникально.
Демонстрационный пилот владельца в AirVenture предложил летать вместе со мной. Поскольку характеристики взлета и посадки были, как упоминалось, немного сложными, я позволил ему выполнять эти фазы полета. Когда мы взлетели из Ошкоша в прекрасное утро, в окружении множества самолетов, я взял управление и сразу понял, что продольный канал был довольно необычным.
По самолету не было статистических данных по диапазону центровок, но было похоже, что он склонен к задней центровке. Самолет был статически нейтрален с небольшими усилиями в каналах управления. С увеличением скорости самолет был склонен к раскачиванию, поэтому мы ограничились скоростью в 100 узлов (185,2 км/ч) и выполняли остальную часть наших испытаний, в том числе фотографирование самолета в полете со скоростью не выше указанной. Увеличение скорости, как правило, создавало проблемы, поэтому мы возвращались в устойчивый диапазон скоростей.
Прошло много времени с тех пор, как я летел на самолете с интерцепторами для управления по крену, поэтому мне было любопытно, чего ожидать. Оказалось, что самолет управляемый, но у ручки управления было необычное ощущение. В центре была узкая мертвая зона, и когда вы отклоняете ручку по крену в любом направлении, ничего не происходит, пока вы не отклоните ручку чуть больше, чем вы ожидали, - и затем интерцептор отклоняется. Эффект был в том, что был какой-то фиксатор, что затрудняет плавный ввода в крен в любом направлении. С другой стороны, руль направления вполне адекватен и ведет себя как любой руль на любом самолете. В большей степени наше внимание привлекала раскачка в продольном канале с увеличением амплитуды, которая по всем описаниям была предвестником начала флаттера.
После этого полета мы собрались с командой и они рассказали, что, когда они нашли самолет, ему не хватало левого стабилизатора. Был изготовлен и установлен новый, но в процессе установки плоскостей стабилизатора не была обеспечена точность соединения плоскостей стабилизатора и элементов управления, что привело к люфту. Любая потеря жесткости в продольном канале может легко привести к началу флаттера, поэтому мы извинились перед дальнейшим полетом на шоу и сказали, что с удовольствием будем летать на самолете, как только эта проблема будет устранена.
Второй полет. Это был прекрасный яркий осенний день в западном Висконсине, когда мы увидели самолет после доработок. Мы снова забрались в самолет для оценки полета. В дополнение к ремонту стабилизатора, команда также переделала управление спойлерами для более симметричного срабатывания.
Самолет имеет удобную кабину с хорошим обзором, благодаря бескаркасному фонарю. С верхним крылом, установленным на задней части кабины, это было почти похоже на полет в куполообразном фонаре. Панель приборов с большими стрелочными приборами, как и следовало ожидать от самолета 1970-х годов, немного устарела. Все основные элементы управления на привычных местах, а РУД на квадранте дает ощущение большого самолета. Триммер приводится в действие рычагом, также как и закрылки. Как было принято ранее, самолет оснащен одним ручным тормозом вместо дифференциальной тормозной системы и во время руления управляется носовым колесом. Это немного непривычно, но мы приспособились к управлению на земле без каких-либо особых проблем.
Мы решили взлетать без закрылков и, как только скорость достигла взлетной, самолёт поднялся и летел ровно, с небольшим вращением. Когда мы собирались набирать высоту, мы снова ощутили неустойчивость. В районе нейтрального положения ручки управления самолет был устойчив и предсказуем, но, как только вы начали движение ручкой, усилие на ней не просто расло, а изменялось на противоположное.
Представьте себе перевернутую миску с шариком наверху. Очевидно, что это неустойчиво, так как если вы сдвинете шарик, он будет катиться с увеличением скорости вниз. Теперь сделайте углубление в верхнюю часть чаши. Это сделает шарик устойчивым в верхнем положении, но как только вы выведите его из углубления, он снова ускорится вниз. Биплан ведет себя примерно также, что создает очень странное ощущение в управлении.
После нескольких минут мы адаптировались для медленного полета, однако ощутили, что самолет весьма чувствителен к сбросу и увеличению тяги. А вот в плане скольжения самолет вел себя так, как вы ожидаете, для типичного легкого самолета.
После нашего полета мы отметили, что левый и правый стабилизаторы имеют почти квадратную форму с большой хордой и маленьким размахом и может быть, им нужно увеличить размах горизонтального оперения и, естественно его удлинение, чтобы повысить эффективность. Еще одна проблема заключается в том, текущая ось вращения стабилизатора отнесена достаточно назад так, что при отклонении его возникает момент на увеличение угла отклонения.
Компания Durand LLC сообщила нам, что они будут нанимать консультантов по аэродинамике для оценки проблемы и поиска вариантов решения, чтобы сделать самолет более похожим на то, к чему привык обычный пилот.
В первые годы самостоятельного строительства самолетов только построенный самолет уже был монументальным достижением, а если он еще и полетел, это уже был успех. Если бы были особенности в управлении, пилот обычно подстраивался к самолету, вместо того, чтобы идти на поиски и исправлять проблемы. Современные же кит-наборы, как правило, гораздо более зрелые, спроектированные, построенные и испытанные для более широкой аудитории. Необычное управление в таких случаях означает отсутствие продаж. Это важно помнить, когда вы получаете возможность летать на более ранних разработках.
Может ли Durand Mark V стать лучше? Несомненно, ответ «да», и компания, продающая чертежи, стремится сделать самолет безопасным и хорошо управляемым. Мы будем рады дать ему еще один шанс к полету, когда необходимые доработки будут внесены, и мы будем всякий раз оборачиваться назад, когда увидим пролетающий мимо Durand Mark V
Автор: Scott M. Spangler Фото: Richard VanderMeulen, Scott M. Spangler
Тест-пилот: Paul Dye
Самолет, безусловно интересен хотя те конструктивные и компоновочные решения, которые применены в нем нельзя назвать по настоящему революционными: по отдельности они уже применялись в других проектах. В данном случае, новаторство автора заключается в композиции разных идей в одном проекте для получения нового результата, что заслуживает бузусловного уважения. История создания самолетов для любительской постройки имеет одну постоянную тенденцию. Конструкторы пытаются создать самолет минимальных размеров. Это объяснимо. Меньше материалов, меньше размеры мастерской для сборки. Но здесь возникает одно НО: меньше размеры - меньше вес - меньше момент инерции. А если сюда добавить физически маленький размер средней аэродинамической хорды, то результатом являются излишняя управляемость и проблемы с устойчивостью.
Желание строить самолет самостоятельно в собственном гараже постоянно. Это началось еще в велосипедной мастерской братьев Райт. Начиная с этого времени история хоумбилдинга развивается по спирали, как вся наша история. Приступая либо к строительству нового самолета по чертежам или из набора, или начиная проектировать новый самолет с чистого листа всегда нужно помнить и понимать главное отличие самолета от автомобиля. Нет, вы не угадали, это не возможность полета. Главное отличие в том, что в случае отказа, у вас нет возможности откатиться к обочине и остановиться. Вынужденные посадки не всегда заканчиваются благополучно. Поэтому нужно проектировать и строить БЕЗОПАСНЫЙ самолет. УПРАВЛЯЕМЫЙ самолет.
У него вместо хвостового колеса, носовая стойка. Его бипланные крылья с отрицательным выносом, то есть нижнее крыло впереди верхнего. Традиционных расчалок также нет, вместо них подкосы. На верхнем и нижнем крыльях закрылки установлены по всей длине задней кромке и спойлеры (или интерцепторы) выполняют роль элеронов. Большой куполообразный фонарь сдвигается вперед. Цельноповоротное горизонтальное оперение и цельнометалличесая конструкция все это дополняют. Durand Mark V отличается от любого другого самолета, увиденного с тех пор, как конструктор Уильям Дюранд представил его в Ошкоше в 1978 году. Почти 40 лет спустя он попался на глаза любителям авиации, прогуливающихся среди самолетов на EAA AirVenture Oshkosh 2017, когда компания Durand Industries LLC восстановила самолет для полетов с предложением покупки чертежей и, конечно же, возможностью изготовления из кит-набора.
Джим Сватош впервые увидел самолет в разобранном состоянии, но даже это привлекло его внимание, как если бы вы увидели на дороге оригинальный автомобиль 1940 года выпуска. А в 2013 году он приобрел 92 листа оригинальных чертежей и права на самолет у Джима Дюранда, сына автора проекта, спустя три года после того, как Уильям Дюранд умер в возрасте 96 лет. Когда он приобрел самолет, Джим Сватош не думал о продаже чертежей и производстве кит-наборов, пока не узнал больше о конструкторе. Самолет впервые поднялся в воздух 28 июня 1978 года. К 1987 году Дюранд продал 75 комплектов чертежей, это число выросло до 91 в 1998 году. По чертежам было построено 12 самолетов, пять из которых летали. У Джима Сватоша есть два биплана: прототип и, построенный в Канаде, который летает на поплавках. Сейчас компания Джима Сватоша занимается полноценной оцифровкой комплекта чертежей - это первый шаг на пути к выпуску кит-наборов. Этот оригинальный биплан также оживил авиационные устремления самого Джима Сватоша. В 1978 году он начинал учился пилотированию и налетал 20 часов. Жизнь внесла коррективы, но он все же хочет получить свидетельство пилота. Его первоначальные усилия по воссоединению самолета до летного состояния показали, что не все техники по самолету и двигателю обладают необходимыми знаниями и навыками для воссоздания и сборки агрегатов экспериментального самолета. Ник Джилек теперь является механиком и пилотом самолета: начиная с 1982 году он имеет в среднем 350 часов налета в год на всем, начиная от одноместного одномоторного Mooney M-18 Mite до двухмоторного турбовинтового Merlin.
Практичный самолет для любительского строительства. Именно так Дюранд подытожил идею строительства данного самолета. Его задача - дневные полеты по правилам визуальных полетов, и большая приборная панель с полным набор приборов для выполнения полетов по приборам. Вместо того, чтобы приспосабливать строителей-пилотов и их пассажиров к самолету, он адаптировал самолет к их потребностям, уникальное сочетание старого и нового: бипланная коробка крыла с отрицательным выносом, закрылки по всему размаху четырех крыльев, интерцепторы, цельноповоротное горизонтальное оперение, открывающийся вперед фонарь кабины, трехколесное шасси с носовой стойкой и, конечно же, цельнометаллическая конструкция.
Фонарь кабины пилотов легко выдвигается на рельсах вперед, обеспечивая удобный доступ в кабину шириной 44 дюйма (1118 мм) без наклонов, подгибаний головы и оставления следов обуви на подушке сидения. «Я посчитал более важным возможности коротких комфортных полетов, безопасность пассажиров и простоту конструкции, чем чрезвычайно легкий вес, высокая крейсерская скорость или подобные традиционные приоритеты», - писал Дюранд. Капот, например, имеет плоскую верхнюю поверхность не только ради простоты конструкции и технологичности: такая форма делает его параллельным линии горизонта. Для пилота среднего роста эта плоская поверхность будет выравниваться с горизонтом, когда самолет находится в правильном положении для приземления с минимальной скоростью.
Дюранду тоже не хотелось сгибать лодыжку назад, когда он нажимал на педаль руля. Таким образом, полное отклонение «активной» педали приводит к тому, что «неактивная» педаль перемещается назад с меньшим ходом, в остальном же ручное управление с двумя ручками классическое. Вдоль нижнего края панели подпружиненные карманы для полетных карт. Привычные рычаги управления силовой установкой и парковочный тормоз расположены посередине, а под ними расположен тормозной рычаг.
Между сидениями расположены: рычаг управления закрылками и рычаг триммера стабилизатора. Их положение визуализирует положение органов управления.
Учитывая форму фонаря, вентиляция имеет большое значение. Двусторонние камеры обеспечивают подачу воздуха, управляемой температуры, в вентиляционные отверстия боковых стенок. Отверстие посылает размораживающий воздух на лобовое стекло. Управление выходом воздушного потока кабины находится в верхней консоли с подсветкой и динамиком. Второе положение стопора закрытого положения фонаря держит его немного открытым во время руления для увеличения вентиляции.
Самолет для строительства в гараже. При проектировании самолета для любительской постройки, писал Дюрандт, конструкторы должны учитывать производственные возможности пилотов-строителей. Его летный опыт может быть ограниченным, а его опыт как строителя самолета вообще нулевым. Цельнометаллический биплан, собранный на вытяжных заклепках казалось, предлагал правильное сочетание компактных размеров, общей площади крыла и простой, конструкции, что привело к строительству действительно прочного и практичного самолета.
Члены региональной организации EAA (Experimental Aircraft Association), которую Дюранд помог организовать в городе Омахе, штат Небраска, построили прототип на деревянном столе размером 4x8 футов (1,2х2,4 м) в мастерской размером 14x18 футов (4,2х5,5 м), в который также стояли верстак, дрель, печь и библиотека отделения EAA. Однако строителям потребуется больше места для окончательной сборки и монтажа силовой установки. Биплан с отрицательным выносом, с размахом крыла 24 фута и 6 дюймов (7468 мм) и хордой 36 дюймов (914 мм) имеет весьма жесткие ограничения в диапазоне центровок и нет возможности сделать фюзеляж короче 20 футов и 3 дюйма (6172 мм) для обеспечения приемлемой устойчивости. Конструктор потратил почти четыре года на его разработку, расчет прочности, веса и центровки. Отрицательный вынос верхнего крыла, кроме чисто компоновочных преимуществ, например удобства входа и выхода в кабину, давал некоторые положительные аэродинамические характеристики, такие как заметный экранный эффект при приземлении и отсутствие необходимости триммирования при отклонении закрылков, применение которых было обязательным при базировании на короткой полосе, которая планировалась автором проекта. Объясняя аэродинамику с отрицательным выносом, Дюранд отмечал, что нижнее крыло установлено впереди центра тяжести, а верхнее - позади. Хотя оба крыла имеют один и тот же размах, хорду и угол установки, «фактический угол атаки заднего крыла меньше угла атаки переднего, так как оно работает в нисходящем потоке от него. Это изменяет вклад в создании подъемной силы на 53/47, при этом нижнее крыло более эффективно. Когда угол атаки приближается к критическому, самолет не полагается только на одно крыло для создания подъемной силы. В этой ситуации верхнее крыло становится более эффективным; будучи отстающим от центра тяжести и с фактически меньшим углом атаки является более несущим, с более поздним срывам, что приводит к опусканию носа самолета вниз. Это не только уменьшает высоту, потерянную при восстановлении сваливания, но и обеспечивает неотъемлемое преимущество при посадке. Подойдя к взлетно-посадочной полосе, экранный эффект земли воздействует на переднее нижнее крыло, постепенно увеличивая его подъемную силу. Действуя впереди центра тяжести, оно осторожно поднимает нос, создавая кабрирующий момент, требующей небольшого вмешательства пилота. Верхние и нижние закрылки по всему размаху бипланного крыла снижают посадочную дистанцию, при этом не создают пикирующий момент и не требуют корректирующего движения ручкой управления «на себя» для устранения этого момента, так как фокус нижнего крыла находится впереди центра тяжести, а верхнего позади соответственно. Дюранд проводил испытания с различными углами отклонения закрылков вплоть до 45 градусов для верхнего и 40 для нижнего. Применение закрылков по всему размаху сделало применение интерцепторов как единственный вариант управления по крену. Имея хорду в 4,75 дюйма (120 мм) и длину 69,5 дюймов (1765 мм) они шарнирно закреплены по передней кромке и отклоняются полностью дифференциально до угла 40 градусов.
Строительство опытного самолета выявило ошибки, непреднамеренные упущения, что впоследствии позволило внести в самолет улучшения. Так, для обеспечения правильной центровки, аккумуляторная батарея переместилась в хвостовую часть самолета за кабиной и получила удобный доступ для обслуживания. Для того, чтобы заменить масло, не снимая капот, есть специальный лючок.
О конструкции. Фюзеляж самолета состоит из трех секций: кабины, багажного отделения с пилоном и хвостового отсека. Строители изготавливают хвостовой отсек фюзеляжа от нижней обшивки вверх. Они устанавливают шпангоуты к обшивке, что устраняет необходимость в дополнительных сборочных приспособлениях. Обшивка хвостовой части имеет плоские образующие поверхности. Для упрощения сборки всего фюзеляжа, нижняя поверхность плоская от хвостового оперения до противопожарной перегородки. У самолета четыре одинаковых крыла. Поэтому строителю потребуется только один формблок для изготовления нервюр. Коробчатый лонжерон крыла состоит из двух профилей, в сечении представляющих собой композицию букв Z и J, и изготовленый из листа алюминиевого сплава толщиной 0,050 дюйма (1,27 мм) и соединен вытяжными заклепками. Строители могут изготовить каждый лонжерон неразъемный по всей 10-футовой (3048 мм) длине или с применением более коротких секциях со схемой перестыка, предложенной в чертежах. Задний лонжерон и лонжерон закрылка изготавливаются из 0,040 дюймового листа (1 мм). Обшивка передней кромки крыла из-за большой кривизны не имеет подкрепляющих элементов и изготовлена из алюминиевого листа толщиной 0,032 дюйма (0,81 мм). За исключением дорожек нижнего крыла напротив входа в кабину, обшивка крыла имеет толщину 0,020 дюйма (0,5 мм). Фонарь выглядит как дутое оргстекло, однако это лексан толщиной 1/8 дюйма (3,1 мм), согнутый в холодном состоянии. Жесткий, гибкий поликарбонат стоит дороже, чем оргстекло, но вам не нужно делать оснастку и использовать печь для нагрева и выдува. Каркас фонаря задает форму листу лексана, а ее кривизна обеспечивает жесткость и позволяет отказаться от лишних элементов переплета остекления, которые мешают обзору. Основное шасси - это, по сути, независимые рессоры, воспринимающие и поглощающие все нагрузки. Для снижения шума 150-сильного Lycoming O-320 под фюзеляжем между стойками шасси установлен глушитель. Чертежи включают спецификации крепежных изделий и схемы раскроя стандартных алюминиевых листов размера 4x12 фута (1219х3658 мм) для изготовления максимального количества деталей.
По мере оцифровки комплекта чертежей компания будет постепенно предлагать сложные и сварные детали. Также будут применяться новые технологии. Например, найдена компания, которая будет изготавливать топливные баки из полиэтилена. Оригинальный топливный бак сварной конструкции - это произведение искусства, но требуется больше времени для сборки, поэтому для строителей будут предлагаться разные варианты.
Современные самолеты из кит-наборов - это, по большей части, тщательно разработанные, хорошо управляемые машины. За последние годы мы многому научились, что помогло конструкторам улучшить их управляемость до такой степени, что они приспособлены для пилотов с различными уровнями навыков. Есть самолеты, обладающие уникальными данными, при этом имеющие ряд ограничений, которые принимаются для того, чтобы самолет был бы самым быстрым или самым маневренным. Однако обычный самолет для обычного пилота должен соответствовать обычным нормам. Это не относится к старым проектам. Durand - это такой самолет, интересная концепция, сочетающая в себе старую биплановую технологию с более новыми технологиями строительства. По оценкам, около 12 Durand Mark V построено и еще два в настоящее время строятся, но никто не знает, сколько из них летает. Два из них теперь принадлежат компании Durand Industries LLC. Частный самолет, в котором мы летали, был построен в 1970-х годах и десятилетиями был на хранении. На момент его приобретения, как они сообщают, конструкция была в хорошем состоянии, но не хватало половину стабилизатора, который они заменили, используя чертежи.
Обзор первого полета от пилота Paul Dye. Когда самолет отремонтировали и он был готов в воздух, меня пригласили в качестве пилота. Во время предполетного брифинга я узнал, что есть проблема с выпуском закрылков, поэтому было принято решение до разрешения этой проблемы летать без закрылков. Это означало более высокую скорость взлета и посадки в районе 80 узлов (148 км/ч). С управлением с применением спойлеров и ЦПГО несколько необычно, но, все же не уникально.
Демонстрационный пилот владельца в AirVenture предложил летать вместе со мной. Поскольку характеристики взлета и посадки были, как упоминалось, немного сложными, я позволил ему выполнять эти фазы полета. Когда мы взлетели из Ошкоша в прекрасное утро, в окружении множества самолетов, я взял управление и сразу понял, что продольный канал был довольно необычным.
По самолету не было статистических данных по диапазону центровок, но было похоже, что он склонен к задней центровке. Самолет был статически нейтрален с небольшими усилиями в каналах управления. С увеличением скорости самолет был склонен к раскачиванию, поэтому мы ограничились скоростью в 100 узлов (185,2 км/ч) и выполняли остальную часть наших испытаний, в том числе фотографирование самолета в полете со скоростью не выше указанной. Увеличение скорости, как правило, создавало проблемы, поэтому мы возвращались в устойчивый диапазон скоростей.
Прошло много времени с тех пор, как я летел на самолете с интерцепторами для управления по крену, поэтому мне было любопытно, чего ожидать. Оказалось, что самолет управляемый, но у ручки управления было необычное ощущение. В центре была узкая мертвая зона, и когда вы отклоняете ручку по крену в любом направлении, ничего не происходит, пока вы не отклоните ручку чуть больше, чем вы ожидали, - и затем интерцептор отклоняется. Эффект был в том, что был какой-то фиксатор, что затрудняет плавный ввода в крен в любом направлении. С другой стороны, руль направления вполне адекватен и ведет себя как любой руль на любом самолете. В большей степени наше внимание привлекала раскачка в продольном канале с увеличением амплитуды, которая по всем описаниям была предвестником начала флаттера.
После этого полета мы собрались с командой и они рассказали, что, когда они нашли самолет, ему не хватало левого стабилизатора. Был изготовлен и установлен новый, но в процессе установки плоскостей стабилизатора не была обеспечена точность соединения плоскостей стабилизатора и элементов управления, что привело к люфту. Любая потеря жесткости в продольном канале может легко привести к началу флаттера, поэтому мы извинились перед дальнейшим полетом на шоу и сказали, что с удовольствием будем летать на самолете, как только эта проблема будет устранена.
Второй полет. Это был прекрасный яркий осенний день в западном Висконсине, когда мы увидели самолет после доработок. Мы снова забрались в самолет для оценки полета. В дополнение к ремонту стабилизатора, команда также переделала управление спойлерами для более симметричного срабатывания.
Самолет имеет удобную кабину с хорошим обзором, благодаря бескаркасному фонарю. С верхним крылом, установленным на задней части кабины, это было почти похоже на полет в куполообразном фонаре. Панель приборов с большими стрелочными приборами, как и следовало ожидать от самолета 1970-х годов, немного устарела. Все основные элементы управления на привычных местах, а РУД на квадранте дает ощущение большого самолета. Триммер приводится в действие рычагом, также как и закрылки. Как было принято ранее, самолет оснащен одним ручным тормозом вместо дифференциальной тормозной системы и во время руления управляется носовым колесом. Это немного непривычно, но мы приспособились к управлению на земле без каких-либо особых проблем.
Мы решили взлетать без закрылков и, как только скорость достигла взлетной, самолёт поднялся и летел ровно, с небольшим вращением. Когда мы собирались набирать высоту, мы снова ощутили неустойчивость. В районе нейтрального положения ручки управления самолет был устойчив и предсказуем, но, как только вы начали движение ручкой, усилие на ней не просто расло, а изменялось на противоположное.
Представьте себе перевернутую миску с шариком наверху. Очевидно, что это неустойчиво, так как если вы сдвинете шарик, он будет катиться с увеличением скорости вниз. Теперь сделайте углубление в верхнюю часть чаши. Это сделает шарик устойчивым в верхнем положении, но как только вы выведите его из углубления, он снова ускорится вниз. Биплан ведет себя примерно также, что создает очень странное ощущение в управлении.
После нескольких минут мы адаптировались для медленного полета, однако ощутили, что самолет весьма чувствителен к сбросу и увеличению тяги. А вот в плане скольжения самолет вел себя так, как вы ожидаете, для типичного легкого самолета.
После нашего полета мы отметили, что левый и правый стабилизаторы имеют почти квадратную форму с большой хордой и маленьким размахом и может быть, им нужно увеличить размах горизонтального оперения и, естественно его удлинение, чтобы повысить эффективность. Еще одна проблема заключается в том, текущая ось вращения стабилизатора отнесена достаточно назад так, что при отклонении его возникает момент на увеличение угла отклонения.
Компания Durand LLC сообщила нам, что они будут нанимать консультантов по аэродинамике для оценки проблемы и поиска вариантов решения, чтобы сделать самолет более похожим на то, к чему привык обычный пилот.
В первые годы самостоятельного строительства самолетов только построенный самолет уже был монументальным достижением, а если он еще и полетел, это уже был успех. Если бы были особенности в управлении, пилот обычно подстраивался к самолету, вместо того, чтобы идти на поиски и исправлять проблемы. Современные же кит-наборы, как правило, гораздо более зрелые, спроектированные, построенные и испытанные для более широкой аудитории. Необычное управление в таких случаях означает отсутствие продаж. Это важно помнить, когда вы получаете возможность летать на более ранних разработках.
Может ли Durand Mark V стать лучше? Несомненно, ответ «да», и компания, продающая чертежи, стремится сделать самолет безопасным и хорошо управляемым. Мы будем рады дать ему еще один шанс к полету, когда необходимые доработки будут внесены, и мы будем всякий раз оборачиваться назад, когда увидим пролетающий мимо Durand Mark V
Автор: Scott M. Spangler Фото: Richard VanderMeulen, Scott M. Spangler
Тест-пилот: Paul Dye
Самолет, безусловно интересен хотя те конструктивные и компоновочные решения, которые применены в нем нельзя назвать по настоящему революционными: по отдельности они уже применялись в других проектах. В данном случае, новаторство автора заключается в композиции разных идей в одном проекте для получения нового результата, что заслуживает бузусловного уважения. История создания самолетов для любительской постройки имеет одну постоянную тенденцию. Конструкторы пытаются создать самолет минимальных размеров. Это объяснимо. Меньше материалов, меньше размеры мастерской для сборки. Но здесь возникает одно НО: меньше размеры - меньше вес - меньше момент инерции. А если сюда добавить физически маленький размер средней аэродинамической хорды, то результатом являются излишняя управляемость и проблемы с устойчивостью.
Желание строить самолет самостоятельно в собственном гараже постоянно. Это началось еще в велосипедной мастерской братьев Райт. Начиная с этого времени история хоумбилдинга развивается по спирали, как вся наша история. Приступая либо к строительству нового самолета по чертежам или из набора, или начиная проектировать новый самолет с чистого листа всегда нужно помнить и понимать главное отличие самолета от автомобиля. Нет, вы не угадали, это не возможность полета. Главное отличие в том, что в случае отказа, у вас нет возможности откатиться к обочине и остановиться. Вынужденные посадки не всегда заканчиваются благополучно. Поэтому нужно проектировать и строить БЕЗОПАСНЫЙ самолет. УПРАВЛЯЕМЫЙ самолет.