Использование опыта создания скоростных самолетов гражданского назначения в военной авиации

Использование опыта создания скоростных самолетов гражданского назначения в военной авиации

В результате интенсивного развития пассажирских самолетов сложилась парадоксальная ситуация — военные самолеты стали уступать по скорости гражданским. Известен такой случай: в 1934 г. во время полета в Москву французской делегации эскорт советских истребителей, вылетевший на встречу пассажирского самолета, на котором летели делегаты, не смог угнаться за этой машиной [13, с. 36].

Этот и другие примеры указывали на необходимость усовершенствования внешних форм военных самолетов на основе принципов, использованных при создании пассажирских машин. Военные приступили к модернизации парка ВВС.

Техническое перевооружение началось с бомбардировщиков, т. к. по конструкции они были ближе к пассажирским, чем какой-либо другой тип самолета. В 1932 г. фирма Боинг выпустила двухмоторный бомбардировщик В-9А. Это был цельнометаллический моноплан с крылом толстого профиля. По конструкции самолет во многом напоминал советский ТБ-1, демонстрировавшийся в 1929 г. в США. Вместе с тем, В-9А имел ряд особенностей, заимствованных из опыта проектирования первых скоростных пассажирских самолетов. К ним относятся убирающееся в полете шасси, кольцевой обтекатель головок цилиндров двигателей воздушного охлаждения, гладкая металлическая обшивка. По скорости бомбардировщик превосходил ТБ-1, но по-прежнему уступал пассажирским самолетам нового поколения: как следует из сопоставления данных таблиц 3.2 и 3.4, В-9 имел максимальную скорость на 26 км/ч меньше, чем близкий по размерам и мощности силовой установки В-247. Как показывает расчет, коэффициент лобового сопротивления бомбардировщика — 0.034 — был в полтора раза выше, чем у пассажирского «Боинга» (0,021). Источниками большого дополнительного сопротивления у военной машины были толстое крыло, пулеметные турели, подвешенные под фюзеляжем бомбы. Но наибольший вред создавали характерные для военной авиации открытые кабины летчиков и стрелков. Вырезы для кабин и стоящие перед ними козырьки для защиты от воздушного потока являлись источниками сильных завихрений, нарушающих плавность обтекания самолета. В результате предельная скорость полета В-9 оказалась ниже, чем ожидали — менее 300 км/ч, и заказов на самолет не последовало.

Таблица 3.4. Характеристики наиболее известных самолетов-бомбардировщиков, 1933–1938 гг.

Опыт создания бомбардировщиков Боинг В-9 показал, что военные самолеты смогут восстановить утерянное превосходство в скорости над пассажирскими только в том случае, если будут приняты серьезные меры по их улучшению. По примеру пассажирских самолетов с 1933 г. на бомбардировщиках кабину летчиков стали закрывать прозрачным фонарем. Сложнее обстояло дело с подвижными пулеметными установками. Иногда пытались разместить пулемет и стрелка полностью внутри фюзеляжа. Для того, чтобы ствол можно было поворачивать, в корпусе делались прорези. Однако этот метод не прижился, т. к. сильно уменьшились углы обстрела, затруднились поиск цели и прицеливание. Не получила распространение и идея выдвигающихся из фюзеляжа во время боя пулеметных башен, предложенная Г. Юнкерсом еше в начале 20-х годов. Обеспечивая обтекаемость в убранном положении, они портили аэродинамику самолета в бою, т. е. в момент, когда летные качества бомбардировщика особенно важны.

Наиболее простым и эффективным способом уменьшения аэродинамического сопротивления стрелкового вооружения тяжелых военных самолетов стало использование обтекателей. Вначале они имели вид экранов, затем стали применять поворотные башни, в которых стрелок и пулемет были закрыты прозрачным колпаком, я поток выступал только конец ствола. Поворачивая башню и перемещая ствол оружия в вертикальной щели-прорези, стрелок мог вести оборонительный огонь почти в любом направлении (рис. 3.11).

Возросшие требования к скорости заставили отказаться от наружной подвески бомб. Всю бомбовую нагрузку старались размещать внутри фюзеляжа. Для того, чтобы самолет мог взять много бомб, размеры бомбоотсека делали большими. Когда створки бомболюка открывались, фюзеляж оказывался как бы разрезанным снизу на большой длине. Чтобы сохранить прочность конструкции на изгиб и кручение, вырез под бомболюк приходилось усиливать мощными силовыми элементами.

Отмеченные меры по уменьшению аэродинамического сопротивления позволили улучшить скоростные качества бомбардировщиков. Первым самолетом с закрытыми отсеками летчиков и стрелка и внутренним размещением бомб стал двухмоторный Мартин В-10 (США) [18].

Этот бомбардировщик (рис. 3.12) появился в 1933 г. и при испытаниях показал скорость 317 км/ч на высоте 4 км [15, с. 154]. При этом по величине целевой нагрузки В-10 не уступал упомянутому в начале раздела бомбардировщику фирмы Боинг. В 1935 г. появился вариант В-10В с новыми двигателями Райт «Циклон» (2x775 л.с.), который развивал скорость до 343 км/ч [14, с. 143]. Таким образом, к середине 30-х годов скорость бомбардировщиков сравнялась со скоростью лучших пассажирских самолетов.

С 1934 г. Мартин В-10 начал поступать на вооружение. Всего было произведено более 300 самолетов этой марки.

С середины 30-х годов бомбардировщики нового поколения стали строить во всех странах — крупных производителях авиационной техники. Как правило, это были двухмоторные машины с размахом крыла 20–25 м и максимальной скоростью полета 400–450 км/ч, некоторые из них создавались как модификации скоростных пассажирских самолетов, другие были изначально задуманы как военные.

Рис. 3.11. Хвостовая стрелковая башня бомбардировщика

Создание бомбардировочных самолетов на основе пассажирских машин было наиболее оперативным способом перевооружения ВВС, особенно, если в стране уже был налажен выпуск скоростных транспортных самолетов. Наибольшее распространение этот подход получил в Германии, которая, готовясь к очередной войне за мировое господство, принимала срочные меры по созданию мощного военно-воздушного флота. Первым в бомбардировщик переделали трехмоторный G-52/Зт, но из-за аэродинамического несовершенства прототипа, усилившегося после установки на самолете вооружения, его скорость составляла всего 270 км/ч. Вскоре на вооружении появились более перспективные образцы. В 1936 г. 10-местный Юнкере Ju-86 был переделан в бомбардировщик Ju-86K, появившийся тогда же в ВВС Хейнкель Не-111К являлся военным вариантом пассажирского Не-111. Та же участь постигла Do-17, созданный в 1934 г. по заказу «Люфтганзы», но оказавшийся непригодным для коммерческих целей из-за очень узкого фюзеляжа (в Англии этот самолет даже получил прозвище «летающий карандаш»). Модификация не представляла особых сложностей, ведь, как уже отмечалось, скоростные пассажирские самолеты в Германии создавались «с прицелом» на их скорое военное применение. Указанные бомбардировщики использовали в войне в Испании, а более скоростной и поднимавший больше бомб Не-111 (рис. 3.13) широко применялся во второй мировой войне. К 1939 г. для Люфтваффе было построено окаю 800 таких самолетов [8, с. 122]. Do-17 (рис. 3.14) также участвовал в боевых действиях на начальном этапе мировой войны. Из-за меньшей, чем у Не-111 грузоподъемности он часто использовался не как бомбардировщик, а в качестве фоторазведчика.

В США примером бомбардировщика, созданного на основе пассажирской машины, является Дуглас В-18 (1935 г.). От прототипа — 14-местного DC-2 — заимствовали крыло, двигатели, хвостовое оперение. Фюзеляж был изготовлен заново, с учетом специфики бомбардировочной машины. Американские заводы выпустили 180 В-18 [14, с. 154; 15, с. 308].

Рис. 3.12. Бомбардировщики Мартин В 10

Рис. 3.13. Бомбардировщик Хейнкель Не-111

Подобный опыт имел место и в нашей стране. В 1935 г. на основе первого советского скоростного пассажирского моноплана ХАИ-1 построили легкий бомбардировщик и фоторазведчик ХАИ-ВВ, заменив пассажирский салон на бомбоотсек на 200 кг бомб и установив пулемет. Самолет строился небольшой серией [7, с. 190–191]. Однако в целом эта практика в СССР не привилась из-за отсутствия собственных скоростных пассажирских самолетов большой грузоподъемности.

Таблица 3.5. Сравнение характеристик бомбардировщиков и их пассажирских прототипов

Рис. 3.14. Бомбардировщик Дорнье Dо-17

Боевые варианты пассажирских самолетов имели более высокую скорость и могли брать больше топлива и груза (табл. 3.5). Это достигалось применением новых, более мощных двигателей или форсированием прежних силовых установок — ведь ресурс мотора для военного самолета менее важен, чем для пассажирского, рассчитанного на длительную и интенсивную эксплуатацию. Кроме того, самолеты в бомбардировочном варианте могли иметь большую нагрузку на крыло, т. к. после сброса бомб их полетный вес заметно снижался, и при заходе на посадку она была уже сравнительно невелика.

Переделка пассажирских самолетов в военные была наиболее простым, но не лучшим способом развития бомбардировочной авиации. Дело в том, что конструктивные требования к бомбардировщику и гражданскому самолету во многом различны. Для простоты уборки шасси и из соображений безопасности при посадке пассажирские машины имели низкорасположенное крыло. Для бомбардировщика такая компоновка была неудобной, т. к. в нижней части фюзеляжа должен был располагаться бомболюк. Задачи бомбометания требовали хорошего обзора вниз, а необходимость в защите пулеметным огнем задней полусферы делала желательным использование разнесенного вертикальногооперения. Крометого. если на пассажирских самолетах не устанавливали предкрылки из-за дискомфорта для пассажиров при полете на больших углах атаки, то на военных самолетах этого ограничения не существовало, и имелась возможность применения более мощной посадочной механизации в виде комбинации закрылков и предкрылков. К этому надо добавить, что на военных самолетах плотность груза намного выше, чем на пассажирских, следовательно при том же весе целевой нагрузки размеры фюзеляжа могут быть меньше.

Поэтому бомбардировщики, созданные на основе пассажирских самолетов, применялись недолго и только в тех странах, где было хорошо развито пассажирское самолетостроение. Их вытеснили специально построенные самолеты-бомбардировщики.

Среди всего многообразия двухмоторных (средних) бомбардировщиков 30-х годов можно выделить два основных типа:

а) более грузоподъемный, с взлетным весом 8-10 тонн, боевой нагрузкой порядка 2 тонн и экипажем 4–7 человек;

б) более легкий, но более скоростной, с взлетным весом 5–6 тонн, поднимающий от 0,5 до 1 т бомб и имеющий обычно экипаж из 3 человек. Первый тип бомбардировщика получил название «дальний», второй — «скоростной».

Типичным представителем семейства двухмоторных дальних бомбардировщиков был советский ДБ-3, построенный в 1936 г. под руководством С. В. Ильюшина (рис. 3.15). Несколько слов об истории создания этого самолета. В 1933 г. под руководством А. Н. Туполева построили специальный самолет для установления рекорда дальности АНТ-25. Подробнее об этой машине и об осуществленных на ней перелетах будет рассказано ниже, здесь же следует упомянуть о том, что одновременно разрабатывался военный вариант самолета. Дальний бомбардировщик ДБ-2 имел такое же как у АНТ-25 крыло с очень большим удлинением (11,3), но был снабжен не одним, а двумя двигателями — французскими Мистраль-Мажор К-14. строящимися у нас по лицензии под маркой М-85. Созданный в 1935 г… ДБ-2 продемонстрировал большую дальность полета (до 5 тыс. км. с бомбовой нагрузкой 1000 кг), но из-за невысокой нагрузки на крыло его крейсерская скорость составляла всего 210–220 км/ч [7, с. 340–343]. Поэтому по инициативе С. В. Ильюшина построили новый самолет ДБ-3, с укороченным на 12 метров крылом. Благодаря возросшей до 140 кг/м? нагрузке на крыло (у ДБ-2 этот параметр составлял 111 кг/м?) скорость самолета заметно возросла. Это. в свою очередь, позволило компенсировать возросший коэффициент индуктивного сопротивления из-за меньшего удлинения крыла.

ДБ-3 имел сварной каркас из стальных труб и гладкую дюралевую обшивку. Обтекаемые формы фюзеляжа, «зализы» в месте соединения крыла с фюзеляжем, убираемое в полете шасси, обтекатели NACA на двигателях, закрытые кабины пилота. штурмана и стрелка — все это свидетельствует о том, что самолет был сделан «в ногу со временем». По скорости (400 км/ч) и бомбовой нагрузке (нормальная — 1000 кг, максимальная — 2500 кг) ДБ-3 не уступал немецким Ju-86 и Не-111К и превосходил их по дальности полета (4000 км).

С 1937 г. самолет стал поступать на вооружение. Летчики, летавшие на ДБ-3. отмечали простой взлет, хорошую путевую устойчивость, облегчавшую прицельное бомбометание, устойчивое выполнение виражей с креном 40–60°. При отказе одного двигателя самолет мог не только продолжать полет, но и осуществлять набор высоты и развороты в горизонтальной плоскости [16, с. 31].

К недостаткам ДБ-3 надо отнести его плохую продольную устойчивость из-за слишком задней центровки (принятой, очевидно, для того, чтобы уменьшить потери подъемной силы на балансировку). Кроме того, следует отметить сложность самолета в производстве. Необходимость тщательного контроля за качеством многочисленных сварочных швов и подгонки деталей при сборке, закрытая клепка — все это делало изготовление самолета очень трудоемким.

Рис. 3.15. ДВ-3 в Музее ВВС в Чонмяо

Последний недостаток был преодолен в конце 30-х годов, когда, в результате лицензионного выпуска американского DC-3 в СССР, был освоен плазово-шаблонный метод производства самолетов. Отказ от применения ферменных конструкций и замена их специально профилированными силовыми элементами облегчили сборку и повысили качество внешней поверхности; исчезла необходимость в доводке деталей «на месте», перестали применять трудоемкую внутреннюю клепку. Созданный с применением новой технологии ДБ-ЗФ (1939 г.) имел улучшенные внешние обводы, более мощные двигатели М-88 (2x1100 л.с.), развивал скорость до 445 км/ч. Новый метод изготовления позволил повысить темпы производства самолета.

В годы второй мировой войны ДБ-3 и ДБ-ЗФ входили в число основных типов самолетов советской бомбардировочной авиации. Их построили почти 7 тысяч [16,с.46].

Во второй половине 30-х годов новые модели средних бомбардировщиков с «облагороженными» внешними формами и повышенной скоростью полета стали посту пать на вооружение Англии, Германии, Италии и некоторых других стран (см. табл. 3.4). Не останавливаясь на описании этих машин, отмстим лишь те специфические особенности, которые были характерны для самолетостроения в разных странах.

Английские средние бомбардировщики (Армстрон Уитворт «Уитли», Виккерс «Веллингтон») отличали большие размеры, многочисленный экипаж — 5–7 человек, мощное оборонительное вооружение. За это пришлось «заплатить» скоростью: у Веллингтона (рис. 3.16) она была 378 км/ч, у Уитни м максимальная скорость составляла всего 307 км/ч. Технические новшества (убираемое шасси. ВИШ и др.) сочетались с устаревшими конструктивными особенностями, например с использованием полотняной обшивки. Большие размеры фюзеляжа позволяли без труда разместить в носовой и хвостовой частях закрытые обтекателями пулеметные установки. Таким образом, даже в конце 30-х годов в Англии остались верны традиции нескоростного тяжелого самолета с хорошей пулеметной защитой и большой грузоподъемностью. берущей начало от эпохи первой мировой войны.

Наряду с двухмоторными машинами на вооружение королевских ВВС поступали и легкие одномоторные бомбардировщики. Самым массовым из них был «Фейри Бэттл» — двухместный самолет с двигателем водяного охлаждения Роллс-Ройс «Мерлин». Он был вооружен двумя пулеметами и мог нести 500 кг бомб на дальность более полутора тысяч километров. Самолет отличала чистота форм, но большая нагрузка на мощность (взлетный вес машины составлял около 5 тонн при мощности двигателя 1030 л.с.) не позволяла ему развивать скорость более 390 км/ч. В 1938 г. самолетами «Бэттл» было укомплектовано 15 эскадрилий бомбардировочной авиации, а всего до 1940 г. их построили более 2 тысяч [14, с. 281].

Большинство итальянских бомбардировщиков, появившихся в рассматриваемый период (Савойя-Маркетти SM-79, SM-8I, Кант Z-1007). имели трехмоторную схему. Это объясняется тем, что данная компоновка широко применялась в итальянских пассажирских самолетах начала 30-х годов, а бомбардировщики, как известно, часто представляли собой их модификацию. Так, SM-8I (1935 г.) был создан на основе пассажирского самолета SM-73, поднявшегося в воздух на год раньше. Первый прототип самолета SM-79 также построили как пассажирский и уже затем его переделали в бомбардировщик. Характерный вид самолету придавал выступ за кабиной пилотов, за что самолет получил прозвище «Горбун».

Рис. 3.16. Бомбардировщики Виккерс «Веллингтон»

Рис. 3.17. Бомбардировщик Савойя-Маркетти SM-79

SM-79 (рис. 3.17) успешно применялся в боевых действиях в Абиссинии и в Испании. К началу второй мировой войны в Италии имелось около 600 таких самолетов. Но к этому времени самолет уже устарел. Расположенный в носовой части фюзеляжа двигатель увеличивал аэродинамическое сопротивление, ухудшал обзор и не позволял установить впереди кабину штурмана или воздушного стрелка, как на других бомбардировщиках. SM-79 стал последним военным трехмоторным самолетом в истории авиации.

Одним из первых немецких самолетов 30-х годов, изначально спроектированных как бомбардировщик, был двухмоторный Юнкере Ju-88 (рис. 3.18). Первый полет машины состоялся 15 декабря 1936 г. Превосходя Do-17 по грузоподъемности, а Не-111 — по скорости, Ju-88 стал вскоре самым массовым бомбардировщиком Люфтваффе. Первый серийный вариант Ju-88А-I с двигателями ЮМО-211 взлетной мощностью по 1200 л.с. развивал скорость 445 км/ч (на высоте 5600 м) и мог поднимать 1900 кг бомб. При дальнейшей модернизации самолета немецкие конструкторы использовали опыт действия военно-воздушных сил в Испании в 1936–1939 гг… Впрочем, так поступали и другие участвующие в боевых действиях стороны. Для советской, германской и итальянской военной авиации эта война стала как бы генеральной репетицией перед началом второй мировой войны.

Основу французской бомбардировочной авиации составляли устаревшие двухмоторные бомбардировщики типа Блох-210 и Амио-143. Эти угловатые машины, спроектированные еще в начале ЗО-х годов, имели максимальную скорость полета чуть более 300 км/ч. Правда, в 1937–1938 гг. французские авиаконструкторы выпустили ряд новых бомбардировщиков со значительно лучшими характеристиками. Так, двухмоторный LeO-45 с 2-тонной бомбовой нагрузкой мог развивать скорость более 450 км/ч (рис. 3.19). Однако серийный выпуск самолета задержался, и к осени 1939 г. на вооружении Франции состояло всего5 таких машин [14, с.281].

Рис. 3.18. Бомбардировщик Ju-88

Такая же ситуация сложилась в польских ВВС. В роли бомбардировщиков там применялись Фоккер F-VIIB/3m — самолеты образца 20-х годов. В середине 30-х конструктор Е. Домбровский разработал весьма перспективный двухмоторный бомбардировщик PZL-37 «Лось». Первый полет самолета произошел летом 1936 г.

Как видно из рис. 3.20. бомбардировщик имел совершенные внешние формы. Оригинальными конструкторскими решениями являлись двухколесные стойки шасси с независимой подвеской каждого колеса и размещение бомб не только в фюзеляже, но и в специальных отсеках внутри корневой части крыла. С двигателями воздушного охлаждения Бристоль «Пегас» XX, выпускающимися в Польше по лицензии, самолет имел скорость 410 км/ч, мог брать до 2580 кг бомб, максимальная дальность полета составляла 1400 км. К моменту нападения Германии на Польшу на вооружение успело поступить только 36 PZL-37.

Рис. 3.19. Бомбардировщик LeO-45

Япония, развязавшая войну с Китаем, не жалела средств на развитие бомбардировщиков — главного оружия агрессии. Лучшими среди них были самолеты фирмы Мицубиси: G3M для ВМС (1935 г.) и Кi-32 для ВВС (1936 г.). Оба бомбардировщика были, в общем, однотипны по конструкции. Они представляли собой свободнонесущие двухмоторные монопланы со среднерасположенным крылом и однокилевым вертикальным оперением, имели убирающееся шасси, посадочную механизацию, закрытые кабины экипажа. С бомбовой нагрузкой 800-1000 кг они развивали скорость около 400 км/ч. Появление самолетов этого класса, снабженных к тому же двигателями отечественного производства, означало, что японская авиапромышленность прочно встала на ноги и уже не нуждалась в зарубежной помощи. К концу 30-х годов было построено примерно по 300 самолетов указанных типов.

Как известно, при одних и тех же двигателях скорость самолета можно увеличить либо за счет повышения его аэродинамического совершенства, либо за счет уменьшения полетного веса. В связи с тем, что на новых военных машинах середины 30-х годов были использованы все новшества, направленные на уменьшение Схо, некоторые конструкторы пошли на сознательное уменьшение дальности и веса боевом нагрузки бомбардировщика для достижения им большей скорости. Напомню, что такие самолеты получили название скоростных бомбардировщиков.

Этот новый тип бомбардировочного самолета был создан в СССР в 1934 г. Его разработку в 1933 г. начал конструктор А. А. Архангельский под общим руководством А. Н. Туполева. Скорость самолета должна была стать гарантом его неуязвимости.

Первый полет СБ (рис. 3.21), как назвали новую машину, состоялся 7 октября 1934 г. С двигателями водяного охлаждения М-100 (2x830 л.с.) он развивал скорость до 420 км/ч [17]. Как следует из таблицы 3.4, в то время это был самый скоростной бомбардировщик в мире. Более того, СБ превосходил по скорости истребители того времени [18. с. 180].

Высокие скоростные качества бомбардировщика были достигнуты за счет тщательной аэродинамической отделки (в частности, впервые была применена потайная клепка), большей энерговооруженности и меньшего относительного веса боевой нагрузки (500 кг). Так, по сравнению с американским бомбардировщиком Мартин В-10, СБ имел на 23 % больше мощности, приходящейся на 1 кг полетного веса, но зато брал на борт почти в 2 раза меньше бомб.

Серийное производство самолета началось в 1936 г. Первую боевую проверку СБ прошел в Испании, воюя на стороне республиканских войск. До появления у противника «Мессершмиттов» самолет успешно применялся без истребительного прикрытия, причем иногда сам использовался в качестве истребителя, нападая на вражеские бомбардировщики.

Рис. 3.20. Бомбардировщик PZL-37

Рис. 3.21. Подразделение бомбардировщиков СБ

«Платой» за скорость были некоторые эксплуатационные неудобства, т. к. по размерам СБ был намного меньше других двухмоторных бомбардировщиков. Вот что писал в начале 1937 г. из Испании советский инженер С. Стоклицкий: «По СБ пилоты ставят в общем следующие вопросы (кроме баков)[19]. Слепая и тесная штурманская кабина, из которой почти невозможно стрелять и в которой невозможно работать ‹з-за тесноты. В связи с плохой видимостью точное бомбометание (расчет) затруднительно. Невозможно варьировать количеством и калибром бомб, что снижает тактические возможности машины. Отсутствие второго управления выводит из строя машину и экипаж при ранении пилота. Сильная утомляемость в связи с недостаточной устойчивостью машины…» [19]. Но с этими недостатками мирились, понижая, что скорость является главным для боевой машины.

СБ использовался также во время военных конфликтов на Дальнем Востоке, в Монголии, в Китае, на границе с Финляндией, применялся в начальный период Великой Отечественной войны. С 1936 по 1940 гг. было построено 6831 самолет СБ в разных вариантах [7, с. 243].

В качестве примера зарубежного самолета, относящегося к классу скорости к фронтовых бомбардировщиков, можно назвать английский Бристоль «Бленим» (рис 3.22). Интересна история появления этого самолета. Работы над ним начались.- 1934 г. по заказу английского газетного магната лорда Родермера, который хотел иметь собственный самолет, летающий быстрее других самолетов. Понятно, чте аппарат строился как коммерческая, а не военная машина. Но когда в 1935 г. при испытаниях он показал скорость больше, чем у самых современных истребителей, им заинтересовались военные. По указанию Военного министерства Великобритании его начали производить как бомбардировщик. Всего выпустили около пяти с половиной тысяч «Бленимов» [14, с. 281].

При одинаковых весовых характеристиках «Бленим» развивал примерно на 30 км/ч большую скорость по сравнению с СБ. Это неудивительно, т. к. на нем стоял; более мощные двигатели (2x825 л.е.), а нагрузка на крыло достигала 130 кг/м? (у СБ — 99 кг/м?).

Таким образом, всего за несколько лет — с начала до середины 30-х годов — скорость бомбардировщиков возросла почти вдвое: с 225–250 до 400–450 км/ч Стать быстрый прогресс оказался возможен благодаря использованию конструкторами военных самолетов достижений пассажирского самолетостроения.

Рис. 3.22.Бомбардировщик Бристоль «Бленим»

Высокие летные характеристики были достигнуты не только улучшением аэродинамики, но и значительным увеличением мощности двигателей. Последнее, несмотря на все усилия по снижению удельного веса авиационных моторов, вело к росту относительного веса силовой установки. Например, вес винтомоторной группы двухмоторного бомбардировщика начала 30-х годов составлял 41 % от всса пустого самолета 19, с. 26 |, а у скоростного бомбардировщика типа Бристоль «Бленим» эта величина равнялась 48 % [15, с. 27]. Ценой за мощность был вес боевой нагрузки. Как правило, он составлял не более 1–1,5 тонн.

Между тем, опыт военных действий в Испании и других «горячих точках» Земли вновь продемонстрировал огромную роль бомбардировочной авиации. Военные стратеги снова вспомнили о доктрине Дуэ, согласно которой массированные бомбардировки стратегически важных объектов противника должны сыграть решающую роль в победе над врагом. Для большей эффективности воздушных налетов на тылы противника необходимо было повысить дальность и бомбовую нагрузку существующих самолетов.

Таким образом, на повестку дня встал вопрос о создании таких бомбардировщиков, которые по скорости мало уступали бы лучшим самолетам 30-х годов, но могли бы брать бомб не меньше, чем тяжелые бомбардировщики типа ТБ-3, поднимать крупнокалиберные бомбы в 1 и более тонн.

Изменение требований к многомоторному бомбардировщику можно простелить на примере эволюции технических заданий конструкторскому бюро А. Н. Туполева, специализировавшемуся на создании тяжелых самолетов [7, с. 328–329]. В задании 1931 г. еще заметно чувствовалось влияние старых тенденций. КБ было поручено построить бомбардировщик, способный лететь на высоте 7000 м со сравнительно небольшой скоростью — 250 км/ч, но поднимающий огромное количество бомб — до 10 тонн. Во главу угла ставилась грузоподъемность самолета. Созданный на основе этого задания шестимоторный ТБ-4 не пошел в серию.

В 1934 г. требования стали совершенно иными: самолет должен был брать 2–4 тонны бомб, иметь скорость 400 км/ч и потолок 12000 м. Главными стали скорость и высота полета. В результате появился самолет ТБ-7 (АНТ-42) — первый в СССР скоростной тяжелый бомбардировщик. Конструкторскую группу, занимавшуюся в ОКБ Туполева созданием этой машины, возглавлял В.М.Петляков. Летные испытания ТБ-7 начались 27 декабря 1936 г.

Таблица 3.6. Характеристики четырехмоторных бомбардировщиков ТБ-3, ТБ-4, В-17 и ТБ-7

В таблице 3.6 дано сравнение весовых, геометрических, аэродинамических и летных характеристик тяжелых бомбардировщиков двух поколений. К первому относятся ТБ-3 и ТБ-4, ко второму — Боинг В-17 и ТБ-7. Как видно из приведенных цифр, двукратный прирост максимальной скорости и высоты полета был достигнут в результате: а) уменьшения нагрузки на мощность (появились более мощные и более легкие двигатели с наддувом, винты изменяемого шага); б) увеличения нагрузки на крыло (это стало возможным благодаря использованию посадочной механизации крыла); в) уменьшения коэффициента лобового сопротивления и улучшения аэродинамического качества самолета.

Первенцем семейства скоростных тяжелых бомбардировщиков стал американский четырехмоторный Боинг В-17 (рис. 3.23). Опытный образец машины, созданной пол руководством Э. Уэллса, поднялся в воздух 28 июля 1935 г. По конструкции В-17, за исключением большего числа двигателей, не имел принципиальных отличий от описанных выше скоростных двухмоторных машин, но был больше по размерам и имел намного большие бомбовую нагрузку и запас горючего по сравнению с Боинг В-9 и Мартин В-10. Силовая установка состояла из 4 двигателей Пратт-Уитни К-1690 мощностью по 750 л. с, замененных в 1936 г. на более мощные R-1820. В 1938 г. двигатели снабдили нагнетателями, что заметно повысило высотно-скоростные характеристики В-17. Самолет оказался удачным, и с 1939 г. началось его серийное производство. Хорошие летные характеристики сочетались с аффективным оборонительным вооружением, позволявшим с любого ракурса встречать пулеметным огнем атакующие самолеты. Это было очень важно, т. к. большая дальность В-17 делала невозможным сопровождение его истребителями. Не случайно В-17 получил название «летающая крепость» («Flying Fortress»). Совершенствуясь от модификации к модификации, Боинг В-17 долгое время (примерно до 1944 г.) являлся основным стратегическим бомбардировщиком американской авиации. Он выпущен в количестве окаю 13000 экземпляров [20].

Советский тяжелый бомбардировщик ТБ-7, как и В-17, представлял собой цельнометаллический среднеплан с четырьмя двигателями на крыле, гладкой обшивкой, убирающимися шасси (рис. 3.24). Правда, вместо моторов воздушного охлаждения на ТБ-7 стояли отечественные двигатели АМ-34ФРН с системой водяного охлаждения (4x1200 л.с.). Однако основное различие заключалось в том, что внутри фюзеляжа был установлен еще один двигатель М-100 мощностью 850 л.с. Он служил исключительно для вращения мощного центробежного нагнетателя, обеспечивающего наддув и высотность четырех основных двигателей. В результате по скорости и высоте полета самолет оказался лучше, чем опытный вариант В-17. В отчете об испытаниях отмечалось, что на большой высоте ТБ-7 превосходит по скорости все известные тяжелые бомбардировщики и сравнялся с лучшими истребителями [21, с. 159]. Весовые издержки из-за наличия на борту пятого двигателя удалось отчасти компенсировать высоким аэродинамическим совершенством самолета, отчасти — меньшим, по сравнению с «Боингом», запасом горючего. Конечно, громоздкое и тяжелое устройство для централизованного наддува было бы лучше заменить индивидуальной установкой турбокомпрессоров на каждом двигателе, как сделали в 1938 г. на В-17, но таких высотных моторов советская авиапромышленность в то время не выпускала.

Рис. 3, 23. Бомбардировщик Боинг В-17

Рис. 3.24. Первый экземпляр ТБ-7 во время заводских испытаний

Несмотря на отличные высотно-скоростные характеристики, ТБ-7 не получил такого широкого распространения, как Боинг В-17. Его производство было весьма ограниченным (93 экземпляра) [22, с. 237]. Среди советского руководства не имелось единого мнения о целесообразности строительства бомбардировщиков стратегического назначения, многие полагали, что основное значение будет иметь тактическая (фронтовая) авиация. Свою роль сыграл и необоснованный арест А. Н. Туполева в 1937 г. Так, по вине субъективных обстоятельств, наша страна не получила современного тяжелого бомбардировщика. Правда, немногочисленные построенные ТБ-7 принимали участие в боевых действиях во второй мировой войне, даже совершили несколько налетов на Берлин в 1941 г., но существенного влияния на ход военных действий они, конечно, не могли оказать.

Незадолго до начала второй мировой войны четырехмоторные бомбардировщики нового типа появились и в других странах — Дорнье Do-19 в Германии, Фарман-222 во Франции. Они были немногочисленны и не сыграли заметной роли в военных действиях, а по конструкции и летным характеристикам значительно уступали отмеченным выше В-17 и ТБ-7 (см. табл. 3. 4). В связи с этим нет оснований останавливаться на описании этих самолетов.

В 30-е годы, наряду с развитием «классического» бомбардировщика, появился новый тип военного самолета — пикирующий бомбардировщик. Бомбометание с пикирования повышало точность поражения цели, что было особенно важно при задаче уничтожения малоразмерных объектов (мосты, отдельные здания, танки и т. п.). Другим преимуществом бомбометания с пикирования было сокращение времени пребывания самолета на боевом курсе, что значительно уменьшало шансы поражения самолета зенитной артиллерией.

Бомбометание с пикирования применялось еще в годы первой мировой войны Тогда в качестве пикирующих бомбардировщиков использовали истребители Сопвич «Кэмел», «Спад». Истребители имели большой запас прочности и хорошую маневренность — качества, необходимые для выхода из пике после атаки, однако их ограниченная грузоподъемность позволяла брать только небольшие бомбы. Межд› гем, большинство целей для пикирующего бомбардировщика требовало применения бомб большого калибра. В связи с тем, что запас прочности обычных бомбардировщиков был недостаточным для бомбометания с пикирования (в момент выхода из пике перегрузка может достигать 5 и более g), возникла задача создания специального пикирующего бомбардировщика. По прочности и маневренности такой самолет не должен был уступать истребителю, а по грузоподъемности — легкому бомбардировщику. Так как пикирующий бомбардировщик атаковал цели с малых высот, следовало предусмотреть защиту экипажа от огня с земли, а для того, чтобы перегрузка не превысила допустимую, необходимо было предусмотреть средства для ограничения скорости при пикировании и выхода из пике. Итак, создание пикирующего бомбардировщика представляло собой сложную задачу.

Первым удачным образцом пикирующего самолета стал немецкий Юнкере J u-87. Он появился в 1935 г. и прошел боевую проверку в войне в Испании. Это был одномоторный двухместный моноплан с прочной металлической конструкцией. Закрытые большими обтекателями неубирающиеся шасси и крыло типа «обратная чайка» придавали самолету характерный вид (рис. 3.25). Бомбы, общим весом до 500 кг, подвешивались под фюзеляжем в бомбодержателях особой конструкции, отклоняющих бомбы за диск пропеллера при сбрасывании в момент пикирующее спуска. Под крылом имелись специальные аэродинамические тормоза, ограничивающие скорость пикирования.

До середины второй мировой войны Ju-87 был самым распространенным типом пикирующего бомбардировщика. Из-за небольшой скорости его применяли там, где немецкая авиация имела господство в воздухе, в противном случае самолет оказывался легкой добычей истребителей. Выпуск самолета продолжался до 1944 г., всего было построено свыше 5700 Ju-87 [14, с. 297].

Для атаки с пикирования применялся и двухмоторный Юнкере Ju-88A. В этом варианте на самолет ставились специальные решетки, автоматически отклоняемые для ввода и вывода из пике. После изучения этого приспособления в СССР в 1940 г… когда был закуплен ряд новейших немецких самолетов, его применили на отечественном пикирующем бомбардировщике Пе-2 [23].

Эволюция конструкции бомбардировщика в середине 30-х годов напоминает ситуацию в самолетостроении после первой мировой войны: первые пассажирские самолеты были созданы из бомбардировщиков, и только потом появились специально сконструированные машины для коммерческих воздушных перевозок. В свою очередь, многие скоростные бомбардировщики 30-х годов представляли собой переделанные пассажирские машины, а уже на их основе создавались специализированные боевые самолеты.

Как известно, в военной технике имеются средства нападения и средства зашиты, и развитие одного ведет к немедленному развитию другого. В авиации повышение летных качеств бомбардировщиков в первой половине 30-х годов явилось стимулом к технической модернизации истребителя. О необходимости модернизации самолетов для воздушного боя свидетельствуют такие цифры: в 1928 г. дистанция догона двухмоторного бомбардировщика одноместным истребителем, начавшим преследование на расстоянии 10 км от цели, составляла 31 км, а в 1934 г., когда появились первые скоростные бомбардировщики, она равнялась уже 133 км [15, с. 23]. Эти цифры были характерны для самых современных истребителей, что касается самолетов, состоящих на вооружении уже несколько лет, то многие из них вообще не могли догнать бомбардировщики нового типа. Напомню, что истребители в то время обычно имели бипланное крыло, открытую кабину пилота, неубираемое шасси и значительно уступали в аэродинамическом совершенстве бомбардировщикам типа Мартин В-10 или СБ[20]. Понятно, что такая ситуация требовала срочных мер для развития истребительной авиации.

Как и в случае с бомбардировщиками, прототипом нового поколения истребителей послужили невоенные самолеты. Однако, если для тяжелых военных машин это был и скоростные пассажирские самолеты, то прообразом ряда новых истребителей в 30-е годы явились спортивные гоночные самолеты.

Авиационные состязания на скорость начались еще до первой мировой войны. В 1920 г., после 6-летнего перерыва, связанного с войной, они были продолжены. Соревнования гидросамолетов и самолетов с обычным колесным шасси происходили по отдельным программам. До 1927 г. абсолютный рекорд скорости принадлежал сухопутным гоночным самолетам, затем рекорды устанавливались на самолетах с поплавковым шасси [25]. Это объясняется тем, что гидросамолеты могли иметь большую нагрузку на крыло, т. к. длина разбега и пробега на воде не ограничивалась размерами аэродромов.

Рис. 3.25 Пикирующий бомбардировщик Ju-87

Первые послевоенные гоночные самолеты были, как правило, бипланами и, б принципе, мало отличались от истребителей периода первой мировой войны. В 1924 г. новый рекорд скорости — 448 км/ч — был установлен на французском моноплане со свободнонесущим крылом Фсрбуа V-2. Этот рекорд продержался 8 лет и наглядно продемонстрировал преимущества выбранной схемы. Характерно, что с этого времени все гоночные самолеты имели монопланное крыло.

Задача достижения максимально возможной скорости побуждала конструкторов скоростных спортивных самолетов использовать на своих машинах новейшие достижения авиационной науки и техники. Так, еще в 1920 г. на самолете американской фирмы Дайтон-Райт было применено убирающееся шасси. Постоянно возрастала нагрузка на крыло, использовались специальные тонкие «скоростные» профили. За время с 1923 по 1934 гт. Схо гоночных самолетов уменьшился с 0,031 до 0,019 [25. с. 87–88].

Большое внимание уделялось повышению удельной мощности двигателей. До конца 20-х годов преобладали скоростные спортивные самолеты с двигателями водяного охлаждения, в начале 30-х годов появились легкие и мощные звездообразные моторы и капоты NACA и, в результате, многие гоночные машины ‹в первую очередь это касается самолетов с колесным шасси) стали делать с двигателями воздушного охлаждения. За 1923–1934 гг. мощность гоночных авиамоторов, являвшихся сильно форсированными вариантами серийных авиадвигателей, возросла с нескольких сот до трех с лишним тысяч лошадиных сил. Правда, их ресурс измерялся всего несколькими часами.

В начале 30-х годов абсолютные авиационные рекорды скорости составляли: для самолетов с колесным шасси — 474 км/ч (Веделл-Вильямс «Джи Би», США, 1932 г.), для гидросамолетов — 655 км/ч (Супермарин S.6B, Англия. 1931 г.).

«Джи Би» представлял собой свободнонесущий моноплан с коротким крылом и фюзеляжем большого диаметра, определявшегося размерами звездообразного мотора Пратт- Уитни «Уосп», развивающего мощность 800 л.с. (рис. 3.26). Нагрузка на крыло у этого самолета достигала 174 кг/м?, а нагрузка на мощность была очень мала — 1,4 кг/л.с.

Рис. 3.26- Гоночный самолет Ведедл-Вильнмс «Джи Би»

Поплавковый Супермарин S.6B имел более обтекаемые формы из-за меньшего «лба» V-образного мотора фирмы Роллс-Ройс с водяным охлаждением (рис. 3.27). Этот мотор на режиме максимальной мощности мог развивать до 3200 л.с. при весе всего 745 кг [26, с. 21]. Для уменьшения сопротивления конструктор самолета Реджинальд Митчелл использовал поверхностные радиаторы, расположенные между двойной обшивкой крыла и верхних частей поплавков. Аэродинамику самолета несколько портили поплавки и расчалочное крыло, но высокая нагрузка на крыло (178 кг/м?) и рекордная нагрузка на мощность (0,95 кг/л.с.) обеспечили аппарату выдающиеся скоростные качества.

Рис. 3.27. Гоночный гидросамолет Супермарин S.6B

Весьма оригинальным по конструкции был экспериментальный самолет P. Л. Бартини «Сталь-6», построенный в СССР в 1933 г. (рис. 3.28). На самолете установили американский двигатель «Керисс-Конкверрор» максимальной мощностью 680 л.с. Чтобы минимизировать лобовое сопротивление и добиться максимально возможной скорости Бартини применил поверхностные крыльевые радиаторы, а шасси сделал одноколесным, полностью убирающимся в фюзеляж. При испытаниях самолет имел у земли скорость 420 км/ч — на 150 км/ч больше, чем у советских серийных истребителей [6, с. 442].

Скорость, достигнутая с помощью специально сконструированных гоночных самолетов, значительно превышала скорость истребителей начала 30-х годов.

Однако долгое время считалось, что из-за специфических особенностей гоночных самолетов (большая нагрузка на крыло, ограниченный запас прочности и др.) опыт их конструирования не может быть использован при создании военных самолетов. Только необходимость резко увеличить скорость истребителей заставила многих авиаконструкторов пересмотреть свои взгляды.

Первым шагом в практическом использовании конструктивных особенностей гоночных самолетов стало заимствование схемы уборки шасси у спортивного самолета Дайтон-Райт на американском истребителе Грумман FF-1 (1932 г.). И на том, и на другом самолете колеса убирались в ниши по бокам фюзеляжа, т. к. толщина крыла была недостаточной для размещения там шасси (рис. 3.29). Большое сопротивление бипланного расчалочного крыла истребителя FF-1 не позволило заметно увеличить скорость самолета: несмотря на сравнительно мощный двигатель, она не превышала 330 км/ч.

Другим примером влияния гоночного самолета на конструкцию истребителя в США можно считать моноплан Боинг Р-26 (рис. 3.30), выпуск которого был начат в 1933 г. По схеме он напоминал рекордный самолет «Джи Би», имел тот же мотор «Уосп» фирмы Пратт-Уитни. От других истребителей того времени Р-26 отличало небольшое по размерам низкорасположенное крыло площадью всего 14 м?. В связи с тем, что действующие на истребитель перегрузки намного больше, чем у неманевренного гоночного самолета, крыло Р- 26 сверху и снизу было подкреплено расчалками. Самолет мог развивать скорость 377 км/ч, что примерно на 50 км/ч больше, чем у других военных самолетов начала 30-х годов. Большая скорость достигалась за счет значительной нагрузки на крыло — почти 100 кг/м 2. и высокой энерговооруженности: нагрузка на мощность составляла всего 2,2 кг/л.с. По этим параметрам Р-26 занимал промежуточное положение между специальными гоночными самолетами и обычными истребителями-бипланами.

Рис. 3.28. Гоночный самолет с одноколесным шасси «Сталь-6»

Рис. 3.29. Палубный истребитель Грумман FF-1

Таблица 3.7. Характеристики самолетов-истребителей 1930-х годов

Вместе с тем, неубираюшееся шасси, открытая пилотская кабина и расчалочное крыло не позволяют в полной мере отнести эту машину к новому классу скоростных истребителей[21].

В начале 30-х годов в условия популярных в Европе авиагонок на приз Дейтш-де-ля- Мерт было введено важное изменение: рабочий объем цилиндров мотора ограничили 8 л. Кроме того, дистанцию, на которой замерялась скорость полета, увеличили с 1 до 2000 км (промежуточные посадки разрешались, но засчитывались как летное время) [27, с. 10]. Новые правила заставили конструкторов отказаться от создания все больших по размеру и мощности двигателей и уделить основное внимание улучшению аэродинамики самолета. Результат оказался неожиданным: за счет аэродинамических усовершенствовании удалось создать гоночный самолет Кодрон С-460 с мотором мощностью всего 400 л. с на котором в 1934 г. был установлен новый мировой рекорд скорости — 506 км/ч. Коэффициент лобового аэродинамического сопротивления имел также рекордное значение — он составлял всего лишь 0,019 [25, с. 88]. Необычной особенностью этого самолета был рядный двигатель воздушного охлаждения. Мидель силовой установки при такой схеме был значительно меньше, чем у звездообразного двигателя, но проблема охлаждения цилиндров представляла собой непростую задачу, особенно при попытках увеличить его мощность.

Рис-3.30. Истребитель Боинг Р-26

Военным вариантом самолета Кордон С-460 стал легкий истребитель С-714 той же фирмы. Благодаря отличной аэродинамике, он развивал ту же скорость, что и лучшие истребители середины 30-х годов при двигателе в полтора раза менее мощном (см. табл. 3.7.). Как и прототип, С-714 имел рядный мотор воздушного охлаждения фирмы Рено, что предопределило характерную форму носовой части фюзеляжа (рис. 3.31). Несмотря на аэродинамические достоинства конструкции, самолеты с таким типом силовой установки не получили распространения из-за трудностей с охлаждением головок задних цилиндров двигателя.