Владимир Пышнов - Из истории летательных аппаратов
Особенности профиля крыла самолета "Фоккер D-VII" очень убедительно проявлялись в практике полетов. Неожиданные явления потери управляемости и сваливания на крыло, характерные для английских и французских истребителей того времени, не имели места у самолета "Фоккер D-VII". Это не только снизило аварийность, но и позволяло при маневрировании спокойно доводить самолет до больших значений Су, уменьшая тем самым радиус виража.
После окончания первой мировой войны фирма "Фоккер" стала строить свои самолеты в Голландии. В 1922 г. Советский Союз закупил у нее партию самолетов "Фоккер D-VII", которыми были вооружены несколько авиационных отрядов. В эксплуатации самолеты показали себя с хорошей стороны.
Рис. 4. Сравнительные графики коэффициентов подъемной силы тонкого профиля RAF-15 и толстого профиля крыла самолета "Фоккер D-VII"
В конце первой мировой войны в Германии фирмой Юнкере был построен истребитель-моноплан со свободнонесущим крылом металлической конструкции. Крыло было расположено в нижней части фюзеляжа и поэтому обзор для летчика был несравненно лучше, чем у самолета "Моран". Этот самолет по своей схеме послужил прообразом более поздних типов истребителей и во многом определил дальнейшее направление их развития, которое стало доминирующим в 1934-- 1935 гг.
Заканчивая рассмотрение развития маневренных истребителей в период первой мировой войны, отметим, что в России -- на Русско-балтийском заводе и некоторыми конструкторами в других местах -- разрабатывались истребители различных типов, однако они не поступали на вооружение.
Следует остановиться на истребителе С-20, сконструированном под руководством известного конструктора И. И. Сикорского. Он представлял собой нечто среднее между самолетами "Ньюпор" и "Кемел", а именно, нижнее крыло у него было более узким, но имело два лонжерона, что обеспечивало достаточную жесткость конструкции. Этот самолет, вероятно, не уступал по характеристикам лучшим истребителям того времени.
Конструктором и владельцем небольшого заводика в Москве итальянцем Ф. Э. Моска был разработан истребитель "Моска бис" с двигателем "Рон" мощностью 80 л. с. Это был моноплан, его крыло было несколько приподнято над фюзеляжем и разрезано так, что летчик мог смотреть поверх крыла и под крыло. Самолет "Моска бис" был построен небольшой серией, но на фронт не поступил, поскольку он не мог конкурировать с истребителями противника. В 1920-- 1921 гг. самолеты "Моска бис" использовались в Московской авиационной школе. Крыло небольшого размаха, да еще с вырезами в центре, очень ухудшало его аэродинамическое качество, и самолетом было сложно управлять при посадке.
Как видно из изложенного, период 1915-- 1920 гг. характерен применением самолетов разнообразных аэродинамических схем. Кроме описанных выше, были и еще более необычные схемы, которые, однако, оказались нецелесообразными. Так, встречались схемы четырехпланные, трипланы с различным расположением крыльев, бипланы, у которых верхнее крыло имело большой вырез для улучшения обзора или даже было совсем разрезано на две части. Подобные вырезы, и тем более разрезы, приводили к значительному ухудшению аэродинамического качества и тем самым к снижению максимальной подъемной силы.
РАЗВИТИЕ МАНЕВРЕННЫХ ИСТРЕБИТЕЛЕЙ В ПЕРИОД 1920-- 1932 гг.
После окончания первой мировой войны в развитии маневренных истребителей наступила некоторая пауза. Это объясняется тем, что ротативные двигатели не имели перспектив развития по мощности, их надежность была низка, а расходы топлива и особенно масла были велики. После того, как были выпущены английские ротативные двигатели "В. R" мощностью 220 л. с., конструирование ротативных двигателей было прекращено. Двигатели водяного охлаждения продолжали развиваться по мощности без существенного увеличения габаритных размеров. Так, появились двигатели Испано-Суиза мощностью 300 л. с., американский двигатель "Либерти" мощностью 400 л. с. и ряд других.
В 1919 г. в Англии был выпущен истребитель "Мартинсайд F-4" с двигателем Испано-Суиза мощностью 300 л. с.; характеристики этого самолета приведены в табл. 2. Как видно, по своим маневренным характеристикам он не уступал лучшим маневренным истребителям конца первой мировой войны. Партия самолетов Мартинсайд была закуплена Советским Союзом в 1922 г. и ими было вооружено несколько авиационных отрядов. Самолет был прост в пилотировании, маневрен, но для своего времени недостаточно быстроходен.
К 1924-- 1925 гг. появились двигатели воздушного охлаждения мощностью около 400 л. с. с звездообразным расположением цилиндров, но уже не ротативные. Они были значительно легче двигателей водяного охлаждения, хотя лобовое сопротивление ребристых цилиндров было велико. Типичным представителем подобных двигателей был английский двигатель "Юпитер" фирмы Бристоль. Это направление развития авиационных двигателей оказалось очень плодотворным и его придерживались многие фирмы вплоть до 1944-- 1945 гг., когда на смену поршневым пришли реактивные двигатели. Звездообразные двигатели воздушного охлаждения находятся в эксплуатации на транспортных и спортивных самолетах и вертолетах и в настоящее время.
Двигатель английской фирмы, естественно, был установлен вначале на английском самолете. В табл. 3 приведены характеристики самолета "Гемкок" фирмы Глостер. Это был обычный биплан, подобный тем, которые строились в период первой мировой войны, но на нем был установлен двигатель мощностью 420 л. с. Коэффициент перегрузки при маневре достигал у него величины 2,85.
Советские конструкторы Н. Н. Поликарпов и Д. П. Григорович, которые начали развертывать свою работу в 1920-- 1921 гг., могли ориентироваться только на двигатель М-5 (т. е. "Либерти"), который не был предназначен для истребителей. Тем не менее, в 1923 г. Н. Н. Поликарпов выпускает свой первый истребитель моноплан "И. Л.", подобный самолету "Юнкере", но, в отличие от него, деревянной конструкции, поскольку отечественного дуралюмина в то время еще не было. Несколько позже Д. П. Григорович выпускает истребитель-биплан "И-2" с тем же двигателем М-5; этот самолет строился серийно и был на вооружении некоторых авиаотрядов. Затем самолет "И-2" был несколько улучшен и стал называться "И-2 бис". Самолет "И. Л." Н. Н. Поликарпова был построен в нескольких экземплярах, но затем возникли трудности с выводом его из штопора; тогда Н. Н. Поликарпов на некоторое время вернулся к бипланам.
Основным назначением истребителя является борьба с разведчиками и бомбардировщиками противника. Преимущество в скорости над этими самолетами для истребителей является совершенно необходимым. Поэтому конструкторы истребителей не могли чрезмерно увлекаться улучшением их маневренных свойств.
В 1926 г. автор несколько месяцев работал в конструкторском бюро Н. Н. Поликарпова, где занимался вопросами аэродинамики. Н. Н. Поликарпов уделял большое внимание вопросам маневренности, однако, в то время он поставил перед собой основную задачу -- повысить скорость, и приступил к проектированию истребителя, который был выпущен в 1928 г. под маркой "И-3". Это был биплан с уменьшенным нижним крылом, с двигателем водяного охлаждения БМВ-6 мощностью около 500 л. с. Этот самолет имел очень хорошие аэродинамические формы; его максимальная скорость достигала 280 км/час, а коэффициент перегрузки при маневре был довольно высок и составлял около 2,8.
Конструкторское бюро А. Н. Туполева к 1926 г. создало уже несколько удачных самолетов металлической конструкции -- разведчик "Р-3" ("АНТ-3") и двухмоторный бомбардировщик "ТБ-1" ("АНТ-4") -- и решило попробовать свои силы в создании истребителя. В 1927 г. был выпущен истребитель "И-4" ("АНТ-5") металлической конструкции, который следует именовать монопланом, так как нижнее крыло у него было очень небольшим, а впоследствии вообще было снято. На этом самолете был установлен двигатель воздушного охлаждения мощностью 420 л. с., и это позволило ему сочетать скорость 260 км/час с маневренной перегрузкой, равной 3,0, -- наиболее высокой к тому времени.
Самолет "И-4" являлся очень маневренной и прочной машиной; он состоял на вооружении советской авиации, однако, недостаточное производство дуралюмина в то время ограничило производство самолетов. Тогда группе конструкторов, в которую входили Н. Н. Поликарпов, Д. П. Григорович, Б. Ф. Гончаров и другие, было поручено сконструировать еще более маневренный самолет, но деревянной конструкции, с звездообразным двигателем воздушного охлаждения мощностью 480 л. с. Эта задача была быстро и успешно выполнена, и в 1930 г. появился самолет "И-5", который в течение ряда лет являлся наиболее маневренным самолетом и пользовался любовью летчиков.
Как видно из табл. 3, коэффициент перегрузки при маневре ny у самолета "И-5" достигал значения 3,3, а характеристика веса конструкции была наименьшей из тех значений, которые встречались в то время в самолетостроении: КG03,1, или, иначе говоря, вес пустого самолета составлял только 21% от величины максимальной подъемной силы.
