В Государственном музее авиации Украины есть странный экспонат. Это небольшой спортивный самолет, числящийся как «Изделие 181» АНТК имени О. Антонова. Бросается в глаза форма его крыльев — под пропеллерами они необычным образом выгнуты, образуя полуарки. Неужели подобная конфигурация могла положительно повлиять на аэродинамику? И вообще — что это такое? Летала ли эта машина?
Тим Скоренко
Как ни странно, у «антоновской» машины длинная история, корнями уходящая к самым истокам авиационной промышленности. Известно, что миром движет бизнес, в том числе и миром авиации. Человек может стать мировой знаменитостью и сделать огромное состояние всего на одном значимом патенте, на одном революционном изобретении. Так и пенсильванский инженер Уиллард Рей Кастер искренне верил в придуманную им аэродинамическую схему и практически положил жизнь на внедрение ее в реальность.
Кастер носил гордую фамилию — он был потомком знаменитого генерала Джорджа Кастера, героя гражданской войны в США, прославившегося безрассудством, бешеным темпераментом и храбростью. В какой-то мере Уиллард перенял родовые черты. В 1925 году он, молодой инженер, недавний выпускник, чинил сорванную ветром крышу сарая, и ее изогнутая форма навела его на интересную мысль — почему бы не придать подобную конфигурацию самолетному крылу? Если ветер слабым порывом сорвал крышу, он же сможет создать подъемную силу и для самолета! В 1928 году Кастер создал первую модель с крылом так называемой арочной конфигурации, а годом позже получил и соответствующий патент.
Модель подтвердила догадки Кастера. Крыло действительно создавало большую подъемную силу на малых скоростях. Теоретически полноценный самолет такого типа смог бы взлетать почти вертикально при очень коротком разбеге. Оставалось претворить патент в жизнь.
Уиллард Кастер и серия CCW
Поиски финансирования и технические вопросы несколько оттянули реализацию идеи Кастера. Лишь в 1939 году он зарегистрировал собственную компанию National Aircraft Corporation, а тремя годами позже из цеха выехал первый настоящий самолет CCW-1 (Custer Channel Wing). Это была одноместная, сугубо экспериментальная машина, предназначенная для демонстрации преимуществ схемы. В движение она приводилась двумя 75-сильными двигателями Lycoming O-145 с толкающими пропеллерами. 12 ноября 1942 года самолет совершил первый — вполне успешный — полет. Правда, с посадкой дела не задались — она была жесткой, шасси подломились, и самолет проехался «на брюхе». Далее последовали 300 часов летных испытаний, в ходе которых оказалось (Кастер сам этого не ожидал), что машина может лететь вообще без крыльев — только арки и пропеллеры внутри них!
Второй экземпляр легендарного CCW-5 сохранился и экспонируется в Mid-Atlantic Air Museum (Рединг, Пенсильвания).
В таком «урезанном» варианте CCW-1 заинтересовал военных. В качестве эксперта пригласили престарелого уже Орвила Райта, и тот порекомендовал машину для военной тестовой программы. И вот тут против Кастера сыграло стандартизированное, линейное военное мышление. Бескрылый CCW-1 создавал такую же подъемную силу, как обычные крылатые аналоги, а скорость имел меньшую. То, что он умел взлетать почти вертикально, никого не заинтересовало — для таких целей перспективнее были вертолеты. И Кастер получил отказ. Сегодня CCW-1 хранится в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне. Так или иначе, Кастер доказал, что схема по меньшей мере может летать, и построил самолет CCW-2, тоже одноместный и экспериментальный. Конструктор взял готовый фюзеляж от самолета Taylorcraft BC-12, заменив единственный центрально расположенный двигатель двумя на крыльях своей схемы, опять же с толкающими пропеллерами. CCW-2 поднялся в воздух 3 июля 1948 года и суммарно налетал порядка ста часов. Практика показала, что и для взлета, и для посадки ему хватало полосы длиной 20 м, но в летных качествах он здорово проигрывал своим традиционным конкурентам, в частности популярному легкому самолету Piper J-3 Cub.
На схеме изображено движение воздуха по профилю крыла, каким его видел Кастер (современные исследования показали, что в отсутствие компьютерного моделирования он не учитывал ряд сил, действующих на крыло). 1 — крыло, 2 — двигатель, 3 — суппорт двигателя, 4 — пропеллер, 5 — канал.
Интересно, что с точки зрения математической аэродинамики Кастер был совершенно прав. Подъемная сила тем выше, чем выше скорость потока по верхней кромке крыла относительно нижней. Полукруглые каналы-арки действительно пропускали поток сверху с более высокой скоростью, чем снизу; этому способствовал расположенный в арке толкающий пропеллер — в теории все было идеально. Более того, подобная форма позволяла не только проще взлетать и садиться, но лучше контролировать самолет в воздухе, особенно на низких скоростях. Казалось, что Кастер придумал идеальную схему для воздушной акробатики или для самолетов-тихоходов, работающих, например, в сельском хозяйстве.
Только вот практика разошлась с теорией. Самолет показал обыденные результаты, а в производстве профилей крыла был очень сложен. Военные, наблюдая за сомнительным полетом CCW-1, отметили и еще один минус: в случае отказа одного двигателя самолет невозможно было удержать на втором. А для боевой машины это существенно.