История самолетов 1919 – 1945
Шрифт:
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
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].
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*)
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.