Cybin C-1 (LL-1/-2/-3)

Typ:  výzkumný raketový kluzák

Určení:  prověření aerodynamických vlastností šípového křídla s kladným a záporným úhlem šípu náběžné hrany (30°) v průběhu letu rychlostí řádu M=1

Historie:  Ve druhé polovině roku 1945, tedy v samém závěru druhé světové války, se konstrukční tým P.V. Cybina, známého konstruktéra bezmotorových kluzáků, pustil do prací na speciálním výzkumném letounu. Jediným posláním zmíněného stroje, který na počátku roku 1947 obdržel označení C-1, se stalo prověření teoretických poznatků o aerodynamice šípového křídla s kladným a záporným úhlem šípu náběžné hrany při rychlostech řádu M=1. Šípové křídlo s kladným úhlem šípu náběžné hrany se totiž jevilo z hlediska aerodynamiky pro vysoké rychlosti jako výhodnější než tehdy výhradně požívané křídlo s přímou náběžnou hranou, neboť vykazuje vyšší hodnotou kritického Machova čísla (hodnota, při které dochází k výraznému skokovému zvýšení součinitele odporu). Použití šípového křídla se záporným úhlem šípu mělo sebou navíc přinést též větší nosnost, větší dolet, kratší rozjezd a dojezd při vzletu a přistání a lepší obratnost při malých rychlostech. Takto koncipovaná nosná plocha totiž vyvozuje v porovnání s šípovým křídlem s kladným úhlem šípu (a křídlem přímým) vyšší vztlak. Výsledky celého výzkumného programu C-1 měly být pak zužitkovány institutem CAGI (Centrální institut aero- a hydrodynamiky) při návrhu hlavní nosné plochy pro novou generaci rychlých stíhacích letounů s proudovým pohonem. Po koncepční stránce byl výzkumný letoun typu C-1 řešen jako celodřevěný středoplošník s doutníkovitým trupem a ocasními plochami uspořádanými do tvaru kříže. V zádi trupu tohoto stroje se nacházela instalace pohonné jednotky v podobě jednoho raketového motoru na tuhé pohonné látky (TPL) typu PRD-1500. Ten přitom podával tah 1 500 kp po dobu 8 až 10 sec a letoun typu C-1 dokázal při horizontálním letu rozehnat až na 900 km/h. Důvodem volby právě tohoto způsobu pohonu se přitom stala skutečnost, že prachový raketový motor vykazuje zdaleka nejvyšší akcelerací. Díky tomu je ze všech typů pohonných jednotek nejvíce vhodný pro krátké výzkumné lety vysokou rychlostí. Kromě toho tehdy, na konci roku 1945, v SSSR ještě nebyl k dispozici žádný proudový motor, který by mohl zastávat roli pohonné jednotky tak lehkého a malého letounu, jakým byl experimentální letoun typu C-1. S přihlédnutím na poměrně krátkou dobu chodu motoru PRD-1500 byl tento stroj do vzduchu dopravován v závěsu za vlečným letounem, obdobně jako bezmotorový kluzák. Tím se přitom stal dvoumotorový pístový frontový bombardér typu Tu-2 (Bat). Ke vzletu letoun typu C-1 využíval odhazovatelný dvoukolový vozík. Od vlečného lana se tento stroj odpoutával ve výškách mezi 5 000 a 7 000 m. Poté přecházel ve střemhlavý let pod úhlem 45° až 60°. V jeho průběhu docházelo k zážehu prachové raketové pohonné jednotky. Ta přitom letounu C-1 dokázala v průběhu sestupu udělit rychlost 1 000 až 1 050 km/h. Přistání se dělo klouzavým letem na odpružené výsuvné lyži nacházející se v ose břicha trupu. Tomu však předcházelo vypuštění veškeré vody ze všech trupových nádrží (1 000 kg). Ta přitom zastávala roli balastní zátěže. Zatímco vzletová rychlost kluzáku typu C-1 činila 150 až 160 km/h (při hmotnosti 2 039 kg), přistávací rychlost tohoto stroje odpovídala hodnotě 120 km/h (při hmotnosti cca 1 100 kg). V průběhu celého motorizovaného střemhlavého letu byly měřeny parametry aerodynamických sil působících na plochu křídla a zároveň za pomoci fotoaparátů vestavěných do kořenů křídla pořizován obrazový záznam pohybu plátěných proužků nalepených na celé horní ploše křídla (za jejich pomoci byl sledován průběh obtékání vzduchu kolem náběžné hrany). První ze dvou prototypů letounu C-1 nesl označení LL-1 a původně byl opatřen křídlem a vodorovnou ocasní plochou s přímou náběžnou hranou. V rámci první etapy zkušebního programu tento stroj do podzimu roku 1945 vykonal na 30 zkušebních letů. Pro potřeby další etapy letových zkoušek byly na počátku roku 1946 zhotoveny dva sety celokovových šípových nosných ploch. Zatímco jeden z nich obsahoval křídlo s kladným úhlem šípu náběžné hrany (+30°) a záporným vzepětím (-4°), součástí toho druhého se stalo křídlo se záporným úhlem šípu náběžné hrany (-30°) a kladným vzepětím (+12°). Obě dvě zmíněné nosné plochy přitom disponovaly identickou štíhlostí (poměr rozpětí a hloubky) a plochou (10,2 m²) s přímým křídlem, které předtím prošlo zkouškami na prvním prototypu (LL-1). Zcela shodné bylo i uchycení k trupu. Oba zmíněné sety obsahovaly též šípovou vodorovnou ocasní plochu s kladným úhlem šípu náběžné hrany (+40°). Instalaci křídla se záporným úhlem šípu obdržel druhý prototyp letounu C-1. Ten přitom vešel ve známost pod označením LL-3 a do konce roku 1948 vykonal téměř 100 zkušebních letů, které přinesly cenné poznatky o chování takto koncipované nosné plochy. Naproti tomu křídlem s kladným úhlem šípu byl opatřen prototyp první. Jeho označení se přitom v této souvislosti změnilo z LL-1 na LL-2. Protože se mezitím rozeběhly letové zkoušky prototypů stíhacích letounů typu MiG-15 Fagot (I-310) a La-15 Fantail („174“), které byly opatřeny šípovým křídlem s úhlem šípu náběžné hrany (+35°), za letu takto modifikovaný první exemplář letounu C-1 již nebyl zkoušen. Realizace letových zkoušek prototypu C-1 (LL-2) se totiž v této souvislosti stala zcela bezúčelnou. Kromě toho bylo létání s prototypem C-1 (LL-2) shledáno za příliš nebezpečné, neboť se mezitím podařilo nalézt v konstrukci jeho trupu únavové defekty. Zatímco šípové křídlo s kladným úhlem šípu se dočkalo praktického využití ještě dříve, než mohlo být odzkoušeno na jednom z prototypů raketového kluzáku typu C-1, šípovým křídlem se záporným úhlem šípu byly nakonec opatřeny pouze taktické bombardovací letouny řady „140“ (EF140) z dílny zajatecké konstrukční kanceláře OKB-1. Jelikož takto koncipovanou nosnou plochu sužovaly nepřekonatelné problémy s vibracemi koncových částí při vysokých rychlostech, veškeré práce na téma „140“ byly již v roce 1950 zcela zastaveny. Protože křídlo s dopřednou šípovitostí muselo navíc při vysokých rychlostech snášet značné mechanické namáhání, pro jeho konstrukci byly zapotřebí materiály vykazující vysokou pevností a zároveň relativně malou hmotností. Takové ale tehdy, na počátku 50. let, ještě nebyly k dispozici. Křídlo se záporným úhlem šípu se proto v SSSR dostalo opět do popředí zájmu až na konci 70. let, a to v souvislosti se zahájením vývoje stíhacích letounů 5. generace. Na tyto bojové stroje byly totiž kladeny značné nároky z hlediska manévrovacích schopností. Úspěšné začlenění nosné plochy se záporným úhlem šípu do konstrukce experimentálního letounu typu Su-47 Firkin (S-37) z dílny OKB P.O. Suchoje by ale nebylo prakticky vůbec možné bez dostupnosti kompozitních materiálů. Ty totiž vykazují vysokou pevností a zároveň malou hmotností.

Popis:  Jednomístný výzkumný raketový kluzák typu C-1 byl řešen jako jednomotorový středoplošník s ocasními plochami uspořádanými do kříže. Drak tohoto stroje byl zhotoven takřka výhradně ze dřeva. Potahovým materiálem se stala překližka. Poloskořepinový trup letounu C-1 měl doutníkovitý profil s ogivální špicí a na jeho hřbetu v oblasti před náběžnou hranou křídla se nacházel vystouplý polokapkovitým průzračný překryt jednomístné pilotní kabiny. Zatímco špice trupu v oblasti před a střední část trupu v oblasti za jednomístným kokpitem ukrývala nádrže na vodu, do zádě trupu tohoto stroje v oblasti pod svislou ocasní plochou byl vestavěn 1 500 kp raketový motor na tuhé pohonné látky typu PRD-1500 z dílny I.I. Kartukova. Zmíněné nádrže přitom pojaly celkem 1 000 l vody a zastávaly roli centrovací zátěže. Středoplošně uspořádané křídlo letounu C-1 bylo uchyceno ke střední části trupu v oblasti za pilotní kabinou. Zatímco křídlo modelu LL-1 mělo přímou náběžnou hranu a nulové vzepětí, model LL-2 byl opatřen šípovým křídlem s kladným úhlem šípu náběžné hrany (+30°) a záporným vzepětím (-4°), křídlo modelu LL-3 dostalo do vínku záporný úhel šípu náběžné hrany (-30°) a kladné vzepětí (+12°). Křídlo všech tří zmíněných verzí letounu C-1 vykazovalo identickou štíhlostí (poměr rozpětí a hloubky) a plochou (10,2 m²). Shodné bylo též i uchycení ke střední části trupu. Jeho mechanizaci přitom tvořil jeden pár vztlakových klapek s plochou 1,36 m² a jeden pár křidélek s plochou 0,57 m². Celodřevěné přímé křídlo modelu LL-1 bylo řešeno jako dvounosníkové. Konstrukčním materiálem jeho nosníků se stala tzv. „delta drevesina“ (překližka impregnovaná fenolformaldehydovou pryskyřicí). Naproti tomu křídlo modelů LL-2 a LL-3 mělo duralovou konstrukci. Ocasní plochy letounu C-1 se sestávaly z jedné lichoběžníkové svislé plochy (SOP) s plochou 1,82 m² a jedné vodorovné plochy (VOP) s plochou 1,97 m² a navzájem zaujímaly pozici do tvaru kříže. VOP byla tedy uchycena k bokům SOP, přibližně v polovině její výšky. Zatímco na odtokové hraně SOP se nacházelo jednodílné směrové kormidlo s plochou 0,54 m², odtokovou hranu VOP zaujímala po celém rozpětí výšková kormidla s plochou 0,67 m². Jak směrovka, tak i obě výškovky, byly přitom opatřeny vyvažovací ploškou. Zatímco VOP modelu LL-1 měla přímou náběžnou hranu, modely LL-2 a LL-3 byly opatřeny VOP s kladným úhlem šípu náběžné hrany (+40°). Rozpětí VOP všech tří zmíněných verzí letounu C-1 přitom činilo 2,55 m. Vzletové zařízení letounu C-1 tvořil odhazovatelný dvoukolový vozík s rozchodem 1,00 m, který se připevňoval k břichu střední části trupu. Přistání tohoto stroje se dělo na odpružené výsuvné lyži. Ta byla včleněna do břicha trupu v oblasti pod křídlem. Přistávací lyži doplňovala ochranná ostruha nacházející se pod zádí trupu. Ke zmíněné ostruze bylo navíc možné, pro potřeby manipulace na zemi, připevnit nevelký dvoukolový pojezdový vozík.

Verze:

LL-1 – modifikace letounu C-1 s instalací křídla s přímou náběžnou hranou a nulovým vzepětím a přímé vodorovné ocasní plochy. Tento model vznikl v jediném exempláři.

LL-2 – modifikace letounu C-1 s instalací šípového křídla s kladným úhlem šípu náběžné hrany (+30°) a záporným vzepětím (-4°) a šípové vodorovné ocasní plochy s kladným úhlem šípu náběžné hrany (+40°). Jediný exemplář tohoto modelu vznikl konverzí jediného exempláře modelu LL-1.

LL-3 – modifikace letounu C-1 s instalací šípového křídla se záporným úhlem šípu náběžné hrany (-30°) a kladným vzepětím (+12°) a šípové vodorovné ocasní plochy s kladným úhlem šípu náběžné hrany (+40°). Tento model vznikl v jediném exempláři.

Vyrobeno:  dva prototypy (jeden exemplář modelu LL-1 a jeden exemplář modelu LL-3)

Tahač:  Tu-2 (‘Bat’)

Uživatelé:  žádní (pouze výzkumný typ)

LL-1

Posádka:    jeden pilot

Pohon:        jeden raketový motor na TPL typu Kartukov PRD-1500 s max. tahem 1 500 kp

LL-2

Posádka:    jeden pilot

Pohon:        jeden raketový motor na TPL typu Kartukov PRD-1500 s max. tahem 1 500 kp

LL-3

Posádka:    jeden pilot

Pohon:        jeden raketový motor na TPL typu Kartukov PRD-1500 s max. tahem 1 500 kp

* při střemhlavém letu pod úhlem 45° až 60°

Poslední úpravy provedeny dne: 6.6.2013