Опытная пассажирская летающая лодка Saunders-Roe SR.45 Princess. Великобритания.Часть I.
Компания Saunders-Roe со своими очень сильными морскими традициями верила в летающие лодки и после Второй Мировой войны, когда по всему миру было проложено большое количество бетонных полос. Развитие газотурбинных силовых установок предлагало более высокую удельную мощность по сравнению с доступными ранее поощеряло Saunders-Roe спроектировать еще большую летающую лодку, чем уже имевшиеся, хотя в итоге обеспечение действительно подходящими и мощными двигателями оказалось одной из основных проблем в разработке окончательного типа SR.45. Тем не менее, в 1944 году почти сразу же после завершения в общих чертах исследований шестимоторной 187000-фунтовой (84823,2 кг) летающей лодки Ноулер (Knowler) и Артур Гадж (Arthur Gouge) сделали три фундаментальных изменения: применение в качестве силовой установки газотурбинных двигателей, увеличение размеров, а также еще одной инновацией, предусмотренной Ноулером, стало введение герметичного корпуса.
К середине 1945 года расширенные исследования SR.45 были в самом разгаре хотя и были далеки от завершения. Первоначальный проект представлял собой оснащенную шестью турбовинтовыми двигателями Armstrong Siddeley Cobra летающую лодку с размахом крыла 220 футов (67,056 м).
Крыло имело очень толстую внутреннюю секцию, но затем в последующей стадии разработки было решено разместить двигатели перед передней кромкой крыла, а не подражать принятой в Bristol Brabazon установке двигателей внутри крыла. Корпус, имевший длину 146 футов (44,501 м), имел двухпалубную компоновку, описанную Ноулером как "фигура с поперечным сечением в виде восьмерки". Это поперечное сечение позднее стало известно как «двойной пузырь» и в случае SR.45 было герметизировано до давления в 8 фнт/дйм² (5624,65 кг/м², 0,562 кг/м²). Дальность летающей лодки должна была быть 3300 миль (5309,7 км), а оптимальная рабочая высота - 39000 футов (11887,2 м). Устройство подкрыльевых поплавков должно было походить на поплавки, примененные на SR.A/1, но затем на стадии разработки поплавки стали втягиваться в нижнюю поверхность крыла с их с нижним расположением их внешних сторон. На самолете были приняты автоматические стыковочные устройства в принципе аналогичные принятым на SR.A/1.
Корпус Princess G-ALUN во время строительства внутри ангара Колумбайн, показан эффект формы "двойного пузыря" (AQD. Crown Copyright).
В течение весны 1945 года компания Saunders-Roe подготовила Министерству снабжения (Ministry of Supply - MoS) предложение по постройке SR.45, и министр Джордж Страусс (George Strauss) был в полном восторге от них. Он считал SR.45 важной частью будущих коммуникаций British Overseas Airways Company (BOAC). BOAC выказала некоторый интерес (хотя ни в коем случае не твердые обязательства) Министерствам снабжения и гражданской авиации. В мае 1946 года (после выпуска Министерством снабжения на этот типа самолета спецификации C.10/46) был размещен заказ на производство трех SR.45. Общая стоимость контракта составила £ 2,8 млн. В мае 1946 года Министерство гражданской авиации было признано "заказчиком" разработки, но вскоре в Министерстве снабжения стали утверждать, что оно является единственным органом, ответственным за приобретение новых британских гражданских самолетов. Вскоре после этого начальник главного управления технических (авиационных) разработок (Director-General of Technical Development (Air)) Министерства снабжения заявил, что операторы, если они хотят, могут иметь дело непосредственно с производителями, что было, вероятно, наиболее разумной политикой.
В целом было само собой разумеющимся со стороны правительства, Министерства снабжения и, в частности, Джорджа Страусса, что BOAC хотела использовать SR.45 в основном на трансатлантических маршрутах, так как только BOAC выступила с запросом на этот самолет. Таким образом, развитие проекта SR.45 продолжалось в Коузе (Cowes), хотя и довольно медленно по причине включения в контрукцию самолета различных инноваций.
Компоновка Saunders-Roe SR.45 Princess.
К январю 1947 года проект был утвержден и началась разработка деталированных чертежей. Первоначально запланированная силовая установка была заменена двигателями Rolls-Royce Tweed. Проектирование крыла продвинулось далеко вперед, когда было объявлено, что Tweed не будет производиться. В общей сложности до принятия окончательного выбора были рассмотрены пять различных типов двигателей: Clyde, Cobra, Eagle, Python и Tweed, пока, наконец, не были выбраны еще находящиеся в разработке турбовинтовые двигатели Bristol Proteus 2.
Схемы Saunders-Roe SR.45 Princess.
В начале 1948 года пресса была приглашена в Коуз, чтобы увидеть первые корпуса SR.45 в их сборочных приспособлениях. В то же время, появилась более подробная информация о новых самолетах, и именно в этот момент было объявлено решение о выборе двигателей Proteus. Эти двигатели (на бумаге) развивали мощность 3200 л.с./800 фунтов (362,88 кг) тяги, и должны были быть установлены в виде четырехсвязанных пар и двух одиночных, расположенных ближе к законцовкам - в общей сложности не менее десяти единиц.
Спаренные и одиночный двигатели Bristol Proteus 2 (Saunders-Roe, AQD. Crown Copyright).
Выбор Proteus вызвал необходимость значительной переработки формы крыла SR.45 под эти двигатели с противоточной камерой сгорания, воздух в которую поступал в воздухозаборник, раположенный рядом с задней частью ТРД. Для обеспечения подачи воздуха к этим двигателям в крыло перед передним лонжероном должны были быть включены большие воздухозаборники и воздуховоды. Другими изменениями от первоначальных исследований, сделанными в 1948 году, были включение большого киля и более высокая, чем ранее планировалось, установка стабилизатора. Нос, изначально бывший полусферическим, был модифицирован таким образом, что кабина была смещена немного вперед, обеспечивая тем самым улучшенный обзор. Поплавки были вновь перемещены и к этому времени при уборке должны были образовывать законцовки крыла.
Наиболее продвинутыми аспектами SR.45 были включение герметизации корпуса, кондиционирование воздуха и необратимое управление отклоняемыми поверхностями с помощью гидроусилителей. В то время данные системы не были еще полностью доработаны, и компания Saunders-Roe раскрыла их значительные новые возможности установкой на SR.45.
Корпус Princess G-ALUN во время строительства, ее крупный участок планшика установлен по месту (Saunders-Roe).
Поддержание давления и кондиционирование воздуха были достигнуты посредством лабиринта труб и клапанов; давление подавалось через большой двухступенчатый центробежный компрессор, приводимый в движение силовыми установками обоих бортов через четырехступенчатую коробку передач с автоматической сменой передач. Однако наибольшим прорывом заключался в разработке необратимой бустерной системы управления для SR.45. В компании Saunders-Roe справедливо считали, что самолет таких размеров как SR.45 не может управляться одной мышечной силой, и поэтому стали необходимы некоторые формы искусственной помощи. Фактически, компания уже имела некоторый опыт в этой области посредством S.35 Shetland, но он был примитивным. Совместно к Boulton Paul компания Saunders-Roe спроектировала новую систему. Boulton Paul была ответственной за производство некоторых компонентов, а Saunders-Roe сохраняла руководство проектом.
Двойное управление в кабине экипажа было соединено с тремя сходными между собой блоками питания; два в корме были связаны с рулями высоты и направления, а один в верхней части центроплана был связан с элеронами. Каждый блок состоял из двух гидротрансформаторов, изготовленных компанией Boulton Paul, вращавших через дифференциальной коробки передач таким образом, что отказ одного из трансформаторов приводил к уменьшению выходной скорости. Вырабатывавшие 7,5 л.с. преобразователи представляли собой 120-вольтные электродвигатели постоянного тока с понижающим редуктором на гидравлическую насосную установку с регулируемой производительностью. Эти двигатели работали в любое время, но, в основном, действие насоса было нулевым, поэтому пока маневр не требовался гидравлическая часть бездействовала.
На удивление спартанские условия в кабине пилотов Princess G-ALUN. Большие панели приборов бортинженера позади и справа (AQD, Crown Copyright).
Как только требовался маневр управление насосом вступало в действие, вращая гидравлический двигатель со скоростью, пропорциональной перемещению органов управления. Выходные валы через множество коробок перемены передач, расположенных под углом 90° конических пеердач и универсальные шарниры приводили в движение участки вращающихся валов отклоняющихся поверхностей; все валы проходили через большое количество самоцентрирующихся подшипников. Поверхности были разрезными; руль направления состоял из трех частей, каждый из рулей направления из двух, а каждый элерон - из четырех. Каждая отдельная секция от главного привода приводилась в движение собственным винтовым домкратом, обеспечивая на поверхностях хорошее безотказное резервирование. Это служило дополнительной гарантией при отказе включавшей маховики системы, позволявшей разместить поверхности в положение по потоку.
Вся система была тщательно протестирована сначала в 1949 году на стенде, а затем на Short Sunderland 5, который был переоборудован для работы в Коузе. Этот Sunderland также отличался несколько большим килем, чем обычные. Джеффри Тайсон (Geoffrey Tyson) летал на Sunderland-е в течение 1949-50 годов и сообщал, что система работает хорошо. Тем не менее в компании Saunders-Roe были идеи по усовершенствованию системы для SR.45. В кабине экипажа было установлено еще одно новшество - генератор гидравлической загрузоки (+hydraulic-feel generator); также рассматривалась возможность разработки загрузочного механизма по скоростному напору. Кроме того, планировалось сократить размеры и вес блоков питания с помощью поверхностей с аэродинамической компенсацией, а также перемещением блоков, прилегающих к их соответствующим поверхностям. Также рассматривался и "полет по проводам" ('fly-by-wire') - управление рулями с помощью электроприводов. В конце 1940-х - начале 1950-х годов эти нововведения представляли собой значительный шаг вперед.
В январе 1948 года была установлена дата первого полета - конец 1949 года; также в 1948 году SR.45, наконец, получил свое имея - Princess.
Princess G-ALUN во время строительства, Колумбайн 1949 год.
В течение марта 1949 года компания Saunders-Roe выпустила дополнительный беллютень, в котором утверждалось, что прогресс удовлетворительный и соответствует графику, и в котором давалась дата окончания работ в конце 1950-го года. В октябре 1949 года, в связи с пересмотром даты поставки двигателей, было объявлено, что летные испытания начнутся летом 1951 года. В феврале 1951 года первые сборки двигатели Proteus были окончательно установлены, но все же дата начала летных испытаний снова была изменена - на этот раз на неопределенное время в 1952 году.
Главным эффектом в Коузе от постройки таких больших самолетов был, как и следовало ожидать, расширение. Помимо создания новой (мощной) Секции управления (Control Section) также были расширены штаты инженеров и рабочих. Были созданы новое оборудование для летных испытаний, а для испытаний в Фарнборо в Королевском авиационном НИИ (Royal Aircraft Establishment - RAE) были построены образцы крыла (а затем и корпуса) в масштабе 1:2.
Между тем полностью комплектные механическая, электрическая и гидравлическая системы были изготовлены и испытаны в Коузе. Секции корпуса были построены в форме макета. Постройка трех экземпляров Princess требовала изрядного количества планировок и чертежей. Все они были частично собраны в ангаре Колумбайн (Columbine) в небольшой свободной комнате. В то же время бетонированная площадка перед этим ангаром и спуск были усилены и расширены, получив возможности выдерживать более тяжелые нагрузки и выполнять спуск лодки в течение приемлимых сроков до и после прилива.
К осени 1951 года первая Princess (без двигателей, консолей и верхней части киля) из-за ограниченного пространства внутри ангара Колумбайн была перемещена на соседнюю бетонированную площадку. Для этого было необходимо развернуть самолет примерно на 10° назад основную тележку для спуска и подъёма на берег, опустить хвост и поднять в воздух нос. Хотя к тому времени были доставлены спарки двигателей Proteus и два отдельных двигателя, они не были установлены вплоть до перемещения из ангара; два одельных двигателя не могли быть установлены из-за отсутствия консолей. Перед установкой двигателей в балластные баки летных испытаний (+flight test ballast tanks) было залито около 3000 галлонов (13638,276 л) воды.
Princess G-ALUN перемещают на упрочненную бетонированная площадка перед ангаром Колумбайн. Самолет без двигателей, крыла и верхней части киля, осень 1951 года.
Когда киль быль собран, самолет был развернут, пока хвост не был наведен на слип. Именно здесь были добавлены поплавки и консоли крыла и установлены двигатели. Второй самолет, все еще внутри ангара Колумбайн, получил большую часть своего хвостового оперения и центроплана; процедура с перемещением была повторена для второго и третьего самолетов,хотя они должны были быт установлены подальше от стапеля.
Завершение сборки киля Princess G-ALUN, конец 1951 года (Saunders-Roe).
Princess-ы были большим техническим успехом. В те годы SR.45 был самым тяжелым цельнометаллическим пассажирским самолетом из когда-либо построенных и крупнейший в мире металлической летающей лодкой, а также самым большим самолетом, оснащенным газотурбинными двигателями.
Корпус был 148 футов (45,11 м) длиной, 16 футов 7 дюймов (5,055 м) шириной, его осадка состовляла 8 футов (2,438 м). Поперечное сечение типа «двойной пузырь» обеспечивало жесткость конструкции для герметизации кабины; узкая часть «двойного пузыря» создавала границу между верхней и нижней палубами. К этой конструкции было прикреплено традиционное глиссирующее днище с острыми скулами. Оно не было герметизировано и имело большое количество водонепроницаемых отсеков, сформированных вокруг каждого третьего шпангоута. В верхней части корпуса была срезана для того, чтобы получить высокорасположенное крыло, окаймленное планширами из прессованных швеллеров, к которым в различных пунктах хорды болтовыми соединениями, воспринимавшими нагрузки от сил лобового сопротивления, крепилось крыло. Верхняя и боковые нагрузки воспринимались через основные точки крепления. На верхнем и нижнем уровнях палубы продольные балки с Y-образным поперечным сечением соединялись с панельной обшивкой палубных надстроек и распределяли нагрузки герметизации на палубы и стенки днища. Одиночный остаточный уступ в 5/16 дюйма (7,94 мм) был включен в глиссирующую поверхность, которая под передней кромкой киля была сужена до уплотняющего ребра.
Кабина экипажа размещалась в крайней передней части верхней палубы, в ее передней части находились капитан и первый помощник,а за ними сзади и справа находились места и измерительные приборы для двух бортинженеров, штурман и радист располагались слева. В кормовой части кабины экипажа была комната отдыха и передняя кухня, в то время как ниже в отдельном отсеке без давления были расположены причальные устройства с ручным управлением, хотя, конечно, опция автоматического управления также была доступна. На нижней палубе находились два трюма общей емкостью 18000 фунтов (8164,8 кг). Были предложены различные планы по размещению пассажиров. Самым популярным из них развивался в сотрудничестве с осторожной BOAC, которая не хотела создавать впечатление, что участие в проектированиии интерьера подразумевает соглашение о покупке Princess, но, тем не менее, помогла разработать такую компоновку. Она состояла из помещения для 105 пассажиров туристического салона и салона первого класса, включавших коктейль-бар, дамские комнаты и куалеты, спальные места и две винтовые лестницы, соединявшие палубы. Рядом с просторной столовой был запланирован пассажирский камбуз. Иллюминаторы на случай растрескивания или разрыва оконного стекла были сделаны прочными, но в то же время они были достаточно большими, чтобы обеспечить хороший обзор. На самом же деле пассажирские каюты никогда не были установлены и ни одна из Princess никогда не была мебилирована.
Двухлонжеронное крыло, имевшее относительное удлинение 9,5 и состоявшее из пяти секций, в основном использовало разработанный в Saunders-Roe профиль Goldstein, обеспечивавший низкое сопротивление на крейсерской скорости, и с переходом на законцовках к модифицированной серии профилей NACA 4415. Этот переход был связан с отрицательной круткой в 2°. Крыло состояло из центроплана, соединявшегося с корпусом и простиравшегося до внутренних мотогондол, двух средних частей, простиравшихся до наружных мотогондол, и консолей, простиравшихся до концевых поплавков. В центроплане и средних частях крыла лонжероны были расположены в хорде параллелльно с расстоянием внутри хорды в 12 футов (3,658 м), но в консолях у поддерживающей поплавок нервюры лонжероны сближаются до величины 5 футов 4 дюйма (1,626 м). Центроплан был равнохордным, тогда как средние части крыла имели слегка трапецевидную форму, а передняя кромка крыла - стреловидность. Размах крыла был 209 футов 6 дюймов (63,855 м), а с убранными поплавками - 219 футов 6 дюймов (66,903 м). Четыре встроенных топливных бака, размещенных в средних частях крыла, имели общую емкость 14000 галлонов (63645,288 л). Конструкция передней кромки была особенно сложной из-за воздухозаборников и конструкций обтекателей мотогондол. Однощелевые закрылки были разделены на каждой консоли крыла на три части; все восемь секций элеронов были оснащены серворулями. Противообледенительная система крыла приводилась в действие горячим воздухом, забираемым из хвостовых отверстий охлаждающих кожухов. Также этот воздух использовался для обогрева кабин. Поплавки, имевшие плоский верх для совмещения к концевыми нервюрами, приводились в действие гидравлической системой Dowty с установленными в законцовках крыла блоками питания.
Хвостовое оперение было обычного типа. В кромке киля было расположено плунжерное отверстие, снабжавшее противообледенительную систему хвостового оперения, которая имела с своем составе пару парафиновых отопительных приборов, распоространявших горячий воздух по всем трем передним кромкам. В верхней части киля и на внутренних кромках рулей высоты были размещены три (+plate aerials) пластинчатые антенны. Руль направления был разделен на три секции, включавшие серворули, в то время как рули высоты, также оснащенные триммерами, были разделены таким же образом на две части. Стабилизатор имел поперечное V равное 12°.
Силовая установка состояла из десяти турбовинтовых двигателей Bristol Proteus 2, размещенных в четырех спаренных и двух отдельных установках. Двигатели были оснащены специально разработанными компанией de Havilland четырехлопастными воздушными винтами диаметром 16 футов 6 дюймов (5,029 м)% лопасти были выполнены из прочного дюралюминиевого сплава. Двигатели в одиночных концевых установках вращали обиночные винты, тогда как двигатели в спаренных установках вращали винты противоположного вращения. Все винты были оснащены электрической противооблединительной системой. Для маневрирования на воде внешние спаренные установки имели диапазон шагов в 12°. Авиалайнер Airspeed Ambassador был использован в качестве удобной летающей лаборатории для испытаний одиночного винта перед его установкий на Princess.
Передняя кромка крыла Princess в сборе; показаны многоцелевые воздухозаборники, винты противоположного вращения и капоты двигателей, которые сдвоены для использования в качестве платформы технического обслуживания (AQD, Crown Copyright).
В нижней части мотогондолы были шарнирно соединены с передним лонжероном и могли быть опущены, предоставляяплощадки для технического обслуживания. Также было оборудование для складывающихся подъемных машин, размещенных на верхней поверхности крыла, позволявшее заменять двигатели без внешней помощи.
Вращение винта одиночным ТВД происходил обычным способом, тогда как двигатели в спаренных установках с помощью расположенных перед двигателями объединяющих и понижающих редукторов вращали расположенных на соосных валах винты противоположного вращения. Они были расположены таким образом, что в случае выхода из строя одного двигателя из спаренной установки оставшийся продолжал вращать свой винт. Выхлопные трубы двигателей выступали вблизи задней кромки, и закрылки были специально подогнаны под них. Десять воздухозаборников были более сложными, чем это представлялось со стороны - они были вертикально разделены для четырех целей; три крупнейших вентиляционных канала были направлены к двигателям и в случае пожара могли быть заглушены. Средние входные отверствия были разделены и направлены к инжекционным трубам теплообменников и генераторов, обеспечивая их охлаждающим воздухом. Отверстия соединялись в точке и образовывали V-образную форму служили для охлаждения двигателя и смазочного масла для коробки передач.
Princess G-ALUN в первоначальном варианте окраски.
Кондиционирование воздуха корпуса происходило путем соединения устройств, размещенных в передней кромке крыла в корневых его частях. Воздух, служивший нагревателем, направлялся из кожухов выхлопных труб, а воздух, служивший охладителем, направлялся из основных воздухозаборников. Условия для кабины выбирались и поддерживались системой нагнетания Normalair и системами управления влажностью и температурой Teddington. Необходимый воздух поступал через центроплан крыла в смесительную камеру для подачи на палубы чуть выше уровня пола.
Общая энергетическая мощность электрической системы была 4×39 кВт при 120 В и 2×6 кВт при 24 В. 39 кВт генераторы приводились в движение вспомогательными редукторами, расположенными по сторонам установок со спаренными двигателями; вспомогательные редукторы, находившиеся ближе к законцовкам, приводилии в движение генераторы в 6 кВт. С обоих фидеров генераторов энергия подавалась на пару распределительных шин, с которых она подавалась потребителям. Система с 6 кВт генераторами была схожей.
Princess G-ALUN в первоначальном варианте окраски.
Разработанный для Princess двигатель Proteus 3 был легче и значительно усовершенствован с точки зрения производства, но не было доступно в 1952 году. Таким образом, когда Princess, наконец, появилась, она имела катастрофическую тяговооруженность.
К марту 1951 года первоначальная цена контракта в размере £2,8 млн возросла до £10,8 млн. Калькуляция издержек производства двигателя возросла с оптимистичных £0,407 млн в 1946 году до £4,920 млн также к 1951 году. Когда компания Bristol приблизилась к стремительно растущим издержкам, было отмечено, что одиночные и сблокированные двигатели Proteus уже финансируются в рамках программы Bristol Brabazon; компания была не в состоянии дать удовлетворительный ответ, почему разработка двигателя стала такой дорогой.
Недавно завершенный Princess G-ALUN затмевает плуск ангара Колумбайн. На заднем плане G-ALUO.
Три Princess были зарегистрированы в Министерстве снабжения как G-ALUN, G-ALUO и G-ALUP. К августу 1952 года G-ALUN был окончательно собран. 20 августа был разрешен полет, но намерение запуска было сорвано сильным северо-восточным ветром. Два дня спустя вскоре после полуночи G-ALUN был спущен на воду со стапеля ангара Колумбайн и был пришвартован в устье Медины. После заправки самолет был отбуксирован за пределы волнолома гавани. Первый полет был знаменательным событием, и толпы собрались посмотреть на это.
Ночь с 21 на 22 августа 1952 года, Princess G-ALUN, наконец, готов к первому запуску (Saunders-Roe).
22 августа Princess G-ALUN впервые поднялся в воздух. После обкатки двигателей и кратких рулежных испытаний был освобожден двухмильный (3,218 км) водный участок пролива Солент(вне Коуза), хотя для взлета было достаточно 1000 ярдов (914,4 м). На борту самолета был экипаж из одиннадцати человек, включая командира Джеффри Тайсона и второго пилота Джона Бута (John Booth). В 12-13, когда возвращавшаяся домой "Мавритания" (Mauretania) прошла, G-ALUN взлетел в свой первый полет, неторопливо делая круг возле острова Уайт (Isle of Wight). Полчаса спустя машина снова была на воде, зафиксировав максимальную скорость 280 миль/ч (450,52 км/ч). Тайсон был очень доволен управляемостью в воздухе и на воде и хотел оставаться в воздухе и дальше. Однако два температурных датчика подшипник авиационного пропеллера начали давать ложные показания, и поэтому полет был сокращен. Все остальное работало без перебоев.
Продолжение: Опытная пассажирская летающая лодка Saunders-Roe SR.45 Princess. Великобритания.Часть II.
Источник: Peter London "Saunders and Saro Aircraft since 1917".
[Источники]Источники:
http://alternathistory.com/.
Статьи из этой серии:
Патрульная летающая лодка Martin PBM «Mariner» (25 фото + 1 видео).
Консолидейтед PBY Catalina.
Martin JRM Mars: крупнейший в мире серийный гидросамолёт.
Гидросамолет Боинг-314 («Лайнер мечты»). Перелёты 1938 года. «БОИНГ ЭЙРКРАФТ КОМПАНИ».
Hughes H-4 Hercules: единственный полёт для истории.
М-156 «Мартин». Американский самолёт для Советского Союза.
Крылатые корабли: Неутомимая "Каталина".
Опытная пассажирская летающая лодка Saunders-Roe SR.45 Princess. Великобритания.Часть I.
Опытная пассажирская летающая лодка Saunders-Roe SR.45 Princess. Великобритания.Часть II.