История самолётов 1919 – 1945 - Д. Соболев

Итак, мы рассмотрели историю появления скоростных пассажирских самолетов. За короткий срок в авиатехнике произошли коренные перемены. Тихоходные расчалочные бипланы и монопланы с угловатым фюзеляжем, гофрированной обшивкой, неубирающимся шасси и незакапотированными двигателями сменились обтекаемыми скоростными самолетами с минимальным количеством выступающих в поток частей. Появление мощных моторов в 600 и более лошадиных сил предопределило потребность в аэродинамическом усовершенствовании планера, а эти усовершенствования, в свою очередь, дали прибавку в скорости без увеличения мощности силовой установки. С этого времени аэродинамика стала играть главенствующую роль в самолетостроении.

Рис. 3.9. Голландский трехмоторный Фоккер — XX

Переход на более совершенные аэродинамические формы и тонкостенные металлические конструкции нового типа потребовали коренных изменений в технологии самолетостроения. Необходимость изготовления сложных криволинейных поверхностей привел к распространению плазово-шаблонного метода в производстве. Основным конструкционным материалом стал дюралюминий. Широкое применение получили штамповка, литье, вместо сварных трубчатых ферм стали употреблять металлические прессованные конструкции. Процесс выколотки, распространенный в начальный период развития авиации, вышел из употребления, т. к. не обеспечивал возросших требований к качеству внешней поверхности. Таким образом, революционные изменения в конструкции самолетов привели к революции в методах авиационного производства.

Основной вклад в развитие скоростных пассажирских самолетов был сделан американскими авиаконструкторами. О причинах лидерства США в этой области уже говорилось. Что касается европейских стран, то здесь первенствовала Германия, стремительно развивающая авиацию после снятия ограничений Версальского договора. Однако милитаристские устремления германского руководства не позволили создать стать же успешные машины, как американский DC-3. DC-3 проектировался специально для пассажирских воздушных перевозок, немецкие же конструкторы в большинстве своем строили скоростные авиатранспорты с прицелом на скорое переоборудование их в бомбардировщики. Отсюда и невысокая пассажировместимость этих машин, и худшие экономические характеристики.

Угроза новой мировой воины, нависшей над Европой посте прихода Гитлера к власти, отрицательно сказалась на развитии пассажирской авиации в других странах. Авиапромышленность СССР, создавшая первый в Европе пассажирский самолет со скоростью полета более 300 км/ч, занималась, в основном, совершенствованием военной техники и не могла уделять должного внимания развитию гражданской авиации. Появившиеся в середине 30-х годов двухмоторные пассажирские ПС-89 (ЗиГ-1) и ПС-35 (АНТ-35), рис. 3.10, несмотря на неплохие характеристики выпускались в очень небольших количествах. Так, ПС-35, рассчитанный на перевозку 10 пассажиров с крейсерской скоростью 346 км/ч, был построен только в 9 экземплярах.

Рис. 3.10. ПС-35 (ЛИТ-35)

Франция все больше отставала в области самолетостроения; характерно, что даже на самом скоростном пассажирском самолете рассматриваемого периода Потез-62 (1935 г.) было установлено подкосное крыло, отсутствовала посадочная механизация. В Англии дела обстояли еще хуже: там продолжали проявлять необъяснимую приверженность к схеме биплан. В середине 30-х годов в этой стране на авиалиниях появлялись пассажирские машины безнадежно устаревшей конструкции, например 10-местный цельнодеревянный биплан DH-86. Собственные пассажирские самолеты такого класса как DC-3 были созданы в европейских странах только в конце 30-х годов.

Появление нового поколения пассажирских самолетов явилось началом технической революции в самолетостроении, первым шагом в создании скоростной 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.

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.