История самолетов 1919 – 1945
Шрифт:
В 1944 г. испытывался четырехдвигательный вариант Ar-234С (рис. 4.70) -двухместный многоцелевой самолет с усиленным пушечным вооружением и увеличенной скоростью полета. Из-за нехватки реактивных двигателей для немецкой реактивной авиации он не строился в серии.
Всего до мая 1945 г. было изготовлено около 200 Ar-234 [52, с. 126]. Как и в случае с Ме-262, из-за острого дефицита авиационного топлива к концу войны около половины этих самолетов не участвовало в боях.
Вклад в развитие реактивной авиации в Германии внесла также старейшая немецкая самолетостроительная фирма Юнкере. В соответствии с традиционной специализацией проектирования многомоторных самолетов там было решено создать тяжелый реактивный бомбардировщик Ju-287. Работы начались в 1943 г. по инициативе инженера Г. Воккс. К этому времени уже было известно, что для увеличения Мкриг в полете следует применять стреловидное крыло. Воккс предложил необычное решение – установить на самолете крыло обратной стреловидности. Преимуществом данной компоновки было то, что срыв потока на больших углах атаки возникал сначала в корневых частях крыла, без потери работоспособности элеронов. Правда, ученые предупреждали об опасности возникновения сильных аэроупругих деформаций крыла при обратной стреловидности, но Воккс и его единомышленники надеялись, что в ходе испытаний им удастся решить прочностные проблемы.
47*Весь внутренний объем фюзеляжа был занят топливными баками, т.к. ТРД отличались большим, по сравнению с ЛВС, расходом горючего.
Р ис 4.70. Арадо Ar-234С I
Рис.4.71. Опытный экземпляр бомбардировщика Ju-287
Для ускорения постройки первого образца использовали фюзеляж от самолета Не-177, хвостовое оперение – от Ju-288. На самолете установили четыре ТРД Jumo-004: 2 в гондолах под крылом и 2 – по бокам носовой части фюзеляжа (рис. 4.71). Для облегчения взлета к двигателям добавили стартовые ракетные ускорители. Испытания первого в мире реактивного бомбардировщика начались 16 августа 1944 г. В целом, они дали положительные результаты. Однако максимальная скорость не превысила 550 км/ч, поэтому на серийном бомбардировщике решили установить 6 двигателей BMW-003 тягой по 800 кг. По расчетам в этом случае самолет должен был брать до 4000 кг бомб и иметь скорость полета на высоте 5000 м 865 км/ч. Летом 1945 г. частично построенный бомбардировщик попал к советским войскам, руками немецких инженеров его довели до летного состояния и отправили в СССР на испытания [50].
Стремясь переломить ход военных действий за счет массового выпуска реактивных самолетов, немецкое военное руководство осенью 1944 г. объявило конкурс на создание дешевого истребителя с ТРД, в отличие от Ме-262 пригодного для производства из простейших материалов и без применения квалифицированной рабочей силы. В конкурсе приняли участие почти все ведущие авиационные конструкторские организации – Арадо, Блом и Восс, Хейнкель, Физлср, Фокке-Вульф, Юнкере. Лучшим был признан проект фирмы Хейнкель- Не-162.
Самолет Не-162 (рис. 4.72) представлял собой одноместный однодвигательный моноплан с металлическим фюзеляжем и деревянным крылом. Для упрощения процесса сборки двигатель BMW-003 установили на фюзеляже. Самолет должен был иметь простейшее пилотажное оборудование и очень ограниченный ресурс. Вооружение состояло из двух пушек калибром 20 мм. По планам Министерства авиации предполагалось в январе 1945 г. выпустить 50 самолетов, в феврале – 100 и далее наращивать производство до 1000 машин в месяц [31, с. 195]. Не-162 должен был стать основным самолетом для создаваемого по приказу фюрера народного ополчения Фолькштурм. Руководству молодежной организации Гитлерюгенд поручили в кратчайшие сроки подготовить несколько тысяч пилотов для этого самолета.
Не-162 спроектировали, построили и испытали всего за три месяца. Первый полет состоялся 6 декабря 1944 г., а уже в январе на метких предприятиях в горных районах Австрии начали серийный выпуск машины. Но было уже стишком поздно. До конца войны на вооружение успели передать только 50 самолетов, еще 100 было подготовлено к испытаниям, около 800 Не-162 находились на различных стадиях сборки. В боевых действиях самолет не участвовал. Это позволило спасти жизни не только солдат антигитлеровской коалиции, но и сотен немецких юношей: как показали испытания Не-162 в СССР [53], самолет имел плохую устойчивость, и использование на нем в качестве пилотов 15-16-летних подростков, практически не имевших летной подготовки (все "обучение" заключалось в нескольких полетах на планере» было бы равноценно их убийству.
Рис.4.72. Хейнкель Не-162
Большинство первых реактивных самолетов имело прямое крыло. Среди серийных машин исключение составлял Me-163, но стреловидность в данном случае была обусловлена необходимостью обеспечить продольную балансировку самолета схемы "бесхвостка" и была слишком мала, чтобы заметно влиять на Мкрит.
Возникновение скачков уплотнения на больших скоростях послужило причиной целого ряда катастроф, причем, в отличие от винтомоторных самолетов, волновой кризис происходил не при пикировании, а в горизонтальном полете. Первым из таких трагических происшествий была гибель Г. Я. Бахчиванджи. С началом серийного производства реактивных самолетов эти случаи участились. Вот как описывает их летчик-испытатель фирмы Мессершмитт Л. Гофман: "Эти катастрофы (по словам свидетелей, внушаюших доверие) происходили следующим образом. Самолет Me 262 после достижения в горизонтальном полете большой скорости самопроизвольно переходил в пикирование, вывести из которого самолет летчику уже не удавалось. Установить причины этих катастроф путем расследования практически было невозможно, так как летчики не оставались в живых, а самолеты полностью разбивались. В результате этих катастроф погибли один летчик-испытатель фирмы "Мессершмитт" и целый ряд военных летчиков" [54, с. 40].
Загадочные катастрофы ограничивали возможности реактивной авиации. Так, по указанию военного руководства, максимально допустимые скорости Me-163 и Ме- 262 не должны были превышать 900 км/ч [20, с. 33; 54, с. 42].
Когда к концу войны ученые стали догадываться о причинах затягивания самолетов в пикирование, немцы вспомнили рекомендации А. Буземанна и А. Бетца о преимуществах стреловидного крыла на больших скоростях[57]. Первым самолетом, в котором стреловидность несущей поверхности была выбрана специально для уменьшения волнового сопротивления, явился описанный выше Юнкере Ju-287. Незадолго до конца войны, по инициативе главного аэродинамика фирмы Арадо Р. Козина, начались работы по созданию варианта самолета Ar-234 с крылом, так называемой, серповидной формы. Стреловидность у корня составляла 37°, к концам крыла она уменьшалась до 25°. При этом благодаря переменной стреловидности крыла и специальному подбору профилей предполагалось обеспечить одинаковые значения Мкрит вдоль размаха. К апрелю 1945 г., когда цеха фирмы были заняты английскими войсками, модифицированный "Арадо" был почти готов. Позднее англичане использовали аналогичное крыло на реактивном бомбардировщике "Виктор".
Применение стреловидности позволяло уменьшить аэродинамическое сопротивление, но на малых скоростях такое крыло было больше подвержено срыву потока и давало меньший Су макс по сравнению с прямым. В результате возникла идея крыла изменяемой в полете стреловидности. С помощью механизма поворота консолей крыла на взлете и посадке должна была устанавливаться минимальная стреловидность, на больших скоростях – максимальная. Автором данной идеи являлся А. Липпиш [55 J. В 1944 г. на фирме Месершмитт, с которой в то время сотрудничал Липпиш, началось строительство реактивного самолета с крылом изменяемой стреловидности. По замыслу командования Люфтваффе, самолет, получивший обозначение Р.1101, должен был заменить Ме-262. Крыло имело максимальный угол стреловидности 40°, горизонтальное оперение – 45°. И конце апреля 1945 г. на 80% собранный самолет был захвачен англо- американскими вооруженными силам. Его привезли в США, и на основе этой машины конструктор Р. Вуд из фирмы Белл в 1951 г. построил и испытал первый реактивный самолете крылом изменяемой стреловидности Белл Х-5.
К числу перспективных разработок в области авиационной техники в Германии следует отнести также проект сверхзвукового реактивного истребителя-перехватчика L.P-13, автором которого вновь был Л. Липпиш. Особенностью аппарата было треугольное крыло малого удлинения с углом стреловидности 60°. Как известно, такая форма крыла широко применялась позднее при создании сверхзвуковых самолетов, т.к. она обеспечивала сравнительно небольшое волновое сопротивление и. вместе с тем, благодаря особенностям трехмерного обтекания поверхности малого удлинения, давала возможность сохранить устойчивость и управляемость на больших углах атаки. Для сверхзвукового полета пред пала гал ось использовать прямоточный воздушно-реактивный двигатель.
Рис.4.73. Сравнение аэродинамического сопротивлении обычного и треугольного крыла на околозвуковых скоростях [45. с 83]
Рис.4.74. DM-1 в аэродинамической лаборатории Ленгли, США
Рис 4.75 Хортен Нo-9
После предварительных аэродинамических исследований, показавших возможность заметного "смягчения" волнового кризиса при применении крыла малого удлинения (рис. 4.73), в 1944 г. Липпиш приступил к созданию безмоторного аналога самолета. Планер, названный DM-1, помимо треугольного крыла малого удлинения отличался необычно большим по площади вертикальным килем (42% от S крыла). Это было сделано ал я сохранения путевой устойчивости и управляемости на больших углах атаки. Внутри киля находилась кабина летчика. Для компенсации перераспределения аэродинамических сил на крыле при околозвуковой скорости, которая должна была достигаться при крутом пикировании с большой высоты, предусматривалась система перекачки водяного балласта в хвостовой бак. К моменту капитуляции Германии строительство планера было почти завершено. После войны DM-1 переправили в США для изучения в аэродинамической трубе (рис. 4.74) (48*).