Bisnovat SK-1 (SK-CAGI)

Typ:  výzkumný rychlostní letoun

Určení:  výzkum aerodynamiky letu pístového letounu s křídlem s vysokým plošným zatížením vysokou rychlostí

Historie:  V roce 1938 byla tehdejším vedoucím institutu CAGI (Centrální institut aero- a hydrodynamiky) M.N. Šulženkem schválena stavba experimentálního letounu určeného k ustanovení světového rychlostního rekordu. Zmíněný stroj měl tedy mít shodné poslání jako letoun typu Stal-6 z dílny italského imigranta R.L. Bartiniho, který v roce 1933 jako první letoun sovětské konstrukce překonal hranici 400 km/h. Díky novým poznatkům v aerodynamice a v neposlední řadě též díky pokrokům ve vývoji leteckých motorů měl ale v porovnání s Bartiniho typem Stal-6 dosahovat téměř dvojnásobné rychlosti. Návrhem nového rychlostního experimentálního letounu M.N. Šulženko pověřil M.R. Bisnovata, který předtím pracoval nejprve pro N.N. Polikarpova a poté pro V.K. Tairova. Bisnovatovi byla následně speciálně za tímto účelem v hlavní dílně institutu CAGI zřízena vlastní konstrukční kancelář. Bisnovatův rychlostní letoun vešel ve známost jako SK-CAGI a dle zadání, které bylo schváleno na jaře roku 1939, měl být postaven ve dvou prototypech. Jejich pohon měl obstarávat tehdy zcela nový 1 050 hp kapalinou chlazený motor typu M-105 z dílny V.J. Klimova. Dle technického zadání měl zmíněný stroj ve výškách mezi 5 000 a 6 000 m dosahovat rychlosti 700 až 800 km/h. Požadavek na přistávací rychlost zněl 120 až 130 km/h. Výstup na výšku 6 000 m mu neměl zabrat více než 6,2 minut. Bisnovat letoun typu SK-CAGI pojal jako jednomístný dolnoplošník s klasicky koncipovanými ocasními plochami a zatahovatelným podvozkem ostruhového typu. Drak zmíněného stroje byl kompletně zhotoven z kovu, teda vyjma potahu křidélek a ocasních ovládacích ploch, který byl plátěný. Vřetenovitý trup letounu typu SK-CAGI měl minimální možný průřez (0,85 m²). Průřez trupu byl u tohoto stroje v podstatě dán průměrem motoru. Překryt pilotní kabiny letounu typu SK-CAGI byl, kuli redukci aerodynamického odporu, zcela zapuštěn do obrysu hřbetu trupu. Protože díky tomu poskytoval výhled prakticky jen nahoru a do stran, pilotní sedadlo tohoto stroje bylo umístěno, pod výklopnými (směrem dopředu) hřbetními dvířky, na hydraulickém zvedáku. Při vzletu a přistání se pilotní sedadlo nacházelo v horní pozici. V tomto případě pilota hlava vyčnívala nad úroveň hřbetu trupu, zatímco otevřená hřbetní dvířka překrytu zastávala funkci větrného štítku. Křídlo letounu typu SK-CAGI bylo, kuli redukci aerodynamického odporu, velmi malé. Jeho plocha činila pouhých 9,57 m², což bylo o mnoho méně než měla křídla stíhacích jednoplošníků té doby. Plocha křídla předchůdce tohoto stroje v podobě letounu typu Stal-6 přitom činila 13,8 m², zatímco frontový stíhací Jak-1 měl plochu křídla celých 14,8 m². Díky tomu na plochu křídla letounu typu SK-CAGI v průběhu letu působilo poměrně velké zatížení (až 220 kg/m²). Protože na aerodynamiku draku má vliv i kvalita povrchu potahu, potah křídla letounu typu SK-CAGI byl vyleštěn tak, že se lesknul jako zrcadlo. To bylo provedeno tak, že byla k duralovému potahu křídla nejprve přilepena, nitrolepidlem, Markyzetová tkanina s prachovým korkem. Poté byl takto upravený potah křídla důkladně vyleštěn. Shodná úprava povrchu potahu křídla byla přitom použita též u stratosférického experimentálního letounu typu BOK-15 z dílny institutu BOK. Křídlo letounu typu SK-CAGI bylo řešeno jako výměnné. Díky tomu bylo zmíněný stroj možné využívat též k testování aerodynamiky křídel s různými profily při vysokých rychlostech. Protože bylo křídlo letounu typu SK-CAGI velmi štíhlé, hlavní podvozky, které se zatahovaly do jeho útrob, bylo u tohoto stroje nezbytné opatřit velmi malými koly. První prototyp letounu typu SK-CAGI vešel ve známost jako SK-1 a byl dokončen dne 18. listopadu 1939. Zmíněný stroj nejprve prošel zkouškami v aerodynamickém tunelu institutu CAGI typu T-104. Teprve až poté, v lednu roku 1940, byl opatřen motorem. Současně obdržel nástřik efektních rudých pruhů na bocích trupu. Kromě toho byl tehdy jeho potah dokonale vyleštěn. Rolovací zkoušky prototypu SK-1 se rozeběhly dnem 5. února 1940. Protože byla VPD letiště, na kterém byl testován, pokryta sněhem, ještě předtím byl opatřen pevným (nezatahovatelným) lyžovým podvozkem. Do oblak se prototyp SK-1 poprvé vydal dne 15. února toho samého roku. Zmíněný let trval pouhých 8 min a málem skončil nehodou. Důvodem toho byla skutečnost, že měl velmi špatnou stabilitu. Před dalším letem byly proto vneseny změny do konstrukce jeho SOP. Dne 20. března 1940 se podařilo tento stroj rozehnat, v konfiguraci s pevným lyžovým podvozkem a otevřeným překrytem kabiny, na povzbuzujících 540 km/h (ve výšce 3 000 m). Na druhou stranu se zkoušky prototypu SK-1 neobešly bez problémů. Kromě problémů s nedostatečnou stabilitou zkoušky tohoto stroje sužovaly potíže s přehříváním oleje. Při jednom ze zkušebních letů, který byl uskutečněn dne 26. března toho samého roku, se navíc objevily potíže se synchronizací vztlakových klapek. Protože nebyla následně učiněna náprava, tento nežádoucí jev se dne 5. května 1940 znovu opakoval, což málem vyústilo nehodou. Další problémy se objevily poté, co byl pevný lyžový podvozek nahrazen zatahovatelným kolovým podvozkem. Skutečnost, že kola hlavního podvozku prototypu SK-1 byla velmi úzká (aby se vešla do útrob křídla), spolu s vysokou přistávací rychlostí tohoto stroje, která byla důsledkem vysokého plošného zatížení na křídlo, totiž činila jejich brzdy nedostatečně účinnými. Později proto prototyp SK-1 obdržel podvozková kola s větší šířkou. S novými podvozkovými koly se přitom tento stroj do oblak poprvé vydal v květnu roku 1940. Na konci června měl prototyp SK-1 na svém kontě již okolo 30-ti zkušebních letů. Protože výkonnostní parametry prototypu SK-1, včetně rychlosti a dostupu, nebylo kuli potížím s přehříváním motoru, špatné stabilitě a problémům s vysouváním a zasouváním podvozku možné stanovit, v září roku 1940 padlo rozhodnutí, aby byly závodní zkoušky tohoto stroje s definitivní platností zastaveny. Současně padlo rozhodnutí, aby byly všechny parametry letounu typu SK-CAGI, které se nepodařilo naměřit za pomoci prototypu SK-1, stanoveny s prototypem druhým, známým jako SK-2.

Popis (model SK-1):  Experimentální rychlostní letoun typu SK-1 byl koncipován jako jednomístný dolnoplošník s klasicky koncipovanými ocasními plochami. Drak tohoto stroje byl kompletně zhotoven z kovu, tedy vyjma potahu směrového kormidla, výškovým kormidel a křidélek, který byl plátěný. Trup letounu typu SK-1 měl vřetenovitý tvar a průřez na výšku postavené elipsy. Jeho průřez činil pouhých 0,85 m². To bylo dáno průměrem pohonné jednotky v podobě 1 050 hp kapalinou chlazeného vidlicového dvanáctiválce typu M-105. Zmíněný motor byl instalován v přídi a roztáčel jednu třílistou tažnou vrtuli typu VIŠ-52 s průměrem 2,95 m. Vzduchový chladič vody, která sloužila k chlazení motoru typu M-105, byl umístěn pod vanovitým krytem nacházejícím se pod střední partií křídla, přímo za šachtami hlavních podvozků. Protože pracovní tlak v systému chlazení činil 1,1 kg/cm², zatímco pracovní teplota se pohybovala mezi 110 a 115 °C, letoun typu SK-1 bylo možné opatřit chladičem vody s velmi malým (přibližně polovičním) čelním průřezem 0,17 m², což mělo pozitivní vliv na aerodynamický odpor. Na břichu motorové kapoty, přímo před šachtami hlavních podvozků, se nacházel kapsovitý lapač vzduchu karburátoru. Do hřbetu motorové kapoty byl zase vetknut lapač vzduchu chladiče oleje. Přímo za motorovou sekcí, resp. přímo nad křídlem, se nacházela instalace palivových nádrží. Jednomístný kokpit byl umístěn až za úrovní křídla a byl opatřen překrytem, který byl zcela zapuštěn do obrysu hřbetu trupu. Protože díky tomu poskytoval výhled prakticky jen nahoru a do stran, pilotní sedadlo tohoto stroje bylo umístěno, pod výklopnými (směrem dopředu) hřbetními dvířky, na hydraulickém zvedáku. Při vzletu a přistání se pilotní sedadlo nacházelo v horní pozici. V tomto případě pilota hlava vyčnívala nad úroveň hřbetu trupu, zatímco otevřená hřbetní dvířka překrytu zastávala funkci větrného štítku. Zadní část trupu letounu typu SK-1 ukrývala šachtu ostruhového podvozku a plynule přecházela v kýl svislé ocasní plochy. Dolnoplošně uspořádané dvounosníkové křídlo letounu typu SK-1 bylo řešeno jako nedělené a mělo půdorys ve tvaru lichoběžníku, zaoblené koncové oblouky, mírné kladné vzepětí, rozpětí 7,30 m a plochu 9,57 m². Mechanizace křídla tohoto stroje se sestávala ze vztlakových klapek z dílny institutu CAGI a křidélek. Vzhledem k tomu, že bylo křídlo letounu typu SK-1 pojato jako snadno snímatelné, v průběhu zkušebního programu jej bylo možné zaměnit křídlem s jiným profilem. Klasicky koncipované ocasní plochy letounu typu SK-1 měly tvar lichoběžníku a sestávaly se z jedné svislé plochy (SOP), která byla integrální součástí trupu, a jedné středoplošně uspořádané vodorovné plochy (VOP) s nulovým vzepětím. Zatímco na odtokové hraně SOP se nacházelo směrové kormidlo, odtokovou hranu VOP tohoto stroje okupovala dvojice výškových kormidel. Směrovka i obě dvě výškovky letounu typu SK-1 byly opatřeny vyvažovací ploškou. Vzletové a přistávací zařízení letounu typu SK-1 tvořil zatahovatelný tříbodový kolový podvozek ostruhového typu. Zasouvání a vysouvání podvozků tohoto stroje bylo hydraulické. Hlavní podvozky letounu typu SK-1 byly opatřeny koly s rozměry 500 x 150 mm a zatahovaly se, směrem k podélné ose trupu, do útrob křídla. Ostruhový podvozek tohoto stroje byl řešen jako řiditelný a zasouval se, po směru letu, do útrob ocasní části.

Verze:

SK-1 – výše popsaný první prototyp letounu typu SK-CAGI. Zmíněný letoun se do oblak poprvé vydal dne 15. února 1940.

SK-2 – druhý prototyp letounu typu SK-CAGI s modifikovanou konstrukcí draku. Zmíněný letoun se do oblak poprvé vydal dne 10. listopadu 1940. viz. samostatný text

Vyrobeno:  jeden prototyp modelu SK-1 a jeden prototyp modelu SK-2

Uživatelé:  žádní (pouze výzkumný stroj)

SK-1

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden pístový motor typu Klimov M-105 s max. výkonem 1 050 hp 

Výzbroj:     žádná

* pouze vypočtený odhad. V průběhu zkušebního programu se podařilo dosáhnout rychlosti 540 km/h, a to v konfiguraci s pevným lyžovým podvozkem a otevřeným překrytem kabiny.