История самолетов 1919 – 1945

До середины второй мировой войны Ju-87 был самым распространенным типом пикирующего бомбардировщика. Из-за небольшой скорости его применяли там, где немецкая авиация имела господство в воздухе, в противном случае самолет оказывался легкой добычей истребителей. Выпуск самолета продолжался до 1944 г., всего было построено свыше 5700 Ju-87 [14, с. 297].

Для атаки с пикирования применялся и двухмоторный Юнкере Ju-88A. В этом варианте на самолет ставились специальные решетки, автоматически отклоняемые для ввода и вывода из пике. После изучения этого приспособления в СССР в 1940 г.. когда был закуплен ряд новейших немецких самолетов, его применили на отечественном пикирующем бомбардировщике Пе-2 [23].

Эволюция конструкции бомбардировщика в середине 30-х годов напоминает ситуацию в самолетостроении после первой мировой войны: первые пассажирские самолеты были созданы из бомбардировщиков, и только потом появились специально сконструированные машины для коммерческих воздушных перевозок. В свою очередь, многие скоростные бомбардировщики 30-х годов представляли собой переделанные пассажирские машины, а уже на их основе создавались специализированные боевые самолеты.

Как известно, в военной технике имеются средства нападения и средства зашиты, и развитие одного ведет к немедленному развитию другого. В авиации повышение летных качеств бомбардировщиков в первой половине 30-х годов явилось стимулом к технической модернизации истребителя. О необходимости модернизации самолетов для воздушного боя свидетельствуют такие цифры: в 1928 г. дистанция догона двухмоторного бомбардировщика одноместным истребителем, начавшим преследование на расстоянии 10 км от цели, составляла 31 км, а в 1934 г., когда появились первые скоростные бомбардировщики, она равнялась уже 133 км [15, с. 23]. Эти цифры были характерны для самых современных истребителей, что касается самолетов, состоящих на вооружении уже несколько лет, то многие из них вообще не могли догнать бомбардировщики нового типа. Напомню, что истребители в то время обычно имели бипланное крыло, открытую кабину пилота, неубираемое шасси и значительно уступали в аэродинамическом совершенстве бомбардировщикам типа Мартин В-10 или СБ( 20*). Понятно, что такая ситуация требовала срочных мер для развития истребительной авиации.

Как и в случае с бомбардировщиками, прототипом нового поколения истребителей послужили невоенные самолеты. Однако, если для тяжелых военных машин это был и скоростные пассажирские самолеты, то прообразом ряда новых истребителей в 30-е годы явились спортивные гоночные самолеты.

Авиационные состязания на скорость начались еще до первой мировой войны. В 1920 г., после 6-летнего перерыва, связанного с войной, они были продолжены. Соревнования гидросамолетов и самолетов с обычным колесным шасси происходили по отдельным программам. До 1927 г. абсолютный рекорд скорости принадлежал сухопутным гоночным самолетам, затем рекорды устанавливались на самолетах с поплавковым шасси [25]. Это объясняется тем, что гидросамолеты могли иметь большую нагрузку на крыло, т.к. длина разбега и пробега на воде не ограничивалась размерами аэродромов.

20* Советский истребитель-биплан И-15 1933 г. выпуска имел Схсг0.041 и К-10, а появившийся год спустя бомбардировщик СБ обладал Схо-0.034 и К-17 [13. с. 39; 24, с. 100-101].

Рис.3.25 Пикирующий бомбардировщик Ju-87

Первые послевоенные гоночные самолеты были, как правило, бипланами и, б принципе, мало отличались от истребителей периода первой мировой войны. В 1924 г. новый рекорд скорости – 448 км/ч – был установлен на французском моноплане со свободнонесущим крылом Фсрбуа V-2. Этот рекорд продержался 8 лет и наглядно продемонстрировал преимущества выбранной схемы. Характерно, что с этого времени все гоночные самолеты имели монопланное крыло.

Задача достижения максимально возможной скорости побуждала конструкторов скоростных спортивных самолетов использовать на своих машинах новейшие достижения авиационной науки и техники. Так, еще в 1920 г. на самолете американской фирмы Дайтон-Райт было применено убирающееся шасси. Постоянно возрастала нагрузка на крыло, использовались специальные тонкие "скоростные" профили. За время с 1923 по 1934 гт. Схо гоночных самолетов уменьшился с 0,031 до 0,019 [25. с. 87-88].

Большое внимание уделялось повышению удельной мощности двигателей. До конца 20-х годов преобладали скоростные спортивные самолеты с двигателями водяного охлаждения, в начале 30-х годов появились легкие и мощные звездообразные моторы и капоты NACA и, в результате, многие гоночные машины ‹в первую очередь это касается самолетов с колесным шасси) стали делать с двигателями воздушного охлаждения. За 1923-1934 гг. мощность гоночных авиамоторов, являвшихся сильно форсированными вариантами серийных авиадвигателей, возросла с нескольких сот до трех с лишним тысяч лошадиных сил. Правда, их ресурс измерялся всего несколькими часами.

В начале 30-х годов абсолютные авиационные рекорды скорости составляли: для самолетов с колесным шасси – 474 км/ч (Веделл-Вильямс "Джи Би", США, 1932 г.), для гидросамолетов – 655 км/ч (Супермарин S.6B, Англия. 1931 г.).

"Джи Би" представлял собой свободнонесущий моноплан с коротким крылом и фюзеляжем большого диаметра, определявшегося размерами звездообразного мотора Пратт- Уитни "Уосп", развивающего мощность 800 л.с. (рис. 3.26). Нагрузка на крыло у этого самолета достигала 174 кг/м^2 , а нагрузка на мощность была очень мала – 1,4 кг/л.с.

Рис.3.26- Гоночный самолет Ведедл-Вильнмс "Джи Би"

Поплавковый Супермарин S.6B имел более обтекаемые формы из-за меньшего "лба" V-образного мотора фирмы Роллс-Ройс с водяным охлаждением (рис. 3.27). Этот мотор на режиме максимальной мощности мог развивать до 3200 л.с. при весе всего 745 кг [26, с. 21]. Для уменьшения сопротивления конструктор самолета Реджинальд Митчелл использовал поверхностные радиаторы, расположенные между двойной обшивкой крыла и верхних частей поплавков. Аэродинамику самолета несколько портили поплавки и расчалочное крыло, но высокая нагрузка на крыло (178 кг/м^2 ) и рекордная нагрузка на мощность (0,95 кг/л.с.) обеспечили аппарату выдающиеся скоростные качества.

Рис.3.27. Гоночный гидросамолет Супермарин S.6B

Весьма оригинальным по конструкции был экспериментальный самолет P. Л. Бартини "Сталь-6", построенный в СССР в 1933 г. (рис. 3.28). На самолете установили американский двигатель "Керисс-Конкверрор" максимальной мощностью 680 л.с. Чтобы минимизировать лобовое сопротивление и добиться максимально возможной скорости Бартини применил поверхностные крыльевые радиаторы, а шасси сделал одноколесным, полностью убирающимся в фюзеляж. При испытаниях самолет имел у земли скорость 420 км/ч – на 150 км/ч больше, чем у советских серийных истребителей [6, с. 442].

Скорость, достигнутая с помощью специально сконструированных гоночных самолетов, значительно превышала скорость истребителей начала 30-х годов.

Однако долгое врем» считалось, что из-за специфических особенностей гоночных самолетов (большая нагрузка на крыло, ограниченный запас прочности и др.) опыт их конструирования не может быть использован при создании военных самолетов. Только необходимость резко увеличить скорость истребителей заставила многих авиаконструкторов пересмотреть свои взгляды.

Первым шагом в практическом использовании конструктивных особенностей гоночных самолетов стало заимствование схемы уборки шасси у спортивного самолета Дайтон-Райт на американском истребителе Грумман FF-1 (1932 г.). И на том, и на другом самолете колеса убирались в ниши по бокам фюзеляжа, т.к. толщина крыла была недостаточной для размещения там шасси (рис. 3.29). Большое сопротивление бипланного расчалочного крыла истребителя FF-1 не позволило заметно увеличить скорость самолета: несмотря на сравнительно мощный двигатель, она не превышала 330 км/ч.

Другим примером влияния гоночного самолета на конструкцию истребителя в США можно считать моноплан Боинг Р-26 (рис. 3.30), выпуск которого был начат в 1933 г. По схеме он напоминал рекордный самолет "Джи Би", имел тот же мотор "Уосп" фирмы Пратт-Уитни. От других истребителей того времени Р-26 отличало небольшое по размерам низкорасположенное крыло площадью всего 14 м^2. В связи с тем, что действующие на истребитель перегрузки намного больше, чем у неманевренного гоночного самолета, крыло Р- 26 сверху и снизу было подкреплено расчалками. Самолет мог развивать скорость 377 км/ч, что примерно на 50 км/ч больше, чем у других военных самолетов начала 30-х годов. Большая скорость достигалась за счет значительной нагрузки на крыло – почти 100 кг/м 2 . и высокой энерговооруженности: нагрузка на мощность составляла всего 2,2 кг/л.с. По этим параметрам Р-26 занимал промежуточное положение между специальными гоночными самолетами и обычными истребителями-бипланами.