«Летающие лодки»: завершающий этап развития
«Летающие лодки»: завершающий этап развития
Революционные изменения в конструкции гражданских самолетов, происшедшие в начале 30-х годов, оказали глубокое влияние на прогресс не только аппаратов с обычным колесным шасси, но и на развитие гидроавиации. Гидросамолеты существовали в условиях конкуренции с обычными «сухопутными» самолетами, и невнимание конструкторов морских летательных аппаратов к новейшим техническим достижениям неизбежно привело бы к кризису в развитии гидроавиации. Особенно острая конкуренция происходила в гражданской авиации. Авиакомпании, эксплуатирующие обычные самолеты и «летающие лодки», яростно боролись за господство на воздушных линиях.
Техническую эволюцию пассажирских «летающих лодок» в 30-е годы можно проследить на примере трех американских самолетов: Сикорскии S-42, Мартин 130 и Боинг 314. Характеристики этих и некоторых других многомоторных «лодок» приведены в табл. 3.9.
Таблица 3.9. Характеристики «летающих лодок» 30-х годов
S-42, построенный под руководством И. И. Сикорского в начале 1934 г., можно считать первым представителем нового поколения пассажирских «летающих лодок» (рис. 3.44). Если прежде на гидросамолетах двигатели устанавливали на стойках (моторамах) над или иод крылом, что, конечно, увеличивало лобовое аэродинамическое сопротивление, то на S-42 мотогондолы были «врезаны» в переднюю кромку крыла, как на советских «ТБ» и новейших пассажирских «Боингах» и «Дугласах». Да и само крыло крепилось теперь к фюзеляжу не на сложной ферменной конструкции, а с помощью одного хорошо обтекаемого пилона и двух стоек. Двигатели воздушного охлаждения были закрыты капотами, винты имели механизм изменения шага в полете. Чтобы увеличить нагрузку на крыло и тем самым повысить скорость в крейсерском полете, но при этом сохранить приемлемую посадочную скорость, Сикорский установил на крыле закрылки. Конструкция самолета, в основном, была из металла.
Таким образом, S-42 в момент его появления воплощал в себе все новейшие достижения в авиатехнике. Коэффициент лобового сопротивления самолета был в полтора раза меньше, чем у предыдущей «лодки» Сикорского S-40, а нагрузка на площадь — в полтора раза выше. Кроме того, на S-42 стояли новые, более мощные двигатели Пратт-Уитнн «Хорнет». В результате крейсерская скорость самолета возросла почти на 100 км/ч, существенно увеличилась и дальность полета. При этом самолет сохранил высокий коэффициент весовой отдачи — 37 %. В течение 1934 г. на S-42 было установлено 10 мировых рекордов скорости и высоты полета с грузом. Осенью 1934 г. первый самолет начал регулярные полеты на маршруте из США в Южную Америку. Позднее было выпущено еще 9 S-42.
В самом конце 1934 г. начались испытания еще одной американской пассажирской «летающей лодки» — Мартин 130 (рис. 3.45). По размерам, пассажнровместимости и дальности полета этот самолет превосходил S-42. но имел несколько меньшую скорость. Как и S-42, это был подкосный моноплан с 4 моторами на передней кромке крыла. Основное отличие заключалось в замене подкрыльевых поплавков «жабрами», как на «летающих лодках» Дорнье. Кроме своей главной функции — обеспечение боковой устойчивости на воде, эти выступы в нижней части фюзеляжа использовались для размещения там горючего, служили удобной платформой для груза и пассажиров при посадке на самолет.
Самолет отличался превосходным весовым совершенством конструкции — его весовая отдача составляла более 50 % 115, с. 85 |. Это было достигнуто применением при создании фюзеляжа-лодки более легкой конструкции монококового типа вместе распространенных прежде конструкций с преобладающим продольным набором, заимствованных из практики судостроения.
Рис. 3.44 Самолет Сикорский S 42
Мартин 130 был спроектирован специально для полетов через Тихий океан. Всего построили 3 самолета. В 1936 г. на них начались коммерческие полеты из Сан-Франциско в Манилу. Маршрут, дальностью более 13000 км, был разбит на 5 участков с остановкой у островов Гаваи, Мидуэй, Уэйк и Гуам. Весь полет из Америки в Азию занимал 5 дней [49, с. 197].
В 1937 г. по заказу советского правительства фирма Мартин построила самолет еще больших размеров и грузоподъемности — «летающую лодку» Мартин 156. В СССР его предполагалось использовать как дальний морской разведчик и бомбардировщик, однако к концу 30-х годов скорость американской «лодки» — 274 км/ч — уже не удовлетворяла военных, и самолет не был принят на вооружение. Его передали в «Аэрофлот», где он до 1942 г. эксплуатировался на авиалинии вдоль Тихоокеанского побережья СССР [21, с. 150].
«Венцом» технического развития винтомоторных «летающих лодок» в предвоенный период стал Боинг 314 (рис. 3.46). Этот четырехмоторный цельнометаллический самолет был самым большим и наиболее скоростным среди «летающих лодок» нового поколения. Для уменьшения лобового сопротивления корпус лодки сделали более узким и высоким. Изменилась и форма днища — оно стало однореданным. Самолет имел свободнонесущее крыло с гладкой металлической обшивкой. Благодаря большей высоте корпуса «лодки» исчезла необходимость располагать крыло на стойках над фюзеляжем во избежание забрызгивания винтов и двигателей при движении по воде. Все это вместе взятое позволило на треть уменьшить коэффициент аэродинамического сопротивления по сравнению с S-42 [1, с. 195]. 4 звездообразных двигателя Райт «Циклон», развивавшие по 1200 л.с. каждый, обеспечивали крейсерскую скорость полета 296 км/ч; в зависимости от протяженности маршрута самолет мог брать от 34 до 70 пассажиров.
Рис. 3 45. Самолет Мартин 130
Рис. 3.46. Взлет летающей лодки Боинг 314
Появление новых американских «летающих лодок» стимулировало развитие этого класса летательных аппаратов в других странах. Основным конкурентом США на дальних океанских маршрутах была Англия и неудивительно, что вскоре после ввода в эксплуатацию самолетов S-42 и Мартин 130 английская авиакомпания «Империал Эруэйз» выдала фирме Шорт заказ на создание пассажирских «летающих лодок» с улучшенными характеристиками.
Новый пассажирский гидросамолет Шорт S-23 впервые поднялся в воздух в июле 1936 г. Он представлял собой качественный шаг вперед по сравнению с прежними «лодками» фирмы Шорт. Бипланное крыло было заменено свободнонесущим монопланным крылом, двигатели установили на крыле и закрыли капотами. Заметные изменения претерпела и форма лодки — уменьшилась ширина скул на первом редане, носовая часть получила более обтекаемые очертания. С четырьмя двигателями Бристоль «Пегас» мощностью по 785 л.с. S-23 могла развивать скорость до 320 км/ч с 24 пассажирами и 5 членами экипажа на борту. Дальность полета самолета с полной нагрузкой была сравнительно невелика — 1200 км, но в случае замены части полезной нагрузки топливом она могла увеличиться до 4200–5000 км.
По комфортабельности «летающие лодки» фирмы Шорт не уступали лучшие современным пассажирским самолетам. Пассажирские отсеки были оборудован мягкими сидениями, регулируемыми по высоте и наклону, и складными столикам перед каждым из них. Освещение обеспечивалось верхним рассеянным светом отдельными настенными плафонами у каждого сидения. В буфете имелась aiCKTpi1 чсская плита и холодильник. Следует также упомянуть обогревательную систем). регулировкой температуры и двойную звукоизоляцию стенок пассажирских кабин.
Всего построили 31 «лодку» типа S-23: 28 штук для «Империал Эруэйз» и 3 — д. австралийской авиакомпании «Куантас», Они применялись для пассажирских и постовых перевозок, а в годы второй мировой войны — для патрулирования и участия в десантных операциях. Существовала также специальная военная модель, предназначенная для дальней разведки и борьбы с кораблями и подводными лодками Шорт S-25 «Сандерленд». Самолет выпускался в серии с 1938 г. и отличался от S-21 главным образом, «внутренней начинкой».
В 1939 г. Шорт выпустила новую модель — «G» (рис. 3.47). Схожая с S-23 по конструкции, она была больше по размерам и грузоподъемности, имела более мощные двигатели (4x1380 л.с.). Это был самолет того же класса, что и Боинг-314 и, так же, как и американская машина, он предназначался для беспосадочных трансатлантических полетов. К моменту появления новой английской «летаюшей лодки» интерес к этому классу машин упал, поэтому построили только 3 самолета.
Примером отечественною тяжелого гидросамолета второй половины 30-х годов является советский военный МТБ-2 (морской тяжелый бомбардировшик-2) конструкции А. Н. Туполева (другое обозначение самолета — АНТ-44). Это была «летающая лодка» с 4 двигателями воздушного охлаждения М-87 мощностью по 950 л. с (рис. 3.48). Чтобы избежать попадания воды на двигатели при разбеге, крыло соединялось с фюзеляжем под углом (тип «чайка»). Испытания самолета происходили ь 1937–1938 гг. и дали хорошие результаты [21,с. 138–139]. Как следует из таблицы 3.9, поскорости МТБ-2 превосходил другие четырехмоторные «летающие лодки». Но в серию он не пошел по причинам, которые будут рассмотрены ниже.
Рис. 3-47. «Летающая лодка» Шорт G
Рис. 3.48. Морской тяжелый бомбардировщик МТБ-2
Среди гидросамолетов более легкого класса можно отметить двухмоторную «лодку»-амфибию Груманн G-21 «Гуз» (США, 1937 г.). Этот 4-тонный аппарат также имел свободнонесушее крыло с закрылками, хорошо закапотированные моторы, винты изменяемого шага, гладкую металлическую обшивку. Колеса могли убираться в ниши по бокам фюзеляжа. Самолет был рассчитан на 4–7 пассажиров, мог развивать скорость до 320 км/ч.
Итак, технические изменения в авиации, характерные для начала 30-х годов, позволили существенно улучшить летные характеристики гидросамолетов. Вместе с тем, они способствовали отмиранию этого класса летательных аппаратов. Парадокс объясняется тем, что технические усовершенствования на обычных самолетах давали значительно больший эффект, чем в гидроавиации. «Ахиллесовой пятой» морских самолетов явились угловатость форм фюзеляжа-лодки и необходимость поплавков для базирования на воде. Когда, благодаря применению убираемого шасси, увеличению нагрузки на крыло и появлению мощных авиамоторов, скорости в авиации возросли до 400 и более километров в час. аэродинамические недостатки гидросамолетов стали особенно заметными. Как показали аэродинамические исследования, только из-за наличия острых кромок на днище лодки возникает дополнительное сопротивление воздуха, составляющее 15–17 % от общего сопротивления самолета [15, с. 84]. К этому надо добавить сопротивление поплавков, неоптимальные с точки зрения аэродинамики обводы носовой части фюзеляжа.
На рис. 3.49 показано развитие аэродинамического совершенства гидросамолетов и самолетов с обычным шасси [1, с. 213–214]. Из графиков видно, что «летающие лодки» имели на 40–50 % худшие Схо и К. В результате, при той же мощности двигателей четырехмоторный бомбардировщик В-17 обладал на 100 км/ч большей скоростью, чем современные ему тяжелые американские «летающие лодки». Если учесть, что в предвоенные годы скорость полета являлась главенствующим фактором в авиации, становится ясно, что участь гидросамолетов была предрешена.[23]
Рис. 3.49. Сравнение аэродинамических характеристик летающих лодок и лучших образной обычных самолетов (1 — Лоинг OA-1; 2 — S-38; 3 — Do X; 4 — S-42, 5 — Боинг 314; б — Грумман G 21)
Повышенное сопротивление было основным, но не единственным недостатком «летающих лодок». Из-за возросшей скорости взлета и посадки увеличилась опасность столкновения с плавающими предметами при движении на воде. Поданным журнала Английского аэронавтического общества, авиакомпания «Империал Эруэйз» только за три года потеряла по этой причине 28 % парка своих самолетов [32]. К этому следует добавить большую стоимость производства и эксплуатации «летающих лодок» по сравнению с обычными самолетами.
Отказ от применения гид роса молетов начался во второй половине 30-х годов. В 1938 г. американская авиакомпания «Юнайтед Эркрафт» приняла решение не закупать новую пассажирскую летающую лодку Сикорского S-44. Та же судьба постигла в СССР морской бомбардировщик МТБ-2 и другие гидросамолеты. Конструкторские бюро, занимавшиеся раньше строительством «летающих лодок» и поплавковых самолетов, начали перепрофилироваться на выпуск других типов летательных аппаратов. Если в начале 30-х годов гидросамолеты составляли около 40 % от чиста типов многомоторных самолетов [9], то в 1937–1938 гг. из 97 типов выпущенных за рубежом тяжелых машин только 25 имело лодку или поплавки [15]. В СССР в конце 30-х годов гидросамолеты составляли всего 10 % от количества новых образцов авиационной техники [21].