NIAI (Bakšaev) LIG-7 (RK)

Typ:  výzkumný letoun

Určení:  výzkum letových charakteristik letounu s křídlem s proměnnou plochou

Historie:  Pokroky ve vývoji leteckých motorů a v aerodynamice draku, které sebou přinesla 30. léta 21. století, vedly k tomu, že rychlost letecké techniky tehdy neustále rostla. Toho, že bojové letouny tehdy dosahovaly stále vyšších rychlostí, bylo přitom důsledkem nejen postupného opouštění od koncepce dvouplošníku ve prospěch jednoplošné koncepce, ale též toho, že tehdejší konstruktéři pro své letouny navrhovali křídla se stále menšími rozměry. Křídlo s menšími rozměry totiž vyvozuje menší aerodynamický odpor. Redukce rozměrů křídla sice sebou přináší pokles aerodynamického odporu, což má pozitivní vliv na rychlost, na druhou stranu na menší křídlo působí větší plošné zatížení, což má zase negativní vliv na délku rozjezdu a dojezdu při vzletu a přistání a v neposlední řadě též na obratnost. Možností, jak zkombinovat přednosti křídla s malou plochou s přednostmi křídla s velkou plochou, se přitom tehdy nabízelo hned několik. Jednou z nich bylo teleskopické křídlo. U takového křídla je totiž možné měnit za letu plochu a rozpětí. Jako první teleskopické křídlo použil sovětský emigrant I. Machonin, který působil ve Francii, a to na prototypu letounu typu Mak-10. Zmíněný stroj byl opatřen křídlem s pohyblivými vnějšími částmi, které bylo možné zasouvat do útrob střední části. Díky tomu bylo u křídla letounu typu Mak-10 možné měnit (za letu) rozpětí v rozmezí 13-ti m a 21-ti m a plochu v rozmezí 21-ti m² a 33-ti m². Prototyp letounu typu Mak-10 poprvé vzlétl dne 11. srpna 1931, jako první letoun na světě s teleskopickým křídlem. Protože nevzbudil zájem ani ze strany vlády ani ze strany armády, jeho vývoj nakonec nepřekročil prototypové stádium. Prakticky ve stejnou dobu se rozeběhly práce na podobném letounu přímo v SSSR. Zde byl zase hlavním propagátorem myšlenky teleskopického křídla s měnitelnou plochou mladý konstruktér G.I. Bakšaev, který tehdy působil v UK GVF (Výcvikové centrum Civilního letectva) z Leningradu. Zatímco Machonin pro svůj letoun typu MAK-10 zvolil křídlo s proměnným rozpětím i plochou, Bakšaev prosazoval koncepci křídla, u kterého bylo možné měnit pouze plochu. Takové křídlo se sestávalo z několika pohyblivých sekcí se zmenšujícími se rozměry směrem od kořenů, které se zasouvaly do sebe, a jedné štíhlé pevné centrální sekce s konstantní hloubkou a rozpětím. K vysouvání a zasouvání pohyblivých sekcí přitom sloužil lanový mechanismus, který byl obsluhován ručně z kabiny. Bakšaev projekt takto koncipovaného křídla GKHT (Státní výbor pro vynálezy) prezentoval na konci roku 1931. Protože zmíněný projekt dokázal zaujmout, letoun s křídlem s měnitelnou plochou byl zařazen do vývojových plánů na léta 1932 až 1934. Zmíněný letoun obdržel označení U-3bis a měl být pojat jako jednomotorový dvoumístný cvičný stroj dřevěné konstrukce. Jeho pohon měl obstarávat 200 hp kapalinou chlazený motor typu M-48. Dle zadání měl být letoun typu U-3bis vyzbrojen kulometem a měl mít max. rychlost 180 km/h, přistávací rychlost 40 km/h, dostup 5 000 m a dolet 720 km. V případě přistávací rychlosti se přitom jednalo o 1,5 x nižší hodnotu než u slavného dvouplošníku typu U-2 (Mule) z dílny N.N. Polikarpova. Vývoj letounu typu U-3bis byl zadán institutu LII GVF (Leningradský institut inženýrů Civilního letectva), později známém jako NIAI (Vědecko-výzkumný letecký institut). Termín předání prototypu ke zkouškám byl stanoven na 1. květen 1933. K tomu ale nedošlo. Na stavbu prototypu letounu typu U-3bis se totiž institutu LII GVF nepodařilo nalézt finanční prostředky ani v roce 1932 ani v roce 1933. Aby toho nebylo málo, tak plánovaná pohonná jednotka v podobě motoru typu M-48 nebyla stále k dispozici. V roce 1934 byl proto projekt letounu typu U-3bis přepracován pro osvědčený motor typu M-11 z dílny A.D. Švecova, který měl ale v porovnání s motorem typu M-48 poloviční výkon (100 hp). V této nové podobě měl zmíněný letoun plnit poslání cvičného, spojovacího a sanitního stroje. S instalací výzbroje se již nepočítalo. Takto přepracovaný letoun typu U-3bis obdržel označení LIG-7, neboť se jednalo o sedmý letoun z dílny leningradského institutu LII GVF v celkovém pořadí. Podstatně častěji se ale pro něj používalo označení RK. Letoun typu RK (LIG-7) byl koncipován jako dvoumístný dolnoplošník s oddělenými kabinami dvoučlenné posádky, pilota a pozorovatele, štíhlým obdélníkovým křídlem a klasicky koncipovanými ocasními plochami. Každá polovina křídla tohoto stroje procházela šesti do sebe zasunutými aerodynamickými sekcemi s šířkou 500 mm, jednou pevnou a pěti posuvnými. Plochu křídla letounu typu RK (LIG-7), která činila 16,56 m², bylo možné zvětšit až na 23,85 m², a to vysunutím všech pěti párů pohyblivých aerodynamických sekcí. K jejich vysouvání a zasouvání sloužil lanový mechanismus, který byl obsluhován ručně ze zadní kabiny. Práce na úvodním projektu letounu typu RK (LIG-7) se podařilo završit v roce 1934. Ten samý rok byly mimo jiné provedeny též pevnostní výpočty křídla a testy v aerodynamickém tunelu. Kromě toho se podařilo postavit zkušební vzorek křídla pro statické testy a provést statické zkoušky žeber křídla. Stavba tak nekonvenčně řešeného letounu, jakým byl typ RK (LIG-7) byla ale pro vysokoškolskou dílnu poněkud velkým soustem. V průběhu stavby byly navíc do jeho konstrukce vneseny některé změny. Zmíněný stroj tehdy konkrétně obdržel modifikované křídlo se zvětšeným rozpětím (z 8,0 m na 11,3 m) a konvenčními křidélky na místo křidélek se spoilery, které Bakšaev poprvé použil u letounu typu Leningradskyj Komsomolec (LIG-4), a podvozek z letounu typu U-2 (Mule) na místo původně zvažovaného podvozku s polobalonovými pneumatikami. Z tohoto důvodu se kompletaci prototypu letounu typu RK (LIG-7) nepodařilo završit dříve než v březnu roku 1937. Dolaďování konstrukce tohoto stroje ale zabralo ještě další polovinu roku. Povolení k zahájení letových zkoušek bylo proto prototypu letounu typu RK (LIG-7) vystaveno až v říjnu roku 1937. Ke svému prvnímu letu se tento stroj vydal dne 21. listopadu 1937. Zpočátku byl prototyp letounu typu RK (LIG-7) testován v konfiguraci s plně zataženými teleskopickými aerodynamickými sekcemi. Poprvé byly zmíněné sekce za letu vysunuty dne 1. prosince toho samého roku. Tehdy prototyp letounu typu RK (LIG-7) vykonal hned dva zkušební lety. Při prvním z nich byly ale vysunuty jen tři páry aerodynamickýh sekcí. K úplnému vysunutí všech pěti párů aerodynamických sekcí došlo až v průběhu druhého z těchto dvou letů. Ke dni 9. prosince 1937 prototyp letounu typu RK (LIG-7) vykonal celkem 16 zkušebních letů. Celkové hodnocení tohoto stroje bylo kladné. Zmíněný letoun měl dobrou stabilitu a ovladatelnost se všemi konfiguracemi křídla. Pilot přitom na kniplu nepociťoval rozdíl mezi plně zasunutými a plně vysunutými aerodynamickými sekcemi. A nejen to. Prototyp RK letounu typu (LIG-7) byl schopen stabilního horizontálního letu i bez zásahu do řízení (kdy pilot neměl ruce na kniplu), a to jak v konfiguraci s plně zasunutými, tak i v konfiguraci s plně vysunutými aerodynamickými sekcemi. Lanový mechanismus pro vysouvání a zasouvání teleskopických aerodynamických sekcí pracoval bezproblémově. Jejich vysouvání a zasouvání za letu přitom šlo dokonce ještě lehčeji než při státní na zemi. Nežádoucí vibrace nebyly pozorovány v žádném letovém režimu, včetně horizontálního letu, vzletu a přistání. S plně zasunutými (plně vysunutými) teleskopickými aerodynamickými sekcemi měl prototyp letounu typu RK (LIG-7) max. rychlost 156 km/h (143 km/h), dostup 2 900 m (3 100 m), délku rozjezdu při vzletu 250 m (135 m), přistávací rychlost 105 km/h (68 km/h) a délku dojezdu při přistání 210 m (110 m). Vysunutí aerodynamických sekcí tedy sebou přineslo razantní snížení přistávací rychlosti a délky rozjezdu a dojezdu při vzletu a přistání, jak se koneckonců předpokládalo. Pokud by však jeho pohon obstarával původně zvažovaný 200 hp motor typu M-48, dosahoval by o nějakých 60 km/h vyšší rychlosti. Ani stoupavost prototypu letounu typu RK (LIG-7) nebyla žádná sláva. Zatímco na výšku 1 000 m byl schopen vystoupat za 7,5 minut, výstup na výšku 2 000 m tomuto stroji zabral 14,5 minut. To byl přitom důsledek nízkého výkonu použitého motoru a značného aerodynamického odporu draku. Motor prototypu letounu typu RK (LIG-7) totiž postrádal kapotu, zatímco podvozek tohoto stroje nebyl opatřen aerodynamickými kryty. Na aerodynamice se ale nemálo neblaze podepsaly též poměrně tlusté výsuvné aerodynamické sekce křídla. Zkušenosti, které G.I. Bakšaev nabyl při projektování, stavbě a testování prototypu letounu typu RK (LIG-7), následně zužitkoval při vývoji experimentálního stíhacího letounu typu SRK s teleskopickým křídlem, který měl dle předběžných výpočtů dosahovat na svou dobu úctyhodné rychlosti 780 km/h. Zmíněný stroj ale nakonec neopustil rýsovací prkno. Jediným hmatatelným produktem celého programu SRK se stal bezmotorový kluzák typu P-47, který měl sloužit k testování ovládacího mechanismu teleskopického křídla letounu typu SRK za reálných podmínek.

Popis:  Dvoumístný experimentální letoun typu RK (LIG-7) byl řešen jako jednomotorový dolnoplošník s klasicky koncipovanými ocasními plochami. Trup tohoto stroje ukrýval dvě samostatné kabiny posádky. Zatímco v přední kabině sděl pilot, zadní kabina byla vyhrazena pro pozorovatele. Pilotní kabina letounu typu RK (LIG-7) byla opatřena hraným dvoudílným překrytem, který vystupoval nad špici a svou zadní částí plynule přecházel ve vyvýšený hřbet trupu. Naproti tomu překryt kabiny pozorovatele byl zcela zapuštěn pod obrys hřbetu trupu. Zasklení překrytů obou dvou kabin letounu typu RK (LIG-7) bylo zhotoveno z celuloidu. Zatímco zasklení překrytu pilotní kabiny tohoto stroje bylo rozděleno na devět okének, tři čelní, čtyři postranní a dvě hřbetní, zasklení překrytu kabiny pozorovatele bylo řešeno jako nedělené. V přední části trupu letounu typu RK (LIG-7), přímo před pilotní kabinou se nacházela instalace pohonné jednotky v podobě 100 hp hvězdicového (vzduchem chlazeného) pětiválce typu M-11. Zmíněný motor měl nekryté válce a roztáčel jednu dvoulistou tažnou vrtuli s dřevěnými listy. Zadní část trupu letounu typu RK (LIG-7) zase plynule přecházela v kýl SOP. Dolnoplošně uspořádané křídlo tohoto stroje mělo rozpětí 11,30 m, konstantní hloubku 1,50 m, plochu 16,56 m², zaoblené koncové oblouky, nulové vzepětí a aerodynamický profil M-6 a bylo vyztuženo čtyřmi páry lan. Zatímco dva z nich byly nataženy mezi horní plochou křídla a hřbetem trupu, zbylé dva z nich byly uchyceny mezi dolní plochou křídla a pylonem ve tvaru pyramidy, který byl připevněn k břichu trupu, přímo za hlavním podvozkem. Křídelní úchyty napínacích lan se přitom nacházely ve vzdálenosti 4 m od podélné osy trupu. Křídlo letounu typu RK (LIG-7) bylo řešeno jako dvounosníkové a mělo dřevěnou kostru a plátěný potah. Jeho mechanizace se omezovala na křidélka. Každá polovina křídla tohoto stroje procházela středem šesti 500 mm širokých sekcí překližkové konstrukce s aerodynamickým profilem CAGI-846, jednou pevnou a pěti pohyblivými. Ty se vysouvaly z útrob pevné aerodynamické sekce, která měla největší hloubku a výšku a byla uchycena k bokům trupu. Naproti tomu nejmenší hloubku a výšku měla poslední posuvná sekce, která přiléhala přímo k potahu křídla (a po vysunutí se nacházela nejdále od trupu). K vysouvání a zasouvání zmíněných aerodynamických sekcí sloužil lanový mechanismus, který byl obsluhován ručně pozorovatelem. Ovládací „kolo“ navijáku zmíněného lanového mechanismu se přitom nacházelo na pravoboku jeho kabiny. Po úplném vysunutí se sousední aerodynamické sekce navzájem překrývaly o 40 mm. Každá z nich se tedy vysouvala jen o 460 mm. Vysunutí všech pěti párů posuvných aerodynamických sekcí vedlo ke vzrůstu nosné plochy z 16,56 m² na 23,85 m². V tomto případě se vně posuvných sekcí nacházely pouze vnější části křídla s křidélky. Celkové rozpětí plně vysunutých aerodynamických sekcí činilo 6,27 m a odpovídalo přibližně dvěma třetinám celkového rozpětí křídla. Zatímco úplné vysunutí všech pěti párů posuvných aerodynamických sekcí zabralo 40 sec, jejich kompletní zasunutí do vnitřní pevné aerodynamické sekce trvalo 25 až 30 sec. Ocasní plochy letounu typu RK (LIG-7) se sestávaly z jedné lichoběžníkové svislé plochy (SOP) a jedné vyztužené (za pomoci dvou párů vzpěr) hornoplošně uspořádané lichoběžníkové vodorovné plochy (VOP) s nulovým vzepětím. Zatímco na odtokové hraně SOP se nacházelo směrové kormidlo, odtokovou hranu VOP okupovala dvojice výškových kormidel. Vzletové a přistávací zařízení letounu typu RK (LIG-7) tvořil tříbodový podvozek ostruhového typu. Hlavní podvozek byl uchycen k břichu přední části trupu, na úrovni kabiny pilota, a byl osazen dvojicí kol z letounu typu U-2. Ostruhový podvozek letounu typu RK (LIG-7) měl podobu jednoduché odpružené ostruhy a byl instalován pod zádí trupu.

Verze:  žádné

Vyrobeno:  jeden prototyp

Uživatelé:  žádní

Posádka:    pilot a pozorovatel

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

Výzbroj:     žádná

* v konfiguraci s maximální/minimální plochou křídla