ChAI ChAI-4 „Osoaviachimovec Ukrainy“

Typ:  experimentální letoun

Určení:  prověření stability a ovladatelnosti letounu koncipovaného jako létající křídlo

Historie:  Letouny řešenými jako létající křídlo se v SSSR ve 30. letech 20. století zabývalo hned několik institucí a konstruktérů, a to ne náhodou. Létající křídlo totiž klade menší aerodynamický odpor než klasicky koncipovaný letoun, neboť postrádá ocasní plochy a trup. Díky absenci ocasních ploch a trupu má navíc nižší hmotnost. Další devízou létajícího křídla je skutečnost, že se celý jeho drak podílí na vztlaku, zatímco u klasického letounu vyvozuje vztlak pouze křídlo a VOP. Na konci roku 1932 se proto létající křídla dostala též do středu pozornosti vedoucího katedry letecké konstrukce Charkovského Aviatického Institutu (ChAI) I.G. Němana. Něman měl přitom za to, že koncepce létajícího křídla sebou přinese revoluci v letectví a razantní vzrůst letové rychlosti. Velkým příznivcem koncepce létajícího křídla byl ale též šéfkonstruktér charkovského závodu ChAZOSS (Charkovský závod zkušební letecké výroby) K.A. Kalinin. Na konci toho samého roku byla tedy v ChAI zformována konstrukční skupina se zaměřením na vývoj létajících křídel. V čele zmíněné konstrukční skupiny přitom stanul P.G. Bening, jeden z předních inženýrů konstrukčního střediska K.A. Kalinina. Její součástí se ale stali též někteří inženýři a profesoři institutu ChAI, včetně A.A. Lazareva, A.A Krola a S.I. Kuzmina. Krátce nato, v roce 1933, se zde rozeběhly práce na experimentálním létajícím křídle s šípovou náběžnou hranou. Zmíněný stroj vešel ve známost jako ChAI-4  a jeho posláním se stalo ověření stability a ovladatelnosti letounu řešeného jako létající křídlo. Protože byly práce na letounu typu ChAI-4 sponzorovány Centrálním sovětem Osoaviachimu (Společnost pro podporu obrany, letecké a chemické výroby) Ukrajinské SSR, zmíněný stroj obdržel též pojmenování „Osoaviachimovec Ukrainy“. Vzhledem k tomu, že konstrukce zmíněného stroje sebou přinášela příliš mnoho nového, padlo rozhodnutí, aby byla stabilita a ovladatelnost létajícího křídla s šípovou náběžnou hranou nejprve ověřena za pomoci zmenšeného bezmotorového analogu. Zmíněný stroj vešel ve známost jako „Osoaviachimovec ChAI“ a byl pojat jako přesná aerodynamická zmenšenina letounu typu ChAI-4. Kromě toho byl řešen jako jednomístný, byl opatřen otevřeným kokpitem a postrádal podvozek. Naproti tomu v trupové gondole letounu typu ChAI-4 se nacházela pohonná jednotka v podobě 100 hp hvězdicového (vzduchem chlazeného) pětiválce typu M-11 z dílny A.D. Švecova v tlačném uspořádání a uzavřená dvoumístná kabina. S letounem typu ChAI-4 se totiž výhledově počítalo jako s turistickým či spojovacím strojem. Shodný byl přitom u obou zmíněných letounů, „Osoaviachimovec ChAI“ a ChAI-4, též systém řízení. K jejich ovládání konkrétně sloužily pohyblivé horizontální dvousektorové plochy, které okupovaly odtokovou hranu křídla, a směrová kormidla. Ta byla zase umístěna na odtokové hraně zdvojené SOP, která byla uchycena ke koncům křídla. Zatímco vnější pár pohyblivých horizontálních ovládacích ploch zastával současně funkci křidélek a výškovek, vnitřní pár pohyblivých horizontálních ovládacích ploch sloužil k vyvažování. Práce na kluzáku typu „Osoaviachimovec ChAI“ probíhaly praktiky paralelně s pracemi na experimentálním letounu typu ChAI-4. Zkoušky kluzáku typu „Osoaviachimovec ChAI“ se rozeběhly v únoru roku 1934 a potvrdily životaschopnost letounu řešeného jako létající křídlo s šípovou náběžnou hranou. Později byla postavena též dvoumístná verze kluzáku typu „Osoaviachimovec ChAI“, která vešla ve známost jako „P.P.Postyšev“ (ChAI-2) a byla rovněž úspěšná. Zatímco oba zmíněné kluzáky létaly dobře, letoun typu ChAI-4 se ukázal být zcela nevydařenou konstrukcí. Problémy se přitom vyskytly již při prvním letu, ke kterému se tento stroj vydal dne 20. června 1934, s B.N. Kudrinem za kniplem. Zmíněný stroj se totiž nejprve odmítal vůbec odlepit od VPD. Teprve až poté, co s ním Kudrin najel rychlostí 180 km/h na nerovnost, což jej vymrštilo do malé výšky nad VPD, vzlétl. Při letu navíc prototyp letounu typu ChAI-4 odmítal držet kurz a neustále sebou škubal směrem nahoru a dolů. Účinnost podélného řízení tohoto stroje byla mizerná. Na pohyb kniplu směrem od sebe a k sobě nejenže reagoval nedostatečně, ale též se zpožděním. S kritikou se ale setkala též nedostatečná směrová stabilita. SOP se směrovými kormidly prototypu letounu typu ChAI-4 totiž nebyly ofukovány vrtulí pohonné jednotky, neboť se nacházely na koncích křídla, a tak měly nízkou účinnost. Bez problémů se přitom neobešlo ani přistání. Přistání s prototypem letounu typu ChAI-4 bylo totiž možné pouze při poměrně vysoké rychlosti (100 km/h) a pod malým úhlem náběhu. Díky tomu bylo dosednutí s tímto strojem poněkud tvrdé. Jeho podvozek to ale naštěstí vydržel. První let prototypu letounu typu ChAI-4 se proto omezil na několik okruhů kolem letiště a trval pouhých 15 min. Jedním z důvodů toho, proč měl letoun typu ChAI-4 na rozdíl od shodně koncipovaného kluzáku typu „Osoaviachimovec ChAI“ tak mizernou stabilitu a ovladatelnost, byla skutečnost, že měl znatelně větší klopivý moment. Konstruktéři institutu ChAI totiž u tohoto stroje posun těžiště proti kluzáku typu „Osoaviachimovec ChAI“ vlivem zástavby motory do zádě trupové gondoly vykompenzovali tak, že posunuli kabinu směrem dopředu. Díky tomu trupová gondola prototypu letounu typu ChAI-4 „vyčnívala“ nějaký metr před náběžnou hranu křídla. Zmíněný stroj měl navíc v porovnání s kluzákem typu „Osoaviachimovec ChAI“ znatelně vyšší vzletovou hmotnost. Díky tomu na jeho křídlo působilo třikrát vyšší plošné zatížení. Neblahý vliv na letové vlastnosti prototypu letounu typu ChAI-4 měla ale též instalace motoru v poměrně velké výšce nad křídlem. Díky tomu totiž tah vrtule vyvozoval klopení „čumákem“ směrem dolů, což negativně ovlivňovalo nejen vyvážení v podélném směru, ale i stoupavost. Problémy s odpoutáním od VPD byly zase přičteny špatné konstrukci podvozku. Podvozek prototypu letounu typu ChAI-4 byl totiž opatřen hydraulickým systémem, který zajišťoval, aby tento stroj při přistání dosedal na všechny tři body současně. Díky tomu se ale při rozjezdu nohy hlavních podvozku zasouvaly, zatímco ostruhový podvozek se současně vysouval. To vedlo k tomu, že se prototyp letounu typu ChAI-4 při rozjezdu klopil „čumákem“ směrem dolů. V srpnu roku 1934 Kudrin s tímto strojem vykonal ještě dva lety. Poté za jeho knipl usedl L.S. Ryžkov. Následně prototyp letounu typu ChAI-4 prošel úpravami, které vycházely z doporučení zkušebních pilotů. Pohonná jednotka tohoto stroje byla přitom posunuta, za účelem snížení klopivého momentu, o 100 mm směrem dolů. Současně nad náběžnou hranou střední partie křídla tohoto stroje přibyl jeden pár pohyblivých slotů, který současně plnil funkci dodatečné výškovky. Zmíněné úpravy se ale ukázaly být zcela neúčinnými. První pokus o vzlet s takto modifikovaným prototypem letounu typu ChAI-4, který byl učiněn dne 12. července 1937, totiž skončil havárií. Od opravy zmíněného stroje bylo opuštěno. V dalších zkouškách prototypu letounu typu ChAI-4 se již nepokračovalo. Zkušenosti, které se konstrukčnímu týmu institutu ChAI podařilo nastřádat s tímto strojem, následně našly uplatnění na při návrhu poměrně úspěšného lehkého jednomotorového dopravního 12-ti místného létajícího křídla typu ChAI-AviaVNITO-3 (ChAI-8) „Sergej Kirov“.

Popis:  Jednomotorový experimentální letoun typu ChAI-4 byl řešen jako létající křídlo s trupovou gondolou v ose a zdvojenou svislou ocasní plochou na kocích. Kostra draku zmíněného stroje byla zhotovena ze dřeva. Potah draku letoun typu ChAI-4 byl z části překližkový a z části plátěný. Kovovou konstrukci mělo pouze motorové lože s motorovou kapotou. Poměrně krátká, úzká a vysoká trupová gondola letoun typu ChAI-4 měla průřez na výšku postavené elipsy a ploché boky. V přední části trupové gondoly tohoto stroje, která „vyčnívala“ nějaký metr před náběžnou hranu křídla, se nacházela uzavřená dvoumístná tandemově uspořádaná kabina se sedadlem pilota vpředu a sedadlem pasažéra vzadu. Pracoviště pilota bylo přitom opatřeno „stíhačkovým“ překrytem, který vystupoval nad hřbet zkosené špice trupu a svou zadní částí plynule přecházel ve vyvýšený hřbet střední partie trupu. Do boků vyvýšeného hřbetu střední partie trupu, na úrovni sedadla pasažéra, byl navíc vetknut jeden pár nevelkých obdélníkových okének. V zadní části trupové gondoly letounu typu ChAI-4 se nacházela instalace pohonné jednotky v podobě 100 hp hvězdicového (vzduchem chlazeného) pětiválce typu M-11. Zmíněný motor roztáčel jednu dvoulistou vrtuli v tlačeném uspořádání. Jeho válce vystupovaly z motorové kapoty a nebyly nijak kryty. Zásoba paliva a oleje pro pohonnou jednotku letounu typu ChAI-4 přitom činila 120 kg. Dolnoplošně uspořádané šípové křídlo tohoto stroje mělo rozpětí 12,00 m, plochu 21,25 m², kladné vzepětí a náběžnou a odtokovou hranu s konstantním kladným úhlem šípu v celém rozpětí. Úhel šípu náběžné hrany letounu typu ChAI-4 přitom činil 22°. Odtokovou hranu křídla tohoto stroje v celém rozpětí okupovaly pohyblivé dvousektorové plochy. Zatímco vnitřní sektory pohyblivých křídelních horizontálních ploch letounu typu ChAI-4 sloužily k vyvažování, jejich vnější sektory plnily funkci křidélek a výškových kormidel současně. Jednalo se tedy o tzv. elevony. Pokud pilot přitáhl knipl k sobě, oba dva elevony se současně vychýlily směrem nahoru. V případě, že jej odtáhl od sebe, oba dva elevony se současně sklopily směrem dolů. Tak bylo ovládáno klopení. Pohybem kniplu do stran se zase oba dva elevony letounu typu ChAI-4 rozevíraly směrem od sebe. Tak bylo zase ovládáno klonění. Později, za chodu zkoušek, byly navíc nad náběžnou hranu střední partie křídla tohoto stroje instalovány pohyblivé sloty. Zmíněné sloty měly přibližně shodné rozpětí jako pohyblivé vyvažovací plochy, které se nacházely na odtokové hraně, a současně plnily funkci dodatečných výškovek. Ke koncům křídla letounu typu ChAI-4 byla uchycena zdvojená svislá ocasní plocha (SOP), která měla tvar kosočtverce se zaoblenými rohy. Obě dvě SOP tohoto stroje se přitom sestávaly z kýlu a směrového kormidla. Vzletové a přistávací zařízení letounu typu ChAI-4 tvořil pevný kolový podvozek ostruhového typu. Zatímco instalace hlavních podvozků se nacházela pod náběžnou hranou křídla, ostruhový podvozek byl uchycen k břichu zadní partie trupové gondoly. Nohy hlavní podvozků letounu typu ChAI-4 byly navzájem propojeny hydraulickým zařízením, které zajišťovalo, že tento stroj při přistání dosedal na všechny tři body.

Verze:  žádné

Vyrobeno:  jeden prototyp

Uživatelé:  žádní (pouze výzkumný stroj)

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden pístový motor typu Švecov M-11 s max. výkonem 100 hp

Kapacita:    jeden cestující

Výzbroj:     žádná