Текст книги "История самолетов 1919 – 1945"

Автор книги: Дмитрий Соболев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 26 страниц)

Улучшена форма капота двигателя. Увеличен размер кока винта. Радиаторы сильнее "утоплены" в крыло. Скруглены законцовки крыла. Ликвидирован подкос горизонтального оперения. Хвостовое колесо сделано полуубираюшимся.

Bf.109G-2…………………… 1942……. DB-605A………. 1380/1800…… 3100…… 191…… 2,25/1,72…. 1x20 2x13

Для большей высотности применена система впрыска закиси азота в двигатель. Усилена конструкция планера и шасси.

Bf.109G-10…………………. 1944……. DB-605D……….. 1380/2000….. 3680…… 229…… 2,67/1,84…. 1x30 2x13

Для кратковременного форсирования мощности применена система впрыска в двигатель водо-метаноловой смеси. Улучшены обводы маслорадиатора. Усилено бронирование.

Bf.109К-4…………………… 1944……. DB-605DCM…. 1435/2000…… 3380…… 210…… 2,36/1.69…. 1x30 2x13

Упрощена конструкция фонаря кабины. Введена дополнительная бронезащита пилота. В конструкции оперения и задней части фюзеляжа металл заменен на дерево. Установлены щитки, закрывающие ниши уборки шасси. Хвостовое колесо – полностью убирающееся.

Як-1………………………….. 1940……. М-105П…………. 1050…………… 2950…… 171……. 2,79………… 1x20 2x7.6

Як-7Б………………………… 1942……. М-105ПФ……… 1180/1260…… 3010…… 175……. 2,55/2,39…. 1x20 2x12,7

Измененена конструкция моторамы. Центровка самолета смещена вперед. Хвостовое колесо сделано убирающимся. Усовершенствована форма всасывающих патрубков, улучшена внешняя отделка планера. Введены щитки, закрывающие ниши уборки шасси.

Як-9………………………….. 1942……. М-105ПФ……… 1180/1260…… 2870…… 167……. 2,43/2,28…. 1x20 1x12,7

Деревянные лонжероны крыла заменены металлическими. Для улучшения обзора понижен гаргрот за кабиной.

Як-3………………………….. 1944……. М-105ПФ2……. 1240/1290…… 2700…… 182……. 2,18/2,09…. 1x20 2x12.7

Площадь крыла уменьшена на 2,3 кв.м, На 2 % уменьшена относительная толщина профиля. Применен новый, более "утопленный" в фюзеляж водорадиатор. Маслорадиаторы из-под двигателя перемешены в центроплан крыла. Полотняная обшивка фюзеляжа заменена фанерной. Улучшены формы зализов крыла, кока винта, козырька фонаря кабины. Улучшена герметизация фюзеляжа.

Як-9У……………………….. 1944……. ВК-107А……….. 1500/1650…… 3200….. 187…….. 2,14/1,94…. 1x20 2x12 .7

Установлены новые водо– и маслорадиаторы увеличенной площади. Крыло сдвинуто на 0,1 м вперед. Толщина обшивки фюзеляжа увеличена с 2 до 3 мм. Улучшена оттделка внешней поверхности.

Лагг-3………………………. 1940……. М-105П…………. 1050……………. 3150….. 180……. 3,0…………….1x20 1x12 ,7

Ла-5…………………………. 1942……. М-82……………… 1330/1700……. 3210….. 182……. 2,41/1,89….. 2x20

В связи с заменой двигателя изменена форма передней части фюзеляжа. Хвостовое колесо сделано убирающимся. В конструкции дельта-древесина постепенно заменена недефицитной сосной.

Ла-5Ф………………………. 1943……. М-82Ф………….. 1540/1700…….. 3326…. 192……. 2,20/1,96….. 2x20

Улучшен обзор из кабины. кроме переднего бронировано также заднее стекло фонаря кабины.

Ла-5ФН……………………. 1943……. М-82ФН……….. 1630/1850…….. 3290…. 188……. 2.02/1,78….. 2x20

Применен непосредственнный впрыск топлива в цилиндры. Облегчено шасси. Улучшена теплоизоляция кабины. Снижены усилия на ручке управления.

Ла-7…………………………. 1944……. АШ-82ФН…….. 1630/1850…….. 3315…. 189……. 2,03/1,79….. 3x20

Деревянные лонжероны заменены металлическими. Воздухозаборник перенесен с капота в центроплан крыла, масло радиатор – под фюзеляж за центропланом. Улучшена герметизация.

Как следует из таблицы 4.4., совершенствование самолетов-истребителей заключалось, главным образом, в:

– повышении мощности силовой установки;

– улучшении аэродинамики самолета;

– усилении конструкции планера и его боевой живучести;

– установке более мощного вооружения.

Мощность двигателя может быть повышена за счет увеличения объема цилиндров, числа оборотов, а также большего расхода рабочей смеси вследствие искусственного наддува во входном коллекторе. Последний метод был наиболее предпочтителен (увеличение размеров цилиндров вело к росту габаритов и веса силовой установки, а число оборотов ограничивалось прочностными пределами материала конструкции › и поэтому применялся чаше других. Именно таким образом осуществлялось повышение мощности двигателей Роллс-Ройс "Мерлин" для "Спитфайров". Благодаря росту эффективного давления с 11.4 кг/см" на модели "Мерлин" II до 19,4 кг/см" на "Мерлин" 66 при неизменных размерах и числе оборотов номинальная мощность силовой установки возросла более, чем на треть. Во избежание тепловых перегрузок мотора и для повышения КПД силовой установки на самолете "Спитфайр Mk.lX применили двухступенчатый нагнетатель с устройством для охлаждения топливной смеси перед поступлением ее в двигатель (рис. 4.8), а на снабжение ВВС начало поступать авиационное горючее с октановыми числами 100 и более.

Когда возможности двигателя полностью исчерпывались, на самолете приходилось устанавливать новый двигатель, с большим рабочим объемом. В 1943 г. на смену 27-литровому "Мерлину" пришел 36-литровый Ролл-Ройс "Гриффон". Он применялся на последних модификациях "Спитфайра", начиная с Mk.XIV.

Рис.4.8 Схема наддува двигателя Мерлин 61 А – центробежный нагнетатель, В – всасывающий патрубок. С – радиатор охлаждения смеси. D – входной коллектор, Е – насос, F – основной радиатор

Рис.4.9. Режимы работы двигателя «Мерлин» 65 [40, с. 48]. I – номинальный, 2– боевой, 3 – чрезвычайный.

Во время воздушного боя пилоту часто бывало необходимо на короткое время резко увеличить мощность двигателя, чтобы догнать противника или, наоборот, уйти от преследования. Поэтому наряду с обычным номинальным режимом конструкторы моторов ввели форсированные режимы, предусматривающие перегрузку двигателя по оборотам и (или) наддуву. Обычно таких режимов было два – боевой (разрешенная продолжительность без опасности повреждения двигателя – 15 минут) и чрезвычайный (не более 5 минут). Мощность при этом возрастала на 30-50% (рис. 4.9).

Развитие двигателей для истребителей семейства "Як" происходило, так же как у "Мерлинов", в основном за счет усиления наддува. Правда, из-за отсутствия в стране высокооктановых сортов топлива (только к концу войны удалось наладить выпуск бензина с ОЧ=100) они не имели форсированных режимов. Более того, у последней модели – ВК-107А, из-за очень напряженного теплового режима работы даже на "номинале" ресурс не превышал 25 часов [8, с. 170].

Особенностью немецких двигателей фирмы Даймлер-Бенц и советского М-82ФН была система непосредственного впрыска топлива в цилиндры. По сравнению с обычным карбюраторным двигателем это позволяло повысить "приемистость" самолета, уменьшить пожароопасность, улучшить экономичность двигателя благодаря более равномерному распределению топлива по всем цилиндрам. Кроме того, отсутствовала опасность прекращения посту пления бензина в двигатель при отрицательных перегрузках, например в "перевернутом" полете.

Другой отличительной чертой "Мессершмитта" с двигателем DB-605 являлась система привода нагнетателя через турбомуфту, плавно регулирующую передаточное число от мотора к крыльчатке нагнетателя. Это позволяло более точно изменять параметры наддува в зависимости от высоты полета и избежать "провала" мощности, происходящего при переключении с одной скорости на другую на обычном двухскоростном нагнетателе.

Вместе с тем, немцы, как и советские конструкторы, не имели в своем распоряжении топлив с таким высоким октановым числом как в Англии или США; основной немецкий "истребительный" двигатель DB-605 выпускался в двух вариантах: для горючего с ОЧ=87 и с ОЧ=96. Поэтому возможности повышения мощности за счет увеличения давления нагнетания были ограничены. Для улучшения высотно-скоростных характеристик самолета немецкие конструкторы применили весьма оригинальный метод – впрыск в нагнетатель закиси азота, являвшейся мощным окислителем и позволявшей компенсировать нехватку кислорода на большой высоте (система GM-1). Резервуары с закисью азота находились в баллонах за кабиной летчика, система подачи окислителя – вытеснительная, с помощью сжатого воздуха.

Чтобы форсировать мощность на небольших высотах, была разработана система впрыска водо-метаноловой смеси (MW-50). Так как давление в двигателе при этом сильно возрастало, форсаж мог быть включен на время не более 10 минут. Перед повторным включением требовался, как минимум, 5-минутный перерыв. Надо также отметить, что при использовании форсажа резко сокращался ресурс работы двигателя. Так, свечи зажигания в этом случае приходилось заменять через каждые 15-20 часов.

Указанные способы повышении мощности давали значительный эффект. Благодаря подаче закиси азота DB-605 сохранял мощность 1250 л.с. на высоте 8500 м. а форсирование мотора путем впрыска водо-метаноловой смеси увеличивало мощность у земли с 1475 до 1800 л.с. Однако и весовые издержки были немалыми: только одна система GМ-1 весила 180 кг [12]. По этой причине аппаратура GМ-1 и MW-50 применялась всегда по отдельности, в зависимости от того, предполагаются ли бои на большой высоте или вблизи земли.

Вовремя первой мировой войны подавляющее большинство европейских истребителей имело звездообразный двигатель воздушного охлаждения. В рассматриваемый же период, наоборот, в Англии, Германии и СССР конструкторы истребителей отдавали предпочтение двигателям водяного охлаждения. Они имели меньшие поперечные размеры, чем "звезда", а в развале блока цилиндров можно было установить пушку, стреляющую через ось пропеллера.

Замена двигателя водяною охлаждения на звездообразный с воздушным охлаждением на истребителях Лавочкина в 1942 г. (ЛаГГ-3 – Ла-5) была вынужденной мерой. Как уже отмечалось, цельнодеревянный "ЛаГГ' оказался слишком тяжелым для стандартного советского "истребительного" мотора М-105. Более мощных серийных двигателей водяного охлаждения в СССР в то время не имелось, поэтому С.А.Лавочкин решился на установку 14-цилиндровой "двойной звезды" М-82, имевшей номинальную мощность 1330 л.с. на высоте 2000 м и взлетную мощность 1700 л.с. Сложность такой модификации усугублялась тем, что по размерам новый двигатель выходил за габариты фюзеляжа, а переделка всего самолета под двигатель означала бы длительную задержку в выпуске, что в то напряженное время являлось недопустимым. Выход был найден в установке второй (несиловой) обшивки по бортам фюзеляжа, сглаживающей разницу в размерах двигателя и планера самолета.

Эксперимент оказался удачным. Благодаря приросту мощности максимальная скорость самолета Ла-5 (рис. 4.10) возросла примерно на 50 км/ч, значительно улучшились характеристики приемистости, скороподъемности и вертикальной маневренности. В следствии меньшей уязвимости двигателя воздушного охлаждения (отсутствует радиатор» его живучесть была выше, чем у двигателя водяного охлаждения, что благоприятно сказалось на живучести самолета в целом. Из "лакированного гроба", как называли летчики "ЛаРГ". самолет превратился в один из лучших истребителей второй мировой войны.

Рис.4 10. Истребитель Ла-5

В целом, в результате модификации силовых установок истребителей их максимальная мощность за годы войны возросла в среднем почти в два раза. Это было достигнуто повышением их литровой мощности и. в меньшей степени, увеличением рабочего объема (табл. 4.5). Наиболее форсированными по оборотам и наддуву были двигатели фирмы «Роллс-Ройс». Это неудивительно, т.к. за основу силовой установки «Спитфайров» были взяты двигатели «Роллс-Ройс» для гоночных «Супсрмаринов»

Таблица 4.5. Развитие некоторых параметров двигателей истребителей «Спитфайр», «Мессершмитт», «Як» и «Ла» 18; 11:401

Другим важным направлением в улучшении скоростных качеств истребителей являлось усовершенствование их аэродинамики.

Этот путь, в принципе, был более рациональным, т.к. повышение мощности вызывало увеличение веса, расхода топлива, усиление нежелательного реактивного момента и др. Улучшение же форм самолета давало "чистый плюс".

Сложность заключалась в том, что к началу второй мировой войны внешние формы летательных аппаратов, рассчитанных на скорости 500-600 км/ч, были близки к совершенству. Оставалось идти по пути мелких аэродинамических усовершенствований, заключавшихся в устранении или улучшении формы небольших выступающих в поток деталей, лучшей внутренней герметизации планера и т.д.

Важнейшую роль в деле аэродинамического "облагораживания" самолетов сыграло создание натурных аэродинамических труб. В трубе Т-101 ЦАГИ в годы войны были исследованы все основные типы серийных самолетов (рис. 4.11). Более двадцати моделей военных самолетов прошли испытания в натурной аэродинамической трубе в исследовательском центре Ленгли в США. При этом использовалась следующая методика: с летательного аппарата снимались или тщательно закрывались обтекателями выступающие в поток детали (радиаторы, вооружение, антенны и др.), герметизировались все щели и после этого замерялся коэффициент лобового сопротивления "идеального" самолета. Затем поэтапно убирали обтекатели или устанавливали ранее снятые агрегаты и замеряли долю отдельных элементов в общем сопротивлении самолета. Если эта доля была значительной, изыскивались способы перекомпоновки данного агрегата для улучшения обтекаемости [13, с. 110].

Рис.4. 11. Ла 5 в аэродинамической трубе ЦАГИ

Отдельные доработки приводили, казалось бы, к незначительному эффекту, однако в сумме эти изменения дали существенное улучшение аэродинамики и заметный прирост скорости. Тщательное усовершенствование серийного самолета нередко создавало больший эффект, чем разработка новой машины.

Для подтверждения сказанного приведу два примера. Уборка в полете хвостового колеса шасси у истребителя "Спитфайр" дала прирост скорости в 8 км/ч, улучшение формы кока винта – 6 км/ч, применение щитков ниш уборки шасси – 5 км/ч, изменение формы антенны – 1 км/ч, устранение аэродинамических компенсаторов на элеронах – 10 км/ч, замена плоского лобового стекла выпуклым – 10 км/ч, изменение конструкции выхлопных насадок двигателя – 6 км/ч, улучшение отделки внешней поверхности самолета – 14 км/ч, изменение формы законцовок крыла – 1,5 км/ч, усовершенствование формы обтекателя зеркала заднего вида – 1,5 км/ч 114]. Суммарное увеличение скорости составило 63 км/ч.

Результаты изучения самолета Лa-5 в ЦАГИ в 1942 г. дали следующий эффект: за счет улучшения внутренней герметизации (капот, противопожарная перегородка и др.) скорость машины возросла на 12,1 км/ч, внешней герметизации (швы капота, створки и т.д.) – на 11,7 км/ч, закрытия ниш шасси – на 6,2 км/ч, усовершенствования формы фонаря кабины – на 2,7 км/ч, уменьшения щелей на органах управления – на 2,3 км/ч; итого удалось добиться увеличения скорости на 35 км/ч [15, с. 66]. Большой эффект был достигнут и на модификации Ла-7. Как следует из рис. 4.14 г, благодаря лучшей аэродинамике его максимальная скорость на номинальном режиме была на 25-30 км/ч больше, чем у Ла-5ФН, при одинаковой мощности двигателей. В целом же только за счет аэродинамических усовершенствований скоростные характеристики истребителей Ла-5 (Ла-7) возросли на 60-65 км/ч, что равноценно результатам, полученным на "Спитфайре". Такой прирост скорости эквивалентен увеличению мощности мотора более чем на треть, причем без увеличения веса самолета [16, с. 18].

Рис.4.12. Истребитель Мессершмитт Bf. 109F

Улучшение аэродинамики «Мессершмитта» за первые два года войны можно проследить при сравнении моделей Bf. 109Е (см. рис. 3.36) и Bf. 109F (рис. 4.12). Как видно из фотографий, на модификации "F" конструкторы значительно увеличили размеры кока винта, более обтекаемым стал капот двигателя, радиаторы глубже «утопили» в крыле, закруглили законцовки крыла, убрали подкос к горизонтальному оперению. Это, наряду с 10-процентным повышением мощности двигателя, дало прибавку в скорости примерно на 50 км/ч. В последующие годы модернизация истребителя происходила, в основном, за счет увеличения мощности силовой установки.

Очень большое внимание улучшению аэродинамического совершенства истребителей уделял коллектив Л.С.Яковлева. Как уже отмечалось, из-за отсутствия высокооктанового горючего и сверхжаропрочных материалов возможности форсирования двигателей M-105 были ограничены, и основные надежды приходилось возлагать на уменьшение аэродинамического сопротивления самолета и его взлетного веса.

Лучшим серийным истребителем Яковлева был Як-3 (рис. 4.13). А.С.Яковлев писал: "При разработке этого самолета проводилось коренное усовершенствование аэродинамики и тщательная ревизия всех деталей. Увеличение производства цветного металла в стране позволило тяжелые деревянные лонжероны крыла заменить дюралевыми. Маслорадиатор перенесли из-под фюзеляжа в крыло, а водорадиатор предельно утопили в фюзеляж, улучшили форму кабины, сделали убирющимся костыльное колесо. Площадь крыла уменьшилась с 17,15 до 14,85 м² " [18,с.81]. По оценке известного аэродинамика В.С.Пышнова, лобовое сопротивление Як-3 по сравнению с Як-1 уменьшилось на 20% [19, с. 54].

Рис.4.13. Истребитель Як-3

Рис. 4.14 Высотно-скоростные характеристики истребителей «Спитфайр» (А). «Мессершмитт» (Б), «Як» (В) и «ЛаГ Г»/"Ла" (Г) [8; 17]

Благодаря повышению мощности и высотности силовой установки и уменьшению лобового сопротивления истребителей их высотно-скоростные характеристики значительно улучшились. Как видно из рис. 4.14, скорость самолетов на малых и средних высотах возросла в среднем на 100-120 км/ч. Наибольшей скоростью на больших высотах (8-10 км) обладали «Спитфайры», что объясняется их более совершенной системой наддува с двухступенчатым нагнетателем и системой промежуточного охлаждения смеси. На Восточном фронте, в отличие от Западного имеющего четкую линию фронта, бои между самолетами происходили на сравнительно небольшой высоте (обычно до 4.500 м), поэтому на советских истребителях стояли менее высотные моторы. Немцы, вынужденные вести боевые действия как вблизи земли, так и на больших высотах – при отражении налетов англо-американских бомбардировщиков. применяли на «Мессершмиттах» систему впрыска закиси азота для улучшения высотности двигателя.

Увеличение веса силовой установки и рост аэродинамических нагрузок из-за возросших скоростей привели к необходимости усиления конструкции планера самолета. На истребителе "Спитфайр" Мк.21 даже пришлось полностью заменить крыло, т.к. прежняя конструктивно-силовая схема при малой относительной толщине профиля уже не обеспечивала требуемой жесткости, были случаи реверса элеронов. С ростом взлетной массы приходилось также усиливать шасси. Из-за большого скоростного напора применяемую ранее полотняную обшивку на рулевых поверхностях и задней части фюзеляжа заменили на жесткую – фанерную (на "Яках") или дюралевую (на "Спитфайре").

Чтобы избежать увеличения веса, на последних моделях "Спитфайра", отличающегося крылом малой толщины, дюралюминиевые лонжероны заменили на стальные. Это позволило сохранить и даже уменьшить относительный вес конструкции – с 0,33 на Mk.l до 0,29 на Мк.21 [14,с.771].

Еще большими резервами для модернизации располагали советские самолетостроители. В конструкции первых "Яков" и "ЛаГГов" широко применялось дерево и полотно. В начале войны это решение вполне себя оправдало, так как позволило после эвакуации в трудных производственных условиях наладить массовый выпуск истребителей из доступных материалов, в обстановке острого дефицита алюминиевых сплавов. Однако при схеме свободнонесущий моноплан с относительно тонким крылом деревянные силовые конструкции проигрывали в отношении веса по сравнению с металлическими. Поэтому, когда советская промышленность, благодаря созданию новых предприятий на востоке страны и помощи союзников, вновь начала массовый выпуск алюминиевых сплавов, на самолетах стали более широко использовать металл. В 1942 г. тяжелые и громоздкие сосновые коробчатые лонжероны крыла истребителя "Як" заменили на металлические – с дюралюминиевой стенкой и стальными полками. В результате этого вес конструкции крыла уменьшился на 79 кг, внутри появилось дополнительное пространство, позволившее увеличить объем крыльевых топливных баков [9, с. 194]. В 1943 г. такое же изменение претерпело крыло истребителя Лавочкина.

Обратный процесс – замена дюралюминия деревом – происходил в конце войны на "Мессершмиттах". Изнуренная бомбардировками и лишившаяся источников бокситов германская индустрия уже не могла удовлетворять требованиям авиапромышленности. Поэтому на последней модели "Мессершмитта" – Bf.109K – задняя часть фюзеляжа и оперение были выполнены из дерева. Технологию производства самолета максимально упростили с расчетом на его массовый выпуск руками малоквалифицированных рабочих, в основном женщин и подростков. Вообще ситуация с авиацией в Германии в последние месяцы войны во многом напоминает положение в этой области в СССР во второй половине 1941 – начале 1942 гг.

Иногда истребители специально приспосабливали для выполнения той или иной боевой задачи, которая ранее не ставилась. Например, когда в 1943 г. началось наступление советских войск, для их поддержки и сопровождения бомбардировщиков стало необходимым повысить дальность полета истребителей. В результате появились специальные варианты самолета Як-9 с увеличенными запасом топлива и дальностью. Так как все топливо сумели разместить во внутренних баках, модификация не вызвала роста аэродинамического сопротивления и скорость уменьшилась мало (табл. 4.6). В Англии и США для повышения дальности истребителей широко применялись подвесные сбрасываемые в полете топливные баки.

Таблица 4.6. Дальние истребители – модификации самолета Як-9

Выпускались также специальные высотные варианты истребителей, использовавшиеся в ПВО для борьбы с высоколетяшими вражескими бомбардировщиками и разведчиками. Немцы, как отмечалось, использовали для повышения высотности Мессершмиттов" впрыск закиси азота в двигатель. Расход окислителя составлял 3,3 кг/мин, емкость бака – 115 л.

Высотные варианты "Спитфайров" (они обозначились буквами HF, от "high– altitude fighter" – "высотный истребитель") отличались двигателем с более высокой степенью наддува, специальным 4-лопастным пропеллером фирмы Ротол и увеличенным на метр размахом крыла. Для обеспечения приемлемых условий для летчика набольших высотах конструкторы применили герметизированную кабину, давление в которой на высоте 12000 м соответствовало давлению на 8-километровой высоте над уровнем моря [14].

Первый высотный "Спитфайр", HF.VI, появился в английских ВВС в 1941 г. Его потолок составлял около 12000 м. Впоследствии на вооружение поступили модификации HF.VII. HF.VIII, HF.IX и др. Их максимальная высота полета уже превышала 13000 м.

В СССР во время войны также работали над специальным высотным самолетом для системы ПВО. Он был необходим для противодействия разведчику Ju-86R, регулярно появлявшемуся над Москвой. Очень большая высота полета (12-13 км) делала этот разведчик неуязвимым для обычных истребителей.

За основу высотного перехватчика был взят истребитель Як-9. Двигатель М-105П оснастили двухскоростным двухступенчатым нагнетателем конструкции Доллежаля, для уменьшения веса самолета облегчили вооружение, оставив только пушку. Данная модификация получила обозначение Як-9ПД.

Попытка перехвата, предпринятая 2 июня 1943 г., оказалась безуспешной: высота 11650 м, достигнутая Як-9ПД, не позволила "достать" немецкий разведчик [21, с.123]. После дополнительных мер по уменьшению взлетного веса самолета до 2500 кг, увеличению числа оборотов нагнетателя и установке нового винта с более широкими лопастями потолок самолета достиг 13100 м. Для лучшей работы двигателя его оборудовал и системой впрыска водо-спиртовой смеси, увеличили теплоотдачу радиатора. Недостатком самолета являлось отсутствие на нем гермокабины (в СССР надежных гермокабин для истребителей в то время еше не было). Из-за этого летчик, даже с кислородной маской, не мог долго находиться на высотах, близких к потолку машины. Человек с его физиологическими особенностями становился препятствием на пути развития летательных аппаратов.

Любое улучшение характеристик самолета бессмысленно, если его вооружение неадекватно требованиям фронта. Неэффективность пулеметов винтовочного калибра ‹7,6-7,9 мм) против самолетов с бронезашитой пилота и протектированными баками выявилась уже в начале войны. Кроме того, с ростом скорости полета во время боя противник находился под прицельным огнем все более короткое время и, следовательно, все меньше пуль достигало цели. Даже восьми 7,7-мм пулеметов "Спитфайра" оказалось недостаточно.

Поэтому развитие вооружения истребителей в годы второй мировой войны шло по пути увеличения калибра стрелковых установок. В 1939 г. на Мессершмитте Bf. 109К дополнительно к двум 7,9-мм пулеметам на фюзеляже установили две 20-мм пушки на крыльях. В 1941 г. 8 крыльевых пулеметов "Спитфайра" заменили 4 пулеметами и двумя 20-м.м пушками фирмы "Испано-Сюиза". Последнее оказалось непростой задачей, т.к. тонкое крыло не было рассчитано на силу отдачи пушек, и на решение всех проблем английским конструкторам потребовалось более полугода.

Расположение вооружения вдоль размаха крыла давало возможность вести стрельбу по траектории вне ометаемой винтом плоскости. Это позволяло обойтись без синхронизаторов, что сохраняло исходную скорострельность оружия. Вместе с тем. значительный разнос стволов от продольной оси (оси прицеливания) и неизбежные деформации крыла в полете отрицательно влияли на точность стрельбы, а увеличение веса крыла ухудшало поперечную маневренность самолета. Поэтому на "Яках" и "ЛаГГах" предпочитали центральное расположение оружия: пушку устанавливали в развале блока цилиндров (рис. 4.15), а пулеметы, снабженные синхронизаторами для стрельбы через винт, – над двигателем. Такую же схему стали использовать немецкие конструкторы, начиная с модели Мессершмитт Bf. 109F.

Конструкция звездообразного мотора не позволяла установить пушку, стреляющую через вал пропеллера. Поэтому на истребителях "Ла" стрелковое вооружение располагали над двигателем, перед кабиной летчика.

Анализ опыта воздушных боев "Мессершмиттов" против тяжелых бомбардировщиков показывал, что для поражения четырехмоторного самолета типа В-17 или В-24 необходимо, в среднем, 20 попаданий из 20-мм пушки. Так как только 2% выпущенных с истребителя снарядов достигает цели, то легко подсчитать, что для того, чтобы сбить тяжелый бомбардировщик, надо сделать 1000 выстрелов [20, с.62,64]. Обычно боезапас пушки составлял 150-200 снарядов, поэтому даже при израсходовании всего боекомплекта во время атаки вероятность успеха была очень невелика.

Рис.4.15. Расположение пушки в развале блоков двигателя

Высокая боевая живучесть бомбардировщиков предопределила появление на немецких истребителях в конце войны 30-мм авиационных пушек. Первая такая пушка, Рейнметалл Борзиг МК.108, стала применяться на самолетах с 1944 г. Вес ее снаряда (310 г) втрое превышал вес снаряда 20-мм пушки, и для уничтожения четырехмоторного самолета обычно было достаточно всего 3-4 попаданий [20, с.65]. Орудие отличалось сравнительно высокой скорострельностью – 660 выстрелов в минуту, но начальная скорость снаряда была менее 500 м/с. Поэтому точная прицельная стрельба оказывалась возможной только с небольших дистанций, при этом летчик-истребитель вынужден был подставлять себя под ураганный оборонительный огонь бомбардировщиков.

Перед самым концом войны фирма Маузер выпустила новую пушку с оригинальной барабанной системой заряжания. Скорость снаряда составляла более 1000 м/с, скорострельность – 1200 выстрелов в минуту. Но немцы так и не успели применить ее в боях. После войны некоторые принципы, положенные в основу конструкции этой пушки, были использованы при создании авиационных пушек М-39 (США), "Аден" (Англия), НР-30 (СССР) [20, с. 67].

Еще более мощная авиационная пушка, 37-мм НС-37, с 1943 г. применялась на истребителях Як-9 (модификация Як-9Т). Ее скорострельность равнялась 250 выстрелам в минуту, вес снаряда – 735 г. Так же как на других истребителях Яковлева, пушка проходила через развал блоков цилиндров и стреляла через втулку пропеллеpa. Из-за большой длины (3,4 м) и значительного веса орудия ‹150 кг) кабину пилота для сохранения нужной центровки пришлось сместить назад на 0,4 м.

Несмотря на небольшой боезапас (30-32 снаряда) и не очень высокую скорострельность, пушка НС-37 проявила себя как эффективное средство борьбы как с наземными, так и с воздушными целями. Часто одного попадания 37-мм снаряд было достаточно, чтобы полностью уничтожить вражеский самолет. За годы войны заводы выпустили 2724 Як-9Т. По мощи секундного залпа самолет в 2.24 рази превосходил Мессершмитт Bf.109G-2, вооруженный 20-мм пушкой и двумя 7,9-мм пулеметами [21, с. 114-118].

В 1944 г. ОКБ Яковлева выпустило модель Як-9К с 45-мм пушкой НС-45 и боезапасом в 29 снарядов. Масса секундного залпа этого варианта была в полтора рази больше, чем у Як-9Т. Однако из-за большой силы отдачи самолет сильно раскачивало, и поэтому прицельный огонь был возможен только короткими очередями в 2-3 выстрела [21, с. 132].

Повышение боевой эффективности требовало усовершенствования стрелковых прицелов. В начале войны на многих самолетах (в частности на советских истребителях) еше стояли примитивные механические прицелы, состоящие из механического кольца внутри кабины летчика и мушки на фюзеляже. Следующим шагом стало появление коллиматорных прицелов, в которых кольцо и мушка изображались с помошью зеркальца и электролампы в виде световых меток на прозрачной пластине перед пилотом. В Англии они выпускались под обозначением GM-2, в Германии – "Revy", в СССР – ПБП-1. Такие прицелы были значительно удобнее механических в условиях плохой освещенности, могли фокусироваться "на бесконечность", что облегчало работу глаза. Однако они по-прежнему страдали одним существенным недостатком: давали точный результат только в том случае, ест и траектории движения преследуемого и преследователя находились на одной прямой. Угол упреждения стрельбы, необходимый при движении самолетов под углом друг к другу, должен был рассчитывать сам летчик, полагаясь на свой опыт и интуицию. Молодым пилотам было совсем непросто делать это в условиях быстротекущего боя.

В 1943 г. специалисты английского Авиационного научного центра в Фарнборо разработали гироскопический прицел, который мог автоматически определять угол упреждения стрельбы в зависимости от скорости изменения курса и расстояния до цели. Для этого пилот истребителя должен был ввести в прибор сведения о типе преследуемого самолета и в течение одной секунды удерживать цель в специальном световом визире для замера угловой скорости.