История самолетов 1919 – 1945 - Д. Соболев

Рис.4.59. Высотно-скоростные характеристики штурмовиков Ил-2, Ил-10 и Hs-129 [8,с.136]

Это был первый случай применения системы автоматического улучшения устойчивости на самолете [43, с. 157-158]. Тем не менее, самолет "не сделал карьеры": после производства 841 Hs-129 их выпуск прекратили. Основными недостатками немецкого штурмовика были низкая надежность стоявших на нем двигателей Гном-Рон 14М французского производства, полное отсутствие обзора назад из кабины и беззащитность от атак сзади. Да и по скорости на малых высотах Hs-129 уступал Ил-2, не говоря уже об Ил-10 (рис. 4.59).

Основу военно-транспортной авиации в годы войны составляли довоенные пассажирские самолеты: в Германии и Италии – трехмоторные Юнкере Ju-52/Зm и Савойя-Маркетти SM.75, в странах антигитлеровской коалиции – двухмоторные Дуглас DC-3 и четырехмоторные Дуглас DC-4, выпускавшиеся под обозначениями соответственно С-47 и С-54. Бесспорным лидером среди этого класса самолетов был С-47, построенный в количестве 10 тысяч экземпляров.

Среди транспортных машин, созданных в ходе войны, достойны упоминания два самолета – немецкий Ме-323 и американский Локхид С-69.

Мессершмитт Ме-323 (рис. 4.60) был самым большим из построенных в годы войны самолетов. Необычность облика этой машины вызвана тем, что ее прототипом являлся тяжелый транспортный планер Ме-321, построенный для намечавшегося в 1941 г. вторжения в Англию. В отличие от других транспортных планеров Ме-321 должен был перевозить не только солдат-десантников, но и тяжелую технику, включая танки. Этим и объясняются гигантские размеры летательного аппарата.

После отмены планов высадки в Англии немецкие военные решили переделать планер в тяжелый военно-транспортный самолет. На крыле установили 6 двигателей Гном-Рон-14N со взлетной мощностью по 1140 л.с., вместо отделяемой тележки для взлета и посадочной лыжи самолет снабдили 10-колесным шасси, позволяющим действовать с небетонированных взлетно-посадочных полос. Взлетный вес Ме-323 составил 43600 кг, размах крыла – 55 м, площадь крыла – 300 м² .

Так как самолет представлял собой моторизованный вариант планера, он отличался весьма простой и недорогой конструкцией. Каркас фюзеляжа и крыла был сварен из стальных труб, хвостовое оперение – деревянное, обшивка – полотно. Трудоемкость изготовления самолета равнялась всего 12000 человеко-часов, т.е. меньше, чем для двухмоторного Пе-2 [23; 8, с. 226].

Рие.4.60. Мессершмитт Ме-323

Удачной технической находкой оказался новый способ загрузки и разгрузки: через передний люк. Для этого носовую часть фюзеляжа изготовили в виде двухстворчатой поверхности, которая могла раскрываться в стороны как две половинки скорлупы ореха. После войны этот способ применялся на многих тяжелых транспортных самолетах.

Первый полет на Ме-323 выполнили весной 1942 г., а уже осенью его задействовали в военно-транспортных операциях. Самолет мог нести тяжелую боевую технику, либо 120 солдат, либо 60 раненых плюс медицинский персонал на расстояние 1000 км. В связи с тихоходностью воздушного гиганта (его максимальная скорость только немного превышала 200 км/ч) каждый Ме-323 предписывалось охранять не менее, чем тремя истребителями. Тем не менее, почти все из 198 построенных Ме-323 были уничтожены к концу войны от атак самолетов противника.

Принципиально иной тип самолета представлял собой американский Локхид "Констслейшн" (рис. 4.61). Этот обтекаемый изящный самолет начали проектировать еще до войны по заказу американской авиакомпании TWA. Он создавался как пассажирский самолет, но в связи с началом войны с Японией был перепрофилирован в военно-транспортный п получил обозначение С-69. В его конструкции заметен отпечаток первого скоростного пассажирского самолета Локхид "Электра", но, вместе с тем, самолет впитал в себя новейшие достижения научно-технического прогресса. Новый Локхид имел 4 звездообразных двигателя Райт R-3350-35, создающих на взлете мощность по 2200 л.с., удлиненный фюзеляж, позволявший брать на борт более 60 человек, шасси с носовой опорой, бустерную систему управления гидравлического типа, термическую антиобледенительную систему, винты изменяемого шага, способные создавать реверс тяги для уменьшения длины пробега. При взлетном весе 32700 кг он развивал скорость свыше 500 км/ч и имел дальность около 4000 км.

Рис.4 61. Локхид С-69

Самолет совершил первый полет в январе 1943 г. и поступил на вооружение в 1944 г. Так как война вскоре завершилась. С-69 построили немного – 22 экземпляра. Основная карьера "Констелейшена" началась уже после войны, в качестве самого совершенного пассажирского самолета, "флагмана" американской гражданской авиации.

По сравнению с истребителями или бомбардировщиками специализированных типов самолетов-разведчиков, штурмовиков и транспортных летательных аппаратов за годы войны было создано очень немного. Поэтому невозможно выявить какие-либо общие тенденции в их развитии. Из всех перечисленных в данном разделе самолетов-штурмовиков к наиболее передовым с технической точки зрения следует отнести советские Ил-2 и Ил-10, а среди транспортных – американской Локхид С-69.

Реактивные самолеты.

За первые четыре года войны максимальная скорость серийных самолетов возросла, в среднем, на 100 км/ч: с 500-550 км/ч до 600-650 км/ч Для этого мощность двигателей потребовалось увеличить примерно в два раза: с 1000 до 2000 л.с. (цифры даны для истребителей). Одновременно сильно возрос вес не только силовой установки. но и всего самолета.

Дальнейший рост скорости оказался почти невозможен. Как известно, мощность, затрачиваемая на преодоление аэродинамического сопротивления, пропорциональна квадрату скорости, а тяга пропеллера обратно пропорциональна скорости. Таким образом. потребная мощность винтомоторной силовой установки возрастает пропорционально кубу скорости и, чем на больших скоростях летает самолет, тем больше мощности требуется добавить для одного и того же прироста скорости (рис. 4.62).

Это теория. На практике же потребовалась бы еще большая мощность, так как: 1) с увеличением рабочего объема двигателя возросли бы его габариты и аэродинамическое сопротивление; 2) удельный расход топлива примерно пропорционален мощности, поэтому для сохранения требуемой дальности полета пришлось бы увеличивать запас горючего; 3) из-за возросших веса силовом установки и большего количества топлива для сохранения прежней нагрузки на крыло необходимо увеличить его размеры, что, в свою очередь, привело бы к возрастанию веса и аэродинамического сопротивления самолета.

Рис.4.62. Зависимость N-f(V)

В 30-е годы увеличение скорости летательных аппаратов осуществлялось не только повышением мощности, но и за счет уменьшения удельного веса мотора, перехода к большим нагрузкам на крыло, улучшения внешних форм самолета и КПД винта, увеличения высоты полета. Однако к середине 40-х голов эти возможности были практически исчерпаны. Более того, с ростом скорости самолетов начало сказываться влияние сжимаемости воздуха, что привело к ухудшению некоторых аэродинамических параметров. Так, было замечено снижение эффективности пропеллера; с ростом скорости и высоты полета и увеличением размеров и числа оборотов воздушного винта на концах лопастей стали возникать скачки уплотнения. Попытки избежать этого за счет увеличения числа лопастей с одновременным уменьшением их длины, изменения формы крутки и профиля лопасти давали лишь ограниченный эффект (рис. 4.63) [57, с. 12].

Иногда влияние сжимаемости проявлялось и на самом самолете, обычно при пикировании на больших высотах, где волновой кризис наступает примерно на 150 км/ч раньше, чем при полете у земли. Из-за возникновения скачков уплотнения на крыле начиналась вибрация, самолет затягивало в пикирование. Чаше всего это случалось на американских Р-38 и Р-47. имевших Мкрит=0,7 (на них даже пришлось установить специальные закрылки для вывода из пикирования), реже – на Р-51 с ламинарным профилем (Мкрит=0.,8), еще реже – на "Спитфайре", отличавшимся тонким крыльевым профилем (Мкрит=0,9) [13,с.32; 17, с. 143]. На советских истребителях, действовавших на небольших высотах, случаев влияния сжимаемости не отмечалось.

Итак, становилось ясно, что, несмотря на все ухищрения (введение форсированных режимов работы мотора, применение нагнетателей, использование энергии выхлопа с помощью специальных реактивных насадок), возможности двигателя внутреннего сгорания с воздушным винтом исчерпаны. Для освоения новых диапазонов скорости и высоты полета требовался переход к другому типу силовой установки – реактивному двигателю.

Паллиативной мерой явилось создание двигателей комбинированного типа, с использованием реактивной тяги в качестве дополнительного ускорителя в полете. Для этого под фюзеляжем или на крыльях устанавливали небольшие реактивные двигатели типа ПВРД или ЖРД. Наибольший размах эти работы имели в СССР, где к концу войны из-за меньшей мощности поршневых двигателей наметилось отставание военных самолетов по высоте и скорости от лучших образцов зарубежной авиационной техники. Впервые возможность применения ПВРД на истребителе испытали в 1940 г. на самолетах И-15бис и И-153, расположив под крыльями два таких двигателя. Позднее в качестве эксперимента прямоточные воздушно-реактивные двигатели ставили на истребителях ЛаГГ-3 и Як-7Б.