Д. Соболев - История самолётов 1919 – 1945
Одно время идея дозаправки в полете казалась весьма многообещающей. В 30-е годы известный английский летчик Алан Кобхем даже создал фирму под названием «Флайт Рефьюлинг» («Дозаправка в воздухе»). Однако дальше экспериментов де. не пошло, так как с ростом скорости и высоты полета и с появлением на самолетах закрытых пилотских кабин пользоваться описанным выше методом дозаправки стало невозможно. Идея дозаправки в полете возродилась уже после войны, на ново техническом уровне.
Важным этапом в развитии авиации было практическое освоение «слепых» полетов. Это стало возможным благодаря появлению нового пилотажно-навигационного оборудования, позволявшего продолжительное время управлять самолетом вне видимости земли — гирополукомпаса, авиагоризонта и др. На их основе был разработан автопилот — прибор, с помощью которого можно было автоматически сохранят? направление и высоту полета. Появление автопилота облегчило процесс пилотирования, повысило точность соблюдения маршрута. Новый прибор, автором которой являлся американский инженер Л. Сперрн, стал применяться в авиации в начале 30-х годов и вскоре получил широкое распространение, особенно на тяжелых самолетах. Так, например, в 1938 г. в пассажирской авиации США свыше половин:, летного времени самолеты летали с включенным автопилотом [55, с. 28].
Значительно усовершенствовались и радиотехнические средства самолетовождения. Повысилась надежность и дальность действия бортовых радиостанций, в середине 30-х годов в составе пилотажно-навигационного оборудования самолета — появились радиополукомпас, радиодальномер. К концу 30-х годов общее число приборов на многомоторных самолетах достигало 100 и более [15, с. 442].
В связи с повышающимися требованиями к условиям эксплуатации как гражданских, так, в особенности, и военных самолетов, участились случаи обледенения в полете. Наиболее опасным было обледенение лопастей винтов, вызывавшее тряску мотора, а также обледенение передних кромок крыла и оперения. Для предотвращения (вернее — уменьшения) опасности обледенения разрабатывались различны, устройства механического и химического действия. Примером механического устройства для защиты от льда являлся резиновый пневматический антиобледенители фирмы Гудрич (США), который представлял собой эластичный протектор, расположенный вдоль передних кромок крыла и оперения. При наполнении его сжатым- воздухом он увеличивался в диаметре и обламывал ледяную корку. Впервые данное приспособление нашло применение на пассажирском самолете Боинг 247D в 1934 г [56. с. 110]. Для борьбы с обледенением винтов получал распространение жидкостный способ, заключавшийся в разбрызгивании на лопасть специальной смеси спирта с глицерином.
Развитие средств навигации и появление противообледенительных систем внесло существенный вклад в повышение регулярности и безопасности полетов. Так, в США в течение 30-х годов уровень безопасности полетов на внутренних пассажирских авиалиниях возрос на порядок — от 30 погибших на 100 млн. пассажиро-километров в 1930 году до 3 — в конце десятилетия [57].
Большое значение для улучшения летных характеристик имеет весовое совершенство самолета. Если бы удалось уменьшить относительный вес планера, например на 300 кг, то «сэкономленный» вес можно было бы использовать для повышения мощности силовой установки на 400–500 л.с. и сделать самолет более скоростным или же, за счет большего запаса топлива, значительно увеличить дальность и продолжительность полета.
Как показывает статистика[9; 15], доля веса конструкции в общем балансе весов самолета на протяжении многих лет оставалась практически неизменной — примерно 0,5. Это, однако, отнюдь не означает, что в рассматриваемый период не наблюдалось прогресса в области весового проектирования самолетов. В 30-е годы велись работы и по созданию новых конструкционных материалов, и по усовершенствованию весовых расчетов. Именно благодаря этим изысканиям удалось сохранить той же величину относительного веса конструкции, несмотря на широкое применение металла, уменьшение толщины крыла, резко увеличившиеся с ростом скорости аэродинамические нагрузки.
Основным конструкционным материалом в авиации 30-х годов был дюралюминий. Сталь, применявшаяся прежде в авиации при создании ферменных лонжеронов и некоторых других силовых элементов, постепенно выходила из употребления, т. к. с появлением скоростных самолетов с тонким свободнонесушим крылом от ферменных конструкций отказались, а стальной лонжерон-балка оказывался слишком тяжелым из-за плохой работы на местную устойчивость тонкостенных полок. К середине 30-х годов сталь использовалась главным образом при изготовлении шасси и моторов, при этом относительная доля стали в конструкции планера составляла только 15–20 % от веса планера самолета [58, с. 40]. Попытка применить специальную нержавеющую сталь с тем, чтобы резко повысить долговечность авиационных конструкций, не увенчалась успехом — созданные в СССР в 30-е годы под руководством А. И. Путилова пассажирские самолеты серии «Сталь» были сложными в производстве и отнюдь не неуязвимыми атя коррозии: «слабым местом» оказались сварные точки и болты, соединяющие конструкцию [6, с. 441].
Большие надежды возлагались на новый цветной сплав на основе магния — электрон. Удельный вес этого материала был вдвое меньше, чем у алюминиевых сплавов. 3 1934 г. в Московском авиационном институте построили экспериментальный самолет из электрона — ЭМАИ-1 «Серго Орджоникидзе». Благодаря высокой удельной прочности нового сплава самолет получился легким и отличался высокой весовой отдачей — 42 %. Однако как основной конструкционный материал электрон оказался непригодным из-за сильной подверженности коррозии: ржавчина уничтожила ЭМАИ-1 менее, чем за год[6, с. 541]. Впоследствии электрон применяли редко и только для небольших и не ответственных элементов конструкции (капотов двигателей, «наплывов» в месте соединения крыла с фюзеляжем и т. п.).
В рассматриваемый период продолжались работы по улучшению свойств деревянных материалов. Наиболее широкое применение такие материалы получили в СССР, где имелись огромные запасы высококачественной древесины, тогда как производство дюралюмина и легированных сталей требовало импортных добавок к отечественному сырью, закупка которых в случае начала войны могла оказаться невозможной.
К новым авиационным материалам на основе древесины, появившимся в 30-е годы, относятся бакелитовая фанера и дельта-древесина.
Бакелитовая фанера была создана путем пропитки древесного шпона искусственными фенол-формальдегидными смолами. Это позволило значительно повысить механическую прочность, водоупорность и микологическую стойкость (сопротивление разрушающему воздействию плесени) этого материала, широко используемого в качестве обшивки самолетов. Первые промышленные образцы бакелитовой фанеры появились в Германии, а во второй половине 30-х годов в СССР началось производство отечественной бакелитовой фанеры, созданной под руководством Я. А. Аврасин [59].
Перед самым началом второй мировой войны на основе бакелитовой фанеры в нашей стране появился новый высокопрочный конструкционный материал — древесный пластик «дельта-древесина». Технологию изготовления пластифицированной древесины разработал главный инженер завода винтов и лыж Л. И.Рыжкоп [21, с. 223]. Дельта-древесина имела примерно вдвое больший, чем простая древесина, удельный вес, но зато и значительно большую прочность. Он., могла применяться для изготовления основных элементов конструкции (например лонжеронов фюзеляжа, полок лонжеронов крыла) вместо дюраля, причем для получения этого материала не требовалось специальных сортов древесины. Первые самолете широким использованием дельта-древесины в конструкции — истребитель ЛаГГ-1 — был построен в начале 1940 г.
В начальный период Великой Отечественной войны, когда советская авиапромышленность на время лишилась производственных мощностей по выпуску цветных металлов и сплавов для авиации, возможность производить в большом количестве высококачественные древесные конструкционные материалы сыграла исключительно важную роль в обеспечении выпуска боевой техники.
В начале 30-х годов самолеты делались с тонкой металлической обшивкой. В полетах она нередко образовывала «складки», что допускалось по условиям прочности. Но к концу десятилетия, когда вследствие роста скорости внешние нагрузки сильно возросли, возникла необходимость в более толстой обшивке, которая лучше сохраняла бы форму и в большей степени участвовала бы в восприятии аэродинамических сил. Это не могло не повлечь за собой увеличение веса.
Для того, чтобы избежать лишнего веса и при этом обеспечить высокую жесткость конструкторы начали применять так называемую слоеную конструкцию. Она представляла собой тонкую двухслойную оболочку с «прокладкой» из легкого материала
