Самолёт Vought XF5U Skimmer («Шумовка») — экспериментальный истребитель вертикального взлета и посадки (СВВП), разработанный на основе проекта СВВП американского конструктора Ч.Циммермана по заказу флота США. Первые проекты самолётов вертикального взлета и посадки с воздушными винтами, совершающих взлет и посадку при вертикальном положении фюзеляжа, начали разрабатываться в начале 30-х годов в США и позднее во Франции и Германии. В 1936 г. в США в Национальном совещательном комитете по аэронавтике NASA под руководством Ч.Циммермана был проведен большой объем исследований моделей СВВП и были разработаны методы расчета воздушных винтов на различных режимах полета. Оригинальный проект СВВП с вертикальным положением фюзеляжа был предложен Ч.Циммерманом ещё в 1933 г. и оформлен в патентной заявке в 1938 г.
Особенностью его компоновки является использование крыла очень малого удлинения (к=1), почти круглой формы в плане с двумя винтами большого диаметра, установленными с перекрытием в гондолах на концах крыла. Винты вращаются в стороны, противоположные направлению вращения сходящих с концов крыла вихрей; вращение винтов предполагалось синхронизировать с помощью механической трансмиссии. Для подтверждения осуществимости своего проекта Ч. Циммерман в 1935 г. построил пилотируемую модель СВВП с двумя ПД мощностью по 25 л.с. Модель имела размах крыла 2 м, летчик располагался лежа. Вращение винтов не было синхронизировано, мощности двигателей было недостаточно, и модель не смогла оторваться от земли. В это же время велась дальнейшая доработка проекта СВВП Ч. Циммермана, которым заинтересовалось командование флота США, предполагая использовать его в качестве палубного истребителя с вертикальным взлетом и посадкой. «С любым караваном транспортных судов невозможно посылать авианосец, но надо разрешить проблему отражения воздушных налетов, - заявили представители флота. - Для этого необходим истребитель, который может взлетать с небольшой палубы транспортного судна и садиться на нее же. Такие самолеты смогут также взлететь с палубы легких крейсеров».
В начале 1939 г. министерство обороны США провело конкурс проектов палубного истребителя, отдав предпочтение проекту фирмы «Vought», в которую перешел Ч. Циммерман. После проведения испытаний масштабных резиномоторных моделей в аэродинамических трубах фирмой «Vought» был построен в 1941 г. экспериментальный самолет Vought V-173, выполненный из дерева и являющийся летающей моделью палубного истребителя. Самолет V-173 имел такие же размеры, как и истребитель, но отличался значительно меньшей взлетной массой и был снабжен двумя ПД общей мощностью 160 л.с. Из-за необычной компоновки СВВП и особенностей его аэродинамической схемы было решено провести испытания в аэродинамической трубе НИЦ им.Лэнгли.
Экспериментальный самолет Vought V-173 начал проходить летные испытания в 1942 г., они продолжались до 1947 г. Первый полет был выполнен 23 ноября 1942 г. (летчик-испытатель Бун Гайтон). Ограниченная мощность установленных на самолете поршневых двигателей, даже при использовании огромных трехлопастных винтов диаметром 5,03 м, не могла обеспечить вертикальный взлет, но давала возможность летать с минимальной скоростью - всего 56 км/ч. При взлетной массе 1365 кг создаваемая обоими винтами максимальная тяга не превосходила 910 кг, что не обеспечивало вертикальный взлет, поэтому для взлета с разбегом самолет был снабжен специальным шасси с длинными главными опорами, с помощью которых при взлете фюзеляж занимал положение под углом -40° к ВПП, что позволяло совершать взлет с коротким разбегом, всего 60 м, и посадку с очень малым пробегом.
Во время летных испытаний в 1942-1947 гг. было выполнено 210 полетов и были продемонстрированы достаточно удовлетворительные характеристики управляемости при малых скоростях полета. При встречном ветре 46 км/ч самолет мог подниматься вертикально, в полетах достигалась скорость 222 км/ч и высота 1524 м. На самолете также летали известные летчики Чарльз Линдберг и Ричард Буровз. Полеты проводились в обстановке большой секретности. За свой необычный вид самолет V-173 получил название "Flying Flapjack" (летающий блинчик). В 1943 г. ВМС США заключили контракт с фирмой «Vought» на постройку опытного палубного истребителя цельнометаллической конструкции, получившего обозначение Vought XF5U-1 и название «Skimmer», что по-английски (skimmer) означает «шумовка», за свой внешний вид, напоминавший шумовку. Постройка первого опытного самолета Vought XF5U Skimmer была завершена 25 июня 1945 г.
Для опытного палубного истребителя Vought XF5U Skimmer при установке на нем двух поршневых двигателей Pratt & Whitney R-2000-7 взлетной мощностью по 1350 л.с. предполагалось получить очень большую скороподъемность и диапазон скоростей полета от 65 до 675 км/ч, а при форсировании двигателей впрыском воды - до 750 км/ч. При использовании ТВД вместо ПД ожидалось расширение диапазона скоростей от 0 до 900 км/ч. Большой диапазон скоростей полета самолета Vought XF5U Skimmer и его способность летать на режиме висения должны были облегчить взлет и посадку на палубу авианосца, обеспечить эффективное использование для морской разведки и корректировки артиллерийского огня, а также для спасательных операций на море.
Опытный истребитель Vought XF5U Skimmer после завершения постройки начал проходить наземные испытания, совершая рулежки на летной базе флота в Калифорнии. Первый полет был совершен в январе 1947 г. (летчик-испытатель Бун Гайтон). В последующих полетах была достигнута рекордная для того времени скорость - 811 км/ч на высоте 8800 м (летчик-испытатель Ричард Буровз). Была продемонстрирована возможность вертикального взлета и полета на режиме висения при уменьшенной взлетной массе. Тем не менее командование флота США в 1948 г. аннулировало заказ на этот самолет и прекратило финансирование его разработки. Это было обусловлено тем, что опытный истребитель Vought XF5U Skimmer с установленными на нем ПД из-за их недостаточной мощности и соответственно малой энерговооруженности в принципе не мог совершать с расчетной взлетной массой вертикальный взлет и посадку, которые могли выполняться только при установке на самолет ТВД. Отсутствие в США в это время ТВД такого класса мощности заставило командование флота отказаться от дальнейшей разработки этого самолета и использовать полученный опыт для начала новой программы палубных истребителей с ТВД. Оба построенных опытных самолета Vought XF5U Skimmer (второй использовался только для статических испытаний) были разобраны, а экспериментальный самолет Vought V-173 был передан в Смитсонианский национальный авиакосмический музей в Вашингтоне.
Самолет Vought XF5U Skimmer выполнен по схеме летающего крыла с двумя ПД и трехопорным шасси и имел цельнометаллическую конструкцию. Крыло почти круглое в плане, с симметричным профилем NACA 0015, толщина которого позволяла разместить в крыле двигатели, топливные баки, оборудование и вооружение. Кабина летчика имеет обычную компоновку: летчик располагается сидя, а фонарь кабины значительно выступает за обводы крыла. Силовая установка состояла из двух звездообразных поршневых двигателей воздушного охлаждения Pratt & Whitney R-2000-7 мощностью по 1350 л.с, расположенных в обтекателях, выступавших за обводы крыла, и снабженных круглыми воздухозаборниками с вентиляторами в носке крыла. Второй опытный самолет предполагалось снабдить более мощными ПД XR-2000-2 с турбокомпрессорами фирмы «Райт».
Воздушные винты первоначально были установлены трехлопастные большого диаметра (Д=4,5 м), вынесенные вперед на длинных гондолах, расположенных па концах крыла (экспериментальный самолет V-173 тоже имел трехлопастные винты несколько большего диаметра). Позже были установлены специально разработанные для самолета четырехлопастные винты - «разгруженные пропеллеры», имевшие трапециевидные в плане деревянные лопасти с широким комлем, которые крепились к стальной втулке. Лопасти винтов имели обычное управление общим шагом и управление циклическим шагом с помощью автомата перекоса, как у вертолета. Разработка винтов была осуществлена известной фирмой «Гамильтон Стандарт», производящей воздушные винты. На переходных режимах полета винты могут работать на режимах косой обдувки, когда на лопасти будут действовать знакопеременные нагрузки. Б связи с этим крепление лопастей к втулке предусматривало кроме обычных осевых шарниров, обеспечивающих изменение шага, дополнительно горизонтальные шарниры, как у несущих винтов вертолетов.
Шасси убирающееся, трехопорное, с хвостовой опорой. Главные опоры имеют по два колеса и убираются в крыло. Шасси экспериментального самолета тоже трехопорное, но неубирающееся и закрыто обтекателями. База шасси 5,7 м, колея 6,3 м. Система трансмиссии с муфтами свободного хода обеспечивала привод во вращение обоих винтов от двух или одного (в случае необходимости) двигателя. Двухступенчатые редукторы обеспечивали уменьшение скорости вращения винтов до 540 об/мин (o)R= 128 м/с). Система трансмиссии была изготовлена фирмой «Pratt & Whitney».
Управление Vought XF5U Skimmer. На самолетных режимах полета продольное и поперечное управление осуществляется при помощи элевонов, расположенных с обеих сторон крыла. Вертикальное оперение сделано двухкилевым, чтобы оно располагалось в струе от винтов и обеспечивало путевое управление. На вертикальных режимах полета самолет управляется с помощью циклического управления шагом винтов, как вертолет двухвинтовой поперечной схемы.
Вооружение должно было состоять из 6 пулеметов калибром 12,7 мм фирмы «Кольт-Браунинг» с боезапасом но 200 патронов, установленных в корневой части крыла по бокам кабины. На серийных самолетах предполагалось 4 пулемёта заменить пушками М-39 калибром 20 мм фирмы «Форд Понтиак». Под крылом были размещены два держателя для авиационных бомб или ПТБ.
Характеристики самолета Vought XF5U Skimmer
Размеры:
размах крыла 7,11 м
длина 8,13 м
высота 4,4 м
площадь крыла 39,67 м2
Двигатели 2 ПД Pratt & Whitney R-2000-7
взлетная мощность 2х 1350 л.с.
максимальная мощность 2x1100 л.с.
Массы и нагрузки (расчетные):
взлетная масса 8435 кг
Летные данные (расчетные):
максимальная скорость 675 км/ч
минимальная 65 км/ч
