Одномоторные истребители 1930-1945 г.г.
Шрифт:
1* Подробно об этих истребителях читайте в статьях В. Кондратьева в журналах «Моделист-конструктор» за 1982 г.
2* На том этапе развития авиации сугубо маневренный истребитель мог быть не только бипланом или полуторапланом, но и монопланом с невысокой нагрузкой на крыло. О таких машинах речь впереди.
Bf-109D-1 из JG-1, 1939 г. Архив редакции
Spitfire Mk I. Архив автора
И-16
Интересной попыткой совместить в одном самолете достоинства моноплана и биплана явились складные истребители В. В. Никитина и В. В. Шевченко ИС-1 и ИС-2 и несколько проектов развития этой схемы, позволявшей посредством уборки нижнего крыла превращаться из биплана в моноплан и обратно. Начавшаяся война прервала работу, имевшую шансы завершиться полным успехом: технически задача была решена, и речь могла идти только об оптимизации параметров, и выборе двигателя.
Надо сказать, что и у нас и за рубежом начавшаяся (или приближающаяся) война заставила сосредоточиться только на главных направлениях развития техники, распылять силы и средства на экспериментальные и альтернативные типы не было ни времени, ни средств. В этом смысле биплану не повезло: безоговорочно проигрывая своему однокрылому конкуренту в скорости, он прекратил свое развитие, не достигнув возможной вершины.
Можно утверждать, что с новыми двигателями, созданными в начале 40-х годов (мощностью 1600-2000 л.с.), истребитель-биплан по сумме боевых качеств даже превосходил бы некоторые истребители-монопланы, широко распространенные в годы войны, такие как «Хиррикейн», Р-40 «Томагаук», Як-7, ЛаГГ-3… Например, безрасчалочный полутораплан И-195 с мотором М-90, разработанный Поликарповым в 1940 г. сразу после И-185, должен был развивать скорость 591 км/ч, т. е. близкую к упомянутым машинам, но при более мощном вооружении (2x20 мм пушки и 2x7,62 пулемета). Вместе с тем он значительно превзошел бы их в вертикальном и горизонтальном маневре, имея меньшую нагрузку на крыло (104 кг/м2 против 171-177 у Як-7) и на мощность (1,6-1,7 кг/л.с. против 3,2 кг/л.с.).
Близким к вышеназванным монопланам по скорости, но превосходящим их в маневренности мог оказаться и не получившим логического завершения безстоечный и безрасчалочный биплан И-207, конструкции А. А. Боровкова и И. Ф. Флорова. Правда, с самого начала по своей концепции этот истребитель не относился к сугубо маневренным. Конструкторы поставили перед собой другую задачу: создать минимальных размеров биплан, который превосходил бы И- 16 в маневренности, но не уступал бы ему в скорости. Даже нагрузка на два одинаковых крыла общей площадью 18 м2 была такой же, как у И-16 тип 5 – около 100 кг/м2 . И задача в общем была решена. Первый экземпляр № 7211, выпущенный в мае 1937 г., превзошел одновременно появившийся И-16 тип 10 в скороподъемности и времени виража, уступив немного в скорости (416 против 440 км/ч) при неубира- ющемся шасси. А И-207 изделие 8 № 4 с мотором М-63 и убирающимся шасси в 1940 г. развил скорость 486 км/ч, т. е. практически такую же, как последние типы И-16 с таким же мотором. Дальнейшее развитие И-207 (изделие 9 № 5), выпущенный перед самой войной, с мотором М-63 Р должен был развивать 550 км/ч. Но такая скорость уже считалась недостаточной, и максимум, которого могла бы достичь эта машина – оказаться в числе лучших маневренных истребителей-бипланов. Ситуация, имевшая место в 1 Мировую войну, когда за счет минимальных габаритов биплан превзошел моноплан, в 1939-40 г.г. уже не могла повторить ся (хотя в середине 30-х годов на непродолжительный период, в принципе, возникнуть могла). К 1940 году лучшие истре- бители-монопланы по определяющей характеристике – скорости – шансов бипланам не оставили. Но это случилось в конце 30-х годов, а в 1934-35 г.г. достоинства моноплана только обозна-чились, их нужно было реализовать и доказать в бою. Преимущество в скорости сомнений не вызывало, смущали неизбежное ухудшение маневренности и увеличение посадочной скорости.
Первые истребители-монопланы выпуска 1933-35 г.г. – И-14, И-16, И-17, Мессершмитт Bf-109В – оснащались двигателями мощностью 680-800 л.с., имели удельную нагрузку на крыло 100-120 кг/м 2 и развивали скорость 440-480 км/ч. Размеры самолетов были небольшие, а у И-14 и И-16 – предельно малые. Среди них резко выделялся габаритами – достаточно большими даже для 1945 г. – «Харрикейн» Мк. 1. По весу он тоже был почти на тонну тяжелее, но и двигатель имел значительно более мощный (1030 л.с.), что позволило получить скорость 507 км/ч. Выглядела машина довольно громоздкой, и не случайно через год аэродинамически более совершенный «Спитфайр» Мк 1, с таким же мотором и одинаковым вооружением (8x7,7 пулеметов) при скорости 560 км/ч весил почти на 200 кг меньше. Примерно такую же скорость имел и Мессершмитт Bf-109D в 1938 г., получив мотор DB-601A (1150 л.с.).
Все эти годы конструкторам скоростных истребителей приходилось искать компромисс между скоростью и маневренностью. В целях улучшения маневренных качеств И-16 сознательно спроектировали недостаточно устойчивым (центр тяжести практически совпадал с аэродинамическим фокусом), с малыми размерами и, соответственно, малыми моментами инерции вокруг всех осей, что соответствовало тогдашним воззрениям наших ученых. Но уже следующий истребитель Поликарпова, И-17, такого переноса не имел, был и маневренным, и устойчивым.
Ki-27. Архив редакции
А6М3. Архив редакции
Следует отметить, что минимальные размеры, обеспечивая лучшую маневренность и меньший вес, одновременно делали истребитель и менее перспективным, ограничивая возможности применения новых, более мощных, но и более тяжелых двигателей. Это хорошо видно на примере И-16, на котором даже установка первых, сравнительно легких (650- 700 кг), двухрядных моторов воздушного охлаждения была довольно затруднительной, требовала некоторого изменения геометрических параметров. Так в 1938 г. появился И-180. А под двухрядную «звезду» мощностью 1600-2000 л.с. (вес таких двигателей 850-1100 кг) необходим был уже совершенно новый самолет, и в 1940 г. Поликарпов проектирует И-185.
В. Мессершмитту и Р. Митчеллу в 1935-36 г.г. сразу удалось создать выдающиеся перспективные истребители Bf-109 и «Спитфайр», которые прошли 10-летний цикл модернизации без радикальных изменений базовой геометрии и конструкции, и в течение всех этих лет они постоянно входили в число самых совершенных боевых машин данного класса.
В середине 30-х годов усилия конструкторов были направлены на повышение летных данных, усиление вооружения, улучшение эсплуатационных качеств. Увеличение скорости достигалось установкой более мощных двигателей, оснащенных одно- и двухскоростными нагнетателями, а потом и турбокомпрессорами, применением винтов изменяемого шага (ВИШ), улучшением аэродинамики. Применение более мощных, но и более тяжелых моторов, расходующих больше топлива, усиление вооружения, увеличение веса конструкции более скоростного самолета, расширение состава оборудования – все это неизбежно приводило к росту веса истребителя (такая закономерность имела место не только в 30-е, но и в последующие годы, вплоть до наших дней).
Однако мощность двигателей повышалась быстрее, чем возрастал их собственный вес, т. е. снижался удельный вес двигателя. Если у лучших моторов середины тридцатых годов этот параметр равнялся 0,6-0,7 кг/л.с., то к концу войны – 0,5 кг/л.с. и даже менее. Говоря об удельном весе двигателя нельзя иметь в виду СУ (силовую установку), так как она объединяет и двигатель, и винт, и систему охлаждения, и мотораму, и все агрегаты и приборы контроля.
Мы уже говорили о соперничестве двух типов истребителей – бипланов и монопланов. Не менее острым было соперничество и двух видов поршневых моторов – жидкостного и воздушного охлаждения. Но если в первом случае «победитель» определился еще до войны, то во второе он не был выявлен даже к ее окончанию. И только в послевоенные годы предпочтение отдали мотору воздушного охлаждения. А в предвоенные годы чаши весов колебались… И когда казалось, что приоритет будет отдан двигателям жидкостного охлаждения (по крайней мере, для истребителей, лучшие образцы которых – Мессершмитт Bf-109Е, «Спитфайр» – оснащались именно ими), создатели моторов воздушного охлаждения вдвое повысили их мощность, разработав двухрядные «звезды». При этом мидель моторов не увеличился, а в ряде случаев, когда удавались «коротко- ходовые звезды» (ход поршня равен или меньше диаметра цилиндра: такими были М-82 в СССР, американский Пратт/ Уитни R-1830, германский BMW-801), даже уменьшился.
Конструкторы двигателя жидкостного охлаждения пошли таким же путем, наращивая число цилиндров, чаще всего устанавливая один-два 6-цилиндровых блока на существующую базовую конструкцию (Y, X и Н-образные схемы). Но при этом резко возрастали поперечные габариты, что сводило на нет основное преимущество моторов жидкостного охлаждения.
В 1934-39 г.г. на истребители чаще всего устанавливались двигатели воздушного охлаждения, хотя налицо был явный успех Bf-109 и «Спитфайра». Несмотря на больший мидель эти моторы обладали рядом преимуществ, главными из которых являлись простота эксплуатации и высокая живучесть как самого мотора, так и всей ВМГ. Прямое попадание и даже разрушение одного-двух цилиндров не обязательно приводили к остановке двигателя. К этому следует добавить наличие только одной системы охлаждения – масляной. Кроме того, сам по себе звездообразный мотор являлся своеобразным щитом для летчика при атаках с передней полусферы. Понятно, что с такой силовой установкой истребитель (при прочих равных условиях) получался в несколько раз более живучим. А снижение аэродинамического сопротивления достигалось хорошим капотированием, в частности, применением капотов NACA.