Совершенствование конструкции самолетов образца первой мировой войны в первое послевоенное пятнадцатилетие

Совершенствование конструкции самолетов образца первой мировой войны в первое послевоенное пятнадцатилетие

Развитие самолетов-бипланов в первые 15 послевоенных лет удобно проследить на основе сравнения типичных военных самолетов конца первой мировой войны и 20-х — начала 30-х годов: истребителя, разведчика и бомбардировщика.

На рис. 1.2 изображены схемы одноместных истребителей с двигателем воздушного охлаждения Сопвич «Снайп» и И-5 конструкции Н. Н. Поликарпова. Первый из этих самолетов появился в 1918 г. и был последним образцом знаменитых истребителей английской фирмы Сопвич периода первой мировой войны с ротативным двигателем Бентли BR-2. Всего было построено около полутора тысяч «Снайпов». И-5, снабженный стационарным двигателем воздушного охлаждения «Бристоль Юпитер-4»(1930 г.), стал первым советским массовым истребителем; было построено 803 самолета. В конструкции обоих самолетов широко применялась древесина, обшивка — преимущественно полотняная.

Рис. 1.2. Схемы истребителей Сопвич «Снайп» и И-5

Как видно из чертежей, общая компоновка самолета-истребителя за двадцатые годы практически не изменилась. Это по-прежнему — биплан со стойками и растяжками между крыльями, с неубирающимися шасси и открытой кабиной летчика. Основными тенденциями в развитии аэродинамической схемы были замена крыльев равного размаха и площади схемой полутораплан (верхнее крыло больше нижнего) и применение только одной пары стоек между крыльями. Распространение полуторапланной схемы было вызвано желанием улучшить обзор из кабины, а увеличение толшины профиля, и, следовательно, прочности крыла позволило уменьшить чисто межкрыльевых стоек. С годами увеличивались длина и вес самолета, что объясняется возросшими габаритами двигателей и необходимостью увеличения объема топливных баков в связи с ростом мощности силовых установок.

Наиболее существенным изменением явилась замена ротативного мотора стационарным двигателем воздушного охлаждения. Применение ротативных двигателей на ранней стадии развития авиации связано с тем, что двигатель с вращающимися цилиндрами лучше охлаждается в полете. Однако особенности конструкции такого мотора не позволяли сильно увеличивать мощность: под действием центробежных сил появлялись трудности с подачей смазки, возросший гироскопический момент начал влиять на управляемость самолета. Проблема надежного охлаждения была решена применением алюминиевых головок цилиндров, что улучшало теплоотдачу.

Одним из наиболее распространенных авиационных двигателей стал английский 9-цилиндровый звездообразный Бристоль «Юпитер», первые образцы которого (1921 г.) имели мощность 425 л.с. при 1700 об/мин. Он применялся на многих английских самолетах, по лицензиям производился в СССР, Франции. Германии, Чехословакии. Японии, Польше. Причиной популярности двигателя был его малый удельный вес и, что также немаловажно, учитывая проблемы производства и сбыта авиатехники после первой мировой войны, сравнительно небольшая стоимость.

Для лучшего охлаждения цилиндров их обычно не закрывали капотом. Вызывающие завихрения потока головки цилиндров были причиной большого лобового сопротивления самолетов. Тем не менее скорость истребителей продолжала постепенно возрастать. Это достигалось повышением мощности мотора и увеличением нагрузки на крыло. Остальные характеристики — скороподъемность, маневренность, время полета, огневая мощь — практически не изменились. Это свидетельствует о том, что в 20-е и даже в начале 30-х годов самолет-истребитель остался примерно таким же, как в годы мировой войны. Увеличению скорости и полезной нагрузки авиаконструкторы были обязаны, главным образом, успехам двигателестроения.

Таблица 1.1. Сравнение лстно-технических характеристик различных типов самолетов конца первой мировой войны и конца 20-х годов.

* Год выпуска прототипа — DH-9

** Размах верхнем крыла/размах нижнего крыла

Конечно, нс следует считать, что все истребители строились по одной и той же схеме. То, о чем говорилось выше — это лишь характерный пример. В условиях конкурентной борьбы многочисленных самолетостроительных фирм были неизбежны различные конструкторские подходы. Рассмотрим кратко наиболее известные истребители 20-х и начала 30-х годов.

В годы первой мировой войны самые удачные истребители среди стран Антанты строили во Франции и Англии. Эти две страны остались лидерами в этой области и в первые послевоенные годы.

Первым французским истребителем, поступившим на вооружение после мировой войны, был Ньюпор-Деляж-29 (рис. 1.3). Его создатель, Густав Деляж, начал конструировать этот самолет еще в 1918 г., но из-за окончания войны на время приостановил работу, поэтому истребитель стал поступать на вооружение только в 1922 г.

Тем временем Деляж построил гоночный вариант самолета, с уменьшенным вдвое по площади крылом и форсированным двигателем. На этой машине в феврале 1920 г. летчик Сади-Лекуант установил первый послевоенный рекорд скорости — 276 км/ч, а осенью того же года завоевал первый приз на международных состязаниях гоночных самолетов на приз Гордон- Беннетта [6, с. 5].

Серийный Ньюпор-Деляж имел двухстоечное бипланное крыло и 8-цилиндровый двигатель «Испано-Сюиза» с водяным охлаждением мощностью 300 л.с. Из-за несовершенной аэродинамики самолета прибавка в мощности не дала большого эффекта — максимальная скорость составляла 213 км/ч. Тем нс менее, репутация конструктора и победа на престижных состязаниях сделали свое дело, и на истребитель последовало много заказов. Он состоял на вооружении Франции в количестве 250 экземпляров. Самолет приобрели также Бельгия, Испания, Италия и Швеция, 609 самолетов купило японское правительство, активно занимающееся развитием авиации в своей стране [5, с. 698].

С середины 20-х годов во Франции конструкторы начали тяготеть к более совершенной в аэродинамическом отношении схеме «подкосный моноплан». Это доказывают результаты конкурса 1925 г. на новый истребитель, победителями которого стали два моноплана: Вибо-72 и LGL.32. Оба самолета имели одинаковые звездообразные двигатели воздушного охлаждения Гном-Рон «Юпитер»9, однако «Вибо» отличался цельнометаллической конструкцией, что для того времени было большой редкостью. Более легкий LGL оказался на 10 км/ч более скоростным, поэтому и заказов на него было больше; построили 350 самолетов, которые применялись в ВВС Франции. Румынии, Турции и Испании до середины тридцатых годов.

Рис. 1.3. Истребитель Ньюпор-Деляж-29

В конце двадцатых годов фирма Ньюпор-Деляж выпустила новую модель истребителя — NiD.62. Формально ото был полутораплан, но по существу — моноплан, т. к. площадь нижнего крыла была настолько незначительна, что его правильнее воспринимать как промежуточную опору подкоса, а нс как несущую поверхность. На самолете установили новый вариант «Испано-Сюизь» — 12-цилиндровый мотор, мощностью 500 л.с. На стойках шасси располагался весьма распространенный в 20-е годы радиатор Ламблена, имевший форму цилиндрической поверхности (рис. 1.4). При взлетном весе 1840 кг самолет развивал скорость до 250 км/ч, практический потолок составлял 7700 м. «62-й» был одним из самых ‹ассовых французских истребителей межвоенной эпохи: их было произведено более 800. К моменту нападения Германии на Францию (май 1940 г.) 143 таких самолета все еще находились на вооружении французских ВВС [5, с. 699].

Вообще же строительством истребителей во Франции в 20-е и начале 30-х годов занималось окаю 10 фирм. Компании, получившие известность своими истребителями-бипланами в годы войны (СПАД, Ньюпор), оставались сторонниками двукрылой схемы, тогда как недавно созданные фирмы, например Девуатин, предпочитали монопланы.

Основатель фирмы, Эмиль Девуатин, занялся конструированием самолетов в начале 20-х годов, но, не добившись заказов от французского правительства. уехал в Швейцарию. Там он разработал оригинальный истребитель-парасоль D-27 с подкосным крылом и двигателем водяного охлаждения «Испано-Сюиза» 12Мс мощностью 500 л.с. (рис. 1.5). В ноябре 1927 г. пилот Марсель Доре установил на D-27 мировой рекорд скорости на дистанции 1000 км. 66 таких самолетов были проданы в Швецию для ВВС этой скандинавской страны [5, с. 323].

После успеха D-27 Э. Девуатин получил приглашение вернуться во Францию и вскоре прославился серией скоростных истребителей-монопланов: D-500, D-510 и др. Некоторые из них будут описаны в 3-й главе.

В отличие от французов, склонные к приверженности традициям английские авиаконструкторы продолжали развивать истребители-бипланы с одностоечным крылом — тип самолета, с успехом опробованный ими в годы первой мировой войны. Они также остались сторонниками звездообразного двигателя воздушного охлаждения, заменив, правда, ротативный двигатель на стационарный.

Рис. 1.4. Радиатор Ламблена

Рис. 1.5. Истребитель Девуатин D-27

К числу наиболее известных английских истребителей первого послевоенного десятилетия следует отнести Армстронг Уитворт «Сискин» и Бристоль «Бульдог». «Сискин», сконструированный для замены истребителя конца первой мировой войны Сопвич «Снайп», появился в частях ВВС в начале 20-х годов. В 1924 г. на вооружение стал поступать усовершенствованный вариант «Сискин» 3 с более мощным двигателем («Ягуар-3», 325 л.с.). При размахе крыла 10,1 м и взлетном весе 1365 кг он развивал скорость 251 км/ч. Английская промышленность произвела свыше 400 самолетов этого типа.

Истребитель Бристоль «Бульдог» (рис. 1.6) совершил первый полет в мае 1927 г. Конструктором самолета был капитан Барнуэлл. Также как «Сискин» 3, «Бульдог» имел схему полутораплан, металлическую сварную конструкцию и полотняную обшивку. С двигателем Бристоль «Юпитер» VII мощностью 440 л.с. он мог летать со скоростью 285 км/ч — быстрее всех других английских истребителей. Размах крыла составлял 10,3 м, взлетный вес — 1590 кг; кроме стандартного вооружения (двух пулеметов), самолет мог брать четыре 9-кг бомбы, которые крепились к нижнему крылу.

«Бульдог» был самым известным английским истребителем конца 20-х — начала 30-х годов. Кроме Великобритании, самолет находился на вооружении прибалтийских государств — Латвии, Эстонии, Швеции, Финляндии. Всего построено 360 истребителей «Бульдог».

Самолет Глостер «Геймкок» (рис. 1.7), сконструированный Г.Фолландом, был испытан в начале 1925 г., год спустя поступил на вооружение и применялся в ВВС Великобритании до 1931 г. Он пользовался популярностью у летчиков из-за легкости в пилотировании и отличной маневренности.

Рис. 1.6. Истребитель Бристоль «Бульдог»

Рис. 1.7. Истребитель Глостер «Геймкок»

Разработкой и производством истребителей занимались и многие другие английские фирмы — Мартинсайд, Фейри, Виккерс, Авро, Блекберн, Уэстланд. Всего в двадцатые годы в Англии было создано свыше 30 истребителей различных марок. Характерно, что все они были бипланы и почти все — с двигателями воздушного охлаждения. Такой приверженности определенной компоновке не существовало ни в одной другой авиационной державе.

Наибольшей индивидуальностью отличались самолеты фирмы Хокер. Для них была характерна исключительная обтекаемость внешних форм, присущая скорее гоночной машине, чем боевому самолету. Возможно, на творческий стиль главного конструктора фирмы Хокер Сидни Камма повлияли идеи его соотечественника — аэродинамика Мелвилла Джонса, опубликованные позднее в статье «Обтекаемый самолет», в которой показывалось, насколько несовершенны существующие самолеты по сравнению с «идеальным», с точки зрения аэродинамики, самолетом [75].

Первым скоростным «Хокером» был многоцелевой «Харт» с двигателем ноля но го охлаждения Роллс-Ройс «Кестрел» в 525 л.с. (1928 г.) Этот двухместный одностоечный биплан, с заостренным впереди капотом двигателя и хорошо обтекаемым фюзеляжем овального сечения, мог с бомбовой нагрузкой 225 кг развивать скорость почти 300 км/ч — больше, чем многие одноместные истребители того времени. Его развитием стал одноместный истребитель «Фьюри» (рис. 1.8) с тем же двигателем «Кестрел», впервые поднявшийся в воздух в марте 1931 г. В начале 30-х годов он являлся самым скоростным истребителем — его максимальная скорость на высоте 4200 м составляла 333 км/ч. В том же 1931 г. фирма выпустила двухместный истребитель-перехватчик Хокер «Демон» с форсированным до 584 л.с. двигателем (рис. 1.9). Скорость полета самолетов С. Камма могла быть еще выше, если бы не бипланное крыло и неубираемое колесное шасси; несмотря ни на что, они оставались продуктом инженерной мысли 20-х годов. Всего выпущено 215 «Фьюри», 234 «Демона» и около 1000 «Хартов» (из них 500 — в варианте учебно- тренировочного самолета) [51, с. 119, 152].

Рис 1.8. Истребитель Хокер «Фьюри»

Рис. 1.9. Двухместный истребитель Хокер «Демон»

Американская военная авиация в начале 20-х годов находилась еще в стадии становления. США вступили в первую мировую воину в 1917 г., и до этого времени правительство почти не уделяло внимания развитию авиации. Опыт войны показал большую роль самолетов в боевых действиях и заставил американское руководство форсировать создание собственных ВВС.

В области истребительной авиации в США в 20-е голы господствовали две фирмы — Боинги Кертисс. В 1924 г. начался выпуск истребителя Боинг PW-9 (рис. 1.10) — биплана с трапециевидными в плане крыльями. На самолете стоял новый 12-цилиндровый двигатель водяного охлаждения Кертисс D-12, развивавший мощность 435 л.с. В то время это был один из самых мощных авиационных двигателей, что позволило самолету с весьма посредственной аэродинамикой иметь неплохую по тем временам скорость — 265 км/ч. Всего было произведено 111 PW-9.

Рис. 1.10. Истребитель Боинг PW-9

Рис. 1.11. Гоночный самолет Кертисс «Нэви-Рейсер»

Фирма Кертисс, начавшая выпуск самолетов еще в начале столетия, прославилась после мировой войны серией гоночных бипланов. В отличие от европейских гоночных машин, эти самолеты строились на государственные средства: таким образом правительство США стремилось создать базу дли развития самолетов-истребителей.

Все гоночные самолеты Г. Кертисса были бипланами. Однако, благодаря усилиям конструктора по уменьшению вредного сопротивления, они отличались очень хорошей аэродинамикой; по оценке С. Я. Макарова, коэффициент лобового сопротивления самолета «Арми-Рейсер № 1» (1922 г.) составлял всего 0.003 [6. с. 7]. Это было достигнуто заменой стандартной N-образной межкрыльевой стойки более обтекаемой 1-образной стойкой, сокращением до минимума числа расчалок, применением вместо цилиндрических радиаторов Ламблена крыльевых поверхностных радиаторов и, наконец, обтекаемыми формами капота двигателя и кока пинта. Все это, наряду с непрерывным совершенствованием двигателя «Кертисс D-12», обеспечило победу гоночным самолетам фирмы Кертисс не только в национальных, но и в международных состязаниях: на них установлены два мировых рекорда скорости — 359 км/ч (Арми-Рейсер No I, 1922 г.) и 429 км/ч (Нэви-Рейсер R2CI, 1923 г… рис. 1.11).

На основе опыта проектирования гоночных самолетов фирма Кертисс в 1925 г. создала истребитель-биплан «Хоук» (рис. 1.12). Хотя самолет и не имел таких особенностей гоночных «Кертиссов», как поверхностные радиаторы и I-образные стойки между крыльями, в скоростном отношении самолет по-прежнему представлял собой выдающуюся машину. С новым двигателем Кертисс «Кокуэрор» мощностью 675 л.с. (1927 г.) максимальная скорость истребителя превышала 300 км/ч. На рубеже 20-х — 30-х годов «Хоук» был одним из основных американских истребителей.

Первые американские военные самолеты обязаны своими успехами инженерам, создавшим превосходные для своего времени двигатели водяного охлаждения: «Либерти», Кертисс D-12 и др. Однако флот, наметивший обширную программу развития авианосцев, был заинтересован в том, чтобы палубные самолеты-истребители снабжались бы более легкими, более компактными и более простыми в эксплуатации звездообразными двигателями воздушного охлаждения. Под нажимом руководства военно-морского ведомства США фирма Райт с 1922 г. занялась разработкой двигателей воздушного охлаждения. В 1924 г. от фирмы отделилась группа специалистов, организовавшая новую двигателестроительную компанию Пратт-Уитни. Созданные этими фирмами отлично показавшие себя 9-цилиндровые радиальные авиадвигатели Пратт-Уитни «Уосп» (1926 г.) и Райт «Циклон» (1927 г.) послужили фундаментом для дальнейшего прогресса в американском самолетостроении.

Рис. 1.12. Истребитель Кертисс «Хоук»

Первым американским истребителем с двигателем воздушного охлаждения, выпускавшимся большой серией, стал самолет фирмы Боинг Р-12, впервые поднявшийся в воздух 25 июня 1928 г. Благодаря новому типу двигателя он был меньше по размерам и весу, чем описанные выше американские истребители. Другое отличие заключалось в замене трапециевидного по форме крыла более технологичным крылом постоянной хорды, с эллиптическими законцовками. Самолет выпускался в двух вариантах — для армии (Р-12) и для флота (F4B, рис. 1.13). Морской вариант имел усиленные шасси и тормозной крюк на хвосте. Он применялся как палубный истребитель на первых американских авианосцах «Лексингтон» и «Ленгли». Несмотря на меньшую скорость из-за более высокого аэродинамического сопротивления двигателя воздушного охлаждения, этот недорогой и маневренный самолет полюбился и в армии, и на флоте. Было заказано 586 машин — рекордное количество для американской авиапромышленности межвоенной эпохи.

В итальянской авиации лидером в создании истребителей после первой мировой войны стала фирма Фиат. Главным конструктором фирмы был Целестино Розателли, чьи инициалы — C.R.- обозначали название созданных им самолетов. Первый истребитель Розателли Фиат CR-1 (рис. 1.14) разработан в 1923 г. и построен в количестве около 100 экземпляров. Этот самолет, с 8-цилиндровым двигателем водяного охлаждения Иззота-Фраскини мощностью 320 л.с., отличался от других бипланов тем, что его нижнее крыло имело большие размеры, чем верхнее. Кроме того, у этого и других самолетов Розателли межкрыльевые стойки были расположены диагонально, что устраняло необходимость в обычных для бипланов диагональных растяжках.

Рис. 1.13. Истребители Боинг F4B-4

В следующей модели истребителя Фиат CR-20 (1926 г.) конструктор отказался от схемы «обратный полутораплан», т. к. эта компоновка, не давая каких-либо аэродинамических преимуществ, ухудшала обзор летчику и увеличивала опасность касания крылом земли при посадке с креном. Помимо этого, деревянный каркас самолета был заменен металлическим, установлен новый 12-цилиндровый двигатель Фиат А-20. Несмотря на увеличение мощности силовой установки (400 л.с.) максимальная скорость самолета практически не возросла, так как из-за замены деревянной конструкции металлической вес машины стал больше на 240 кг. Однако, в целом, самолет получился удачным, отличался прочностью и хорошей маневренностью. Он много лет состоял на вооружении итальянских ВВС, применялся в военных конфликтах в Ливии (1927 г.) и Эфиопии (1936 г.), экспортировался в Австрию, Венгрию, Парагвай. В общей сложности заводы фирмы Фиат выпустили почти 70 °CR-20.

Из всех стран-участниц мировой войны в наиболее трудном положении в развитии самолетостроения оказались Германия и Советский Союз. Германии было запрещено иметь собственную военную авиацию, поэтому некоторые известные немецкие конструкторы решили покинуть страну. А. Фоккер обосновался в Голландии, А. Рорбах — в Дании, К. Дорнье организовал самолетостроительное производство в Италии. Остальные были вынуждены заниматься созданием разрешенных Версальским договором спортивных и одномоторных коммерческих самолетов, причем их скорость не должна была превышать 170 км/ч, а грузоподъемность — 600 кг.

Авиастроение России после революции и нескольких лет опустошительной гражданской войны пришло в полный упадок. Многие талантливые авиационные специалисты эмигрировали за границу, некоторые были расстреляны как «контрреволюционные элементы». Производительность российских авиазаводов в 1920 г. снизилась в 10 раз по сравнению с уровнем 1917 г.

В этой ситуации советское правительство возлагало большие надежды на сотрудничество с германскими авиаконструкторами и предпринимателями, которые, в свою очередь, были заинтересованы в поиске рынка авиационной техники. В 1922 г. между СССР и фирмой Юнкерс был заключен договор об участии последней в развитии советской военной авиации. Предполагалось, что немецкие специалисты наладят в СССР производство металлических самолетов различного назначения, авиамоторов, окажут помощь в освоении производства авиационных материалов [7].

Кроме того, в 1923–1925 гг. СССР приобрел у Фоккера около 200 самолетов D.X1. Эта машина являлась развитием знаменитого немецкого истребителя конца первой мировой войны Фоккер D.VII. Как и его предшественник, D.XI представлял собой полутораплан с крылом относительно толстого профиля, что позволяло обойтись без использования межкрыльевых расчалок. Созданный Фоккером в 1923 г., этот самолет с двигателем «Испано-Сюиза» в 300 л.с. не отличался высокими скоростными характеристиками (УМ акс=225 км/ч), но имел прочную и рациональную конструкцию и был весьма надежен в эксплуатации. Кроме СССР, D.XI в меньших количествах поступал на снабжение военно-воздушных сил Аргентины, Испании, Швейцарии, США, Румынии. Странно, но само нидерландское правительство не проявило интереса ни к этому, ни к последующим истребителям А. Фоккера.

Рис. 1.14. Истребитель Фиат Cr-1

Вскоре по заказу Советского Союза Фоккер разработал истребитель D.XIII с более мощным двигателем Нэпир «Лайон» (450 л.с.). По схеме он мало отличался от D.X1. Новый самолет был куплен в количестве 50 экземпляров для секретной немецкой авиационной школы военных летчиков в г. Липецке (рис. 1.15).

Что касается сотрудничества с фирмой «Юнкерс», то оно не оправдало возлагаемых на него надежд. Темпы развития производства на выделенном Юнкерсу заводе в Москве сильно отставали от намеченных, а созданные там самолеты обладали весьма невысокими летными характеристиками. Поэтому в марте 1926 г. Политбюро ЦК ВКП (б) постановило расторгнуть договор с Юнкерсом и направить усилия на развитие самолетостроения собственными силами [8].

Рис. 1.15. Истребители Фоккер D.XIII на аэродроме в Липецке

Главной проблемой для советской авиации было отсутствие собственных двигателей. Единственным мошным двигателем являлся выпускаемый по лицензии под обозначением М-5 американский «Либерти» (400 л.с.). Однако этот мотор водяного охлаждения, сконструированный еще в голы мировой войны, по весу и габаритам мало годился для самолетов-истребителей. Поэтому советские истребители середины 20-х годов имели больший взлетный вес, чем однотипные зарубежные самолеты.

Первые в СССР истребители ИЛ-400 и И-l вышли на испытания в 1923-24 гг. Конструктором первого самолета был Н. Н. Поликарпов, второго — Д. П. Григорович. Оба самолета были снабжены двигателем «Либерти», но на этом сходство между ними заканчивалось. ИЛ-400 (рис. 1.16) являлся свободнонесущим монопланом с деревянным крылом толстого профиля (16 % у корня). И-1 представлял собой обычный деревянный одностоечный биплан с равными по величине крыльями. Благодаря более совершенной аэродинамической схеме на испытаниях ИЛ-400 показал значительно лучшие скоростные свойства: его максимальная скорость достигала 274 км/ч по сравнению с 230 км/ч у биплана Григоровича. Однако полеты самолета Поликарпова сопровождались рядом аварий из-за его недостаточной устойчивости и плохих штопорных характеристик, что было связано с неправильным выбором центровки и большой по тем временам нагрузкой на крыло (79 кг/м~›. Поэтому основным стал более тихоходный И-1 Григоровича: в 1926–1929 гг. построено 209 самолетов И-1 (под маркой И-2), а выпуск ИЛ-400 ограничился 14 машинами.

Во второй половине 20-х годов правительство, разуверившись в обещаниях фирмы Юнкерс наладить современное авиастроение в СССР, закупило лицензии на производство зарубежных авиационных двигателей: английского Бристоль Юпитер- VI (в нашей стране он обозначался как М-22) мощностью 480 л.с. с воздушным охлаждением и немецкого двигателя водяного охлаждения BMW-6 (М-17) мощностью 500 л.с. на номинальном режиме.

Выбор двух разнотипных двигателей не случаен. На протяжении всего времени существования винтомоторной авиации между специалистами шел спор, какой тип двигателя предпочтительнее для самолета — с водяным или воздушным охлаждением. Рядный или V-образный двигатель водяного охлаждения создавал меньшее лобовое сопротивление и обеспечивал при той же мощности большую скорость полета, а плохообтекаемый, но более легкий звездообразный мотор позволял уменьшить вес машины, и, следовательно, улучшить ее маневренные свойства. Так как в 20-е и в первой половине 30-х годов скорости и маневренности истребителей уделялось одинаковое внимание, в СССР, как и во многих других странах, решили строить самолеты с двигателями обоих типов.

Рис. 1.16. Истребитель ИЛ-400

Рис. 1.17. Истребитель И-3

В 1927–1928 гг. начались испытания бипланов И-4 А. Н. Туполева с М-22 и И-3 Н. Н. Поликарпова с М-17. Как и следовало ожидать, И-3 (рис. 1.17) получился более тяжелым, но более скоростным (Vмакс 278 км/ч), а И-4 — более маневренным. Последний из указанных самолетов имел цельнометаллическую конструкцию из отечественного аналога дюралюминия — кольчугалюминия. Сторонник схемы «свободнонссущий моноплан», А. Н. Туполев, понимая важность снижения нагрузки на крыло для маневренности истребителя, при создании И-4 пошел на компромисс: самолет имел схему «полутораплан», причем площадь нижнего крыла была в 5 раз меньше верхнего. За 1928–1931 гг. советскими авиазаводами было выпущено 389 И-3 и 349 И-4.

В самом конце 20-х годов судьба свела вместе двух основных авторитетов (и конкурентов) в проектировании истребителей — Н. Н. Поликарпова и Д. П. Григоровича. Они оба были арестованы по необоснованному обвинению в контрреволюционной деятельности и помещены в Бутырскую тюрьму в Москве. Там им предоставили возможность заниматься авиаконструкторской деятельностью. Результатом совместного творчества двух выдающихся специалистов стал новый истребитель И-5 (рис. 1.18). Этот самолет смешанной конструкции с двигателем воздушного охлаждения М-22 объединил в себе достоинства своих предшественников: по скорости он не уступал И-3, а по маневренности превосходил И-4. Еще до окончания государственных испытаний было решено начать серийное производство самолета. Он строился в большом количестве (803 экз.) и находился на вооружении до конца 30-х годов. Успех этого самолета способствовал освобождению обоих конструкторов.

Рис. 1.18. Первый опытный экземпляр истребителя И-5

Наряду со строительством собственных самолетов, советское правительство в конце 20-х годов купило лицензию на производство истребителя фирмы Хейнкель Не-37. После войны Э. Хейнкель создал ряд спортивных самолетов, занявших призовые места на авиагонках в Германии, а также выполнял отдельные заказы скандинавских государств на военные самолеты. Контракт с советским военным руководством был несравненно выгоднее — в СССР по лицензии был произведен 131 Не-37 под обозначением И-7. Этот самолет-биплан с мотором BMW-6 не проявил каких-либо преимуществ перед отечественным И-5.

Посте первой мировой войны ряды стран с авиастроительной промышленностью пополнили новые государства. Активно развивалось производство самолетов в Чехословакии. Наибольшего успеха в строительстве истребителей добилась фирма Авиа, возглавляемая конструкторами Павлом Бенешем и Мирославом Хайном. Первый истребитель этой фирмы — моноплан ВН-3 с подкосным крылом, несколько напоминающий металлический истребитель Юнкерса времен первой мировой войны, появился в 1921 г.(было выпущено только 10 самолетов этой марки). Значительно более известен истребитель-биплан Авиа ВН-21 с двигателем Испано-Сюиза 8Kb мощностью 300 л.с. 120 таких самолетов было заказано для ВВС Чехословакии, кроме того, 50 ВН-21 построили по лицензии в Бельгии.

Проектированием самолетов в Чехословакии занималась также фирма Летов. В 1926 г. конструкторы этой фирмы создали истребитель-биплан S-20 с тем же двигателем Испано-Сюиза 8Kb (выпуск этих популярных моторов вела известная чешская фирма Шкода). Самолет имел скорость 256 км/ч — на 10 км/ч больше, чем ВН-21. Всего было произведено 95 самолетов, из них 20 — для ВВС Литвы.

В Японии, изучив опыт мировой воины, принялись усиленно развивать военную авиацию. Не располагая собственным опытом в данной области, японское правительство активно использовало зарубежную помощь, привлекая европейских авиаконструкторов к созданию собственных ВВС. Одним из них был автор известных истребителей фирмы Сопвич англичанин Герберт Смит. Под его руководством был построен палубный истребитель Мицубиси 1MF. Как и большинство самолетов рассматриваемого периода, это был одностоечный биплан с двигателем «Испано-Сюиза», 300 л.с. В феврале 1923 г. самолет испытали с палубы первого японского авианосца «Хошо» и затем запустили в серийное производство. До конца 1928 г. было выпущено 128 таких самолетов.

Другим японским истребителем, но сухопутным, был Накадзима 91. Конструкция этого легкого монплана-парасоля с двигателем воздушного охлаждения несла явный отпечаток французских истребителей конца 20-х — начала 30-х годов. ВВС Японии получили 320 самолетов Накадзима 91 для замены устаревших французских истребителей Ньюпор-Деляж 29.

Э. Хейнкель был еще одним конструктором, принимавшим участие в формировании японской авиации. Созданные им в 1925 г. самолеты-бипланы Не-25 и Не-26 предназначались для использования с кораблей. Однако, в отличие от Мицубиси IMF, они стартовали не с палубы авианосца, а «выстреливались» катапультой с орудийной башни обычного военного корабля. Испытания, проведенные на идущим полным ходом крейсере «Нагато», прошли успешно и Япония приобрела лицензию на производства катапульт и катапультных самолетов фирмы Хейнкель [10, с. 69–75].

В конце 20-х годов к числу стран, производящих собственные самолеты, добавилась Польша. В 1929 г. авиаконструктор Зигмунт Пулавский построил истребитель PZL-1, отличающийся оригинальной конструкцией. Это был первый в авиации подкосный моноплан с крылом типа «чайка»[1]. Такая схема улучшала обзор вперед и позволяла уменьшить сопротивление, возникавшее из-за интерференции между крылом и фюзеляжем. Другим техническим новшеством было шасси, каждое колесо которого имело независимо действующий воздушно-масляный амортизатор. Самолет имел цельнометаллическую конструкцию.

PZL-1 в серии не строился, так как был спроектирован под двигатель водяного охлаждения «Испано-Сюиза», а таких двигателей в Польше не выпускали. В 1931 г. на его основе Пулавский сконструировал истребитель PZL-7 с двигателем воздушного охлаждения Бристоль «Юпитер» VII, который производился по лицензии польской промышленностью. Максимальная скорость самолета достигала 317 км/ч, что являлось неплохим показателем для истребителя начала тридцатых годов со звездообразным двигателем. В 1931–1933 гг. было выпущено 149 PZL-7. которые составили основу польской истребительной авиации. Таким образом, Польша стала первой страной имеющей на вооружении исключительно металлические истребители монопланы.

Таблица 1.2. Характеристики наиболее известных истребителей 20-х — начала 30-х годов.

После первой мировой войны продолжилась дифференциация военных самолетов по типам. В классе истребителей появилось два новых вида — легкий истребитель («жокей») и тяжелый многоместный истребитель («воздушный крейсер»).

Самолет-«жокей» отличался от обычного истребителя значительно меньшим весом, что достигалось, в основном, меньшим запасом горючего и облегченным вооружением. По назначению это был самолет-перехватчик. Обладая высокой маневренностью и скороподъемностью, «жокей» должен был вести бой с прорвавшимся в тыл воздушным противником, короткими и быстрыми атаками вывести из сл роя вражеский самолет до его подхода к цели.

Самолеты этого типа впервые появились во Франции во второй половине 20-х годов. Это Ньюпор-48, Моран-121, Бернар-20, Спад-91. Их взлетный вес был на 100–150 кг ниже, чем у обычных истребителей.

В СССР также делалась попытка создать специализированный истребитель- перехватчик — И-8 (АНТ-13) с американским двигателем Кертисс «Конкверрор». Согласно техническим требованиям, утвержденным Управлением ВВС в начале 1930 г., самолет должен был иметь максимальную скорость 310 км/ч на высоте 5 км, потолок — 8500 м, время набора высоты 5000 м — 6–7 минут [9, с. 124]. В связи с тем, что лицензию на «Конверрор» решили не приобретать, самолет в серии не строили.

Противоположностью самолету- «жокею» был двухместный истребитель. При проектировании этих самолетов предполагалось, что, начав атаку передними пулеметами, экипаж продолжит ее задней огневой точкой. Таким образом, как полагали, повышалась эффективность атаки и одновременно обеспечивалась зашита самолета сзади.

Вместе с тем, двухместный самолет неизбежно обладал худшими летными качествами, чем одноместный истребитель: присутствие второго члена экипажа и задней стрелковой точки увеличивали вес и ухудшали аэродинамику самолета. Поэтому ясного мнения о целесообразности создания двухместных истребителей не было, и число моделей таких машин сравнительно невелико. Поданным Н. И. Шаурова, из 231 типа истребителей, построенных за рубежом в период с 1919 по 1930 гг., только 30 были двухместными [11, с. 29].

Примерами двухместного истребителя 20-х годов являются такие машины как Бреге-17 и Ньюпор-42 во Франции, Бристоль «Файтер» в Англии, Альбатрос-77 (рис. 1.19) и Юнкерс К-47 в Германии. Производство этих самолетов велось ограниченными сериями, не более нескольких десятков экземпляров.

Дальнейшим развитием концепции двухместного самолета воздушного боя стал многоместный истребитель или, как его тогда называли, «воздушный крейсер». Как правило, эти самолеты имели два двигателя, 3–5 человек экипажа, мощное пулеметное вооружение. Они предназначались для нападения на самолеты противника и для сопровождения и охраны собственных бомбардировщиков. Последнее требование заставляло иметь на борту большой запас горючего. Самолеты также могли применяться для решения самостоятельных задач — дальней разведки и бомбометания по обнаруженным целям.

Первый «воздушный крейсер» был построен во Франции в 1927 г. Этот самолет, Блерио-127, имел два двигателя «Испано-Сюиза» по 520 л.с. Максимальная скорость, составляла 230 км/ч, потолок — 8100 м, экипаж — 3 человека. В том же году на заводе Юнкерса в Швеции создали двухмоторный К-37 — трехместный истребитель, вооруженный 5 пулеметами. Советским «воздушным крейсером» можно считать двухмоторный металлический моноплан АНТ-7. Работу над самолетом А. Н. Туполев начал еще в 1926 г. Он предназначался для отражения атак вражеских бомбардировщиков и для разведки, причем скорость, скороподъемность и максимальная высота полета должны были быть не хуже, чем у обычного истребителя. Испытания начались в 1929 г. В варианте самолета для воздушного боя (Кр-6) самолет имел 3 члена экипажа и был вооружен 4 пулеметами. Два двигателя BMW-6 обеспечивали 5-тонной машине скорость до 244 км/ч, потолок — 7090 м. Из-за необходимости устранения ряда дефектов серийное производство АНТ-7 началось только в 1931 г. К этому времени характеристики самолета уже не соответствовали требованиям к истребителю, поэтому он строился в варианте разведчика под обозначением Р-6 [9.с.220].

Рис. 1.14. Двухместный истребитель «Альбатрос-77»

До середины 20-х годов почти все самолеты-истребители имели деревянную конструкцию. К концу десятилетия стало появляться все больше самолетов с каркасом из металлических элементов, обшивка делалась из полотна или фанеры (рис. 1.20). Металл (на легких самолетах-бипланах обычно применяли сталь) по сравнению с древесиной был более однороден по физико-механическим свойствам, более долговечен.

Развитие самолетов-разведчиков происходило, в целом, тем же путем, что и истребителей: скорость и грузоподъемность увеличивали повышением мощности двигателей и нагрузки на крыло, в конструкции наблюдалась тенденция перехода от схемы многостоечный биплан с равными тонкими крыльями к схеме одностоечный полутораплан с крылом более толстого профиля (до 12 % относительной толщины). Основное отличие заключалось в том, что на большинстве разведчиков ставили двигатели водяного охлаждения. Такие двигатели были тяжелее и дороже моторов с воздушным охлаждением, но зато благодаря лучшей топливной экономичности они обеспечивали большую дальность полета. Имело значение и то. что двигатель водяного охлаждения менее шумный и самолет-разведчик было труднее обнаружить с земли. Применявшиеся вначале лобовые радиаторы создавали очень большое сопротивление и их вытеснили радиаторы других типов — в форме цилиндров, установленных на стойках шасси, под мотором или по бокам его (радиатор Ламблена), или выдвижные радиаторы, как на самолете Р-5. Преимуществом последнего заключалось в том, что с ростом скорости можно было постепенно вдвигать радиатор в фюзеляж и тем самым уменьшать общее лобовое сопротивление самолета. Это устройство было пригодно и для регулирования температуры воды вместо применявшихся обычно заслонок.

Рис. 1.20. Материал конструкции самолетов-истребителей

В результате аэродинамическое качество возросло примерно на 20 %, главным образом, за счет уменьшения коэффициента лобового сопротивления. Тем не менее, по скорости разведчики сильно отставали от истребителей, так как из-за второго члена экипажа, более тяжелого вооружения и большего запаса горючего имели значительно больший взлетный вес при той же мощности силовой установки.

Одними из самих массовых самолетов-разведчиков послевоенных лет были советские Р-1 и Р-5. Р-1 (рис. 1.21) представлял собой воспроизводство английского разведчика времен первой мировой войны DH-9 с американским двигателем «Либерти» (М-5) мощностью 400 л.с. В процессе подготовки к выпуску в конструкцию самолета был внесен ряд изменений, в частности использован новый профиль крыла, модифицирована конструкция радиатора, ряд металлических частей заменен на деревянные. Производство Р-1 началось в 1923 г. и продолжалось до 1932 г.; построили 2571 самолет, в том числе 124 — в поплавковом варианте. К моменту начала выпуска самолет в определенной мере морально устарел, однако потребность в военном самолете, который можно было бы использовать для решения широкого круга задач, была сталь велика, что советское руководство решило начать выпуск этого технологичного и неприхотливого в эксплуатации аппарата. О высокой надежности Р-1 свидетельствуют результаты сверхдальнего перелета группы советских летчиков на 6 самолетах различных типов из Москвы через Монголию в Китай (1925 г.) После посадки самолетов в Пекине именно Р-1 был выбран для продолжения полета до Японии.

В конце 20-х годов на смену Р-1 пришел Р-5 (рис. 1.22), созданный под руководством Н. Н. Поликарпова. Он стал самым массовым самолетом- разведчиком первой половины 30-х голов. В разных модификациях на заводе № 1 в Москве было построено 6676 самолетов [9, с. 434–435]. Популярности самолета способствовали простая в производстве конструкция, неплохие для конца 20-х — начала 30-х годов летные данные, хорошая устойчивость и управляемость, удобство в эксплуатации. Р-5 был оборудован переставным в полете стабилизатором, позволяющим регулировать запас устойчивости и нагрузки на ручке управления. Другой технической новинкой являлся «самопуск» — баллон со сжатым воздухом для запуска двигателя из кабины. До этого для запуска двигателя приходилось прокручивать воздушный винт с помощью наземного персонала или использовать специальный автомобиль-стартер (рис. 1.23).

Рис. 1.21 Разведчик Р-1

Рис. 1.22. Разведчики Р-5

Рис. 1 23. Запуск описателя с помощью ашомобиля-стартера

Рис. 1.24. Цельнометаллический разведчик Р-3

В 1930 г. Р-5 принимал участие it Международном конкурсе разведывательных самолетов в Иране и продемонстрировал лучшие качества по сравнению с самолетами Англии, Голландии. Франции.

В 20-е годы в СССР выпускался также металлический самолет- разведчик Р-3 (ЛНТ-3) (рис. 1.24.) Он был создан конструкторским коллективом А. Н. Туполева, но, в отличие от других цельнометаллических самолетов марки АНТ, имел схему «биплан». По скорости и пилотажным свойствам Р-3 уступал появившемуся вскоре самолету Р-5, поэтому его производство ограничилось выпуском 101 экземпляра. Тем не менее, Р-3 заслуживает упоминания как первый советский серийный цельнометаллический самолет.

Среди зарубежных самолетов-разведчиков рассматриваемого периода самыми известными были французский Потез-25 (построено около 4000 самолетов) и голландский Фоккер C–VD (более 1000 экземпляров). Оба они (как, впрочем, и все другие разведчики 20-х годов) были бипланами. Более тяжелый «Потез» (рис. 1.25) кроме фотографического оборудования мог брать до 270 кг бомб и применяться в качестве легкого бомбардировщика, зато более легкий и более совершенный по аэродинамике «Фоккер»[2] имел лучшие скоростные характеристики. Основные данные этих и других самолетов-разведчиков первого послевоенного десятилетия представлены в табл. 1.3.

Рис 1.25. Разведчик Потез-25

Таблица 1.3. Характеристики некоторых самолетов-разведчиков 20-х годов.

В рассматриваемый период разведчики представляли собой наиболее распространенный тип военного самолета. К началу 30-х годов в СССР разведывательные самолеты составляли 82 % от обшей численности авиапарка ВВС, в Польше — 60 %, во Франции — 44 %, в Италии — 40 %. Несколько меньше был «удельный вес» разведчиков в авиации Германии, США, Англии и Японии — от 37 % до 28 % [9, с. 183; 11, с. 22].

Многомоторные самолеты-бомбардировщики появились в годы первой мировой войны. Прототипом этого класса летательных аппаратов был, как известно, четырехмоторный самолет И. И. Сикорского «Илья Муромец», впервые поднявшийся в воздух в 1913 г. После революции 1917 г. из-за развала авиапромышленности в России и прекращения поставок авиадвигателей из-за границы большая часть этих самолетов пришла в негодность. Между тем, опыт боевых действий показал большое значение тяжелых бомбардировщиков. Поэтому в начале 1919 г. при Главном управлении Военно-воздушного флота была организована Комиссия по воссозданию тяжелой авиации, которую возглавил Н. Е. Жуковский. В 1920 г. она была переименована в Комиссию по тяжелой авиации. Отсюда и происходит название разрабатываемого ею самолета — «КОМТА» (рис. 1.26).

В отличие от «Ильи Муромца» новый самолет решили делать по схеме «триплан», с двумя двигателями «Фиат» мощностью 240 л.с. Выбор трипланного крыла небольшого удлинения (2,5) был сделан из соображений, что такое крыло более компактно и имеет меньший вес по сравнению с бипланным. Кроме того, было известно, что за границей конструкторы также работают над тяжелыми самолетами схемы «триплан». Разработкой таких машин занимались фирмы Таррант и Парналл в Англии, Капрони в Италии, Барлинг в США.

Рис. 1.26. Самолет КОМ ТА

Продувки модели самолета в аэродинамической трубе дали весьма обнадеживающие результаты. Однако, когда в 1922 г. начались летные испытания самолета, то оказалось, что «КОМТА» даже с минимальной полезной нагрузкой с трудом отрывается от земли, а максимальная скорость полета составляет всего 130 км/ч [12]. Причина заключалось в том, что в первые послевоенные годы теория индуктивного сопротивления и зависимость подъемной силы от удлинения крыла еще не были широко известны. В результате ошибочного выбора формы крыла аэродинамическое качество самолета оказалось значительно хуже, чем предполагалось.[3]

Забегая вперед, отмечу, что испытания других тяжелых самолетов-трипланов также закончились неудачей.

Таким образом, основной схемой тяжелого бомбардировщика в 20-е годы оставалась опробированная в первой мировой войне схема «биплан» с установленными вдоль размаха крыла двигателями. На рисунке 1.27 показаны схемы основного бомбардировщика ВВС Англии периода войны Виккерс «Вими» и английскою бомбардировщика конца 20-х годов Хендли Пейдж «Хинайди». Как видно, «Хинайди» мало отличался по конструкции от «Вими»: то же двухстоечное крыло с расчалками, тот же угловатый фюзеляж с открытыми кабинами пилотов и стрелка. Снижению лобового сопротивления способствовала замена бипланного хвостового оперения монопланным. Однако аэродинамическое качество самолета, несмотря на некоторое увеличение удлинения крыла, возросло всего на 10 % — сказывалось большое число выступающих в поток деталей, в том числе ничем не закрытые цилиндры моторов воздушного охлаждения.

Рис. 1.27. Схемы бомбардировщиков «Вими» и «Хинайди»

Другими известными английскими бомбардировщиками 20-х годов был и самолеты Виккерс «Вирджиния» и Боултон-Пол «Сайдстренд». Оба они представляли собой двухмоторные бипланы, в основном, деревянной конструкции. «Вирджиния» была спроектирована для обновления парка бомбардировочной авиации, укомплектованной самолетами «Вими». Она отличалась от своего предшественника большими размерами, новыми двигателями Нэпир «Лайон» и управляемым в полете горизонтальным стабилизатором. Первый полет «Вирджинии» состоялся в ноябре 1922 г., всего построено 162 самолета. Это был самый распространенный английский двухмоторный бомбардировщик двадцатых годов.