Blog o ciekawych sprzętach i ich historiach Często mówicie, że na blogu radzieckie sprzęty są niedoreprezentowane. Aby temu przeciwdziałać, wyciągam takiego oto królika z kapelusza. RK i RK-I, samoloty zaprojektowane po to, by przetestować układ skrzydła o zmiennej geometrii i zmiennej powierzchni. Skrzydła mogą być dwa, ale chwilę później mogą być… cztery.
Наоочно-Исследовательский Аэро-Институт (Naoczno-Isledowatielskij Aero-Institut). Pod tą przydługą, krzesełkową nazwą kryła się w latach trzydziestych instytucja badawcza gniazdująca w Sankt Pet… Piotrogr… Leningradzie. Zajmowała się ona innowacjami aerodynamicznymi, a jej konikiem były samoloty cywilne.
W 1936 roku szeregi NIAI zasilił Kazach – Gieorgij Iwanowicz Bakszajew, który liczył wówczas raptem osiemnaście wiosen. Przyjęcie świeżej krwi opłaciło się, bo Bakszajew wprowadził na leningradzkie salony swój autorski pomysł na skrzydło o zmiennej geometrii – skrzydło rozsuwane lub inaczej teleskopowe.
Teoria była dość prosta. Rdzeniem skrzydła był klasyczny, prosty płat o stałym przekroju, który miał być jednocześnie dźwigarem dla skrzydła powiększonego i nosicielem instalacji jego rozsuwania – bardzo podobnie jak w przypadku klasycznych klap i slotów, ale one stanowią integralną część obrysu skrzydła.
Podobieństw było więcej. W przypadku pomysłu Bakszajewa, płat miał być rozsunięty podczas lotu z małą prędkością, np. podczas podejścia do lądowania, czy zaraz po starcie, by jak najbardziej obniżyć prędkość przeciągnięcia. Po odlocie płat stopniowo zsuwałby się wzdłuż prowadnic na skrzydle, by po nabraniu prędkości odsłonić cienkie skrzydło wewnętrzne, które nie produkowało aż tyle siły nośnej (bo przy większej prędkości i tak byłaby zbędna), ale za to stawiało mniejsze opory i pozwalało na osiągnięcie większej prędkości. Elegancko.
Mądre głowy w NIAI pokiwały z aprobatą i w 1937 roku uruchomiono projekt RK – Раздвижное Крыло, Razdwiżnoje Krylo, czyli skrzydło rozsuwane. W jego ramach zaprojektowano samolot eksperymentalny LIG-7, którego oznaczenie pochodziło od Leningradzkiego Instytutu i siódmego samolotu ich konstrukcji. Część elementów została zapożyczona z popularnego Kukuruźnika (Po-2) w wersji szkolnej, czyli Polikarpowa U-2.
Z lewej Po-2 w hybrydowym, fińsko-sowieckim malowaniu (Helsinki 27.09.1941), z prawej Po-2 na rzutach (CC BY-SA 3.0).
Budowa postępowała bardzo sprawnie i już w sierpniu tego samego roku samolot był gotowy do oblotu. Płat był obsługiwany przez linki poruszane korbą w kokpicie – jak popularne do całkiem niedawna szyby w korbotroniku w samochodach. Poza częścią eksperymentalną, LIG-7 był całkowicie zwyczajnym dwumiejscowym, jednosilnikowym dolnopłatem o podwoziu w układzie klasycznym z płozą ogonową. Drewno obleczone płótnem dopełniało obraz maszyny, podobnie jak zupełnie standardowy, 100 (niektóre źródła twierdzą, że 115)-konny, nieokapotowany Szwiecow M-11. To ten sam, który z powodzeniem napędzał ChAI Awiawnito.
Sklejkowy płat rozsuwany był rozkładany teleskopowo i złożony z zachodzących na siebie żaluzji o szerokości pół metra każda. Kompaktowały się one idealnie jedna w drugą, a rozłożone dawały wygląd nieco porównywalny do bliskowschodnich lub środkowoamerykańskich, stopniowanych piramid. Cóż, radzieccy towarzysze do perfekcji opanowali budowanie matrioszek, więc czemu z tego nie skorzystać?
Ostatecznie skrzydło miało minimalną powierzchnię 16,5 metra kwadratowego, a maksymalną – 23,5. Rozpiętość wynosiła 13,2 metra, a długość 7,34.
LIG-7 wzniósł się w powietrze po raz pierwszy jeszcze w sierpniu 1937 roku (dokładnej daty nie udało mi się ustalić) i okazał się samolotem wdzięcznym w prowadzeniu, a jego eksperymentalne skrzydło spełniło pokładane w nim oczekiwania. Samolot cieszył się prędkością podejścia równą 68 km/h przy rozsuniętym płacie i maksymalnej masie 900 kg, a gdyby ktoś chciał pozostawić skrzydło pomniejszonym, prędkość ta rosła do 105 km/h. Maksymalnie LIG-7 osiągał zawrotne 156 km/h – do prób wystarczało. Ważną rolę odgrywał w nich obserwator, którego zadaniem było korbienie i zsuwanie/rozsuwanie płata. Każda z tych operacji zajmowała mu około 30 sekund. Rozbieg i dobieg skracał się na rozsuniętym skrzydle o połowę, do odpowiednio 135 i 110 metrów. Osiągi plasowały LIGa-7 w pobliżu dawcy organów, czyli U-2, ale tam, gdzie Kukuruźnik vel Pociak się kończył, LIG-7 rozwijał dopiero swoją prędkość przelotową. Była ona co prawda zbliżona do maksymalnej, ale wciąż skrzydło rozsuwane okazało się lepszym rozwiązaniem, niż brytyjskie gusła związane z odrzucaniem drugiego płata w Hurricane’ie.
Wyszło więc na to, że dało się połączyć osiągi startu, wznoszenia i podejścia typowe dla samolotu dwupłatowego z właściwościami lotnymi na przelocie godnymi samolotu jednopłatowego. Jeśli uważacie, że da się to zrobić prościej – macie rację. Typowa (dziś) mechanizacja skrzydła jak sloty i klapy jest równie wydajna w takich zastosowaniach, ale nie wymaga skomplikowanego systemu rozsuwającego i utrzymywania go w bezwzględnej czystości, by coś się nie zatarło bądź nie zatrzymało płata na wpół rozsuniętego, co może nie było znacznym ryzykiem w LIGu-7, ale cięższy, mocniejszy samolot skonstruowany według tych założeń mógł już spotkać się z ziemią w wyniku niesymetrycznego rozłożenia płata. Co prawda, dużo późniejsze samoloty o zmiennej geometrii latały (w wyniku awarii bądź testów na ich wypadek) w asymetrycznych konfiguracjach, ale one cieszyły się dużo większym ciągiem.
Tak się jednak składa, że mimo cywilnego nastawienia Leningradzkiego instytutu, Bakszajew od początku planował wdrożenie swojego eksperymentalnego skrzydła do samolotu myśliwskiego. Jak łatwo zgadnąć, pozytywne efekty eksperymentów na LIGu-7 podbudowały go znacznie i dały szansę na rozwój jego koncepcji, a była ona ambitna. W czasie programu prób, wyrysował kształt nowego samolotu, pędzonego najmocniejszym dostępnym wówczas silnikiem, czyli M-105 projektu Klimowa. Silnik ten miał już za moment wejść do użytku (uruchomiono go po raz pierwszy właśnie w 1938 roku), ale bazował na wcześniejszym, sprawdzonym M-103, a wszystkie silniki z serii M-100 powstały z Hispano-Suizy 12Y, które ZSRR licencjonował.
M-105 był więc dwunastocylindrowym widlakiem, który w tamtym czasie obiecywał ponad 1 000 KM mocy, co było dość znaczącym przeskokiem z M-11 w LIGu-7. Sam płatowiec również miał przejść daleko idące modyfikacje…
Bakszajew postawił na długi, smukły i wąski kadłub, który z rozłożonym płatem wyglądałby wręcz nieproporcjonalnie. Magia działa się dopiero, gdy skrzydło zsuwało się panel po panelu w stronę kadłuba, odsłaniając gwóźdź programu – fakt, że jego przednia i tylna prowadnica była faktycznie ustawiona na dwóch osobnych parach skrzydeł.
Choćby z tego powodu, że był to projekt daleko bardziej ambitny niż LIG-7, do pomocy w nim zaprzężono CAGI (Центра́льный аэрогидродинами́ческий институ́т, Centralny Istytut Aerohydrodynamiczny im. Żukowskiego). Sam Bakszajew oceniał, że z napędem pod postacią M-105, jego maszyna będzie w stanie osiągnąć zawrotne 800 km/h ze zsuniętym płatem, przy szacowanej masie własnej 3 100 kg.
Jakiś kontekst tych osiągów w 1938 roku? Proszę bardzo: dokładnie wtedy wszedł do użytku Supermarine Spitfire. Wczesne wersje, z silnikiem RR Merlin III o mocy 1 030 KM osiągały 580 km/h przy masie 2 700 kg. W tym samym roku do służby wszedł Messerschmitt Bf-109E, któremu wymiana silnika z Jumo 210 na Daimler-Benza DB 601 przysłużyła się osiągnięciem mocy porównywalnej z resztą stawki – 1 100 KM, przy masie 2 600 kg. Osiągał 570 km/h. A co mieli na podorędziu radzieccy towarzysze? Cóż, w 1938 roku oblatano I-153, dwupłatową wersję rozwojową I-15bis z tysiąckonną gwiazdą (M-62) na przedzie. Osiągał 440 km/h (to i tak dużo jak na ten układ) przy 2 100 kg masy, toteż prawie dwukrotne zwiększenie prędkości maksymalnej było widziane jak objawienie. Dla sprawiedliwości – równolegle w użytku od jakiegoś czasu pozostawał napędzany tym samym silnikiem jednopłatowy I-16, który osiągał do 490 km/h.
Od lewej: Supermarine Spitfire Mk I, Messerschmitt Bf-109E-3 (CC BY-SA 4.0), I-153, I-16.
Pewnie dziwicie się, dlaczego w kontekście myśliwców piszę jedynie o prędkości maksymalnej, podczas kiedy to jest tylko jeden z wielu czynników decydujących o sukcesie maszyny tego typu. Jest tak dlatego, że nowy samolot Bakszajewa, nazywany wymiennie RK-I (Istrebitiel – myśliwiec) i RK-800, stawiał praktycznie tylko i wyłącznie na prędkość postępową. Rozłożony płat był stosunkowo krótki, ale posiadał dość znaczną powierzchnię (28 metrów kwadratowych). Po jego złożeniu, wyglądało to już zgoła inaczej:
Cztery małe skrzydełka (o powierzchni niecałych 12 metrów kwadratowych, z czego dwa tylne były znacznie mniejsze, z maciupeńkimi lotkami. Zakładając, że RK-800 doleciałby do wysokości przelotowej i złożył skrzydło, byłby raczej szybki tylko na wprost. Mało tego – dołożenie większych lotek i wymaganie od nich, by dodały maszynie więcej animuszu w walce spowodowałoby bardzo duże obciążenia wokół osi podłużnej, które potencjalnie mogłyby ukręcić kadłub jak kabanosa.
CAGI przyjął projekt pod rozwagę i zaczął nad nim deliberować. Co ciekawsze, pomysłem Bakszajewa zainteresował się sam Józef ze Stali we własnej osobie. Nie muszę Wam chyba tłumaczyć, co czasami działo się z ludźmi, których Stalin wziął pod swoje skrzydło, a którzy go potem z jakiegoś powodu rozzłościli?
Atencja Stalina przejawiła się dla Bakszajewa dostępem do najbardziej zaawansowanej wersji silnika z serii M-100, czyli M-106. Była to ponownie poprawiona wersja M-105, która miała dysponować mocą 1 350 KM. Specjaliści z CAGI obliczyli, że tak napędzany samolot z łatwością osiągnie 780 km/h ze złożonym skrzydłem.
Jednak końcem 1938 roku i początkiem 1939, M-106 był kompletnie niedostępny, by nie rzec, że był w powijakach. W innym miejscu na świecie po prostu wciśnięto by mniejszy silnik i puszczono by w powietrze. Ale ZSRR końcem lat trzydziestych nie był najlepszym miejscem do negowania decyzji słońca narodu.
W obliczu braku napędu, CAGI skonstruował pełnowymiarowy model, który różnił się od planowanej wersji produkcyjnej – miał całkowicie opływowy nos w miejsce śmigła i silnika, kroplowy wiatrochron i stałe trójpodporowe podwozie z kółkiem ogonowym. Ocena własności aerodynamicznych modelu wypadła pozytywnie, z niewielkimi poprawkami, które planowano wdrożyć podczas produkcji.
Sytuacja była rozwojowa: RK-800 miał otrzymać jeszcze mocniejszą, 1 800-konną wersję M-106, choć słabsza jeszcze nie zdążyła pozbyć się problemów z chłodzeniem. Bakszajew zaprojektował myśliwiec, więc zaopatrzono go w zdwojone SzWAKi, kal. 20 mm, a na okrasę dołożono dwa SzKASy.
Poprawki względem modelu objęły głównie segmenty rozsuwanego płata, które zwiększyły swoją szerokość dla redukcji skomplikowania konstrukcji. Elementów ruchomych miało być po 14 na stronę, a za ich przesuwanie odpowiadał już mechanizm napędzany elektrycznym silnikiem – drugi członek załogi, który machałby korbą stał się zbędny. Ich masa sumarycznie miała wynosić 330 kilogramów. Według rysunków Bakszajewa, późniejsze wersje miały być jeszcze uproszczone – do 9 segmentów na stronę.
Budowa prototypu ruszyła w 1939 roku. Samolot miał być całkowicie metalowy, duralowy z domieszką stali nierdzewnej na skrzydłach. Oprócz lotek, drugą parę skrzydeł wyposażono w… klapy. Sporo tej mechanizacji.
W 1940 roku samolot był gotowy – brakowało jedynie silnika. Nikt wciąż nie był skłonny do sprzeciwiania się woli Stalina, toteż RK-800 kwitł w hangarze z nadzieją na rozwiązanie problemów z M-106. To nigdy nie nastąpiło, bo silnik odpalono dopiero w 1942 roku, a na dodatek nigdy nie trafił on do służby, bo jego problemy z chłodzeniem pozostały nierozwiązane. W ten sposób zakończyła się krótka kariera płata rozkładanego w ZSRR i wszędzie indziej, choć inny Rosjanin, Iwan Mahonin, zaprojektował samolot o zmiennej powierzchni płata w 1950 roku. Miało to mniej więcej tyle sensu, co bezskrzydłowiec Hortona.
W obliczu tego fiaska, Grigorij Bakszajew został przeniesiony – wraz z atakiem III Rzeszy na ZSRR trafił on, łącznie z produkcją znanego mu z części zamiennych Po-2, do Kazania, gdzie w ramach organizowanego tam Zakładu nr 387 otrzymał zadanie nadzoru nad produkcją Kukuruźnka i zwiększenie jej wolumenu. Cóż, można tu powtórzyć słynną puentę dowcipu o Stalinie: „a mógł zabić!”.
Niniejszy wpis dostępny jest w wersji rozszerzonej. Więcej informacji na ten temat dostępnych jest na Patronite.pl poprzez widget poniżej 😉