Гонка за призраком скорости

Испытания

На момент показа прототипов уже было известно, что следующие гонки состоятся не 1928, а в конце сентября 1927 года. Времени на испытания и подготовку пилотов к полётам на новой технике оставалось совсем немного.

Всего в соответствии с заказом построили 3 S.5, получивших регистрации N219, N220 и N221. S.5/25 N220 был оснащён редукторным двигателем Napier Lion VIIB 63106 мощностью 875 л.с., вращающим пропеллер F.R.376 диаметром 7,3 фута и шагом 11,43 фута, S.5/25 N221 так же использовал редукторный Napier Lion VIIB.

Испытания начались в Калшоте в августе 1927 года на S.5/21 N219, оснащённом безредукторным двигателем Napier Lion VIIA 63006 мощностью 900 л.с. с пропеллером F.R.183 диаметром 7 футов и шагом 9,2 фута, и по результатам испытаний поверхностный радиатор охлаждения масла, установленный по бокам фюзеляжа, был увеличен по площади за счёт вытягивания назад, а обтекатели перед блоками цилиндров были увеличены. Завершали испытания самолётов уже в Венеции, непосредственно перед гонками.

Опубликованная в журнале Flight уже после гонок статья даёт представление о том, как проходил подбор наиболее оптимального винта. С учётом крайне ограниченного времени на испытания было принято решение ограничиться испытаниями четырёх сильно различных типов винтов для каждого из двух типов двигателей (редукторного и безредукторного). Первый винт каждой серии соответствовал идеальному расчётному профилю. Термин «идеальный» подразумевает в данном случае, что винт рассматривался отдельно от самолёта и двигателя, как работающий в невозмущённом потоке. Решение для каждого винта определялось с максимальной точностью, и заключение о теории в таких специфических обстоятельствах хорошо подтверждалось лабораторными испытаниями. Однако никто не ожидал, что такой вариант винта наилучшим образом подойдёт для реального самолёта, и для максимального учёта непрогнозируемых полномасштабных эффектов, были предприняты следующие действия. В каждом из трёх остальных винтов серии одна из особенностей конструкции была сделана отличной от идеальной расчетной, с ростом степени отличия в направлении, которое считалось наиболее подходящим для преодоления ожидаемых сложностей. Например, на одном типе диаметр увеличивался до тех пор, пока скорость на законцовке не делала её неэффективной, но при этом соответственно максимально снижалось сопротивление самолёта потоку. На другом ширина лопасти увеличивалась до размеров, не соответствовавших идеальным расчётным с точки зрения эффективности, но обеспечивавшим наименьшее сопротивление.

В результате такого подхода стало возможным поставить на испытания серию винтов, в которой успех или провал могли быть наиболее легко отслежены для всех существенных обстоятельств, при этом базовая или идеальная версия использовалась в качестве отправной точки для сравнения.

Четыре типа винтов представляли собой последовательную серию, а не случайный выбор характеристик, иначе невозможно было бы получить правильное заключения из ограниченного числа испытаний. В результате испытания фактически были эквивалентны проверке не 4 винтов, а целого семейства.

Испытания провели по схеме, описанной выше. Было получено много важной информации, и хотя из-за плохой погоды программа испытаний не была завершена до отправки самолётов в Италию, по два винта для прямого и редукторного приводов были объективно «сняты с пробега». Оставшиеся винты хорошо подошли к имеющимся сочетаниям мощности двигателя и частоты вращения. В результате опыта, полученного во время проведённых испытаний, появилась возможность менять винты при увеличении или уменьшении фактических оборотов двигателя, полученных в каждом конкретном случае.

Интересно отметить, что установленные во время гонок на самолётах-победителях пропеллеры, обеспечившие максимальную мощность и обороты, соответствовали «идеальному» варианту у редукторной машины, и максимально приближённому к идеальному у мотора с прямым приводом, в то время как «идеальный» вид для безредукторного мотора был отвергнут из-за возникших резонансных колебаний. Их устранение за счёт работы над распределением массы лопастей сочли хоть и возможным теоретически, но не оправданным из-за недостатка времени.

Винт, установленный на самолёт-победитель ни разу не испытывался в Англии, но был подобран в результате анализа данных полученных при испытаниях других винтов. Во время гонок, как уже было отмечено, он подтвердил соответствие мощности и желаемых оборотов без необходимости регулировок.

Так же во время испытаний обнаружили, что стандартный обтекатель втулки винта не подходит для условий скоростного полёта, в результате чего пришлось разработать обтекатель специальной конструкции. Грубо говоря, он состоял из цельного обтекателя вокруг втулки и присоединённого к нему небольшого колпачка. И во время гонки, и на испытаниях, такой обтекатель наилучшим образом удовлетворял всем требованиям.

Отмечены в статье и подтверждённые испытаниями преимущества металлических винтов, такие как возможность получения острой передней и задней кромок, возможность точного выдерживания профиля, возможность механической крутки винта, необходимой для повышения эффективности законцовок, а так же повышенная прочность, обеспечившая использование более тонких профилей винта и устойчивость к брызгам воды.

Гонки 1927 года

Прежде чем перейти к описанию участия S.5 в гонках, посмотрим, как определялись сроки их проведения. Осенью 1926 году на митинге ФАИ с подачи Королевского Аэроклуба Великобритании было принято решение, что если команда США не выиграет гонки (к тому времени США выиграли уже 2 гонки подряд, а по условиям соревнований страна, победившая трижды подряд, получала кубок навсегда), то последующие соревнования будут проводиться раз в два года, а не ежегодно. Соответственно, после победы на гонках 1926 года команды Италии, следующие соревнования (десятые по счёту) планировалось провести в 1928 году. Однако итальянцы, успевшие после своей победы достаточно быстро подготовить новые машины, не хотели дожидаться, пока созреют их конкуренты. И теперь уже с их подачи в январе 1927 года принимается решение о проведении очередных гонок в текущем, 1927 году. В итоге, как уже отмечалось выше, времени на испытания и доводку новых самолётов у Великобритании осталось немного. В феврале того же года определили ориентировочную дату проведения: между 1 сентября и 15 ноября.

Звено высоких скоростей полёта ВВС Великобритании на гонках предвтавляли Л. Х. Слаттер (Sqn Ldr L.H.Slatter), лейтенанты С.М.Кинкед (Flt Lieut S.M.Kinkead), С.Н. Вебстер (S.N.Webster), О.Е. Уорсли (O.E.Worsley) и М.Х. Шофилд (Flg Off H.M.Schofield) с Ф.Р.Скарлетом (Air Vice-Marshal F.R.Scarle) во главе. Для участия в гонках в Венецию морем доставили Short Crusaider с регистрацией N226 - теперь с полосами на руле, и белыми подкосами – для использования в качестве тренировочного самолёта; Gloster IVA N222 в качестве резервного и Gloster IVB N223 (на время гонки получившего №1); Supermarine S.5/21 N219 («гоночный» №6) и S.5/25 N220 («гоночный» №4). Третий S.5 тоже побывал в Венеции, но по некоторым данным собирать и облётывать его там не стали, так что гоночного номера он не получил.

Первая партия самолётов, состоящая из Gloster IVA, Supermarine S.5 N220, и Short "Crusader" прибыла в Венецию на борту Eworth 30 августа. Из-за неблагоприятной погоды первый полёт состоялся спустя неделю. Первый полёт по маршруту гонки – 10 сентября. В 9.30 утра со слипа спустили Supermarine S.V N220, а за ним и Gloster IVA. Слаттер после нескольких кругов на S.5 пролетел полностью по маршруту гонки, не используя при этом полную мощность двигателя. Gloster IVA под управлением Кинкеда взлетел вскоре за первым самолётом, и летал гораздо быстрее. К этому моменту Королевский Аэроклуб ещё не принял решение, какие три самолёта примут участие в гонке. Остальные машины были доставлены на авианосце Eagle. На его борту находились остальные два S.5 и один Gloster IV. Из-за погоды дальнейшие тренировки пришлось отложить до среды.

11 сентября во время предварительных испытаний из-за нарушения поперечного управления разбился Cruseider. Управлявший самолётом Шофилд был быстро извлечён из под обломков, и не получил серьёзных травм. Пилота в больнице посетил Бальбо (Under-Secretary for Air, Signor Balbo), и передал ему соболезнования премьер-министра Италии, Муссолини. Не смотря на предпринятые попытки восстановить самолёт, в гонках он в итоге участия не принял.

Примерно в это же время стало известно, что США отказались от участия в гонке. Их самолёт, синий с золотом биплан Packard-Kirkham Мэя Алфорда Дж. Вильямса (Maj Alford J. Williams) не был готов. Участники из США попытались организовать перенос гонки на более поздний срок, но безрезультатно. Американское участие в гонках 1926 года стало последним – больше ни в одних гонках на кубок Шнейдера они не участвовали.

Как уже отмечалось ранее, подготовка к соревнованиям была существенно затруднена погодными условиями. Фактически было всего 2 дня, в которые можно было полетать по трассе, и в один из этих дней Gloster IV, на котором летал Кинкед, не мог подняться в воздух из-за ремонта.

В воскресенье (18 сентября) погода была хорошей, и S.5 N.220 (Вэбстер) и Gloster IV (Кинкед) поднимались в воздух. Второй S.5 (N.219) был не готов, и фактически Уорсли не мог его облетать до навигационного теста, состоявшегося в пятницу (23 сентября)!

В понедельник (19 сентября) полётов не было, но самолёт Macchi прибыл в Сан-Андреа, где под большим секретом началась его сборка. Впервые он поднялся в воздух во вторник (20-го) утром.

Во вторник, 20-го, полёты на больших скоростях были невозможны из-за плохой видимости. Так продолжалось до 5 часов вечера, но даже после этого условия были далеки от идеала. Тем не менее, итальянцы сочли условия приемлемыми для полётов, хотя конечно и не разгонялись до максимума. Раз за разом итальянец использовал поворот с набором высоты, под углом примерно 10 градусов, и такой метод был характерным для всех итальянских пилотов. Самолёт провёл в воздухе около получаса, после чего совершил великолепную посадку на воду недалеко от итальянских ангаров.

В среду, 21, была хорошая погода, и S.5 N.220 (Вэбстер) и Gloster IV снова смогли полетать. Однако неудача поджидала команду Gloster, серьёзное происшествие случилось при посадке Кинкеда. Обтекатель винта сорвался и ударившись о сам пропеллер серьёзно повредил его крепление к валу. Вдобавок Кинкед настолько надышался парами бензина, что на следующий день не смог покинуть свою комнату. Казалось, шансы на участие Gloster IV в гонке сильно уменьшились, но команда Gloster буквально закатала рукава, и в четверг перед навигационным тестом самолёт стоял в общей линейке.

В четверг, 22 числа, погода снова была неподходящей, но Macchi-Fiat совершил короткий полёт, снова не на полной тяге, по крайней мере, большую часть полёта. После посадки у итальянского самолёта под капотом появилось пламя, но к счастью, благодаря оперативным действиям, огонь был потушен и не успел нанести повреждений.

В пятницу, 23, был проведён предварительный навигационный тест. Для проведения теста в канале Tre Porti установили 2 отметки на расстоянии примерно полмили. Самолёт должен был стартовав от первой взлететь до достижения второй, сделать короткий круг и приводниться до достижения первой отметки. Далее требовалось прорулить по воде до второй отметки со скоростью не менее 12 километров в час, после чего надо было пришвартоваться для проведения официального теста на плавучесть, продолжительностью 6 часов.

Начало теста было назначено на 9 утра, и незадолго до этого Gloster IV отбуксировали к отметке с помощью моторной лодки, на борту которой находился пилот (Кинкед). Почти сразу за ним последовали два S.5, отбуксированных тем же методом. Погода была хорошей, дул свежий ветер немного под углом к направлению взлёта. Расположение старта было таким, что для выхода на него и британским и итальянским машинам надо было пройти всю длину линии от второй к первой отметке. Курс был направлен вдоль канала, примерно на четверть мили вокруг, из-за ветра, поверхность воды была покрыта рябью.

Вскоре после вывода английских машин на старт, от итальянцев поступил звонок, что они смогут начать тест не ранее чем через час, в результате их самолёт оказался на старте только в 10ч 20 мин. Самолёты буксировали к месту паровым буксиром, сильно дымящим, при этом они располагались на специальных деревянных понтонах, накрытых наклонной палубой, облегчающей спуск на воду. Macchi №2 возглавлял процессию, сразу за ним следовал №5, а №7 следовал на существенном удалении.

Вскоре было решено, что англичане продолжат испытания, и Кинкед, запустив мотор Gloster IV, порулил к первой отметке. Это было в 10:32. В это время паром с итальянскими машинами был на середине фарватера, на небольшом расстоянии от второй отметки. На короткое время показалось, что Кинкед будет блокирован, но он проследовал за первую отметку и начал рулить на курсе (старте) с низкой скоростью. Непонятно для чего, он не давал полный газ до расстояния 200 метров (или около того) до второй отметки, и как было видно журналистам, находившимся практически напротив отметки, поднялся в воздух, переехав отметку не более чем на 5 метров (напомню, что по требованиям теста требовалось взлететь до преодоления отметки). Он взлетел, пролетел по широкому кругу, быстро перелетел стартовую линию и порулил по старту для выполнения второй части испытаний. Всё это было выполнено на очень большой скорости, продемонстрировав прекрасную управляемость машины, и было видно, что при этом итальянцы пытаются сдвинуть свои машины вправо (к правому берегу), чтобы освободить фарватер. Конечно ожидалось, что протест по поводу наличия итальянских машин в фарватере будет принят во внимание, но ничего подобного не случилось, и Gloster IV после взлёта пересёк вторую отметку и приземлившись рядом с буксиром был тут же отбуксирован и пришвартован для проведения шестичасового теста на плавучесть. Кинкед, оставшийся в кабине, заработал овацию от небольшой толпы, собравшейся у второй отметки.

В 10.55 S.5 N220 под управлением Вебстера оказался на стартовой линии, и в первом полёте практически повторил характеристики Кинкеда. Он пересёк большую часть дистанции на сравнительно небольшой скорости, и начал взлёт на предельно малом от второй линии расстоянии. Он поднялся в воздух практически на самой линии и выполнив быстрый разворот, вернулся на большой скорости для «рулёжного» теста. Во время рулёжки он двигался на приличной скорости и к всеобщему изумлению, взлетел практически в 15 метрах от второй отметки. Это было очень неожиданно для наблюдателей, и как позднее стало известно, было вызвано порывом ветра, при одновременном воздействии волн, и не было преднамеренной попыткой нарушить правила проведения испытаний. После возвращения в «официальный катер», Вебстер получил разрешение на проведение теста на плавучесть, так что характеристики самолёта были признаны приемлемыми. Однако в 4 вечера последовало сенсационное решение о дисквалификации, и рулёжный тест необходимо провести повторно в 9 утра на следующий день. Это было плохо, т.к. потребовалась очередная буксировка на полмили по воде. По общему мнению представителей Великобритании, о возможной дисквалификации следовало сообщить до начала теста на плавучесть.

В 11.22 второй S.5 занял место на старте под управлением Уорсли. К этому времени ветер усилился, и поверхность воды создавала затруднения для нормального взлёта, особенно для этого самолёта, имеющего безредукторный мотор, создающий больший момент на старте. Вскоре после начала руления стало очевидным, что Уорсли испытывает трудности с управлением, и после нескольких отклонений от курса на неровной воде, во время которых поплавки казалось полностью погружаются под воду, он был вынужден снизить обороты двигателя и полностью остановиться на середине пути. К этому моменту как он справился с машиной и достиг скорости взлёта, он был примерно в 50 метрах за 2 отметкой. Уорсли вернулся назад, чтоб выполнить вторую попытку взлёта, и хотя на этот раз самолёт управлялся гораздо лучше, было очевидно, что пилоту приходится полностью отклонять рули, в основном для борьбы с моментом двигателя. Самолёт оторвался от воды со значительным отклонением от курса, но оказавшись в воздухе, стал прекрасно управляемым, и быстро выровнялся с одновременным ростом скорости, чем привёл очевидцев в восхищение.

Таким образом, все три предполагаемых участника соревнований со стороны Великобритании испытывали проблемы с прохождением предстартовых испытаний.

Солнечная погода во время теста на выдержку на воде стояла не более получаса, в течение 3 часов погода испортилась: подул ветер, появилась зыбь и пошёл проливной дождь с градом. Градины достигали почти дюйма в диаметре, при очень сильном ветре. В результате после теста самолёты пришлось очень тщательно осматривать. К счастью, существенных повреждения при осмотре не выявили.

По результатам теста в поплавках Gloster’a вообще не было следов влаги, в то время как у обоих S.5 были обнаружены лишь очень незначительные признаки протечек.

Как только самолёт заканчивал тест на водостойкость, его буксировали к ангару, где начиналась болезненная работа по полному осмотру конструкции и окончательной регулировке. В субботу утром S.5 N220, пилотируемый Вэбстером, повторно прошёл тест на руление, на сей раз к счастью без замечаний, и пилот получил одобрение без каких-либо ограничений.

Соревнования начались в 14.30 26 сентября. На глазах многих тысяч зрителей, итальянские машины оказались неспособными бороться за призовые места, занятые англичанами, а один борт выбыл из гонок из-за проблем с двигателем. Британский метод разворота, с плавным креном без потери высоты оказался более выгодным по сравнению с итальянским, предусматривающим набор высоты во время поворота с последующим пикированием. Результаты соревнований по оценке трёх групп наблюдателей различались на 15 секунд, что составляет свыше 3%, на каждом круге, или 10 миль/ч при скорости 300 миль/ч, но по итогам всей гонки величина ошибки снижается до 0,36% или около 1 мили/ч. Исходя из этого сделали заключение, что значение скорости, показанное на коротком отрезке, может быть определено только с большой ошибкой, и показания индикаторов воздушной скорости S.5 на кругу показали от 299 миль/ч до 285 миль/ч, или 4,7%.

Кинкед пролетел на Gloster IVB N223 три круга со средней скоростью 275 миль/ч, достигнув в одной из точек 289 миль/ч, до того как сошёл на 6 круге, пройдя ? пути, из-за поломки двигателя. Он выбыл из гонки, показав среднюю скорость 272,53 миль/ч и пролетел 5 кругов за 34 мин 11,9 сек. Соревнования выиграл Сидней Норман Вэбстер на S.5/25 N220, показав среднюю скорость 281,656 миль/ч, Уорсли пришёл вторым на S.5/21 N219 со средней скоростью 272,91 миль/ч. Понижающий редуктор на Napier Lion VIIB, позволивший использовать пропеллер, вращающийся с меньшей скоростью, подтвердил свою полезность, дав возможность во время соревнований 26 сентября лейтенанту Вэбстеру на N220 установить новый мировой рекорд скорости полёта по 100 км замкнутому маршруту, составивший 283,67 миль/ч.

<< | >>