Рэйсэн - история истребителя "Зеро" - Дзиро Хорикоси

Этим подлётом первый испытательный день был завершён. Сразу после этого было решено, что испытания на устойчивость и управляемость можно начать одновременно с ознакомительными полётами. Мы повторно провели осмотр всех деталей и внесли изменения там, где это было необходимо.

Он прекрасен!

К 12 апреля каждый из двух пилотов выполнил по шесть скоростных ознакомительных полётов с выпущенным шасси. На основе этих испытаний пилоты смогли сделать два важных наблюдения: «Рулевые поверхности ощущаются так же, как на «Тип 96». Наблюдается значительная вибрация во время набора высоты, горизонтального полёта и планирования с выключенным двигателем». Сходство с «Тип 96» радовало, учитывая, что Тип 96 имел высочайшую оценку пилотов. Но в то время я ещё не мог определить причину вибрации, если только «Прототип 12», разработанный для полётов с убранным шасси, не испытывал возмущения воздушного потока при выпущенных колёсах, из-за чего этот возмущённый поток бил по хвостовому оперению, вызывая данную проблему. Возникал вопрос: уменьшится ли вибрация, если шасси убрать? Но это было отложено в сторону до тех пор, пока не завершились испытания с выпущенным шасси. 14 апреля мы впервые убрали шасси и начали специальные лётные испытания, такие как крутые виражи и мёртвые петли на повышенных скоростях. До этого момента «Прототип 12» номер один испытывался с целью определения его основных характеристик, но с этого времени его предстояло проверить на соответствие качествам истребителя.

Сима поднялся в кабину, и самолёт с рёвом оторвался от земли. Как только он взлетел, оба колеса убрались в крыло, как клешни краба, хватающего добычу. «А вот это совсем другое дело. Теперь он выглядит так, как должен выглядеть новый истребитель», – подумал я. Убранное шасси изменило силуэт «Прототипа 12» на идеально подходящий для синего неба. Самолёт теперь выглядел совсем не так, как всего несколько минут назад, когда он катился по земле.

Истребитель несколько раз повторил наборы высоты с последующим пикированием с высоты от 2000 до 3000 метров, а также выполнил мёртвые петли и крутые виражи. Каждый раз, когда он совершал манёвр, высокий звук разносился по всему небу и сотрясал весенний воздух, сладкий от аромата цветов. Я смотрел в небо, забыв о своей затёкшей шее, и с радостью ощущал всем телом вибрацию воздуха. Самолёт летел восхитительно, дико и дерзко, словно молодая птица, которая обрела наконец свою свободу. Изящное крыло стремительно рассекало воздух и отражало солнечный свет всякий раз, когда самолёт переворачивался. Я почти кричал: «Он прекрасен!», на мгновение забыв, что являюсь его конструктором.

Неуловимая вибрация

При сравнении испытаний этого дня с предыдущими полётами стали очевидны две проблемы. Во-первых, при убранном шасси вибрации не уменьшились. Во-вторых, эффективность рулей высоты, а также усилие, требуемое для их отклонения на малой скорости, были аналогичны «Тип 96», но на повышенных скоростях рули высоты были слишком эффективны, они реагировали даже на небольшое перемещение ручки управления. Что касается первой проблемы, вибрации, её источник мог находиться в системе двигателя и воздушного винта, но никак не в набегающем воздушном потоке, поскольку уборка шасси не решила проблему. Я подумал, что мы должны уделить больше внимания этому моменту в следующей серии лётных испытаний.

Во время полётов на следующий день, 15 апреля, выяснилось несколько фактов, связанных с вибрацией. Было обнаружено, что существовало два пика уровня вибрации при изменении частоты вращения двигателя, и оба они, по-видимому, не зависели от поступательной скорости самолёта. Из этого мы сделали вывод, что вибрация воздушного винта, двигателя или обоих сразу могла находиться в резонансе с собственной частотой колебаний планера.

Например, если вы ударите по винному бокалу, он издаст определённый звук, потому что стекло вибрирует с фиксированной частотой. Таким образом, любая вещь имеет характерную вибрацию на определённой частоте или кратную ей, которая называется собственной частотой объекта. Поэтому, если бы частота двигателя и частота планера совпали, вибрация двигателя передавалась бы на планер, заставляя планер вибрировать сильнее обычного. Это явление называется резонансом. Кроме того, поскольку каждый объект может иметь более одной собственной частоты из-за возможности существования кратных частот, было возможно возникновение связи более чем на одной частоте. Решение, как мы полагали, заключалось в модификации или изменении частоты системы двигателя и воздушного винта. Самым быстрым способом была замена текущего двухлопастного пропеллера на трёхлопастный.

17 и 18 апреля мы заменили воздушный винт и выполнили ещё один полёт. Результаты доказали, что наши рассуждения были верны. Согласно докладам пилота, вибрация снизилась примерно до половины своего прежнего уровня, и самолёт с трёхлопастным воздушным винтом показал себя удовлетворительно. Обнаружив причину вибрации планера, мы теперь должны были решить, использовать ли трёхлопастный воздушный винт постоянно или продолжить работу с двухлопастным агрегатом, параллельно изыскивая другие методы устранения вибрации.

Деревянная модель «Прототипа 12» в масштабе 1:8, сделанная для испытаний в аэродинамической трубе (иллюстрация из оригинала).

Именно в этот момент мы решили пригласить сотрудника Лётно-технического института господина Мацудаира, авторитета в вопросах вибрации, чтобы он помог нам. После долгих исследований мы узнали, что более мягкие резиновые демпферы опор двигателя значительно снизят вибрацию. Кроме того, мы решили попробовать двухлопастный воздушный винт фиксированного шага, который отличался от двухлопастного винта изменяемого шага (автомата). Винт фиксированного шага снизил вибрацию до приемлемого уровня для большинства практических целей, но мы отвергли это как постоянное решение, отдав предпочтение использованию двухлопастного винта изменяемого шага. В то время мы не хотели отказываться от этой идеи. Но для её достижения нам сначала требовалось решить проблему модификации системы опор двигателя.

Проблема отклика рулей высоты глубоко засела в моей голове, даже когда я был занят исследованием вибрации. Результаты лётных испытаний, проведённых 17 и 18 апреля, решительно указывали на то, что по мере увеличения скорости рули высоты становились слишком чувствительными. Это явление чрезмерной отзывчивости рулей высоты было знакомым и ожидалось по мере увеличения диапазонов скоростей, но конструкторы и пилоты по всему миру попросту не признавали это проблемой. Я хотел быть первым, кто покажет, что её можно преодолеть, и взялся за решение этой проблемы в лоб. Вспоминая наш опыт с Типом 96, я был полон решимости найти жизнеспособное решение.

25 апреля, менее чем через месяц после нашего первого испытательного полёта, мы начали испытания лётно-технических характеристик, устойчивости и управляемости на полностью загруженном самолёте весом 2331 кг. Это включало