Р-39 «Аэрокобра» часть 1
Шрифт:
Прототип, получивший обозначение XFM-1, поднялся в воздух 1 сентября 1937 года. За штурвалом самолета сидел лейтенант Бенджамин С. Келси, тогда занимавший должность начальника Проектного бюро истребительной авиации при Департаменте материально-технического обеспечения. Дело в том, что фирма Bell Aircraft не имела в штате ни одного летчика-испытателя, так что Ларри пришлось нанять специалиста «со стороны». Бен Келси был опытным пилотом. Его мастерство не раз спасало проект на протяжении всех доводочных работ. На машину установили двигатели Allison V-1710-9(D I) с турбонаддувом Form F-10 фирмы General Electric. При разбеге отказал турбонаддув левого двигателя, что привело к разрушению карбюратора и выходу двигателя из строя. Однако Келси сумел поднять машину в воздух, совершить двадцатиминутный полет и благополучно посадить истребитель. Это происшествие хорошо иллюстрирует уровень надежности турбонаддувов, выпускавшихся в США во второй половине 30-х годов. Становилось ясно, что создать тяжелый истребитель не удалось. Не спасала даже оригинальность конструкции. Дальнейшие испытания показали, что машина также не отвечает требованиям истребителя сопровождения дальних бомбардировщиков. На роль истребителя-перехватчика самолет также не годился, так его максимальная скорость была почти на 50 км/ч меньше, чем у бомбардировщика В-17В. Кроме того, оказалась, что самолет не способен совершать множество фигур высшего пилотажа, в том числе боевой разворот или даже бочку. Эти ограничения возникли по той причине, что машину не предназначали для использования в маневренном бое. В довершение всего, самолет не мог самостоятельно рулить на земле, так как система охлаждения двигателей была рассчитана только на условия полета.
При рулежке двигатели почти мгновенно перегревались. Другим немаловажным недостатком «Аэрокуды» была его большая стоимость. Один самолет этого типа имел себестоимость около 219 000 долларов (Для сравнения средняя заработная плата в
XFM-1 через два дня после окончании сборки. Снимок сделан 3 июля 1937 года перед отправкой на аэродроме Баффало.
XFM-1 Airacuda во время наземных испытаний с полной загрузкой.
Х-609
История «Аэрокуды» — самолета во всех отношениях новаторского — закончилась в 1942 году. Все имевшиеся прототипы были направлены в школы авиамехаников в качестве учебных образцов. Самолет стал одной из попыток USAAC разобраться во множестве теоретических концепций, существовавших в 30-е годы XX века. Эти концепции становились предметом жарких споров, автор каждой из них старался добиться благосклонности со стороны правительства. В числе прочих большой популярностью в США пользовалась доктрина генерала Дуэ, согласно которой, доминирующую роль в грядущей войне будет иметь стратегическая бомбардировочная авиация. Многие специалисты утверждали, что существующие типы истребителей не смогут бороться с бомбардировщиками. Считалось, что бомбардировщики смогут выполнять поставленные задания без истребительного сопровождения, полагаясь на свою большую скорость и способность летать на больших высотах. Теория предполагала, что воздушный бой будет идти только между бомбардировщиками и тактическими перехватчиками. В соответствии с такими взглядами и формулировались технические требования к новым истребителям. Примером таких требований можно назвать требования, сформулированные в мае 1936 года начальником штаба USAAC, генералом Уэстовером. В частности, требования гласили: «…этот самолет [истребитель-перехватчик] должен быть специализирован для решения одного типа задач — перехвата бомбардировщиков противника на любой высоте и атаки их с задней полусферы. Способность самолета совершать фигуры высшего пилотажа, способность к ночным полетам и большой запас хода следует принести в жертву сформулированному выше требованию… У истребителя-перехватчика не возникнет необходимости вести маневренный бой, совершать фигуры высшего пилотажа и входить в глубокое пике. Зато от самолета потребуется способность быстро набирать высоту, иметь значительный потолок и обладать мощным вооружением». В тексте можно найти неологизм «истребитель-перехватчик». Автором этого термина был уже упоминавшийся нами Бен Келси. Келси придумал термин для того, чтобы выбить в Конгрессе финансирование для создания нового вида истребителя. Получить финансирование в то время было очень трудным делом, поэтому приходилось идти на всякого рода ухищрения. В Райт-Филд приступили к формулированию конкретного технического задания на основе приведенных выше тактических требований. Предполагалось, что новый самолет начнет поступать в боевые части в конце 30-х годов. С этой целью коллектив лейтенанта Келси составил прогноз технических параметров, какими будут характеризоваться самолеты в 1940 году. В результате было подсчитано, что максимальная скорость самолетов превысит 645 км/ч (400 миль/ч). Новый истребитель должен быть в состоянии вести бой на высотах более 6000 метров. Предполагалось, что истребитель будет нести пушечное вооружение, калибром не менее 20 мм.
YFM-1B (38-489) с другими двигателями, Райтфилд, 25 апреля 1940 года.
Макет Модели № 3, представленной в июне 1936 года. Из-за нулевой видимости вперед USA АС отказался от дальнейших работ над этой машиной.
Первая редакция технического задания, опубликованная в мае 1936 года, предусматривала максимальную скорость только 525 км/ч (325 миль/ч), при скороподъемности 6100 метров за 5 минут. Одновременно, длительность полета на максимальной скорости ограничивалась одним часом. Эта спецификация «истребителя-перехватчика» потом несколько раз пересматривалась. Каждая новая редакция предъявляла все более и более жесткие требования к максимальной скорости самолета. Официальные технические требования USAAC были сформулированы в спецификации Х-608, опубликованной в феврале 1937 года. В марте 1937 года появилась другая спецификация — X-609. Х-608 определяла техническое задание на двухмоторный истребитель, а Х-609 — на истребитель одномоторный. Обе спецификации были разработаны под руководством лейтенанта Келси, который к тому времени участвовал практически в каждом новом авиационном проекте, предпринимаемом в США. Оба техзадания определяли, что будущие истребители должны иметь трехточечное шасси с носовым колесом, оснащаться двигателями Allison V-1710 с турбонаддувом и иметь предельно мощное вооружение. На первый взгляд непонятно требование оснащать разные самолеты двигателями одного и того же типа. Дело в том, что к тому времени были известны результаты испытаний, которые показали, что минимальная мощность двигателя одномоторного истребителя составляет 1000 л.с., тогда как двухмоторный самолет должен оснащаться 1700-сильными двигателями. Из всех имевшихся в распоряжении рядных двигателей лишь один имел перспективу достичь мощности 1700 л.с. Это был именно Allison V-1710. Имея на руках один тип двигателя с известными характеристиками, Келси провел множество расчетов, перебирая варианты планеров и число двигателей. Результаты оказались неубедительными для многих ответственных лиц, в том числе для генерала Уэстовера. Поэтому было решено построить прототипы и провести их сравнительные испытания. Здесь будет уместным задать вопрос, почему американцы сразу исключили из рассмотрения звездообразные двигатели? Тому было несколько причин. Во-первых, рядные двигатели гораздо лучше подходят для оснащения турбонаддувом, что позволяет им показывать лучшие результаты на больших высотах. Во-вторых, командование USAAC было убеждено в том, что рядные двигатели просто лучше звездообразных. Примером такой убежденности может служить фрагмент служебной записке по USAAC: «В двигателях водяного охлаждения можно скорее услышать стук цилиндров. Эти двигатели позволяют достичь большей степени сжатия и характеризуются большей удельной мощностью». В-третьих, считалось, что самолеты с рядными двигателями имеют лучшую аэродинамику. В-четвертых, в то время существовала своеобразное «очевидное мнение», что истребители можно оснащать только рядными двигателями. Наконец, существовало уже несколько примеров истребителей с рядными двигателями, в том числе Messerschmitt Bf 109 и Supermarine Spitfire.
Два снимка макета. Модели As 4 (ХР-39), 20 июня /938 года.
Прототип ХР-39 перед отправкой на Райтфилд. Между крыльями видно отверстие для отвода выхлопных газов из турбонаддува.
ХР-39 на аэродроме Райтфилд.
Технические задания, опубликованные в феврале и марте 1937 года, предусматривали, что конкурсные проекты должны отвечать следующим требованиям: скорость на высоте 6100 метров более 580 км/ч (360 миль/ч), высоту 6100 метров самолет должен набирать за шесть минут, время полета в боевом режиме не менее одного часа, скорость у земли не менее 435 км/ ч (270 миль/ч). На конкурс Х-609 пригласили шесть фирм: Bell, Curtiss, Seversky, North American, Northrop и Sikorsky. Первые три фирмы представили свои проекты — общим счетом восемь проектов. Два проекта представила фирма Curtiss — модели 80 и 80А, четыре проекта фирмы Seversky — варианты модели АРЗ, и два проекта фирмы Bell. В течение пяти дней, начиная с 17 августа 1937 года, коллектив из трех офицеров USAAC под руководством подполковника Эдли X. Джилкенсона оценивал представленные проекты. Первые два места заняли оба проекта фирмы Bell. Наилучшую оценку получила модель № 4, которая набрала 82,14 пункта из 100. Модель № 3 набрала на 5,14 пункта меньше. Занявшая третье место модель «80» фирмы Curtiss, отстала от второго места на 25 пунктов. Обе модели фирмы Bell были совершенно разными самолетами, и походили друг на друга лишь использованным на них двигателем. Модель № 3 разрабатывалась с 1936 года в соответствии с техническим заданием М-13-36. Главным конструктором проекта был Роберт Вудс. Самолет должен был отвечать требованиям, сформулированным в Райт-Филде в 1936 году. Максимальная скорость самолета составляла 325 миль/ч на высоте 6100 метров, максимальный уровень перегрузок достигал +5 g. Первый чертеж машины появился в декабре 1936 года. Машина создавалась по классической схеме: свободнонесущий низкоплан с тянущим винтом, двигатель Allison V-1710-D3 мощностью 1250 л.с. Двигатель должен был оснащен турбо-наддувом Form F-10 фирмы General Electric. Необычной чертой самолета было размещение двигателя в районе крыльев. С двигателем винт соединялся валом, достигавшим в длину 1,5 метра. Кабина пилота располагалась позади двигателя, почти у самого хвоста. Антенна бортовой радиостанции проходила вдоль передней кромки киля. В первом варианте вооружение самолета состояло из двух 12,7-мм пулеметов, размещенных в носовой части фюзеляжа. Повышенные требования к мощности вооружения заставили Вудса пересмотреть конструкцию модели № 3. Вудс оснастил самолет передачей (1,67:1), размещенной на конце ведущего вала. Это позволило опустить вал ниже оси воздушного винта и установить в фюзеляже пушку, стреляющую через вал винта. Новые узлы двигательной установки разработала фирма Allison. В результате самолет дополнительно к двум 12,7-мм пулеметам получил 25-мм пушку. Эта модификация оснащалась двигателем M-1710-D3 «Model А» мощностью 1150 л.с. Впервые самолет оснащался передачей, не образующей единого блока с двигателем, но расположенной в носовой части фюзеляжа. Трехстоечное шасси с носовым колесом. Колея главного шасси достигала почти 2,90 метра. Габариты самолета: длина 9,04 м, размах крыльев 10,67 м, высота 3,61 м. Поскольку новые требования USAAC предусматривали, чтобы самолет мог выполнять маневры с перегрузкой 8 g, конструкцию машины пришлось усилить. Все эти переделки привели к тому, что сухая масса самолета достигла 2860 кг (6300 фунтов). Расчеты показали, что самолет, оснащенный 1150-сильным двигателем, разовьет на высоте 6100 метров скорость 600 км/ч, и 485 км/ч у земли. Белли и Вудс понимали, что модель № 3 может быть отвергнута USAAC. Тем более, что попытки в еще большей степени усилить вооружение привели бы к дальнейшему ухудшению и так не слишком впечатляющих летных качеств машины. Поэтому Вудс совместно с Гаральдом Пойером приступили к работе над альтернативной конструкцией — моделью № 4.
Два снимка кабины ХР-39.
ХР-39
Учитывая требования USAAC, которые предполагали, что новый истребитель будет представлять собой качественный скачок, Вудс создал по настоящему революционный самолет. Как и у Модели № 3 двигатель располагался в районе крыльев самолета, но кабина пилота располагалась не за мотором, а перед ним. Ведущий вал проходил через кабину между ногами летчика. Размеры и масса самолета отвечали двум главным целям: максимальной скороподъемности и максимальной скорости на предельных высотах. Подобная схема самолета позволяла оснастить его наиболее мощным вооружением, какое вообще только можно было разместить в фюзеляже. То, что двигатель и кабина пилота размещались в районе центра тяжести машины, очень благоприятно сказывалось на маневренности истребителя. Первые эскизы Модели № 4 появились в июне 1936 года. Многие технические решения были позаимствованы у Модели № 3. В частности: размещение двигателя в районе крыльев, передача в носу фюзеляжа, размещение антенны в киле хвоста, использование винта без обтекателя втулки.
Чтобы сохранить объективность, надо заметить, что подобная схема компоновки самолета был изобретена не Беллом и Вудсом. Еще в марте 1934 года в Великобритании облетали самолет Westland F 7/30. У самолета двигатель располагался в районе крыльев с выраженной стреловидностью. Шасси не убирались, а имели обтекатель. Самолет прошел испытания, но не смог удовлетворить возлагаемые на него надежды. Программу свернули на стадии прототипа. Другой предшественник Модели № 4, имевший аналогичную конструкцию, назывался Koolhoven F.K. 55. Самолет свободно-несущий среднеплан был построен по схеме «тяни-толкай». Как и английская машина, F.K. 55 остался на стадии прототипа, который провел в воздухе всего две минуты.
На Модель № 4 установили в соответствии с требованиями двигатель Allison V-1710-C7. Предварительные расчеты предполагали, что на самолете будет стоять двигатель, развивающий мощность 1150 л.с. при 2950 оборотах в минуту. Такая мощность позволила бы самолету развить скорость 645 км/ч на высоте 6100 метров. Время набора высоты 6100 метров составляло 5 минут. У земли самолет должен был развивать не менее 530 км/ч. Длительность полета на максимальной скорости составляла один час. Все эти характеристики соответствовали сухой массе 1948 кг и взлетной массе 2517 кг. Топливные баки располагались в крыльях. Емкость баков составляла 435 л (115 галлонов). Вооружение было тем же, что и у Модели № 3 — одна 25-мм пушка и два 12.7-мм пулемета.
Тут следует заметить следующее. Известный миф о том, что Модель № 4 разрабатывали под 37-мм пушку Т-9 фирмы American Armament Corp. не соответствует истине. Многие источники утверждают, что Роберт Вудс находился под сильным впечатлением от презентации этой пушки, состоявшейся в 1935 году. Несомненно, он «держал в уме» эту пушку, работая над своими самолетами. Однако нет никаких фактов, подтверждавших, что эта пушка изначально предназначалась на роль главного вооружения самолета.
Представляя проект, Вудс предложил использовать еще одно необычное техническое решение. Он предложил установить на самолет два жидкотопливных реактивных ускорителя. Ускорители предполагалось включать в воздухе, когда самолета разовьет скорость 480 км/ч (300 миль/ч). Время работы ускорителей две минуты, тяга 159 кг. С помощью ускорителей самолет мог достичь высоты 4250 метров со скоростью 2133 м/мин. Комиссия отклонила эту деталь, высоко оценив проект в целом. Итогом работы оценочной комиссии стало подписание 7 октября 1937 года контракта между USAAC и Bell Aircraft Corporation на постройку прототипа ХР-39.
Белл незамедлительно приступил к постройке прототипа. Работами в этой области руководил инженер Фрэнк «Сэл» Сэлсбери. Задачи Роберта Вудса в тот период были ограничены.
Работы начались со сборки модели самолета и обдувки ее в аэродинамической трубе. В ходе обдувки выяснилось, что принятый для оконечностей крыльев профиль не отвечает предъявляемым требованиям. Во время полета с большим углом атаки крыла возникала чрезмерная разность подъемной силы между основанием и концом крыла. Это приводило к неэффективности элеронов в некоторых режимах полета. Проблему удалось решить, сменив профиль конца крыла на профиль NACA 23009, который позднее применялся на всех серийных Р-39. После подписания контракта конструкция самолета претерпела заметные изменения. Пришлось электрифицировать спуск оружия и механизм уборки шасси. Ручной механизм уборки оставили в качестве аварийного. Площадь крыльев увеличили до 19,82 м^2. Одновременно с планером изменялась и двигательная установка. Прежде всего изменился сам двигатель. Уже в начале 1938 года фирма Allison предложила установить на ХР-39 двигатель, разработанный по заказу ВМФ США. Этот двигатель, принадлежавший к серии «Е», получил обозначение V-1710-E2 или V-1710-17. Двигатель был оснащен турбонаддувом В-1 фирмы General Electric. Новый турбонаддув представлял собой значительно усовершенствованный наддув Form F-10, применявшийся на двигателе раньше. Однако это был еще не конец изменений. В декабре 1938 года на прототип установили новый турбонаддув В-5. Этот узел был спроектирован специально для ХР-39. Его особенностью было такое подключение выхлопных патрубков, что одновременно в один из четырех контуров наддува поступали газы только из одного цилиндра. Новый узел, имеющий несколько большие размеры, разместили под двигателем. Это потребовало убрать закрылки с центроплана. Одновременно в днище фюзеляжа появились четыре характерные выхлопные трубы для эвакуации выхлопных газов из турбины. Двигатель вращал трехлопастный воздушный винт фирмы Curtiss Electric. Крутящий момент на конечную передачу передавался валом длиной около 3 метров.