Реактивная авиация Второй мировой войны
Шрифт:
Fw Triebflugeljager
К сентябрю 1944 г. на фирме «Фокке-Вульф» под руководством Хайнца фон Халема была закончена предварительная проработка конструкции самолета вертикального взлета и посадки, так называемый Fw Triebflugeljager («Истребитель с вращающимся крылом»). Машина, вооруженная двумя пушками MK 103 и двумя пулеметами MG 151 или четырьмя пушками MK 213, установленными с обеих сторон герметичной кабины летчика, предназначалась для выполнения задач перехвата. Особенностью этого самолета являлся вращающийся вокруг фюзеляжа трехлопастный ротор, на конце каждой лопасти которого крепился ракетно-прямоточный двигатель конструкции Отто Пабста, руководителя отдела перспективных разработок фирмы «Фокке-Вульф». Двигатель, разрабатывавшийся с 1941 г., имел диаметр 0,69 м, длину 1,72 м и развивал тягу 840 кгс. Он мог использовать недефицитные виды топлива, включая угольную пыль. Первой ступенью этого
Самолет на земле стоял вертикально на шасси, состоявшем из основного центрального колеса в хвостовой части фюзеляжа и дополнительных четырех стоек с маленькими колесами, смонтированных на крестообразном хвостовом оперении. В полете дополнительные стойки складывались назад, напоминая бутон тюльпана. Кабина летчика находилась в носовой части фюзеляжа, летчик располагался в кресле. Особенность управления самолетом заключалась в том, что летчик в полете находился в обычном, сидячем, положении, а в режимах взлета и посадки оказывался лежащим на спине.
Взлет осуществлялся следующим образом. Ротор, лопасти которого выставлялись перед взлетом в нулевой угол установки, начинал раскручиваться при помощи работающих ЖРД-ступеней силовой установки. Когда окружная скорость лопастей ротора превышала 300 км/ч, тогда в работу вступали ступени двигателей, работавшие в режиме ПВРД, а ЖРД-ступени выключались. Затем летчик увеличивал угол установки лопастей, и начинался взлет самолета, благодаря подъемной силе ротора и тяге ПВРД. В горизонтальном полете летчик уменьшал угол установки лопастей и уменьшал число оборотов ротора, а управление самолетом осуществлял с помощью хвостовых рулей. Переходные режимы полета представляли большую сложность для летчика, особенно при посадке, которую приходилось осуществлять хвостом вниз.
Рассматривался и более простой вариант самолета, в котором для раскрутки лопастей с установленными на них обычными ПВРД использовались сбрасываемые твердотопливные стартовые ускорители. Проект до конца войны не был реализован.
Следует сказать, что концепция самолета вертикального взлета и посадки, примененная фирмой «Фокке-Вульф» в своем аппарате Triebflugeljager, была впервые предложена академиком Б.Н. Юрьевым еще в 1930-х гг. Под его руководством в Военно-воздушной инженерной академии (ВВИА) им. Н.Е. Жуковского и Московском авиационном институте выполнены исследования различных схем аппаратов, сочетающих свойства вертолетов и самолетов. Результаты исследований были изложены в его монографиях «Геликоптеры» и «Исследования летных свойств геликоптеров», опубликованных в трудах ВВИА в 1935 г. и 1939 г., для обозначения аппаратов этого класса Б.Н. Юрьев применял термин «геликоптеры-аэропланы» (в более позднем употреблении «вертолеты-самолеты»). Все эти аппараты оснащались воздушными винтами, которые могли работать и в режиме несущего винта (как у вертолета). А в 1938 г. немецкий инженер О. Мук, работавший на фирме «Сименс», предложил установить на концах лопастей винта самолета вертикального взлета и посадки реактивные двигатели. Вот это техническое решение и пытались практически реализовать на фирме «Фокке-Вульф».
Характеристики Fw Triebflugeljager: экипаж – 1 человек, силовая установка – 3 х РПД, размах крыла (внешний диаметр ротора) – 11,29 м, длина самолета – 9,15 м, взлетный вес – 5150 кг, максимальная скорость у земли – 925 км/ч, скороподъемность у земли – 125 м/с, вооружение – 2 пушки MK 103 калибра 30 мм и 2 пулемета MG 151/20 калибра 20 мм.
5. Самолеты с пульсирующими воздушно-реактивными двигателями
ПуВРД – бескомпрессорный воздушно-реактивный двигатель периодического действия с теплоподводом к рабочему телу при повышенном давлении газового потока (энциклопедия «Авиация»).
Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель, по существу, представляет собой трубу, с одного конца закрытую клапанной решеткой. Горючая смесь поджигается внутри трубы
посредством запальной свечи. Выделяющиеся при этом продукты сгорания сильно расширяются и истекают через открытый конец трубы. Даже в том случае, когда давление внутри камеры сгорания падает до уровня давления окружающей атмосферы, газы в выхлопном конце трубы обладают достаточным запасом кинетической энергии, чтобы продолжать движение и создавать некоторое разряжение в камере сгорания. Благодаря этому через створчатые клапаны решетки в камеру сгорания поступает новая порция воздуха, а через форсунки – новая порция топлива, и цикл возобновляется.Изобретать ПуВРД и пытаться приспособить его в качестве силовой установки для летательного аппарата начали еще в середине XIX в. Так, например, в 1865 г. французский ученый и изобретатель Ш. де Луврие предложил проект самолета с воздушно-реактивным двигателем, для которого была характерна прерывистость горения подаваемого топлива, что позволяло ограничить давление в камере сгорания до 5–6 атмосфер и, в отличие от ПВРД, обеспечивало некоторую тягу при взлете. Это был по своей сути пульсирующий воздушно-реактивный двигатель. Более совершенный проект самолета («Усовершенствованная система воздухоплавания») был разработан в России в 1867 г. Н.А. Телешовым, который планировал установить на самолете ПуВРД, отличавшийся от двигателя де Луврие тем, что пары топлива должны были смешиваться с воздухом еще до поступления в камеру сгорания. Для этого было предусмотрено особое устройство типа современного карбюратора.
В 1906 г. русский инженер В.В. Караводин запатентовал «Аппарат для получения пульсирующей струи газа значительной скорости вследствие периодических взрывов горючих смесей» (привилегия № 15375), а в 1908 г. построил газовую турбину с пульсирующей камерой и успешно провел ее испытания. Через год после работ В.В. Караводина немецкий исследователь Барбецат провел исследования по распределению давления при пульсирующем горении, открыл и описал принцип самовоспламенения в ПуВРД. В том же году французский исследователь Ж. Марконнэ предложил использовать этот двигатель для самолета и получил на это устройство патент. Р. Ледюк в 1930 г. получил патент на конструкцию ПуВРД.
В 1930-х гг. в СССР исследованиями и разработками ПуВРД занималась 3-я бригада ГИРД, возглавляемая Ю.А. Победоносцевым. Для исследования возможности создания пульсирующего ВРД в июне 1933 г. была изготовлена экспериментальная камера сгорания с клапаном ЭК-3. Проведенные в том же году испытания макетного образца двигателя позволили выявить основные задачи, возникающие при конструктивной разработке двигателей такого типа, оценить объем и трудности решения этих задач. В результате было принято решение работы по ПуВРД приостановить в пользу исследования прямоточных ВРД, однако в 1937–1938 гг. все работы по этому направлению были свернуты из-за начавшихся в стране репрессий.
В Советском Союзе работы по ПуВРД возобновились в 1941–1942 гг., в этом направлении работал репрессированный и находившийся в то время в заключении заместитель начальника ЦИАМ профессор Б.С. Стечкин, который являлся создателем теории воздушно-реактивного двигателя. Под его руководством было разработано несколько вариантов ПуВРД, один из которых, под обозначением УС (ускоритель Стечкина), предназначался для самолетов. УС предполагалось устанавливать на самолеты Ту-2 и Пе-8. На тяжелый бомбардировщик Пе-8 предполагалось поставить двенадцать таких ускорителей – по шесть на каждой консоли крыла. Но в 1943 г. после освобождения Б.С. Стечкина из заключения работы по УС были прекращены. В конце войны в Советском Союзе разрабатывалась крылатая ракета 10Х с ПуВРД (аналог немецкой ракеты Fi 103).
В Германии к изучению ПуВРД также приступили в начале 1930-х гг., а уже через десять лет на фирме Argus было освоено серийное производство ПуВРД As 014 и As 044, которые довольно широко использовались в проектах самолетов фирм «Блом и Фосс», «Гота», «Хейнкель», «Хеншель», «Юнкерс» и др. Помимо этого двигатель As 014 использовался в качестве силовой установки немецкой крылатой ракеты Fi 103 (Фау-1).
Исследования в области ПуВРД в начале 1930-х гг. вел и американский пионер ракетной техники Р. Годдард. В 1934 г. он получил патент на конструкцию пульсирующего реактивного двигателя, который имел некоторое сходство с ПуВРД П. Шмидта. Однако Р. Годдарду не удалось заинтересовать своим двигателем военные и промышленные круги США, не получил он также и поддержки от американского правительства для продолжения работ в этом направлении. Разработкой летательных аппаратов с ПуВРД в США занялись только в конце войны, там разрабатывались крылатые ракеты JB-2, JB-10 и др. (о крылатых ракетах см. ниже). В Японии во время войны разрабатывался самолет с ПуВРД, предназначенный для атак летчиков-камикадзе.