YFM-1B (38-489) с другими двигателями, Райтфилд, 25 апреля 1940 года.
Макет Модели № 3, представленной в июне 1936 года. Из-за нулевой видимости вперед USA АС отказался от дальнейших работ над этой машиной.
Первая редакция технического задания, опубликованная в мае 1936 года, предусматривала максимальную скорость только 525 км/ч (325 миль/ч), при скороподъемности 6100 метров за 5 минут. Одновременно, длительность полета на максимальной скорости ограничивалась одним часом. Эта спецификация «истребителя-перехватчика» потом несколько раз пересматривалась. Каждая новая редакция предъявляла все более и более жесткие требования к максимальной скорости самолета. Официальные технические требования USAAC были сформулированы в спецификации Х-608, опубликованной в феврале 1937 года. В марте 1937 года появилась другая спецификация — X-609. Х-608 определяла техническое задание на двухмоторный истребитель, а Х-609 — на истребитель одномоторный. Обе спецификации были разработаны под руководством лейтенанта Келси, который к тому времени участвовал практически в каждом новом авиационном проекте, предпринимаемом в США. Оба техзадания определяли, что будущие истребители должны иметь трехточечное шасси с носовым колесом, оснащаться двигателями Allison V-1710 с турбонаддувом и иметь предельно мощное вооружение. На первый взгляд непонятно требование оснащать разные самолеты двигателями одного и того же типа. Дело в том, что к тому времени были известны результаты испытаний, которые показали, что минимальная мощность двигателя одномоторного истребителя составляет 1000 л.с., тогда как двухмоторный самолет должен оснащаться 1700-сильными двигателями. Из всех имевшихся в распоряжении рядных двигателей лишь один имел перспективу достичь мощности 1700 л.с. Это был именно Allison V-1710. Имея на руках один тип двигателя с известными характеристиками, Келси провел множество расчетов, перебирая варианты планеров и число двигателей. Результаты оказались неубедительными для многих ответственных лиц, в том числе для генерала Уэстовера. Поэтому было решено построить прототипы и провести их сравнительные испытания. Здесь будет уместным задать вопрос, почему американцы сразу исключили из рассмотрения звездообразные двигатели? Тому было несколько причин. Во-первых, рядные двигатели гораздо лучше подходят для оснащения турбонаддувом, что позволяет им показывать лучшие результаты на больших высотах. Во-вторых, командование USAAC было убеждено в том, что рядные двигатели просто лучше звездообразных. Примером такой убежденности может служить фрагмент служебной записке по USAAC: «В двигателях водяного охлаждения можно скорее услышать стук цилиндров. Эти двигатели позволяют достичь большей степени сжатия и характеризуются большей удельной мощностью». В-третьих, считалось, что самолеты с рядными двигателями имеют лучшую аэродинамику. В-четвертых, в то время существовала своеобразное «очевидное мнение», что истребители можно оснащать только рядными двигателями. Наконец, существовало уже несколько примеров истребителей с рядными двигателями, в том числе Messerschmitt Bf 109 и Supermarine Spitfire.
Два снимка макета. Модели As 4 (ХР-39), 20 июня /938 года.
Прототип ХР-39 перед отправкой на Райтфилд. Между крыльями видно отверстие для отвода выхлопных газов из турбонаддува.
ХР-39 на аэродроме Райтфилд.
Технические задания, опубликованные в феврале и марте 1937 года, предусматривали, что конкурсные проекты должны отвечать следующим требованиям: скорость на высоте 6100 метров более 580 км/ч (360 миль/ч), высоту 6100 метров самолет должен набирать за шесть минут, время полета в боевом режиме не менее одного часа, скорость у земли не менее 435 км/ ч (270 миль/ч). На конкурс Х-609 пригласили шесть фирм: Bell, Curtiss, Seversky, North American, Northrop и Sikorsky. Первые три фирмы представили свои проекты — общим счетом восемь проектов. Два проекта представила фирма Curtiss — модели 80 и 80А, четыре проекта фирмы Seversky — варианты модели АРЗ, и два проекта фирмы Bell. В течение пяти дней, начиная с 17 августа 1937 года, коллектив из трех офицеров USAAC под руководством подполковника Эдли X. Джилкенсона оценивал представленные проекты. Первые два места заняли оба проекта фирмы Bell. Наилучшую оценку получила модель № 4, которая набрала 82,14 пункта из 100. Модель № 3 набрала на 5,14 пункта меньше. Занявшая третье место модель «80» фирмы Curtiss, отстала от второго места на 25 пунктов. Обе модели фирмы Bell были совершенно разными самолетами, и походили друг на друга лишь использованным на них двигателем. Модель № 3 разрабатывалась с 1936 года в соответствии с техническим заданием М-13-36. Главным конструктором проекта был Роберт Вудс. Самолет должен был отвечать требованиям, сформулированным в Райт-Филде в 1936 году. Максимальная скорость самолета составляла 325 миль/ч на высоте 6100 метров, максимальный уровень перегрузок достигал +5 g. Первый чертеж машины появился в декабре 1936 года. Машина создавалась по классической схеме: свободнонесущий низкоплан с тянущим винтом, двигатель Allison V-1710-D3 мощностью 1250 л.с. Двигатель должен был оснащен турбо-наддувом Form F-10 фирмы General Electric. Необычной чертой самолета было размещение двигателя в районе крыльев. С двигателем винт соединялся валом, достигавшим в длину 1,5 метра. Кабина пилота располагалась позади двигателя, почти у самого хвоста. Антенна бортовой радиостанции проходила вдоль передней кромки киля. В первом варианте вооружение самолета состояло из двух 12,7-мм пулеметов, размещенных в носовой части фюзеляжа. Повышенные требования к мощности вооружения заставили Вудса пересмотреть конструкцию модели № 3. Вудс оснастил самолет передачей (1,67:1), размещенной на конце ведущего вала. Это позволило опустить вал ниже оси воздушного винта и установить в фюзеляже пушку, стреляющую через вал винта. Новые узлы двигательной установки разработала фирма Allison. В результате самолет дополнительно к двум 12,7-мм пулеметам получил 25-мм пушку. Эта модификация оснащалась двигателем M-1710-D3 «Model А» мощностью 1150 л.с. Впервые самолет оснащался передачей, не образующей единого блока с двигателем, но расположенной в носовой части фюзеляжа. Трехстоечное шасси с носовым колесом. Колея главного шасси достигала почти 2,90 метра. Габариты самолета: длина 9,04 м, размах крыльев 10,67 м, высота 3,61 м. Поскольку новые требования USAAC предусматривали, чтобы самолет мог выполнять маневры с перегрузкой 8 g, конструкцию машины пришлось усилить. Все эти переделки привели к тому, что сухая масса самолета достигла 2860 кг (6300 фунтов). Расчеты показали, что самолет, оснащенный 1150-сильным двигателем, разовьет на высоте 6100 метров скорость 600 км/ч, и 485 км/ч у земли. Белли и Вудс понимали, что модель № 3 может быть отвергнута USAAC. Тем более, что попытки в еще большей степени усилить вооружение привели бы к дальнейшему ухудшению и так не слишком впечатляющих летных качеств машины. Поэтому Вудс совместно с Гаральдом Пойером приступили к работе над альтернативной конструкцией — моделью № 4.
Два снимка кабины ХР-39.
ХР-39
Учитывая требования USAAC, которые предполагали, что новый истребитель будет представлять собой качественный скачок, Вудс создал по настоящему революционный самолет. Как и у Модели № 3 двигатель располагался в районе крыльев самолета, но кабина пилота располагалась не за мотором, а перед ним. Ведущий вал проходил через кабину между ногами летчика. Размеры и масса самолета отвечали двум главным целям: максимальной скороподъемности и максимальной скорости на предельных высотах. Подобная схема самолета позволяла оснастить его наиболее мощным вооружением, какое вообще только можно было разместить в фюзеляже. То, что двигатель и кабина пилота размещались в районе центра тяжести машины, очень благоприятно сказывалось на маневренности истребителя. Первые эскизы Модели № 4 появились в июне 1936 года. Многие технические решения были позаимствованы у Модели № 3. В частности: размещение двигателя в районе крыльев, передача в носу фюзеляжа, размещение антенны в киле хвоста, использование винта без обтекателя втулки.
Чтобы сохранить объективность, надо заметить, что подобная схема компоновки самолета был изобретена не Беллом и Вудсом. Еще в марте 1934 года в Великобритании облетали самолет Westland F 7/30. У самолета двигатель располагался в районе крыльев с выраженной стреловидностью. Шасси не убирались, а имели обтекатель. Самолет прошел испытания, но не смог удовлетворить возлагаемые на него надежды. Программу свернули на стадии прототипа. Другой предшественник Модели № 4, имевший аналогичную конструкцию, назывался Koolhoven F.K. 55. Самолет свободно-несущий среднеплан был построен по схеме «тяни-толкай». Как и английская машина, F.K. 55 остался на стадии прототипа, который провел в воздухе всего две минуты.