История самолетов 1919 – 1945
Шрифт:
одномоторных скоростных коммерческих самолетов была их небольшая пассажировместимость. Из сравнения характеристик самолетов Форд "Тримотор" и Локхид "Вега" 5С (табл. 3.2) видно, что, несмотря на большое преимущество в скорости, 6-местная "Вега" имела меньшую часовую производительность, чем 13-местный "Форд".
Неудивительно, что одномоторные самолеты часто использовались для перевозки почты, а не пассажиров. Ведь плотность полезной нагрузки в этом случае значительно выше, следовательно больше и транспортная эффективность полета.
Таким образом, для успешного развития скоростного воздушного транспорта нужно было увеличить число пассажирских мест. Для этого следовало строить многомоторные пассажирские самолеты. Их появление диктовалось также требованиями повышения безопасности полета: в случае наличия одного двигателя его поломка в воздухе могла привести к катастрофе.
В 20-е годы большинство многомоторных самолетов гражданского назначения имели три двигателя – один в носовой части фюзеляжа и два на крыле. В случае остановки одного из двигателей эта компоновка обеспечивала полет на двух остальных, работающих на полной мощности. К началу 30-х годов, в результате усовершенствования конструкции мотора и повышения качества топлива, удельная мощность двигателей значительно возросла, улучшились и другие параметры. В результате мощность двигателя при том же весе возросла примерно в полтора раза (табл. 3.3). К тому же увеличилось аэродинамическое качество самолетов. Все это позволило выполнять полет двухмоторного самолета при отказе одного двигателя. Так на смену трехмоторным гражданским самолетам пришли двухмоторные. Помимо меньшей стоимости это давало возможность значительно улучшить обтекаемость фюзеляжа, т.к. носовой двигатель был источником дополнительного аэродинамического сопротивления. В 1930 г. двухдвигательные машины составляли 14 % от общего числа новых типов пассажирских самолетов, в 1933г. – 29 %,ав 1934г. – уже 67% [9; 10].
Первым скоростным двухмоторным пассажирским самолетом стал Боинг 247 (рис. 3.6). Этот самолет, поднявшийся в воздух в 1933 г., ознаменовал собой новый этап в развитии пассажирской авиации. Металлическая конструкция, обтекаемый монококовый и фюзеляж, низкорасположенное крыло с гладкой дюралюминиевой обшивкой, два установленных на крыле двигателя с кольцевидными капотами, убирающееся шасси, наплывы в месте соединения крыла с фюзеляжем – все эти особенности стали типичными для самолетов транспортной авиации на несколько десятилетий. Боинг 247 брал на борт 10 пассажиров, двух пилотов и стюарда. Мощность силовой установки (Пратт-Уитни "Уосп", 2x525 л.с.) была достаточна для продолжения полета на высоте до 3 км при отказе одного из моторов.
Рис-3.6. Двухмоторный пассажирский самолет Боинг 247
В 1934 г. самолет усовершенствовали (модификация B-247D). Кольца Тауненда на двигателях заменили на капоты ЧАСА, улучшились обводы фонаря кабины пилотов. Но главное, на самолете установили винты изменяемого в полете шага. Это новшество дало заметное улучшение летных характеристик.
Большое внимание при создании самолета фирма Боинг уделила обеспечению комфорта для пассажиров в полете. Для уменьшения шума от двигателей стенки пассажирской кабины были сделаны двойными, расстояние между ними составляло 15 мм, внутренняя фанерная стенка была обита войлоком с обеих сторон. Система отопления позволяла поддерживать в салоне самолета постоянную температуру 20°. имелась также вентиляция [10].
Единственным недостатком самолета являлось отсутствие посадочной механизации. Конструкторы не извлекли урока из опыта испытаний одномоторного "Мономейла" – прототипа В-247. Из-за ограничений по Vnoc нагрузка на крыло у В-247 была меньше, чем у других скоростных пассажирских машин, и по скорости Боинг 247D уступал другим двухмоторным авиалайнерам-экспрессам. В этом отношении фирма Боинг проявила консерватизм, который ей дорого обошелся: в скором времени модель 247 была вытеснена более совершенными пассажирскими самолетами. Всего в эксплуатацию поступило 75 экземпляров Боинг 247.
Первым самолетом, в конструкции которого нашли воплощение все описанные в предшествующей главе усовершенствования, стал двухдвигательный Локхид "Электра" (1934 г.). Благодаря посадочным закрылкам на крыле, удельная нагрузка на площадь у этого
самолета достигала 110 кг/м^2 – на 30 кг больше, чем у Боинг 247. В результате, при равной с "Боингом" энерговооруженности, он имел на 32 км/ч большую максимальную скорость. Правда, меньшая по размерам "Электра" (рис. 3.7) брала на борт только 8 пассажиров, поэтому часовая производительность обоих самолетов была приблизительно одинаковой.Пример с "Электрой" убедительно продемонстрировал важность применения посадочной механизации для улучшения скоростных качеств. С середины 30-х годов посадочные щитки или закрылки становятся обязательной частью конструкции многомоторных самолетов.
Конструктивной особенностью "Электры", повторенной потом на многих самолетах, было двухкилевое вертикальное оперение. Расположение килей по краям горизонтального стабилизатора объясняется стремлением конструкторов вынести их в зону обдувки от пропеллера и повысить этим эффективность вертикального оперения.
Рис.3.7. Локхид "Электра"
Создание скоростных двухмоторных транспортных самолетов в Европе началось с Германии. К середине 30-х годов в руководстве страны уже сформировались агрессивные политические планы, и пришедшему к власти Гитлеру требовалась современная военная техника. Понимая, что многомоторные скоростные пассажирские самолеты при необходимости могут быть переделаны в бомбардировщики, правительство всячески поддерживало создание таких машин.
В конце 1934 г.фирма Юнкерс выпустила десятиместный Ju-86,способный развивать скорость до 340 км/ч. Так же как Локхид "Электра»", он воплощал в себе все новейшие технические достижения – монококовый фюзеляж, убираемое шасси, закрылки, винты изменяемого шага, двухкилевое оперение [10, с. 121 -124]. Гражданское применение самолета имело ограниченные масштабы. В 1935 г. Ju-86 переделали в бомбардировщик, и в атом варианте он строился в большом количестве.
Та же судьба постигла и самолет Хейнкель Нe-111. Появившийся в 1935 г. как двухмоторный пассажирский экспресс, он в скором времени стал одним из самых известных бомбардировщиков немецких ВВС. Э. Хейнкель вспоминал:" Добившись значительных успехов благодаря моему "Хе-70", "Люфтганза" решила оснастить свой самолетный парк скоростными пассажирскими машинами. Практика показала, что многомоторные самолеты надежнее одномоторных и не уступают им в скорости. Мне предложили создать экспериментальный образец пассажирского самолета, способного перевозить, помимо экипажа, десять человек. Количество моторов не оговаривалось, но ставилось условие, что при выходе из строя одного двигателя самолет должен долететь до места назначения.
…Приступая к проектированию нового пассажирского самолета "Хе-111", я заявил своим сотрудникам: "Создавая двухмоторный самолет, мы идем на значительный риск. Но мы должны доказать всему миру, что средний мотор для безопасности не нужен, а его присутствие есть ни что иное, как недостаток. Он забирает полезный объем в фюзеляже и утяжеляет самолет".
Мы придали крылу и оперению эллиптическую форму. Уделили большое внимание местам, где крыло стыковалось с фюзеляжем. Добились везде гладкой обшивки и сделали убирающимся шасси. В принципе "Хе-111" был продолжением совершенствования конструкции "Хе-70", но уже выполненным целиком из металла.
…Мог ли я тогда знать, что даю путевку в жизнь не гражданскому самолету, а одному из самых массовых немецких бомбардировщиков второй мировой войны? "[8.с. 119-120].
В отличие от других конструкторов пассажирских самолетов Хейнкель применял на своих машинах двигатели водяного охлаждения. С двумя BMW-6 мощностью по 660 л.с. Не-111 имел крейсерскую скорость полета около 350 км/ч, а максимальная скорость превышала 400 км/ч.
Итак, первые пассажирские двухмоторные самолеты 30-х годов представляли собой 10-местные машины с крейсерской скоростью полета 300-350 км/ч. По этому параметру они в полтора раза превосходили многомоторные гражданские самолеты предшествующего десятилетия, однако по-прежнему уступали им в отношении числа пассажиров: узкий цилиндрический фюзеляж обеспечивал малое аэродинамическое сопротивление, но внутренний объем его был невелик. По этой причине часовая производительность Боинга выпуска 1933 г. не сильно отличалась от производительности пассажирского трехмоторного самолета 20-х годов (см. табл. 3.2). Для достижения решительного экономического превосходства необходимо было значительно увеличить количество пассажирских мест.