Wittman W10 Tailwind
Просматривая статьи журнала Kitplanes в разделе Flight Review совершенно случайно обратил внимание на статью десятилетней давности, посвященную самолету Wittman W10 Tailwind. Как за за харизматичным и брутальным внешним скрываются выдающиеся летные характеристики? Как можно достичь скорости 350 км/ч с применением классических технологий для самолетов самостоятельного строительства? Именно этому и посвящена статья…
фото Сергея Рябцева
Самостоятельные строители самолетов, пополнившие ряды в последнее десятилетие или два, вероятно, мало что знают о Стиве Уиттмене. Знают, что он был, но не более того. Многие знают о его вкладе в конструкцию шасси - тонкую коническую рессору, заменяющую классическую плоскую. Уиттман догадался, что металлический стержень тщательно продуманной формы может быть легким, прочным и долговечным, и его можно легко вставить в гнездо внутри фюзеляжа. Рессоры Уиттмена по-прежнему остаются одними из самых популярных среди самолетов с неубирающимися шасси.
Уитмен был страстным гонщиком, это правда, но его достижения выходят далеко за рамки успеха в соревнованиях. Конструкция Tailwind была настоящим прорывом в области любительского самолетостроения. Уиттман предложил свой опыт для создания прочного самолета для самостоятельного строительства. Он также был первым самолетом, одобренным для перевозки пассажиров (но не для коммерческих перевозок). В 1953 году, когда Tailwind впервые полетел, он все еще был диковинкой, последовавшей после послевоенного бума и краха рынка авиации общего назначения.
Поскольку 1950-е годы давно прошли, другие достижения Уиттмана давно канули в лету. Но только не в том случае, когда строитель самолета вроде Джима Раста имеют к этому какое-то отношение. Среди множества достижений Уиттмана - две выдающиеся самодельные конструкции, которые устанавливают планку высокоскоростных характеристик и простоты и сегодня остаются довольно популярными самолетами для любителей. Они были созданы в то время, когда компьютерное производство не позволяло производить сложные формы из алюминия, до того, как воцарилось применение стекловолокна, и пока производители серийных самолетов все еще использовали стальные трубы, дерево и ткань.
W10 от Rust демонстрирует «композитный» характер дизайна: стекловолокно, алюминий, ткань, дерево и стальные трубы.
Популярная модификация - замена оригинальных, покрытых тканью закрылков и элеронов конструкцией из алюминиевого листа.
Большая часть конструкции Tailwind основана на выбранных материалах и понимании того, что строители того времени не имели доступа к большему, чем ножовка, сварочный аппарат и обычные ручные инструменты. Сложные формы, которыми так щеголяли стеклопластиковые самолеты нового поколения 80-х, были пока еще недоступны, поэтому у Tailwind их мало. Фюзеляж с плоскими стенками может показаться грубым и неаэродинамичным, но не в этом случае. Фактически, стык крыла и фюзеляжа под прямым углом не требует применения зализов и снижает общее сопротивление композиции крыло-фюзеляж, а это один из основных факторов лобового сопротивления легких самолетов. Квадратная форма также имеет по своей сути большую жесткость, поэтому трубчатые элементы могут быть меньше, легче и, что важно и сегодня, дешевле.
Не просто сентиментальность подтолкнула Джима Раста к строительству Tailwind. «Я действительно написал карандашом интересующие меня характеристики самолета - и все получается очень хорошо и что самое интересное, даже сейчас сложно найти лучше. Проект, разработанный в 1953 году и сегодня он по-прежнему конкурентоспособен. Не верите нам? В 1994 году фонд CAFE (Comparative Aircraft Flight Efficiency - Сравнительная эффективность полета самолетов - в скобках примечания переводчика) испытал 160-сильный W10 Джима Клемента и зафиксировал сверхточную крейсерскую скорость, полученную с барографа, в 188 узлов (348 км/ч) при расходе топлива 9,6 галлонов в час (36 л/ч) на высоте примерно 7000 футов (2133 м). Его лучший результат был 189 узлов (350 км/ч) на скорости 8666 футов (2641 м) и 11,8 галлонов в час (44, 7 л/ч). Для сравнения CAFE также проверил Lancair 320, который разгонялся до 191 узла (353 км/ч) на высоте 8000 футов (2438 м). Коробка против бутылки из-под колы…
«Ключ к высоким характеристикам Tailwind, - говорит Раст, - в том, что это небольшой и легкий планер с хорошей аэродинамикой». Действительно, его пустой Tailwind весит всего 875 фунтов (397 кг), что довольно неплохо по сравнению с максимальной полной массой в 1425 фунтов (646 кг). Внешне он идентичен более позднему W10, включая заостренные, слегка загнутые вверх законцовки крыла - у оригинального W8 было крыло с постоянной хордой.
Нельзя сказать, что самолет Раста просто вылетел со страниц чертежей. Для начала он изготовил новые топливные баки в крыле. У оригинального проекта сварной алюминиевый бак под лобовым стеклом, за приборной панелью (как на Ford T), его емкость составляет 35 галлонов (132 л). У Джима есть доступ к высокотехнологичным композитам, из которых он и сделал новые баки. Композитные баки занимают всю прямую часть крыла меду лонжероном и задней стенкой и имеют внутренние переборки. Они снабжены небольшими полосками на своей поверхности для приклеивания фанерной обшивки. По словам Rust, общая емкость составляет 50 галлонов (189 л).
Старая школа и новая школа: Tailwind оснащен Dynon SkyView EFIS, поддерживаемым автопилотом Trio, коммуникационным устройством Becker и транспондером, а также аналоговыми датчиками двигателя.
Наблюдательные знатоки Tailwind также заметят, что у самолета двери Clement, который увеличивает размер дверного проема: это обычная модификация для улучшения доступа к салону и багажу.
В системе управления Wittman Tailwind используется центральная ручка с охватывающим элементом для обеспечения удобства посадки без необходимости перебрасывать ногу (современные пилоты вертолетов видимо думают, что это изобретение Robinson).
Снятие бака с фюзеляжа улучшает доступ к панели приборов и оставляет больше места для ее наполнения. Но крыльевые баки - не самое заметное изменение, которое вы увидите в этом Tailwind. «Я решил использовать комплект алюминиевых рессор шасси Robby Grove», - говорит Rust. «Это действительно крутой набор с аэродинамичной рессорой в форме аэродинамического профиля и просверленными отверстиями для тормозной жидкости. Я изменил конструкцию моторамы для крепления рессор шасси по типу как Robby Grove делает для Van’s RV-8.
Колесные обтекатели увеличивают скорость, а специально модифицированные тормоза Grove уже стандартных, что делаем обтекатель более компактным.
Система управления очень проста, с тягами и торсионными трубами для управления по крену и для выпуска закрылков. Большая труба приводит закрылок, меньшая - элерон.
Раст использует 150-сильный IO-320 Lycoming, который в наши дни является обычным выбором. Конструкция использовалась с множеством различных двигателей, причем сам Виттман предпочитал шестицилиндровый Continental O-300 / C-145, который использовался в Cessna 170 и ранних 172. «Но я знаю, что многие из них летают на самолетах с Lycoming O-290, которые, я думаю, вначале можно было бы купить за несколько сотен долларов», - говорит Раст. В то время как многие Tailwinds используют винты с фиксированным шагом, Раст использует один из своих собственных винтов с изменяемым шагом.
Половина руля направления: усеченный руль Wittman Tailwind весьма эффективен.
«Честно говоря, - говорит Rust со смешком, - чертежи ужасны. Но хорошая новость в том, что вокруг самолета есть большая группа поддержки. Такие ребята, как Джим Клемент - строитель, чей самолет был протестирован CAFE и поставщик многих готовых компонентов для W10 - готовы помочь. Есть большой фан-клуб и много энтузиастов-строителей». Получить поддержку коллег - не проблема.
«Сборка этого самолета не так страшна», - продолжает Раст. «Многие ребята зацикливаются на сварке. Это просто не имеет большого значения. Ферму фюзеляжа можно сварить через 200 часов. Я решил варить с помошью TiG, потому что у меня было оборудование и навыки, но многие сваривают фюзеляж газом, и это нормально. Это несложная конструкция». Ферма из стали 4130 имеет простую конструкцию и ее можно сварить без сложных приспособлений. «Это то, что мне нравится в Tailwind», - говорит Раст. «Это элегантно простой самолет, который вы можете построить с помощью ножовки и газовой сварки в своем гараже».
Крылья тоже простые. «Вы можете построить их за 100 часов», - говорит Rust. В целом, Tailwind может быть закончен примерно за 2000-2500 часов, так говорят знающие люди, но это при условии, что вы не сходите с ума от модификаций и не относитесь к авионике проще. «Интересно, что базовая конструкция легко сочетается друг с другом, но вы можете потратить много времени на такие мелочи, как установка стекла (включая лобовое стекло, которое закручивается вверх и вниз в крышу) и установка сидений так, как вы хотите. Кроме того, вы можете сделать свой собственный капот. Я использовал свою конструкцию, но можно приобрести готовый». Когда проект был новым, строители были предоставлены сами себе. «На самом деле не было рекомендаций, что можно использовать», - продолжает Rust. «Вот почему вы увидите некоторые ранние самолеты со штампованными носовыми чашами по типу Piper, а некоторые сделаны полностью с нуля. До недавнего времени все Tailwinds выглядели совершенно по-разному, потому что эта часть была оставлена на усмотрение строителя, но теперь они начинают выглядеть более похожими».
Ярко выраженный излом по передней кромке помогает разместить крыло там, где оно должно быть из-за центровки, при этом не жертвуя обзором.
Технические характеристики:
Во всем, что имеет значение, методы строительства, используемые в Tailwind, являются традиционными, по крайней мере, по стандартам 1950-х годов. Деревянное крыло, фюзеляж из стальных труб, тканевое покрытие фюзеляжа и хвостовой части - все материалы и методы, знакомые любому, кто восстанавливал Cub или ремонтировал Maule. И время продолжает улучшать самолет: алюминиевые элероны и закрылки становятся популярной модификацией, заменяющей первоначально использовавшуюся конструкцию из стальных труб и ткани, чтобы снизить вес, сократить расходы и еще больше упростить конструкцию.
До настоящего времени построено не менее 375 самолетов, продаются чертежи и комплектующие. Не это ли признак успеха?
Заказать чертежи Tailwind можно на сайте: www.aircraftspruce.com .
Ссылка на оригинал статьи Марка Кука от 6 ноября 2010 г.
Видеообход самолета показывающий особенности конструкции:
Немного добавлю от себя. Ближе познакомившись с самолетом становится понятным, как грамотное применение старых, то есть классических идей позволяет создать самолет с выдающимися летно-техническими характеристиками.
Прямое крыло технологично при самостоятельном строительстве по чертежам, к тому же имеет хорошие срывные характеристики: срыв начинается в корне крыла, сохраняя эффективность элеронов на больших углах атаки. На самолете применено цельнодеревянное подкосное однолонжеронная крыло с задней стенкой и работающей обшивкой. Лонжерон и задняя стенка - сплошная переклеенная доска с фрезерованными облегчениями. Нервюры обычные ферменные. Фанерная обшивка позволила отказаться от V-образных подкосов с системой контрподкосов и сделать поверхность идеально гладкой - два плюса в аэродинамику. Также применение подкоса позволяет отказаться от центроплана и добавляет объема в кабине.
На самолете применены элероны и закрылки простейшей конструкции без всяких щелей и сложных механизмов выпуска. Применение же торсионного привода «труба в трубе» позволила в конечном итоге отказаться от выступающих в набегающий поток узлов навески, тяг и качалок - еще один плюс в аэродинамику.
Фюзеляж прямоугольного сечения - простейшая и весьма типичная конструкция американского самостоятельного строительства самолетов. А вот форма боковой проекции, а также на виде сверху заметно повышенное внимание к обтекаемости. Современный же композитный капот весьма сложной формы первым встречает набегающий поток и первым же отвечает за снижение сопротивления.
Стык крыла с плоским бортом фюзеляжа, на который обращает внимание автор в самой статье, наилучший пример избежать потерь на интерференцию.
Оперение самолета имеет классическую, на первый взгляд, конструкцию: стальной сварной каркас и тканевая обшивка. Но, присмотревшись ближе мы замечаем отсутствие целой системы расчалок. А как же без них? Отказавшись от плоской конструкции киля и стабилизатора конструктору удалось все нагрузки передать через трубчатые лонжероны.
Рессорное шасси с хвостовым колесом. А почему бы и нет? Как показала практика последних лет, рессора и колеса в обтекателях - простой и легкий способ получить высокие скорости за счет простой конструкции. Никаких систем уборки с их увеличением веса, усложнения конструкции и сложности изготовления.
фото Сергея Рябцева
Самостоятельные строители самолетов, пополнившие ряды в последнее десятилетие или два, вероятно, мало что знают о Стиве Уиттмене. Знают, что он был, но не более того. Многие знают о его вкладе в конструкцию шасси - тонкую коническую рессору, заменяющую классическую плоскую. Уиттман догадался, что металлический стержень тщательно продуманной формы может быть легким, прочным и долговечным, и его можно легко вставить в гнездо внутри фюзеляжа. Рессоры Уиттмена по-прежнему остаются одними из самых популярных среди самолетов с неубирающимися шасси.
Уитмен был страстным гонщиком, это правда, но его достижения выходят далеко за рамки успеха в соревнованиях. Конструкция Tailwind была настоящим прорывом в области любительского самолетостроения. Уиттман предложил свой опыт для создания прочного самолета для самостоятельного строительства. Он также был первым самолетом, одобренным для перевозки пассажиров (но не для коммерческих перевозок). В 1953 году, когда Tailwind впервые полетел, он все еще был диковинкой, последовавшей после послевоенного бума и краха рынка авиации общего назначения.
Поскольку 1950-е годы давно прошли, другие достижения Уиттмана давно канули в лету. Но только не в том случае, когда строитель самолета вроде Джима Раста имеют к этому какое-то отношение. Среди множества достижений Уиттмана - две выдающиеся самодельные конструкции, которые устанавливают планку высокоскоростных характеристик и простоты и сегодня остаются довольно популярными самолетами для любителей. Они были созданы в то время, когда компьютерное производство не позволяло производить сложные формы из алюминия, до того, как воцарилось применение стекловолокна, и пока производители серийных самолетов все еще использовали стальные трубы, дерево и ткань.
W10 от Rust демонстрирует «композитный» характер дизайна: стекловолокно, алюминий, ткань, дерево и стальные трубы.
Популярная модификация - замена оригинальных, покрытых тканью закрылков и элеронов конструкцией из алюминиевого листа.
Большая часть конструкции Tailwind основана на выбранных материалах и понимании того, что строители того времени не имели доступа к большему, чем ножовка, сварочный аппарат и обычные ручные инструменты. Сложные формы, которыми так щеголяли стеклопластиковые самолеты нового поколения 80-х, были пока еще недоступны, поэтому у Tailwind их мало. Фюзеляж с плоскими стенками может показаться грубым и неаэродинамичным, но не в этом случае. Фактически, стык крыла и фюзеляжа под прямым углом не требует применения зализов и снижает общее сопротивление композиции крыло-фюзеляж, а это один из основных факторов лобового сопротивления легких самолетов. Квадратная форма также имеет по своей сути большую жесткость, поэтому трубчатые элементы могут быть меньше, легче и, что важно и сегодня, дешевле.
Не просто сентиментальность подтолкнула Джима Раста к строительству Tailwind. «Я действительно написал карандашом интересующие меня характеристики самолета - и все получается очень хорошо и что самое интересное, даже сейчас сложно найти лучше. Проект, разработанный в 1953 году и сегодня он по-прежнему конкурентоспособен. Не верите нам? В 1994 году фонд CAFE (Comparative Aircraft Flight Efficiency - Сравнительная эффективность полета самолетов - в скобках примечания переводчика) испытал 160-сильный W10 Джима Клемента и зафиксировал сверхточную крейсерскую скорость, полученную с барографа, в 188 узлов (348 км/ч) при расходе топлива 9,6 галлонов в час (36 л/ч) на высоте примерно 7000 футов (2133 м). Его лучший результат был 189 узлов (350 км/ч) на скорости 8666 футов (2641 м) и 11,8 галлонов в час (44, 7 л/ч). Для сравнения CAFE также проверил Lancair 320, который разгонялся до 191 узла (353 км/ч) на высоте 8000 футов (2438 м). Коробка против бутылки из-под колы…
«Ключ к высоким характеристикам Tailwind, - говорит Раст, - в том, что это небольшой и легкий планер с хорошей аэродинамикой». Действительно, его пустой Tailwind весит всего 875 фунтов (397 кг), что довольно неплохо по сравнению с максимальной полной массой в 1425 фунтов (646 кг). Внешне он идентичен более позднему W10, включая заостренные, слегка загнутые вверх законцовки крыла - у оригинального W8 было крыло с постоянной хордой.
Нельзя сказать, что самолет Раста просто вылетел со страниц чертежей. Для начала он изготовил новые топливные баки в крыле. У оригинального проекта сварной алюминиевый бак под лобовым стеклом, за приборной панелью (как на Ford T), его емкость составляет 35 галлонов (132 л). У Джима есть доступ к высокотехнологичным композитам, из которых он и сделал новые баки. Композитные баки занимают всю прямую часть крыла меду лонжероном и задней стенкой и имеют внутренние переборки. Они снабжены небольшими полосками на своей поверхности для приклеивания фанерной обшивки. По словам Rust, общая емкость составляет 50 галлонов (189 л).
Старая школа и новая школа: Tailwind оснащен Dynon SkyView EFIS, поддерживаемым автопилотом Trio, коммуникационным устройством Becker и транспондером, а также аналоговыми датчиками двигателя.
Наблюдательные знатоки Tailwind также заметят, что у самолета двери Clement, который увеличивает размер дверного проема: это обычная модификация для улучшения доступа к салону и багажу.
В системе управления Wittman Tailwind используется центральная ручка с охватывающим элементом для обеспечения удобства посадки без необходимости перебрасывать ногу (современные пилоты вертолетов видимо думают, что это изобретение Robinson).
Снятие бака с фюзеляжа улучшает доступ к панели приборов и оставляет больше места для ее наполнения. Но крыльевые баки - не самое заметное изменение, которое вы увидите в этом Tailwind. «Я решил использовать комплект алюминиевых рессор шасси Robby Grove», - говорит Rust. «Это действительно крутой набор с аэродинамичной рессорой в форме аэродинамического профиля и просверленными отверстиями для тормозной жидкости. Я изменил конструкцию моторамы для крепления рессор шасси по типу как Robby Grove делает для Van’s RV-8.
Колесные обтекатели увеличивают скорость, а специально модифицированные тормоза Grove уже стандартных, что делаем обтекатель более компактным.
Система управления очень проста, с тягами и торсионными трубами для управления по крену и для выпуска закрылков. Большая труба приводит закрылок, меньшая - элерон.
Раст использует 150-сильный IO-320 Lycoming, который в наши дни является обычным выбором. Конструкция использовалась с множеством различных двигателей, причем сам Виттман предпочитал шестицилиндровый Continental O-300 / C-145, который использовался в Cessna 170 и ранних 172. «Но я знаю, что многие из них летают на самолетах с Lycoming O-290, которые, я думаю, вначале можно было бы купить за несколько сотен долларов», - говорит Раст. В то время как многие Tailwinds используют винты с фиксированным шагом, Раст использует один из своих собственных винтов с изменяемым шагом.
Половина руля направления: усеченный руль Wittman Tailwind весьма эффективен.
«Честно говоря, - говорит Rust со смешком, - чертежи ужасны. Но хорошая новость в том, что вокруг самолета есть большая группа поддержки. Такие ребята, как Джим Клемент - строитель, чей самолет был протестирован CAFE и поставщик многих готовых компонентов для W10 - готовы помочь. Есть большой фан-клуб и много энтузиастов-строителей». Получить поддержку коллег - не проблема.
«Сборка этого самолета не так страшна», - продолжает Раст. «Многие ребята зацикливаются на сварке. Это просто не имеет большого значения. Ферму фюзеляжа можно сварить через 200 часов. Я решил варить с помошью TiG, потому что у меня было оборудование и навыки, но многие сваривают фюзеляж газом, и это нормально. Это несложная конструкция». Ферма из стали 4130 имеет простую конструкцию и ее можно сварить без сложных приспособлений. «Это то, что мне нравится в Tailwind», - говорит Раст. «Это элегантно простой самолет, который вы можете построить с помощью ножовки и газовой сварки в своем гараже».
Крылья тоже простые. «Вы можете построить их за 100 часов», - говорит Rust. В целом, Tailwind может быть закончен примерно за 2000-2500 часов, так говорят знающие люди, но это при условии, что вы не сходите с ума от модификаций и не относитесь к авионике проще. «Интересно, что базовая конструкция легко сочетается друг с другом, но вы можете потратить много времени на такие мелочи, как установка стекла (включая лобовое стекло, которое закручивается вверх и вниз в крышу) и установка сидений так, как вы хотите. Кроме того, вы можете сделать свой собственный капот. Я использовал свою конструкцию, но можно приобрести готовый». Когда проект был новым, строители были предоставлены сами себе. «На самом деле не было рекомендаций, что можно использовать», - продолжает Rust. «Вот почему вы увидите некоторые ранние самолеты со штампованными носовыми чашами по типу Piper, а некоторые сделаны полностью с нуля. До недавнего времени все Tailwinds выглядели совершенно по-разному, потому что эта часть была оставлена на усмотрение строителя, но теперь они начинают выглядеть более похожими».
Ярко выраженный излом по передней кромке помогает разместить крыло там, где оно должно быть из-за центровки, при этом не жертвуя обзором.
Технические характеристики:
Во всем, что имеет значение, методы строительства, используемые в Tailwind, являются традиционными, по крайней мере, по стандартам 1950-х годов. Деревянное крыло, фюзеляж из стальных труб, тканевое покрытие фюзеляжа и хвостовой части - все материалы и методы, знакомые любому, кто восстанавливал Cub или ремонтировал Maule. И время продолжает улучшать самолет: алюминиевые элероны и закрылки становятся популярной модификацией, заменяющей первоначально использовавшуюся конструкцию из стальных труб и ткани, чтобы снизить вес, сократить расходы и еще больше упростить конструкцию.
До настоящего времени построено не менее 375 самолетов, продаются чертежи и комплектующие. Не это ли признак успеха?
Заказать чертежи Tailwind можно на сайте: www.aircraftspruce.com .
Ссылка на оригинал статьи Марка Кука от 6 ноября 2010 г.
Видеообход самолета показывающий особенности конструкции:
Click to viewНемного добавлю от себя. Ближе познакомившись с самолетом становится понятным, как грамотное применение старых, то есть классических идей позволяет создать самолет с выдающимися летно-техническими характеристиками.
Прямое крыло технологично при самостоятельном строительстве по чертежам, к тому же имеет хорошие срывные характеристики: срыв начинается в корне крыла, сохраняя эффективность элеронов на больших углах атаки. На самолете применено цельнодеревянное подкосное однолонжеронная крыло с задней стенкой и работающей обшивкой. Лонжерон и задняя стенка - сплошная переклеенная доска с фрезерованными облегчениями. Нервюры обычные ферменные. Фанерная обшивка позволила отказаться от V-образных подкосов с системой контрподкосов и сделать поверхность идеально гладкой - два плюса в аэродинамику. Также применение подкоса позволяет отказаться от центроплана и добавляет объема в кабине.
На самолете применены элероны и закрылки простейшей конструкции без всяких щелей и сложных механизмов выпуска. Применение же торсионного привода «труба в трубе» позволила в конечном итоге отказаться от выступающих в набегающий поток узлов навески, тяг и качалок - еще один плюс в аэродинамику.
Фюзеляж прямоугольного сечения - простейшая и весьма типичная конструкция американского самостоятельного строительства самолетов. А вот форма боковой проекции, а также на виде сверху заметно повышенное внимание к обтекаемости. Современный же композитный капот весьма сложной формы первым встречает набегающий поток и первым же отвечает за снижение сопротивления.
Стык крыла с плоским бортом фюзеляжа, на который обращает внимание автор в самой статье, наилучший пример избежать потерь на интерференцию.
Оперение самолета имеет классическую, на первый взгляд, конструкцию: стальной сварной каркас и тканевая обшивка. Но, присмотревшись ближе мы замечаем отсутствие целой системы расчалок. А как же без них? Отказавшись от плоской конструкции киля и стабилизатора конструктору удалось все нагрузки передать через трубчатые лонжероны.
Рессорное шасси с хвостовым колесом. А почему бы и нет? Как показала практика последних лет, рессора и колеса в обтекателях - простой и легкий способ получить высокие скорости за счет простой конструкции. Никаких систем уборки с их увеличением веса, усложнения конструкции и сложности изготовления.