Текст книги "История самолетов 1919 – 1945"

Автор книги: Дмитрий Соболев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 13 (всего у книги 26 страниц)

В середине 30-х годов ВВС США объявили конкурс на создание нового истребителя для замены самолета Боинг Р-26. Победителем стал Северский Р-35. сконструированный в 1935 г. нашим соотечественником-эмигрантом А. Н. Прокофьевым-Северским. Благодаря самому мощному в то время двигателю воздушного охлаждения Пратт-Уитни R-1830, применению винта изменяемого шага и убирающемуся шасси этот цельнометаллический самолет имел на 75 км/ч большую, чем у Р-26. максимальную скорость полета. Шасси убиралось не вбок, как обычно, а назад, в специальные обтекатели под крылом (рис. 3.33). Это позволило сделать крыло герметичным и занять его внутренний объем под топливный бак, обеспечивающий самолету дальность более 1500 км. Коэффициент лобового сопротивления Р-35 равнялся 0,0251, аэродинамическое качество составляло 11,8 – весьма хорошие показатели для того времени (Р-26 имел Cxo=0,0448, К=8,3; у советского И-16 эти величины составляли соответственно 0,035 и 11,0) [1. с.482-483; 24, с. 100-101]. Герметичное крыло придавало самолету плавучесть при вынужденной посадке на воду, а многолонжеронная конструктивно-силовая схема обеспечивала высокую боевую живучесть.

За Р-35 последовал истребитель Кертисс Р-36,с тем же двигателем, но с улучшенной аэродинамикой; в частности, шасси убиралось не в обтекатели, а внутрь крыла. В результате максимальная скорость истребителя достигала 480 км/ч – на 30 км/ч больше, чем у "Северского".

Р-35 и Р-36 строили в США небольшими сериями, т.к. американское руководство в силу особенностей географического положения своей страны не видело особой необходимости иметь мощную военную авиацию. Большая часть самолетов шла на экспорт. Так. более 200 Р-36 было изготовлено по заказу французских ВВС.

В отличие от США, японское правительство, захваченное идеей завоевания господства на Востоке, быстро наращивало выпуск боевых самолетов. Представителями поколения скоростных истребителей в Японии были самолеты Мицубиси А5М (1935 г.) и Накадзима Ki-27 (1936 г.). Они были очень схожи по конструкции, оба имели звездообразные 9-цилиндровые двигатели мощностью около 600 л.с. Основное различие заключалось в том, что самолет фирмы Мицубиси имел неубираемое шасси и открытую кабину летчика, поэтому его скорость не превышала 400 км/ч. Более совершенный Ki-27 (рис. 3.34) оказался примерно на 50 км/ч более скоростным при приблизительно равных остальных летных параметрах. Он был принят в качестве основного японского истребителя конца 30-х – начала 40-х годов, построили 3399 самолетов [14. с. 216]. Советские летчики, испытывавшие трофейный Ki-27, отмечали отличные маневренные свойства этого японского истребителя, характерные, скорее, для биплана, чем для моноплана [7, с. 161].

Рис.3.33. Истребитель Северский Р-35

Мощность лучщих авиационных звездообразных двигателей в середине 30-х годов составляла 700-800 л.с. Дальнейшее увеличение рабочего объема двигателей вызывало рост размеров цилиндров, а это, в свою очередь, вело к увеличению диаметра фюзеляжа истребителя, итак имевшего бочкообразную форму, и к росту аэродинамического сопротивления самолета.

Выход был найден в появлении спаренных двигателей типа "двойная звезда", таких, как Пратт-Уитни "Твин– Уосп" (США) или Гном– Рон "Мистраль Мажор" (Франция). Они представляли собой как бы два обычных звездообразных двигателя, прижатых друг к другу. Вопрос охлаждения цилиндров второго ряда был решен на основе рекомендаций ученых по более рациональной организации охлаждающего потока посредством специальной профилировки капота двигателя и применения пластин-дефлекторов (отклонителей потока). В результате появления "сдвоенных звезд" удалось вдвое повысить мощность без увеличения площади поперечного сечения силового агрегата.

Наряду с истребителями с двигателями воздушного охлаждения строились и самолеты с двигателям водяного охлаждения. Преимуществом этих машин были более обтекаемые формы и меньший мидель капота двигателя, недостатками – большие вес и стоимость силовой установки, ее более высокая уязвимость в бою по сравнению с двигателем воздушного охлаждения.

Первыми представителями "нового поколения" скоростных истребителей с двигателями водяного охлаждения явились французский Девуатин D-500 и И-17 конструкции Н. Н. Поликарпова. От предыдущих машин их отличал узкий, вытянутый в длину фюзеляж, придававший самолету совершенно другой, более "элегантный" облик.

Рис.3.34. Истребители Накадзима Ki-27

Французский истребитель, созданный в 1935 г., имел неубирающееся шасси и подкосное горизонтальное оперение, поэтому, несмотря на узкий обтекаемый фюзеляж и двигатель Испано-Сюиза, мощностью 700 л.с., его максимальная скорость равнялась всего 360 км/ч. Для 1935 г. это было явно мало, поэтому выпуск ограничился 300 самолетами [14, с. 128].

Гораздо более перспективным был истребитель И-17, созданный в КБ Поликарпова в 1934 – 1935 гг. (рис. 3.35). Согласно заданию, этот самолет должен был иметь максимальную скорость 500 км/ч [7,с. 168]. Для этого требовался мотор мощностью примерно 1000 л.с., но в СССР в те годы двигателей водяного охлаждения подходящей мощности и габаритов не было, поэтому И-17 испытывался с французским мотором Испано-Сюиза-12 (М-100) мощностью 750 л.с. При испытаниях была достигнута скорость 465 км/ч, т.е. меньше расчетной. Кроме того, летчики жаловались на чрезвычайно тесную кабину. В результате самолет не пошел в серию.

Как показало время, общая схема и основные параметры И-17 были выбраны, в целом, правильно, передовой была и идея установить на самолете наряду с пулеметами 20-мм авиационную пушку, стреляющую через ось винта. Основной причиной того, что из И-17 не получился столь нужный и перспективный скоростной истребитель, явилось отсутствие двигателя подходящей мощности. Это был тот случай, когда схема самолета опережала общий технический уровень развития авиации. Серийные самолеты типа И-17 появились в нашей стране только через 5 лет.

Рис. 3.35 Истребитель И -17

Как следует из таблицы 3.8, аэродинамическое сопротивление сам an ста И-17 с мотором водяного охлаждения было примерно в полтора раза меньше, чем у И-16 с его коротким бочкообразным фюзеляжем. Правда, вес мотора с водяной рубашкой цилиндров был выше, что привело к увеличению взлетного веса всего самолета Однако в период, когда скорости полета приближались к 500 км/ч, доминирующим требованием к самолетам стала обтекаемость форм. В результате, если в 1933 г только 30 % новых типов истребителей имели двигатель с жидкостным охлаждением то в 1937 г. эта величина составляла уже более 60 % [14].

Таблица 3.8. Сравнение характеристик истребителей И-15, И-16 и И-17[7; 24]

Широкомасштабный серийный выпуск скоростных истребителей-монопланов с двигателями водяного охлаждения начался во второй половине 30-х годов в странах Западной Европы, где уровень развития авиадвигателестроения обгонял развитие двигателей в СССР. Примерами таких самолетов являются немецкий Мессершмитт Bf-109 и английские Хаукер «Харрикейн» и Супермарин «Спитфайр», которые широко использовались в годы второй мировой войны. Благодаря установленным на них моторам мощностью более тысячи лошадиных сил они могли развивать скорость свыше 500 км/ч.

Проектирование самолета Bf-109 началось в 1934 г., когда командование BBC" Германии объявило конкурс на создание одноместного истребителя для замены устаревших бипланов Хейнкель Не-51 и Арадо Ar-68. Конструкторы Вилли Мессершмитт и Вальтер Ретель поставили перед собой задачу соединить воедино минимальную по размерам и весу конструкцию и мощный двигатель. Результатом этой работы был одноместный самолет-низкоплан с закрытой пассажирской кабиной и убирающимся шасси. Из-за небольших размеров Bf. 109 разработан на основе спортивного моноплана Ме-108) самолет отличался высокой нагрузкой на плошадь. Поэтому крыло было снабжено щелевыми закрылками и автоматическими предкрылками. Хорошие летные качества, удобство в эксплуатации и технологичная конструкция предопределили успех машины. В сентябре 1935 г. самолет совершил первый полет, а уже с 1936 г. стал поступать на вооружение. Вначале на нем ставили двигатель Юнкере "ЮМО" 210А, мощность которого составляла только 610 л.с., и поэтому скорость самолета была невелика – 420 км/ч. Однако потенциальные возможности Bf. 109 были велики. Об этом свидетельствует абсолютный мировой рекорд скорости – 610 км/ч, установленный 11 ноября 1937 г. Гансом Вюрстером на самолете со специальным гоночным двигателем мощностью 1500 л.с.( 22*

[Закрыть])

22* Полтора года спусти на «Мессершмитте» был установлен новый рекорд: пилот Фриц Вендель достиг скорости 755 км/ч. Однако эга машина с двигателем мощностью 2150 л.с. настолько отличалась от прототипа, что ее правильнее считать новым самолетом, а не модификацией Bf. 109.

Опыт Испании показал необходимость повышения мощности двигателя и усиления вооружения. В начале 1939 г. появился вариант Мессершмитт Bf 109F. с двигателем DB-601 в 1050 л.с. (рис. 3.36). Самолет развивал скорость 550 км/ч, помимо пулеметов имел пушечное вооружение.

Успеху английских истребителей "Харрикейн" (конструктор С. Камм) и "Спитфайр" (конструктор Р. Митчелл) способствовало появление нового английского V– образного двигателя водяного охлаждения Роллс-Ройс "Мерлин" мощностью 1030 л.с. Он обладал небольшим "лбом" и сравнительно малым весом, что обеспечивало хорошие скоростные характеристики самолетов.

Разработка самолетов началась в 1934 г. "Харрикейн", впервые поднявшийся в воздух в ноябре 1935 г., имел смешанную конструкцию; "Спитфайр" (рис. 3.37), совершивший первый полет в марте 1936 г., отличался конструктивно-силовой схемой с цельнометаллической работающей обшивкой. Кроме того, размах крыла "Спитфайра" был на 1 метр меньше, чем у "Харрикейна", а профиль отличался малой относительной толщиной (12,5% у корня и 7,9% на концах крыла [30, с. 47]). Эллиптическая форма крыла и оперения "Спитфайра" способствовала уменьшению индуктивного сопротивления, особенно при маневрировании на больших углах атаки. Его вес был меньше, а максимальная скорость – более, чем на 50 км/ч выше. Лучше оказались и маневренные характеристики. Поэтому в голы второй мировой войны "Харрикейн" применялся, главным образом, для борьбы с бомбардировщиками, а более совершенный "Спитфайр" – для борьбы с истребителями противника. Серийное производство самолетов началось в 1937 г. К началу войны на вооружении ВВС Англии состояло 18 эскадрилий "Харриксйнов" и 9 – "Спитфайров". В 1939– 1945 гг. эти машины составляли основу английской истребительной авиации.

Лучшим французским истребителем с двигателем водяного охлаждения был Девуатин D-520 (рис. 3.38). По сравнению со своим предшественником – малоудачным D-500, он имел убирающееся шасси, свободнонесущее оперение, закрытую кабину, увеличенную мощность двигателя. Высокая скорость (555 км/ч) и мощное вооружение (20-мм пушка и 4 пулемета) делали эту машину достойным соперником "Мессершмиттов", но выпуск самолета начался слишком поздно, чтобы заметно усилить французскую авиацию. К моменту нападения Германии на Францию в строю находилось только 437 D-520 [14. с. 222].

Рис 3.36. Истребитель Мессершмитт Bf. 109E

Рис.3.37. Истребители Супермирин «Спитфайр» I

Было бы неправильно считать, что в 30-е годы все новые истребители имели схему моноплан. Среди этого класса машин было немало и бипланов. Так, например, в СССР из 14 типов истребителей, сконструированных в 1935 -1939 гг., 5 имели бипланное крыло, 3 из них (ДИ-6, И-15 и И-153) строились серийно, причем И-153 (рис. 3.39) поступил в серийное производство в самом конце 30-х годов. И-15 и И-153 были выпушены большой серией: соответственно 2792 и 3437 экземпляров [7, с. 433].

За рубежом также строили истребители-бипланы. Примером этого может служить английский Глостер "Гладиатор", начавший поступать на вооружение в 1937 г. и построенный в количестве более полутысячи экземпляров (рис. 3.40). Самолет экспортировался и в другие страны – Бельгию. Швецию, Норвегию. Латвию, Литву, Ирак. Китай. Другим известным истребителем-бипланом предвоенных лет был итальянский Фиат C.R.42. Эта машина поступила в серийное производство в 1939 г. и выпускалась до 1943 г.. на вооружение было поставлено 1781 C.R.42. [14, с. 216]. По сравнению с советскими И-15 и И-153, зарубежные бипланы имели неубирающееся шасси и были более тихоходными.

Рис.3.38. Истребитель Девуатин D-520

По скорости бипланы заметно уступали самолетам-монопланам, однако имели преимущество в отношении маневренности. Как видно из таблицы 3.8, биплан И– 15 тратил на выполнение виража вдвое меньше времени, чем современный ему моноплан И-16. На самолетах стояли одинаковые двигатели и взлетный вес машин был практически идентичным. Лучшая маневренность биплана достигалась за счет меньшей нагрузки на крыло; т.к. при том же размахе площадь бипланного крыла всегда больше.

Лучшие маневренные свойства и послужили причиной долголетия истребителей– бипланов. Возникла даже специальная "теория двух истребителей", согласно которой истребители-монопланы должны были действовать в бою совместно с истребителями-бипланами: первые догоняют и сковывают атаками противника, вторые уничтожают его в воздушном бою.

Во время гражданской войны в Испании многие советские летчики, участвовавшие в боях, отдавали предпочтение бипланам. "По истребителям пилоты в основном считают, что маневренность И-16 недостаточна и поэтому (а также из-за более легкой посадки) хвалят И-15, полагая, что его можно модернизировать, улучшив вооружение … и скорость", – гласит отчет из Испании [19].

Однако по мере повышения скорости полета большее сопротивление бипланного крыла становилось все более заметным недостатком. Опыт боевого применения авиации в Испании продемонстрировал трудности совместного применения разнотипных истребителей, разрыв в скорости между которыми все более возрастал. К концу 30-х годов истребители-бипланы уступали по скорости iil только одноместным монопланам, но, нередко, и бомбардировщикам.

Рис.З 39. Истребитель И-153

Рис.3.40. Истребитель Глостер «Гладиатор»

Приверженцы схемы «биплан» предпринимали разнообразные решения для того чтобы повысить скорость самолетов. Кроме уже известных – убираемое шасси фонарь кабины пилота, выдвигались и весьма оригинальные идеи. Одной из них было применение схемы «свободнонесущий биплан». Такую необычную компоновку предложили советские конструкторы Л, А. Боровиков и И. В. Флоров. Построенный  ими в 1937 г. экспериментальный истребитель М-207 не имел ни привычных для биплана расчалок, ни межкрыльевых стоек (рис. 3.41). С двигателем мощностью 801 л.с. этот самолет при испытаниях показал скорость 416 км/ч на высоте 4000 м [21,c. 69], что для истребителя конца 30-х годов было явно мало.

Другой, еще более радикальной попыткой объединить достоинства биплана и моноплана в одном самолете было создание самолетов с убираемым в полете крылом Первый проект такого преобразуемого самолета был разработан в США русским эмигрантом Н. Медведевым в 1931 г. Перед самым началам Великой Отечественной войны советский авиаконструктор В. В. Шевченко построил первые самолеты схемы "биплан-моноплан" ИС-1 и ИС-2. Одноместный истребитель-биплан преобразовывался в моноплан благодаря уборке нижнего крыла частично в фюзеляж, частично в ниши в верхнем крыле. Во время испытаний ИС-1 уборка и выпуск нижнего крыла производились около 600 раз на земле и 30 раз в полете, механизм работал надежно [4, с. 86]. Начало войны с Германией остановило эти работы. Но они и не имели перспективы: опыт применения военных самолетов в 30-е годы убедительно продемонстрировал, что высокая маневренность истребителя не может компенсировать его недостаточную скорость, а из-за большего веса конструкции преобразуемый самолет по скоростным качествам неизбежно уступал бы новейшим истребителям-монопланам.

Таким образом, к концу 30-х годов эра самолетов-бипланов подошла к концу. Многолетний спор приверженцев бипланной и монопланной схем в самолетостроении вследствие сильно возросшей в 30-е годы скорости полета закончился полной победой моноплана.

Погоня за скоростными качествами самолетов привела также к сокращению выпуска двухместных истребителей. Напомню, что в конце 20-х годов указанный тип самолета строили в нескольких странах. Он предназначался для сопровождения тяжелых бомбардировщиков и для воздушного боя с самолетами противника. В то время господствовала бипланная схема и разница в скорости одноместного и двухместного истребителей была невелика. Зато, благодаря задней подвижной стрелковой установке, двухместный самолет обладал преимуществами в мощности огня и зоне обстрела.

Рис.3.41. Истребитель И 207

С появлением скоростных обтекаемых истребителей-монопланов больший вес целевой нагрузки двухместного истребителя (800-1100 кг по сравнению с 440– 600 кг у одноместной машины того же назначения) и обусловленная этим большая площадь крыла привели к заметному отставанию в скорости. Во второй половине 30-х годов разница в максимальной скорости у одноместного и двухместного истребителей была примерно 100 км/ч [15, с. 17]. Так, максимальная скорость советского серийного двухместного истребителя ДИ-6 составляла 382 км/ч на высоте 3000 м. Вследствие большей нагрузки на мощность двухместный истребитель уступал одноместному и по высотным характеристикам – потолку и скороподъемности, и в маневренности. Поэтому после выпуска 222 самолетов, в 1938 г. серийное производство ДИ-6 было прекращено.

К концу описываемого десятилетия двухместный истребитель, как тип, почти полностью вышел из употребления. Единственным исключением являлся Мессершмитт Bf.110 (рис. 3.42). Самолет был разработан в середине 30-х годов по заданию Люфтваффе как "стратегический истребитель" с большой дальностью полета и мощным вооружением. Первый полет Bf. 110 состоялся 12 мая 1936 г. Чтобы компенсировать возросший вес машины, на нем установили два двигателя. Благодаря этому по скорости (525 км/ч) самолет почти не уступал одноместным истребителям. Но этого оказалось недостаточно: из-за плохих маневренных характеристик самолет не смог на равных соперничать с самолетами типа "Спитфайр" и во время войны обычно применялся немцами в качестве легкого бомбардировщика. разведчика или ночного истребителя.

Из технических новшеств. обеспечивших высокую скорость истребителей, труднее всего внедрялись в практику закрытые кабины пилота. Многие летчики возражали против закрытых фонарем кабин, полагая, что в этом случае они утратят чувство "слияния" с машиной и не смогут управлять сю так же хорошо, как прежде, а в воздушном бою не будут иметь хорошего обзора (последнее было отчасти верно из-за неважного качества плексигласа применявшегося тогда на самолетах). Свою роль играл и страх, что при повреждении самолета фонарь заклинит, и летчик не сможет его открыть, чтобы выброситься с парашютом. Когда в середине 30-х годов появились первые истребители с закрытой кабиной, летчики были так единодушны в неприятии этого новшества, что некоторые конструкторы даже пошли "на попятную" и согласились убрать фонарь-обтекатель. Так случилось, например, при испытаниях и доводке истребителей И-14 и И-16. Конечно, это был шаг назад, т.к. по мере роста скорости и высоты недостатки открытой кабины проявлялись все сильнее, и постепенно необходимость сделать ее закрытой поняли и конструкторы, и летчики. К моменту начала второй мировои войны все новые истребители имели прозрачный обтекатель над головой летчика.

Ркс.3.42. Двухмоторный истребитель Мессершмитт Ш.110

Увеличение скорости полета заставило конструкторов работать над усилением вооружения истребителей. За 10 предвоенных лет скорость маневрирования в бою возросла в полтора-два раза, соответственно сократилось время, в течение которого можно было вести огонь по противнику. Не следует также забывать, что с началом применения в самолетостроении металла и монококовых конструкций, установки протестированных топливных баков, живучесть авиационных конструкций заметно возросла. Поэтому истребители стали вооружать не 2 пулеметами, как в годы первом мировой войны, а 4-8; большое внимание уделялось и повышению скорострельности. Стали применяться крупнокалиберные пулеметы. С 1933 г. на военных самолетах начали ставить скорострельные авиационные 20-мм пушки. Общий вес минутного залпа истребителя конца 30-х годов достигал 100-200 кг (для сравнения: истребитель периода первой мировой войны расстреливал за минуту около 25 кг боезапаса) [31,с. 45].

Здесь уместно сказать об опытах по применению крупнокалиберных орудий на самолетах-истребителях, проводившихся в нашей стране в 30-е годы. Стимулом к ним послужило создание конструктором Л. В. Курчевским так называемых динамо– реактивных пушек, не обладающих, в силу своих конструктивных особенностей, отдачей. Работы по пушечным истребителям возглавил Д. П. Григорович. В 1931 г. начались испытания его истребителя-моноплана И-Zc двумя динамо-реактивными пушками АПК-4 калибром 76 мм под крыльями. За ним последовал более скоростной самолет ИП-l, с тем же пушечным вооружением (1935 г.). Оба самолета были запущены в серию, но строились недолго, т.к. из-за большого веса и низкой скорострельности крупнокалиберных пушек боевые свойства самолетов оказались невысокими. В 1936 г. появилась скорострельная 20-мм авиационная пушка ШВАК, которая и стала основным типом артиллерийского вооружения советских самолетов.

Применение металла, усложнение конструкции, повышение мощности двигателя и усиление вооружения не могли не сказаться на весе истребителей. За период с 1933 по 1937 гг. вес самолетов возрос с 1,5 до 2,5 тонн, величина полной нагрузки увеличилась за это время с 600 до 800 кг (главным образом, за счет большего веса горючего и вооружения).

Специализированные самолеты-разведчики, бывшие в 20-е годы самым многочисленным типом в военной авиации, разделили участь многоместных истребителей. Их с успехом заменили скоростные бомбардировщики и многоцелевые самолеты, такие как немецкий Bf. 110 или английский "Москито".

В заключение несколько слов о самолетах военно-морской авиации. Их поля в общем балансе военно-воздушных сил была, в целом, невелика – в среднем около 10 %. Исключение составляли такие страны, как США и Японии, где морская авиация составляла до 1 /3 всего авиапарка. Весьма многочисленную авиацию, предназначенную для действий над морем, имела также Англия.

Кроме самолетов береговой охраны, представленных, в основном, поплавковыми самолетами и "летающими лодками", в состав морской авиации входили также палубные самолеты. По конструкции это были, в большинстве, бипланы, т. к. одним из основных требований к самолету палубного базирования являлась низкая посадочная скорость. На рис. 3.43 показаны английские палубные самолеты "Суордфиш" над своим авианосцем "Арк Ролл". Этот корабль нес на борту 24 таких самолета. Кроме него, к концу 30-х годов Англия имела еще 5 авианосцев, на которых могли базироваться по 36 самолетов различного назначения – истребителей, разведчиков и торпедоносцев.

Такое же количество авианосцев имела Япония, однако их "самолетовместимость" была больше. Так, авианосцы "Kara" и "Акаги" имели на борту по 50 самолетов. 360 машин палубной авиации находилось на американских авианосцах "Лексингтон", Сара то га", "Рейнджер", "Йорктаун" и "Энтерпрайз". В воруженных силах Франции и Германии было к началу войны только по одному авианосцу, каждый из них мог нести по 40 самолетов [15]. По своим летно-техническим характеристикам морские самолеты значительно уступали новым скоростным истребителям и бомбардировщикам обычного типа.

Рис.3.43. Самолеты «Суордфиш» над авианосцем «Арк Роял»

В данном разделе была рассмотрена техническая эволюция основных типов военных самолетов в середине 30-х годов. Глубокие изменения в конструкции и быстрый рост мощности авиадвигателей обусловили заметный прирост летных характеристик: всего за 5 лет основные полетные данные военных самолетов улучшились на 30-100 %. Быстрее всего увеличивалась скорость полета. До середины 30-х годов это достигалось, в основном, за счет аэродинамического совершенствования планера самолетов, позднее главенствующую роль стало играть увеличение мощности авиационных моторов.