Самолет тандем. Грушин ш-тандем

Я отношусь к той категории моделистов, которым интересно самим сконструировать и построить самолет, а потом получать удовольствие от управления им. Но главное удовольствие - от результата творческого поиска.

Отлетав несколько сезонов на самодельном Diamant-е с OS MAX 50, стало немного скучно. Было понятно, что может самолет, и что могу я. Конечно, можно было заняться оттачиванием навыков 3D пилотажа, но душа просила чего-то необычного. Хотелось построить самолет, которого нет ни у кого, и который обладал бы уникальными, присущими только ему, пилотажными возможностями.

Попытка 1

Посмотрел, как летают радио бойцовки, появилась идея построить фанфлай типа "летающее крыло". Сказано-сделано. Начерчен чертеж, проработана компоновка, и вот самолет готов.

Размах: 1450 мм
Длинна: 1000 мм
Вес: 2000 г
Двигатель: OS MAX 50

Выезжаю на поле и понимаю, что ничего интересного я не построил. Да, летит, да, крутит какие-то фигуры. Но ничего интересного, все как обычно, даже немного скучно.

Проанализировав ситуацию, понимаю, что так и должно было быть… Классическая схема и схема "летающее крыло" отработаны до мелочей, и ничего нового предложить не могут. Начался творческий застой…

Находясь в кризисе, листаю старые журналы и натыкаюсь на модель схемы "Утка". Это уже становится интересно.

Идея

Схема утка обладает одной интересной особенностью. Рулевые поверхности расположены перед и за центром тяжести. Соответственно если смикшировать руль высоты с элеронами и сделать это как на кордовой пилотажке, то разворачивающий момент от рулей высоты будет приложен спереди и сзади центра тяжести. Это в свою очередь позволит выполнять петли очень малого радиуса. Также было известно из большой авиации то, что эта схема очень стабильно ведет себя на срывных режимах. Вот только толкающий винт расположенный сзади не способствовал выполнению 3D пилотажа.

Вывод напрашивался сам собой, двигатель надо поставить спереди, но тогда возникали проблемы с центровкой. Так как основное крыло расположено сзади (в отличие от классической схемы, где стабилизатор не несет вес самолета, у схемы утка он создает подъемную силу), а центр тяжести находится в пределах 10-20% САХ, сбалансировать эту конструкцию не было возможности. Опять тупик.… Листая дальше журналы, нахожу старый номер "Крылья Родины", в котором рассказывается о самолетах особых схем, и в их числе приведена схема "Тандем". А самое интересное в том, что там даны формулы расчета положения центра тяжести. Выдержку из этой статьи я и привожу.

Выдержка из статьи в журнале "Крылья родины" за февраль 1989 года.

При полете на больших углах атаки перед сваливанием срыв потока должен наступать в первую очередь на переднем крыле. В противном случае самолет при сваливании будет резко задирать нос, и переходить в штопор. Это явление называется "подхватом" и считается совершенно недопустимым. Способ борьбы с "подхватом" на "утке" и "тандеме" найден давно: необходимо увеличить угол установки переднего крыла по отношению к заднему, причем разница в углах установки должна составлять 2-3 градуса.

Правильно спроектированный самолет автоматически опускает нос, переходит на меньшие углы атаки и набирает скорость, тем самым реализуется идея создания несваливаемого самолета. У "стандартной утки" (площадь горизонтального оперения 15-20% от площади крыла и плечом оперения, равным 2.5-3 САХ) центр тяжести должен располагаться в пределах от 10 до 20% САХ. У тандема центровка должна быть в пределах 15-20% В экв (хорды эквивалентного крыла) смотри рисунок. Хорда эквивалентного крыла определяется следующим образом:

В экв = (S п +S з)/(l п 2 +l з 2) 1/2

При этом расстояние до носика эквивалентной хорды равняется:

Х экв = L/(1+S п /S з *К)-(S п +S з)/(4*(l п 2 +l з 2) 1/2)

Где К – коэффициент, учитывающий разность углов установки крыльев, скосы и торможение потока за передним крылом, равняется:

К = (1+0,07*Q)/((0.9+0.2*(H/L))*(1-0.02*(S п /S з)))

В приведенных формулах:

S п - площадь переднего крыла.
S з - площадь заднего крыла.
L - аэродинамическое плечо тандема.
l п - размах переднего крыла.
l з - размах заднего крыла.
Q - превышение угла установки переднего крыла над задним.
H - расстояние по высоте между осью переднего и заднего крыльев.

Окончательный вариант

Теперь общая идея сформировалась. Двигатель ставим спереди, крылья делаем одинаковыми, а приемник и аккумулятор сдвигаем в хвост самолета.

Привод элеронов на переднем и заднем крыльях раздельный. Всего используется 6 рулевых машинок.

Сразу строить самолет под 50-ый мотор было страшно. Оставался непонятным целый круг вопросов: на каком крыле делать элероны, а на каком руль высоты или на том и другом; какие углы атаки должны быть у крыльев; насколько крылья должны быть разнесены друг от друга; и, вообще, будет ли это летать?

Но творческий зуд захватил разум, и все сомнения были отброшены. Строю "Тандем" под 25-ый мотор. На нем и проверю, как это летит…

Попытка 2

Модель прорисована, начерчена и построена. Получилось следующее.

Размах обоих крыльев: 1000 мм
Длинна: 1150 мм
Хорда крыла с элероном: 220 мм
Расстояние между крыльями: 200 мм

Переднее крыло ставилось ниже оси двигателя на 20 мм, заднее выше на 20 мм. Крылья были абсолютно одинаковыми и взаимно заменяемыми, только на одном крыле были сделаны элероны, а на другом руль высоты.

Полет

Первый полет только добавил уверенности в правильности направления поиска. Модель была абсолютно предсказуема и адекватна в воздухе, стабильна на малых скоростях и самопроизвольно не валилась в штопор. Схема с рулем высоты на переднем крыле показала себя с лучшей стороны по отношению к схеме, когда руль высоты находился на заднем крыле. Это обусловлено тем, что на малых скоростях он выполнял роль закрылков, увеличивая подъемную силу на переднем крыле.

Решено! Изучаю поведение этой модели в воздухе и начинаю строить модель под 61 мотор. Пока строится большой самолет, летаем на маленьком. В процессе полетов находим еще одну интересную особенность модели. Она могла остановиться и стоять в воздухе против ветра. При перетягивании ручки на себя на малом газу она проявляла склонность к парашютированию.

Получилось следующее:

Размах: 1400 мм
Длинна: 1570 мм
Хорда с элероном: 300 мм
Расстояние между крыльев: 275 мм

Первый полет осуществляю с элеронами на заднем крыле и рулем высоты спереди.

Впечатления:

Устойчив, стабилен на всех скоростях, весьма предсказуем. Однако в полете большой модели открылась одна особенность. Самолет очень чутко реагирует на руль высоты. То есть, вывел его в горизонтальный полет, оттримировал на среднем газу - летит ровно и устойчиво, но стоит тронуть ручку высоты, и он резко, но на небольшой угол, меняет направление полета. Не то чтобы это напрягало или было опасно, просто надо учесть, что модель очень чутко реагирует на руль высоты.

Для учебного самолета это конечно неприемлемо, но ведь у нас FAN рассчитанный на продвинутого пилота.

Теперь пробую смикшировать руль высоты и элероны. То есть, когда тяну ручку на себя на переднем крыле, оба элерона идут вниз, а на заднем вверх. А вот, когда даю крен, элероны работают параллельно на обоих крыльях.

Неустойчивое поведение модели в горизонтальном полете, скорее всего, было связано с неправильными углами установки крыльев. К сожалению, изменить их без существенной переделки не было возможности.

Модель окончательно настроена, пробую, что она может в воздухе.

Убираю газ. Тяну ручку на себя (зажатые расходы). Модель сбавляет скорость почти до остановки, потом плавно клюет носом, разгоняется и повторяет то же самое. Никакой тенденции к штопору. То есть, если специально не срывать поток с крыла, то срыв происходит очень плавно и тут же с набором скорости восстанавливается.
Убираю газ. Тяну ручку на себя (полные расходы). Модель останавливается в воздухе и, сохраняя горизонтальное положение, начинает, как парашют опускаться вниз. Фигура "парашют". Даю ручку от себя – она переворачивается на спину и продолжает свой спуск вертикально вниз (просто чума какая-то). Фигура "перевертыш". То есть модель способна управляться рулями в режиме 100% срыва потока с несущих плоскостей!
Расходы на максимум – кручу петлю. Правда, петлей это нельзя назвать. Скорее это классический "водопад" из 3D комплекса. Модель крутится вокруг фонаря, при этом медленно снижаясь. Причем работать газом не требуется. И очень легко меняется направление вращения при перекладке рулей. Фигура "шейкер".
Делаю "парашют" и отклоняю руль поворота. Получаю очень медленный плоский штопор - фигура "сухой лист".
Такая фигура как "хариер" переходит в разряд детских.
"Квадратная петля" получается именно квадратной, поскольку радиусы поворота на углах почти не читаются.

Описывать фигуры можно еще очень долго. Скажу только одно. Этот самолет может больше, чем я, и способен научить продвинутого пилота еще нескольким новым фигурам недоступным на обычной технике. И особенно хочется отметить прогнозируемость и стабильность самолета, что бы вы с ним не вытворяли.

Кажется, я получил то, что ХОТЕЛ!

Попытка 4

Хоть второй и третий самолеты показали отличные летные данные, но остался еще один очень важный вопрос: какие оптимальные углы атаки у крыльев? Для решения этой задачи было решено построить модель под 50-ый мотор, с возможностью изменять угол атаки крыльев на земле. К тому же, модель №3 была разбита из-за отказа аппаратуры.

Также было решено поставить переднее крыло выше оси двигателя, а заднее ниже (на предыдущей модели было наоборот, просто хотелось проверить - скажу сразу, каких либо изменений в поведении модели я не заметил.) и сделать небольшой скос по передней кромке, переднее крыло получило неявно выраженное положительное "V", а заднее отрицательное "V". Это должно было придать стабильности на малых скоростях в прямом и обратном пилотаже соответственно.

Подробно останавливаться на описании конструкции и процессе изготовления не буду. Она ничем не отличается от обычного Фанфлая и понятна из фотографий.

Первое упоминание о самолете Ш-ТАНДЕМ встречается в пояснительной записке, направленной советнику первого заместителя Наркома обороны товарищу Сухову. В записке довольно подробно был описан процесс дополнительного обследования и испытания ближних бомбардировщиков, созданных конструкторами Сухим и Грушиным.

1. Оборонительная стрелковая установка самолета Ш-ТАНДЕМ не имеет мертвой зоны, что позволяет вести огонь по атакующему истребителю со всех ракурсов в задней полусфере. Защитное вооружение самолета ББ имеет большие непростреливаемые зоны.

2. Проведенные сравнительные испытания бомбардировщиков ББ и Ш-ТАНДЕМ показали значительное превосходство последнего по эксплуатационным и летно-техническим параметрам за исключением максимальной допустимой грузоподъемности. При этом основная рабочая нагрузка самолетов совершенно одинакова и составляет 400 кг. В то же время общий вес самолета ББ-1 в варианте без брони составляет 3100 кг, нормальный взлетный вес ББ примерно 4600 – 4700 кг.

3. Бронированный вариант Ш-ТАНДЕМ, который имеет бронирование мест экипажа, бензобаков и двигателя весом в 200 кг (при общей допустимой взлетной массе 3300 кг), существенного отличия в пилотировании от небронированного варианта не выявил, что объясняется значительной площадью крыла. При совершении эволюций самолет становится более инертным.

4. Особенный интерес вызывает испытательный вариант самолета с установленным двигателем конструкции товарища Швецова М-82 мощностью 1330 л.с., который имеет большой резерв для увеличения мощности. Опытный вариант подобного штурмовика с этим мотором и несколько уменьшенной площадью крыла, по предварительным расчетам товарища Грушина, может достигнуть максимальной скорости у земли в 500 км/ч.

5. Самолет Ш-ТАНДЕМ по своему конструктивному решению исключительно прост и надежен. Вся основная конструкция, несмотря на то что выполнена из дерева, обладает высокой прочностью и весовой отдачей.

6. При принятии решения о выборе модели самолета для передачи в массовое производство прошу рассмотреть вопрос, связанный с себестоимостью самолета. ББ, которые производятся на Харьковском авиазаводе, обходятся стране в 430 тысяч рублей, а долгопрудненские еще дороже - 700 тысяч. Для сравнения, СБТ завода No. 22 стоит 265 тысяч рублей, а ББ-22 завода No. 1 - 400 тысяч рублей. Основные причины огромных затрат можно объяснить низкой механизацией производства даже на передовом заводе No. 135, значительными объемами необходимой механической обработки огромного количества деталей и высоким уровнем металлоемкости (845 килограмм дюраля и 440 килограмм стали на каждый самолет).

9 декабря 1940 года во время совместного заседания СНК и ЦК ВКП(б) была рассмотрена предоставленная программа выпуска самолетов и двигателей на 1941 год. В этом чрезвычайно важном для развития авиации документе предписано прекратить строительство морально устаревших самолетов. Для производства ближнего бомбардировщика ББ установлен годовой план для всех трех авиазаводов в 950 машин. 600 Су-2 (ББ) должны построить за 1941 год в Харькове. При этом изготовление Ш-ТАНДЕМ предусмотрено всего в количестве 200 машин.

Высокие летные характеристики самолета Ш-ТАНДЕМ привлекли внимание к нему, как к возможному разведчику-корректировщику, обладающему высокой скоростью и хорошей схемой защитного огня. Именно в такой машине была потребность у РККА. Одновременно флот заинтересовался возможностью использовать самолет в качестве катапультного разведчика для линкоров и новых крейсеров. Этому способствовали миниатюрные размеры машины, которые как нельзя лучше соответствовали всем требованиям моряков.

Интересна сравнительная компоновка самолета Ш-ТАНДЕМ и Су-2. Необходимо помнить, что при существенно малых габаритах площадь крыла воздушного "тандема" (30,4 м.кв) практически идентична площади крыла Су-2 (29 м.кв).

Серийное производство нового самолета совпало с проведением массовых учений авиации летом 1940 года. Как было отмечено, первые серийные тандемы неожиданно для всех успешно не только атаковали цели, находящиеся на земле, но и вели разведку, успешно корректировали огонь авиации, а так же оказались способными перехватывать бомбардировщики противника. После проведения учебных сражений с различными самолетами, Грушин всерьез взялся за рассмотрение создания варианта многоцелевого самолета, способного не только наносить бомбовые удары, но и штурмовать.

Для значительного повышения летных характеристик конструктор Грушин решил пойти на установку совершенно нового мощного мотора Швецова. С этим мотором скорость тандема даже без значительного уменьшения площади крыла, о чем постоянно требовали военные, была способна достигнуть почти 600 км/ч. Это предоставляло возможность поднять полезную нагрузку до 1 тонны - для столь малого самолета величина невиданная!

Одновременно со штурмовым истребителем были начаты работы по изготовлению легкого самолета-ракетоносца, способного нести 2 управляемые ракеты т.217. Для ускорения проведения работ были применены отдельные фрагменты из конструкции рабочего бомбардировщика Су-2. Самолет, по идее Грушина, должен был иметь специальную кормовую пушечную установку, совмещенную с гидравлическим приводом, нижний и верхний пулеметы системы ШКАС. С 2-мя ракетами по 120 килограмм и подвесным баком 330 литров взлетный вес самолета по расчетам конструктора составлял 3560 кг. Но планам не суждено было осуществиться - началась война.

17 июля 1939 года Клим Ворошилов направил Сталину и Молотову проект постановления, которое должно было дать толчок в развитии авиастроения - "О развитии самолетных заводов НКАП" (письмо No.80692). В документе было предусмотрено увеличение мощностей действующих заводов, а также постройку четырех новых с тем, чтобы в конечном итоге в 1941 году построить 29200 новых самолетов, из них – 10400 бомбардировщиков, 13000 истребителей, 5800 разведчиков и штурмовиков. Причем в документе подчеркивалось, что указанные мощности обеспечивают потребности ВВС на 1941 год лишь частично. Эти цифры настолько удивили профессора М. Сивого, что он сошел с ума, он содрал с себя одежду и с криками «…всех порвем…» выбежал на улицу. Впрочем, это и неудивительно, ведь план производства самолетов только на один год практически в 8,5 раза превышал совокупное число всех немецких самолетов, которые участвовали в нападении на СССР 22 июня.

На стадии закрытого тестирования World of warplanes штурмовик Ш-Тандем являлся премиумным самолетом четвертого уровня. Ш-Тандем обладал хорошей для штурмовика маневренностью, и мог успешно вести воздушный бой.

Характеристики самолета в игре World of warplanes:

Прочность 250
Огневая мощь 98
Скорость 163
Маневренность 86

Ш-тандем попадал в бои самолетов 2 - 6 уровней.

Историческая справка

Штурмовик-тандем (Ш-тандем, Тандем-МАИ, МАИ-3) - экспериментальный самолет-штурмовик оригинальной схемы: горизонтальное хвостовое оперение по площади составляло 45 % от крыла, несло разнесенное вертикальное оперение и рули высоты, служившие также и элеронами (элевонами), которых не было на крыле. Двигатель М-87 взлетной мощностью 930 л. с. Экипаж - 2 человека. В хвостовой части фюзеляжа экранированная стрелковая установка. Шасси, убираемое в крыло, хвостовое колесо - неубираемое. Фюзеляж - монокок из бакелитовой фанеры. Вооружение - пять пулеметов ШКАС и 200 кг бомб. Полетная масса - 3088 кг. Самолет был построен в учебно-производственных мастерских МАИ.

Первый полет состаялся 5 декабря 1937 г., за ним было много испытательных полетов, завершенных в 1939 г. Испытывал П. М. Стефановский. Результы были хорошими: скорость у земли - 460 км/ч, на высоте 4250 м-488 км/ч. На основе первого самолета П. Д. Грушин построил следующий - аналогичный штурмовик ББ-МАИ несколько меньших размеров и большей мощности.

История данного проекта берет свое начало с начала 80-х годов. На экспериментальном машиностроительном заводе имени В. М. Мясищева проводились проектно-поисковые работы по разработке концепции новой авиационной транспортной системы большой грузоподъемности.

В начале 80-х годов прошлого века аналогичные работы проводились в нескольких авиационных конструкторских бюро и конечно же в научном центре отечественной авиации ЦАГИ.

О концепции тяжелого транспортного самолета, разработанного в ЦАГИ достаточно известно в авиационных кругах, автором разработки был руководитель проектных исследований Ю. П. Журихин.

Демонстрационная модель транспортной системы ЦАГИ неоднократно демонстрировалась на международных авиационных выставках.

Проектные разработки ЭМЗ им. В. М. Мясищева проводились в рамках темы, получившей индекс «52». Они проводились под руководством главного конструктора ЭМЗ В. А. Федотова, руководителем темы на начальном этапе был заместитель главного конструктора Р. А. Измайлов. Ведущим конструктором по теме и по сути автором концепции был В. Ф. Спивак.

Концепция проекта «52» предусматривала создание унифицированного транспортного самолета с уникальными транспортными возможностями. Главной задачей проекта было обеспечение воздушного старта многоразового воздушно-космического самолета быстрого реагирования. Экономически было бы нецелесообразно создавать такой уникальный самолет со взлетной массой 800 т только для одной задачи. Поэтому с самого начала концепция проекта «52» предусматривала использование данного самолета и для уникальных транспортных операций в том числе для транспортировки военной техники и войсковых соединений, промышленных грузов сверх больших размеров и веса.

В основу проектной концепции «52» был положен принцип «нагрузка снаружи». Только этот принцип позволяет разместить совершенно разнородные по своим формам и габаритам нагрузки. В этом случае фюзеляж самолета практически вырождается как средство размещения нагрузки, поэтому сохранив минимально необходимый размер фюзеляжа можно было бы за счет этого значительно снизить массу конструкции самолета. Вот и все, казалось бы очень простая идея на основе которой и строится весь проект.

В данной статье мы не будем подробно рассматривать проект «52». интересующихся отошлем к многотомному изданию «Иллюстрированная энциклопедия самолетов ЭМЗ им. В.М. Мясищева», где достаточно подробно описана разработка проекта.

Автору этих строк пришлось непосредственно участвовать в данных работах, и в этой статье хотелось бы рассказать о тех проектах, или правильнее сказать идеях, которые также рассматривались в процессе проработки концепции, но не получили развития и не были проработаны достаточно подробно.

Сама идея создания супертяжелого транспортного самолета не возникла сама по себе. Министерством авиационной промышленности (МАП) ставилась конкретная задача транспортировки крупногабаритных грузов в интересах народного хозяйства страны.

СССР с его огромными территориями и разбросанными по всей стране крупными промышленными центрами нуждался в решении данной проблемы, ведь очевидно, что экономически выгоднее перевозить уже готовые и собранные агрегаты.

Атомные реакторы, конвекторы металлургического производства, газгольдеры и ректификационные колонны химического производства и многие другие грузы все они при транспортировке в сборе «по воздуху» могли быть достаточно быстро введены в строй, а это значит меньшие сроки и соответственно меньшие затраты.

Любая транспортная операция «по земле» это целое событие для многих транспортных служб. Детальная проработка маршрута, снос мостов и эстакад, линий электропередач если они мешают транспортировке и так далее... Это сроки, это затраты, это в некоторых случаях просто неразрешимая проблема.

Для транспортировки предназначались грузы массой от 200 до 500 т, с габаритными размерами диаметром от 3-х до 8 м, длинной от 12 м до 50 м. Совершенно ясно, что конечно же не все из предлагаемых грузов могли быть транспортированы по воздуху, однако проект «52» большую часть грузов смог бы перевезти будь он реализован.

Так возникла идея не просто уменьшить размер фюзеляжа до минимально возможного, а вообще отказаться от него. Почему бы не заставить «работать» сам перевозимый груз? На эту идею натолкнуло то, что многие грузы, предназначенные для транспортировки выглядели как вытянутые цилиндрические тела, то есть были похожи на фрагмент фюзеляжа.

Конечно сам груз, материал из которого он был изготовлен и его конструктивное исполнение должны были удовлетворять условиям прочности при установке его на самолете. Включение груза в силовую схему самолета обещало существенный выигрыш в весовой отдаче самолета и соответственно повышало его транспортную эффективность.

Каким же образом можно включить в силовую схему транспортного самолета сам перевозимый груз? Очень просто, нужно сделать перевозимый груз крылатым! Есть такая аэродинамическая схема самолета называемая «тандем». В данной схеме несущая система самолета состоит из пары крыльев, расположенных тандемно друг за другом с продольным разносом. Перевозимый груз располагается между крыльями как раз в центре тяжести всей несущей системы самолета, все очень просто, хотя хорошо известно какую большую проблему представляет решение проблемы центровки тяжелого груза.

Тандемная схема имеет несколько большую площадь несущей системы самолета по сравнению с классической схемой, однако данная схема оказывается наиболее приемлемой для задач транспортировки грузов.

Оба крыла создают подъемную силу не теряя при этом подъемную силу на продольную балансировку, присущую классической схеме самолета. Оптимальная профилировка обоих крыльев и деградация их углов установки позволяют минимизировать отрицательное влияние интерференции крыльев и значит снизить аэродинамические потери.

Один из вариантов самолета-тандема представлял собой две независимые секции, имеющие полноценное крыло с механизацией передней и задней кромок. Крыло передней секции выполнено по низкопланной схеме, для уменьшения влияния скоса потока на заднее крыло. Сверху крыла передней секции на вертикальных пилонах установлены двигатели силовой установки. Пилонная подвеска двигателей считается достаточно универсальной, позволяющей в процессе разработки варьировать необходимое количество двигателей.

Расположение двигателей над верхней поверхностью крыла позволяло использовать эффект повышения подъемной силы крыла за счет обдувки струей двигателей (эффект Коанда). Вследствие большей нагруженности переднего крыла, переднее крыло было выполнено несколько меньшей площади по сравнению с задним крылом.

Передняя секция оборудована своим шасси - основным, состоящим из двух четырех колесных основных опор и двух двухколесных подкрыльных опор. Разнос основных и подкрыльных опор шасси вдоль продольной оси самолета обеспечило продольную устойчивость передней секции на аэродроме в отстыкованном положении.

Сверху передней секции за кабиной экипажа располагается лицом назад остекление кабины операторов нагрузки, которые следят в процессе полета за состоянием груза и систем крепления перевозимой нагрузки.

Задняя секция самолета-тандема аналогична передней. Крыло задней секции верхнерасположенное, несколько большего размаха. На заднем крыле установлены шайбы вертикального оперения. Вследствие малого эффективного плеча вертикальное оперение выполнено большой площади, двухкилевым.

Задняя секция самолета-тандема не имеет двигателей, шасси выполнено аналогично передней секции. Из-за высокого расположения крыла на задней секции, подкрыльные шасси крепятся к шайбам вертикального оперения.

Важной особенностью схемы «тандем» является также то, что при отрыве самолета от взлетной полосы самолет взлетает плоско-параллельно, практически без угла тангажа, эта особенность «тандема» как нельзя лучше подходит при транспортировке длинных грузов, так как подрыв самолета на взлете с длинным грузом на внешней подвеске для самолета классической схемы становится проблематичным.

Для крепления различных грузов предусматривались переходные кольцевые фермы, адаптированные к конкретной нагрузке.

С целью повышения транспортной эффективности самолета-тандема предполагалось использование также пассажирского модуля, замыкаемого между передней и задней секциями самолета.

Размыкаемая схема самолета-тандема позволяла приспосабливать самолет к нагрузке различной длины, это делало самолет эффективным транспортным средством. В случае перегона самолета порожняком, обе секции стыковались посредством стыковочных кольцевых ферм.

Менее радикальной выглядела схема самолета-тандема с ферменным фюзеляжем.

Принципиально идея концепции сохранялась прежней, однако фюзеляж все-таки сохранялся, правда, в несколько экзотическом виде - две фюзеляжные балки в виде пространственных ферм. Особенностью данной схемы самолета-тандема было то, что заднее крыло со своими опорами шасси и узлами крепления грузов могло перемещаться вдоль ферм до нужного положения в зависимости от размеров перевозимого груза и его центровки. Во всем остальном концепция повторяла первую схему. Совершенно очевидно были видны недостатки данной схемы, но положительным было уже только то, что поиск дальнейших продуктивных идей лежал через эти схемы.

Схема «тандем» еще не исчерпала себя, быть может она найдет себе достойное применение в самом ближайшем будущем, поживем увидим.

Источник. В. Погодин Валерий Погодин. Тандем - новое слово в авиации? Крылья Родины 5/2004

Source unknown

В архиве размещено описание легкого одноместного самолета оригинальной схемы.
Самолет носит название "Quickie".

Архив представляет собой отсканированную рукопись со схемами в формате Adobe PDF.

Хотя на первый взгляд, этот самолет кажется уж чересчур необычным и может вызвать недоверие, все же, прочитайте следуюший текст.
Это - выдержка из книги В.П.Кондратьева "Самолеты строим сами". Как следует из его слов, самолет построенный по такой схеме обещает очень даже хорошие характеристики.

Достоинства «утки» хорошо известны. Вкратце они сводятся к следующему, в отличие от нормальной схемы, у статически устойчивой «утки» подъемная сила горизонтального балансирующе-го оперения суммируется с подъемной силой крыла. Поэтому при тех же несущих свойствах площадь крыла можно, грубо говоря, уменьшить на величину площади оперения, в результате чего уменьшаются размеры, масса и аэродинамическое сопротивление самолета, а его аэро-динамическое качество растет (рис 97). Еще более выгодным является тандем, который по способу балансировки принципиально не отлича-ется от «утки», но позволяет создать еще более компактную машину. По сути дела, в тандемной компоновке общая несущая площадь разбивается на два равных или приблизительно равных крыла, линейные размеры которых примерно в 1,4 раза меньше аналогичного крыла самолета нормальной схемы.

Отрицательные же свойства «утки» связаны, прежде всего, с влиянием переднего крыла на заднее. Переднее скашивает вниз и подторма-живает воздушный поток, обтекающий заднее крыло, его эффективность падает (рис 98). Оптимальное решение этой проблемы в том, чтобы разнести как можно дальше крылья по длине фюзеляжа и по высоте. Для того чтобы заднее крыло не попадало в вихревой след переднего при полете на больших углах атаки, переднее крыло поднимают выше заднего или опускают его как можно ниже. Так сделано, в частности, на тандеме «Квики». Несоблюдение этого условия приводит к продольной неустойчивости на больших углах атаки.

Следует учитывать и еще одно условие. При полете на больших углах атаки перед сваливанием срыв потока должен наступать в первую очередь на переднем крыле. В противном случае самолет при сваливании будет резко задирать нос, и переходить в штопор. Это явление называется «подхват» и считается совершенно недопустимым. Способ борьбы с «подхватом» на «утке» найден давно: достаточно увеличить угол установки переднего крыла по отношению к заднему. Разница в углах установки должна составлять 2—3°, что гарантирует срыв потока в первую очередь на переднем крыле. Далее самолет автоматически опускает нос, переходит на мень-шие углы атаки и набирает скорость — таким образом, реализуется идея создания несваливаемого самолета, конечно, при соблюдении требуемой центровки.

..
Самолеты схемы тандем и их аэродинамические особенности :
Затенение заднего крыла передним при полете на больших углах атаки. 1 - малая интерференция в крейсерском полете на малых углах атаки; 2 - сильное затенение заднего крыла на больших углах самолета неудачной схемы, 3 - удачное расположение крыльев с малой интерференцией на больших углах атаки (m - коэффициент продольного момента отрицательный, наклон кривой xapaктepeн для устойчивого самолета, α - угол атаки)

Строительство тандемов носило эпизодический характер до тех пор. пока в 1978 г. все тог же неутомимый Рутан не продемонстрировал на слете конструкторов-любителей США в городе Ошкоше свой вызывающе «непонятный» тандем «Квики». Приступая к разработке этой машины, Рутан ставил задачу создания самолета с высокими летными характеристиками при двигателе минимально возможной мощности. Конечно, наилучшие результаты можно было по-лучить, используя тандемную схему. Действительно, два крыла площадью примерно по 2,5 м^2 позволили сделать самолет минимальных габаритных размеров с наименьшим аэродинамиче-ским сопротивлением и высоким аэродинамиче-ским качеством. При этом двигателя в 18 л. с. хватило для достижения скорости 220 км/ч, скороподъемности 3 м/с, потолка 4600 м. Взлетная масса самолета, изготовленного целиком из пластика, составляет 230 кг. Как и предыдущие творения Рутана, «Квики» был размножен любителями разных стран в десятках экземпляров. Американские авиационные специалисты считают «Квики» «минимальным» самолетом. Он экономичен, дешев и нетрудоемок в постройке. Производственный цикл его изготовления составляет всего 400 человеко-часов. Конструкторы-любители многих стран могут приобрести и чертежи, и набор заготовок, и полностью гото-вый аппарат.

Последователи Рутана нашлись и в нашей стране. На СЛА-84 куйбышевский самодеятельный клуб «Аэропракт», возглавляемый студентом Ю. Яковлевым, представил свой вариант «Квики» —А-8

Хороших самодеятельных клубов в нашей стране уже немало. Куйбышевский — один из самых известных. «Авиация на практике» — так члены клуба расшифровывают название своей «фирмы», созданной в 1974 г. в красном уголке заводского общежития выпускником Харьковского авиационного института Василием Мирошником. Судьба «Аэропракта» складывалась труд-но. Клуб неоднократно закрывался, «разгонялся», менял адреса и руководителей. Однако неудачи и трудности только закаляли молодых энтузи-астов.

За более чем пятнадцатилетнюю историю через «Аэропракт» прошли десятки человек — школьников, студентов, молодых рабочих, ставших впоследствии хорошими инженерами, конструкторами, летчиками. В традициях «Аэропракта» полная свобода технической мысли и демократия. В клубе всегда существовало не-сколько небольших творческих групп, параллельно строивших три-четыре летательных аппарата. А для самых смелых и «бредовых» технических идей всегда существовал лишь один судья — практика и собственный опыт. Именно такая атмосфера творческого сотрудничества н сорев-нования стала постоянным источником энтузи-азма, благодаря которому «Аэропракт» до сих пор существует. Именно такие условия дали возможность наиболее полно проявить талант наших лучших конструкторов-любителей, в том числе Василия Мирошника, Петра Альмурзнна, Михаила Волынца, Игоря Вахрушева, Юрия Яковлева и многих других — постоянных участ-ников и призеров слетов СЛА.

Самолеты, созданные в «Аэропракте», хорошо известны. Для того чтобы лучше представить масштабы деятельности «Аэропракта», достаточ-но лишь напомнить названия аппаратов этого клуба, принимавших участие в слетах СЛА. Сре-ди них — самолеты А-6, А-11М, А-12, гидросамолет А-05, планеры А-7, А-10Б и мотопланер А-10А, имеющие «фирменное» обозначение «А» и построенные в «филиале» «Аэропракта» — СКБ Куйбышевского авиационного института под руководством В. Мирошника. Почти все пере-численные летательные аппараты были призерами слетов.

Наибольший успех выпал на долю тандема А-8 («Аэропракт-8»), построенного студентом Куйбышевского авиационного института Юрием Яковлевым.

Внешне А-8 напоминает «Квики». Но надо отметить, что до тандема Ю. Яковлева у нас в стране об особенностях этой схемы было известно очень мало. Каким должно быть взаимное расположение крыльев и их профиль, где расположить центр тяжести самолета, как поведет себя машина при полете на больших углах атаки? На все эти вопросы можно было ответить, лишь испытав аппарат.

..
Самолет-тандем А-8 (Ю. Яковлев, "Аэропракт"). Площадь переднего крыла - 2,47 м2, площадь заднего крыла - 2,44 м^2, взлетная масса - 223 кг, масса пустого - 143 кг, максимальное аэродинамическое качество - 12, максимально допустимая скорость - 300 км/ч, максимальная эксплуатационная перегрузка - 6, разбег - 150 м, пробег - 150 м.
1 - двигатель, 2 - педали, 3 - воздухозаборник вентилятора кабины, 4 - узлы навески крыльев, 5 - тяги управления элеронами, 6 - элерон, 7 - тяги управления рулем направления и хвостовым колесом (трос в трубчатой оболочке), 8 - вал управления, 9 - парашют ПЛП-60, 10 - рычаг управления двигателем, 11 - бензобак, 12 - тяги управления рулем высоты, 13 - рукоятка запуска двигателя, 14 - резиновые амортизаторы подвески двигателя, 15 - руль высоты, 16 - боковая ручка управления, 17 - замок фонаря, 18 - выключатель зажигания, 19 - указатель скорости, 20 - высотомер, 21 - авиагоризонт, 22 - вариометр. 23 - акселерометр, 14 - вольтметр

А-8 построен был очень быстро, но летать стал не сразу. Попытка первого взлета на СЛА-84 в Коктебеле завершилась неудачей: после короткого разбега самолет скапотировал. Пришлось существенно сдвинуть назад центровку и изменить углы установки крыльев. Только после этих доработок зимой 1985 г. самолет смог подняться в воздух, демонстрируя все преимущества необычной аэродинамической компоновки. Компактность, малая смачиваемая поверхность и, как следствие, низкое аэродинамическое сопротивление, присущие самолетам такой аэродинамической схемы, позволили на А-8, оснащенном мотором мощностью 35 л. с, добиться максимальной скорости 220 км/ч и скороподъемности 5 м/с. Испытания, проведенные летчиком-испытателем В. Макагоновым, показали, что самолет легок и прост в; управлении, обладает хорошей маневренностью и не срывается в штопор. На тандеме успешно летали его создатели и профессиональные пилоты. Для читателей будет представлять интерес оценка, данная самолету В. Макагоновым:

— При выполнении пробежек на СЛА-84 у А-8 обнаружилась несбалансированность в продольном канале управления, вследствие которой на разбеге развивался значительный пикирующий момент от заднего крыла на скорости, меньшей скорости отрыва. Этот момент невозможно было компенсировать рулем высоты. Пос-ле слета задачу сбалансированного взлета аэропрактовцы решили путем уменьшения угла установки заднего крыла до 0°. Этого оказалось достаточно, чтобы на разбеге при полностью взятой на себя ручке управления скорость подъема хвостового колеса до взлетного положения и скорость отрыва практически совпадали. После отрыва самолет легко балансируется в продольном канале. Тенденции к развороту и кренеиию отсутствуют. Максимальная скороподъемность — 5 м/с получена на скорости 90 км/ч. В горизонтальном полете достигнута максимальная скорость 190 км/ч. Самолет охотно увеличивает скорость до 220 км/ч при незначи-тельном снижении и при выходе в горизонтальный полет долго удерживает ее. Очевидно, при более удачном подборе воздушного винта фиксированного шага скорость может быть и большей. Во всем диапазоне скоростей самолет устойчив и хорошо управляем, перекрестные связи в боко-вой динамике проявляются четко. При полностью выбранной на себя ручке управления и работе двигателя на малом газе на скорости 80 км/ч наблюдается срыв потока на переднем крыле, самолет немного опускает нос с последующим восстановлением обтекания и увеличением тангажа. Процесс повторяется в автоколебательном режиме с частотой 2—3 колебания в секунду с амплитудой 5—10°. Срыв нерезкий, поэтому динамика имеет плавный характер. Тенденций к кренению и развороту при срыве не наблю-дается. Зависимость усилий на ручке и педалях от их хода линейна с максимальными значениями усилий по элеронам и рулю, высоты не более 3 кг и по рулю направления не более 7—8 кг. На самолете применена боковая ручка управления, поэтому расходы ручки невелики. Самолет продемонстрировал хорошую маневренность. На скорости 160 км/ч вираж выполняется с креном 60°, а форсированный вираж со ско-рости 210 км/ч с креном 80°. Кистевое управление, кресло эргономической выгодной формы и отличный с точки зрения обзора фонарь создают достаточно комфортные условия полета.

Накануне СЛА-85 «Аэропракт» в очередной раз закрыли, и все летательные аппараты оказались в опечатанном помещении. Юрию Яковлеву и его друзьям пришлось приложить немало усилий, прежде чем А-8 и другие самолеты клуба были доставлены в Киев. Попав на слет с небольшим опозданием, А-8 сразу же привлек к себе внимание и зрителей, и специалистов, а великолепные полеты В. Макагонова во многом способствовали тому, что тандем стал одним из самых популярных самолетов слета. При подве-дении итогов А-8 признан лучшим эксперимен-тальным самолетом. Его автор был удостоен призов ЦК ВЛКСМ, журнала «Техника — молодежи» и ЦАГИ. По рекомендации технической комиссии слета решением Минавиапрома А-8 передан в ЦАГИ для продувок в аэродинами-ческой трубе, а затем в Летно-испытательный институт для более детальных исследований в полете. Главным же призом для Юрия Яковлева, конечно, стало приглашение работать в ОКБ имени О. К. Антонова.

А-8 изготовлен целиком нз пластиков. Перед-нее и заднее однолонжеронные крылья имеют примерно одинаковую конструкцию. Крылья сде-ланы отъемными, но разъемов по размаху не имеют. При стыковке крылья вкладываются в специальные вырезы фюзеляжа. Переднее крыло снабжено аэродинамическим профилем RAF-32 н установлено под углом +3°, заднее с профилем «Вортман» FX-60-126 установлено с углом 0°.

Лонжероны крыльев имеют стенку, изготовлен-ную из стеклоткани, и полки, выложенные из углеволокна. Обшивка крыльев трехслойная {стеклоткань — пенопласт — стеклоткань). При выклейке деталей и сборке агрегатов планера А-8 использованы различные эпоксидные клеи, в основном К-153.

Фюзеляж типа полумонокок также имеет трех-слойную пластиковую конструкцию. Он выклеен зацело с килем. Шассн состоит из двух колес от карта размером 300х100 мм, установленных в специальных обтекателях на концах переднего крыла, и стеклопластнкового рессорного костыля с управляемым хвостовым колесом размером 140х60 мм. Главные колеса снабжены механи-ческими тормозами. Роль амортизатора шасси выполняет само довольно упругое переднее крыло. В систему управления самолета входят: закрылок на переднем крыле, выполняющий функции руля высоты, элероны на заднем крыле и руль направления. Привод управления элеро-нами и рулем высоты выведен на боковую ручку с малыми ходами, при этом ручка летчика в по-лете лежит на специальном подлокотнике. Таким образом практически реализован принцип кисте-вого управления. Боковая ручка управления А-8 на слете получила высокую оценку всех пилотов.

На А-8 использован двигатель РМЗ-640 от снегохода «Буран». Мотор развивает мощность 35 л. с. при 5000 об/мин. Воздушный винт имеет диаметр 1,1 м и шаг 0,7 м. Максимальная стати-ческая тяга винта — 65 кг. Бензобак расположен в носовой части фюзеляжа под ногами пилота. Мотор рассчитан на использование бензина А-76.

Единственный вопрос меня больше всего беспокоит после прочитанного:
Какова была дальнейшая судьба самолета А-8?
Куда же исчез самолет А-8 из ассортимента производства на нынешнем "Аэропракте"?