Последний немецкий рывок к скорости
На протяжении всей своей истории авиация гналась за большими скоростями. Несмотря на ряд особенностей боевой работы того или иного класса самолетов, скорость оставалась краеугольным камнем развития всей авиации. Воздушные бои Второй Мировой войны показали, что такие приоритеты были обоснованными и правильными. В то же время, в случае с истребителями большая скорость порой оборачивалась потерей маневренности. Тем не менее, эту цену традиционно считали нормальной и продолжали повышать мощность двигателей и совершенствовать аэродинамику.
Вода, спирт и веселящий газ
Одним из самых популярных и оригинальных способов кратковременного форсирования двигателя стал впрыск воды. Распыляемая перед впускным коллектором жидкость за счет своей сравнительно низкой температуры охлаждает детали двигателя, благодаря чему появляется возможность вывести его на большие обороты без риска перегрева и выхода из строя. Со временем появилась альтернатива воде – различные смеси. Чаще всего воду смешивали со спиртами, этиловым или метиловым. В частности именно последняя смесь применялась в немецкой системе MW 50 (Methanol-Wasser – Метанол-вода; цифра обозначает процентную долю метилового спирта). Впрыск метаноловой «водки» был достаточно эффективным: двигатель Daimler Benz DB605AM, ставившийся на истребители Messerschmitt Bf-109G6, при впрыске смеси повышал свою мощность более чем на две сотни лошадиных сил. На высоте порядка тысячи метров это давало прирост в максимальной скорости около 50 км/ч. За повышение мощности приходилось расплачиваться значительно возраставшим расходом топлива, а также снижением ресурса мотора. Однако шла война и такие потери посчитали приемлемыми.
Похожая система немного позже помогла истребителю Fokke-Wulf Ta-152H стать самым скоростным самолетом Люфтваффе. Правда, на этот раз применялась аппаратура GM-1, которая впрыскивала в двигатель окись азота (I) (закись азота, веселящий газ). Из-за широко известной особенности применяемого газа система GM-1 получила прозвище Haha-Gerat («Аппарат “Ха-ха”»). В отличие от MW 50, «смешная» аппаратура предназначалась для использования на больших высотах. Как и водно-метаноловая смесь, закись азота охлаждала двигатель. При этом газ еще и насыщал топливную смесь кислородом, что значительно повышало полноту сгорания и, как следствие, мощность мотора. Двигатель Jumo 213E1 при впрыске веселящего газа дополнительно набирал до трехсот лошадиных сил и развивал мощность порядка 2000-2050 л.с. В ходе одного из полетов истребитель Ta-152H достиг скорости в 755 км/ч при высоте полета около 12,5 километров. До самого конца войны фирма «Фокке-Вульф» не прекращала работы по повышению мощности двигателей своих самолетов, однако по ряду обстоятельств большинство технических предложений не смогло пробиться даже в стадию проектирования, не говоря уже о серийном производстве. Собственно говоря, приборы MW 50 и GM-1 стали единственными массовыми немецкими системами кратковременного форсирования двигателя. Что до истребителей Ta-152H, то общее количество этих самолетов не превысило несколько сотен, причем большая их часть была уничтожена либо захвачена противником до принятия в строй Люфтваффе.
P.1076: потомок He-100
В начале Второй Мировой нацистская Германия имела достаточно современных технологий для того, чтобы создавать крылатую технику, не уступающую зарубежным конкурентам. Однако к концу 1944 года на всех европейских фронтах сложилась очень неблагоприятная для немцев обстановка. Для защиты от вражеских бомбардировщиков требовался скоростной, высотный, а главное, дешевый истребитель. Пришлось возвращаться к довоенным проектам, пусть даже и дорабатывая их.
В самом начале 1945 года фирма «Хейнкель» получила заказ на разработку нового истребителя, удовлетворяющего суровым требованиям времени. Не долго думая, конструкторы взяли из своего архива документацию по проекту He-100 и тщательно ее изучили. Проект перспективного дешевого скоростного истребителя обозначили индексом P.1076. Этот истребитель создавался ровно с теми же целями, какие подразумевал старый проект. Первым способом увеличения скорости стал двигатель. Требование касательно низкой стоимости истребителя не оставляли сомнений в типе применяемого мотора. Никакой речи о реактивных моторах и быть не могло. После недолгих раздумий был выбран Daimler Benz DB603LM, развивавший мощность до 2100 л.с. При этом двигатель предполагалось комплектовать редуктором и двумя соосными трехлопастными винтами.
Второй способ достижения высоких скоростей повлек за собой несколько нововведений в аэродинамике. Так, у старого проекта He-100 была позаимствована система охлаждения двигателя. На нем охлаждение мотора было обязанностью системы поверхностно-испарительной схемы: в ней вместо обычного радиатора с трубками имелись специальные панели, предназначенные для размещения на плоскостях, боках фюзеляжа или киле. Внутри панелей устанавливались трубы для прокачки охлаждающей жидкости. Предполагалось, что охлаждение воды или масла будет осуществляться обдувом панели встречным потоком. Примечательно, что панель с трубками, в отличие от стандартного радиатора, имеет незначительное сопротивление и почти не мешает увеличению скорости. Стоит отметить серьезный минус поверхностно-испарительной системы охлаждения. Панели с внутренними трубками должны иметь достаточно большую площадь. Как следствие, они становятся особо подвержены пулям, снарядам и осколкам. Тем не менее, сложившаяся ситуация на фронтах требовала быстрых и простых решений, пусть даже и в ущерб живучести.
Наконец, в попытках улучшить аэродинамику дело дошло до обеспечения хорошей маневренности, чем не могли похвастать предыдущие немецкие самолеты-рекордсмены. Для этого решили применить новейшее ноу-хау немецкой аэродинамики – крыло обратной стреловидности. Технологии того времени не позволили сделать стреловидность большой, однако и шести с небольшим градусов, как показали продувки в аэродинамических трубах, было достаточно для ощутимого повышения расчетных характеристик. Совокупность характеристик будущего самолета позволяла оснастить его серьезным вооружением. В носовой части фюзеляжа был объем, достаточный для размещения одной 30-мм пушки типа MK-108 и двух 20-мм автоматических орудий. Летные характеристики P.1076 обещали быть высокими: скорость около 850 километров в час и практический потолок более десяти тысяч метров.
Проект P.1076 был начат слишком поздно. Всего через несколько месяцев после заказа на разработку самолета войска Советского Союза и других стран антигитлеровской коалиции перешли довоенную границу Германии. В то время, когда командования стран-противников подписывало акт о капитуляции Третьего рейха, инженеры фирмы «Хейнкель» только-только начинали готовить документацию для сборки опытного образца P.1076. Естественно, все бумаги и чертежи не были собраны в полном объеме, и самолет, в свою очередь, не был построен.
«Защитник дома» Мессершмитта
Наиболее удачными скоростными истребителями Германии стали разработки фирмы Messerschmitt. У них, как это всегда бывает, имелись недостатки, но они были чуть ли не единственными смелыми проектами, которые дошли до какого-никакого серийного производства. Первым в воздух поднялся истребитель Me-262, оснащенный двумя турбореактивными двигателями. В ходе испытаний была достигнута максимальная скорость в 850 км/ч. Для первой половины сороковых это было превосходно, но все же недостаточно для некоторых задач.
В конце 44-го и начале 45-го годов немецкое командование озаботилось проектом Heimatschutzer («Защитник дома»). Планировалось создать сравнительно простой и недорогой самолет с ракетным двигателем, который мог бы быстро выходить на рубежи перехвата, атаковать бомбардировщики противника и не менее быстро уходить из-под ответной атаки. Фирма Вили Мессершмитта предложила проект Me-262C1a. От исходного Me-262A он отличался наличием жидкостного ракетного двигателя Walter HWK 509 тягой в 1700 кгс. Рядом с ним установили 600-литровый бак для C-топлива, в носу самолета разместили бак для T-топлива объемом в 900 литров. Предполагалось, что пилот-истребитель, подняв самолет в воздух, должен был набрать определенную скорость и высоту, после чего произвести запуск ракетного двигателя. Увеличение тяговооруженности самолета помогло бы значительно быстрее набрать необходимую высоту, на которой летели перехватываемые цели.
Дополнительный двигатель и топливо для него повлекли за собой увеличение взлетной массы. Нормальный вес заправленного «Защитника дома» от Мессершмитта был на уровне максимальной массы исходного Me-262A. Из-за этого для разбега самолету требовалось 600 метров взлетной полосы – значительно больше, чем до доработки. 27 февраля 1945 года летчик Г. Линднер впервые поднял в воздух самолет Me-262C1a. Из-за увеличения взлетного веса самолет шел вверх трудно и неохотно. После включения ракетного двигателя поведение «Защитника» изменилось, и он резво пошел вверх. В порядке эксперимента в следующих полетах ракетный двигатель включался еще до отрыва от полосы. В таком случае запаса топлива, рассчитанного на три минуты работы двигателя, хватало для набора высоты не менее восьми километров. Еще через полторы-две минуты набравший скорость самолет поднимался до 12-ти.
Следующий истребитель Me-262A был переделан в вариант Me-262C2b. На нем установили два специальных комбинированных двигателя модели BMW 003R. Они представляли собой «спарку» из турбореактивного BMW 003A (тяга 800 кгс) и ракетного BMW HWK 718 (1225 кгс). В марте 45-го состоялся первый и последний полет этого самолета, в кабине был К. Баур. Набрав скорость около 150-160 км/ч, пилот включил ракетные двигатели. Через несколько секунд летчику пришлось в срочном порядке убирать шасси и закрылки – так быстро росла скорость. Когда в баках закончились горючее и окислитель, самолет был на высоте более семи тысяч метров. По инерции самолет набрал еще километр высоты. На этот подъем ушло чуть более полутора минут.
Второй вариант «Защитника дома» был лучше первого, но все равно не остался без недостатков. Поэтому очередной экспериментальный самолет Me-262C3 снова оснастили новым двигателем – Walter R II-211/3 тягой 1700 кгс. Для удобства обслуживания и упрощения конструкции двигатель установили на подвеске под фюзеляжем. Рядом закрепили баки для топлива и окислителя. Двигатель и баки могли отстреливаться, при этом первый из них опускался на парашюте и мог использоваться снова. Оригинальное расположение двигателя и баков привело к неожиданной неприятности. Во-первых, при горизонтальном положении самолета баки были немного ниже двигателя. Во-вторых, гибкие топливопроводы могли сминаться под воздействием набегающего потока и тем самым нарушать подачу топлива в двигатель. На решение компоновочной проблемы ушло несколько недель. Работы над «Защитником дома» закончились за несколько дней до окончания войны. Третий экспериментальный самолет полететь не успел.
По материалам сайтов:
http://alternathistory.org.ua/
http://airwar.ru/
http://kurfurst.org/
http://luft46.com/
Вода, спирт и веселящий газ
Одним из самых популярных и оригинальных способов кратковременного форсирования двигателя стал впрыск воды. Распыляемая перед впускным коллектором жидкость за счет своей сравнительно низкой температуры охлаждает детали двигателя, благодаря чему появляется возможность вывести его на большие обороты без риска перегрева и выхода из строя. Со временем появилась альтернатива воде – различные смеси. Чаще всего воду смешивали со спиртами, этиловым или метиловым. В частности именно последняя смесь применялась в немецкой системе MW 50 (Methanol-Wasser – Метанол-вода; цифра обозначает процентную долю метилового спирта). Впрыск метаноловой «водки» был достаточно эффективным: двигатель Daimler Benz DB605AM, ставившийся на истребители Messerschmitt Bf-109G6, при впрыске смеси повышал свою мощность более чем на две сотни лошадиных сил. На высоте порядка тысячи метров это давало прирост в максимальной скорости около 50 км/ч. За повышение мощности приходилось расплачиваться значительно возраставшим расходом топлива, а также снижением ресурса мотора. Однако шла война и такие потери посчитали приемлемыми.
Fokke-Wulf Ta-152H
Похожая система немного позже помогла истребителю Fokke-Wulf Ta-152H стать самым скоростным самолетом Люфтваффе. Правда, на этот раз применялась аппаратура GM-1, которая впрыскивала в двигатель окись азота (I) (закись азота, веселящий газ). Из-за широко известной особенности применяемого газа система GM-1 получила прозвище Haha-Gerat («Аппарат “Ха-ха”»). В отличие от MW 50, «смешная» аппаратура предназначалась для использования на больших высотах. Как и водно-метаноловая смесь, закись азота охлаждала двигатель. При этом газ еще и насыщал топливную смесь кислородом, что значительно повышало полноту сгорания и, как следствие, мощность мотора. Двигатель Jumo 213E1 при впрыске веселящего газа дополнительно набирал до трехсот лошадиных сил и развивал мощность порядка 2000-2050 л.с. В ходе одного из полетов истребитель Ta-152H достиг скорости в 755 км/ч при высоте полета около 12,5 километров. До самого конца войны фирма «Фокке-Вульф» не прекращала работы по повышению мощности двигателей своих самолетов, однако по ряду обстоятельств большинство технических предложений не смогло пробиться даже в стадию проектирования, не говоря уже о серийном производстве. Собственно говоря, приборы MW 50 и GM-1 стали единственными массовыми немецкими системами кратковременного форсирования двигателя. Что до истребителей Ta-152H, то общее количество этих самолетов не превысило несколько сотен, причем большая их часть была уничтожена либо захвачена противником до принятия в строй Люфтваффе.
P.1076: потомок He-100
В начале Второй Мировой нацистская Германия имела достаточно современных технологий для того, чтобы создавать крылатую технику, не уступающую зарубежным конкурентам. Однако к концу 1944 года на всех европейских фронтах сложилась очень неблагоприятная для немцев обстановка. Для защиты от вражеских бомбардировщиков требовался скоростной, высотный, а главное, дешевый истребитель. Пришлось возвращаться к довоенным проектам, пусть даже и дорабатывая их.
В самом начале 1945 года фирма «Хейнкель» получила заказ на разработку нового истребителя, удовлетворяющего суровым требованиям времени. Не долго думая, конструкторы взяли из своего архива документацию по проекту He-100 и тщательно ее изучили. Проект перспективного дешевого скоростного истребителя обозначили индексом P.1076. Этот истребитель создавался ровно с теми же целями, какие подразумевал старый проект. Первым способом увеличения скорости стал двигатель. Требование касательно низкой стоимости истребителя не оставляли сомнений в типе применяемого мотора. Никакой речи о реактивных моторах и быть не могло. После недолгих раздумий был выбран Daimler Benz DB603LM, развивавший мощность до 2100 л.с. При этом двигатель предполагалось комплектовать редуктором и двумя соосными трехлопастными винтами.
Второй способ достижения высоких скоростей повлек за собой несколько нововведений в аэродинамике. Так, у старого проекта He-100 была позаимствована система охлаждения двигателя. На нем охлаждение мотора было обязанностью системы поверхностно-испарительной схемы: в ней вместо обычного радиатора с трубками имелись специальные панели, предназначенные для размещения на плоскостях, боках фюзеляжа или киле. Внутри панелей устанавливались трубы для прокачки охлаждающей жидкости. Предполагалось, что охлаждение воды или масла будет осуществляться обдувом панели встречным потоком. Примечательно, что панель с трубками, в отличие от стандартного радиатора, имеет незначительное сопротивление и почти не мешает увеличению скорости. Стоит отметить серьезный минус поверхностно-испарительной системы охлаждения. Панели с внутренними трубками должны иметь достаточно большую площадь. Как следствие, они становятся особо подвержены пулям, снарядам и осколкам. Тем не менее, сложившаяся ситуация на фронтах требовала быстрых и простых решений, пусть даже и в ущерб живучести.
Опытный истребитель Heinkel He 100
Наконец, в попытках улучшить аэродинамику дело дошло до обеспечения хорошей маневренности, чем не могли похвастать предыдущие немецкие самолеты-рекордсмены. Для этого решили применить новейшее ноу-хау немецкой аэродинамики – крыло обратной стреловидности. Технологии того времени не позволили сделать стреловидность большой, однако и шести с небольшим градусов, как показали продувки в аэродинамических трубах, было достаточно для ощутимого повышения расчетных характеристик. Совокупность характеристик будущего самолета позволяла оснастить его серьезным вооружением. В носовой части фюзеляжа был объем, достаточный для размещения одной 30-мм пушки типа MK-108 и двух 20-мм автоматических орудий. Летные характеристики P.1076 обещали быть высокими: скорость около 850 километров в час и практический потолок более десяти тысяч метров.
Проект P.1076 был начат слишком поздно. Всего через несколько месяцев после заказа на разработку самолета войска Советского Союза и других стран антигитлеровской коалиции перешли довоенную границу Германии. В то время, когда командования стран-противников подписывало акт о капитуляции Третьего рейха, инженеры фирмы «Хейнкель» только-только начинали готовить документацию для сборки опытного образца P.1076. Естественно, все бумаги и чертежи не были собраны в полном объеме, и самолет, в свою очередь, не был построен.
«Защитник дома» Мессершмитта
Наиболее удачными скоростными истребителями Германии стали разработки фирмы Messerschmitt. У них, как это всегда бывает, имелись недостатки, но они были чуть ли не единственными смелыми проектами, которые дошли до какого-никакого серийного производства. Первым в воздух поднялся истребитель Me-262, оснащенный двумя турбореактивными двигателями. В ходе испытаний была достигнута максимальная скорость в 850 км/ч. Для первой половины сороковых это было превосходно, но все же недостаточно для некоторых задач.
Me 262C-1 - прототип "V186"
В конце 44-го и начале 45-го годов немецкое командование озаботилось проектом Heimatschutzer («Защитник дома»). Планировалось создать сравнительно простой и недорогой самолет с ракетным двигателем, который мог бы быстро выходить на рубежи перехвата, атаковать бомбардировщики противника и не менее быстро уходить из-под ответной атаки. Фирма Вили Мессершмитта предложила проект Me-262C1a. От исходного Me-262A он отличался наличием жидкостного ракетного двигателя Walter HWK 509 тягой в 1700 кгс. Рядом с ним установили 600-литровый бак для C-топлива, в носу самолета разместили бак для T-топлива объемом в 900 литров. Предполагалось, что пилот-истребитель, подняв самолет в воздух, должен был набрать определенную скорость и высоту, после чего произвести запуск ракетного двигателя. Увеличение тяговооруженности самолета помогло бы значительно быстрее набрать необходимую высоту, на которой летели перехватываемые цели.
Дополнительный двигатель и топливо для него повлекли за собой увеличение взлетной массы. Нормальный вес заправленного «Защитника дома» от Мессершмитта был на уровне максимальной массы исходного Me-262A. Из-за этого для разбега самолету требовалось 600 метров взлетной полосы – значительно больше, чем до доработки. 27 февраля 1945 года летчик Г. Линднер впервые поднял в воздух самолет Me-262C1a. Из-за увеличения взлетного веса самолет шел вверх трудно и неохотно. После включения ракетного двигателя поведение «Защитника» изменилось, и он резво пошел вверх. В порядке эксперимента в следующих полетах ракетный двигатель включался еще до отрыва от полосы. В таком случае запаса топлива, рассчитанного на три минуты работы двигателя, хватало для набора высоты не менее восьми километров. Еще через полторы-две минуты набравший скорость самолет поднимался до 12-ти.
Me 262C-1a с дополнительным ракетным двигателем HWK 509
Me 262C-2b с двигателями BMW 003R
Следующий истребитель Me-262A был переделан в вариант Me-262C2b. На нем установили два специальных комбинированных двигателя модели BMW 003R. Они представляли собой «спарку» из турбореактивного BMW 003A (тяга 800 кгс) и ракетного BMW HWK 718 (1225 кгс). В марте 45-го состоялся первый и последний полет этого самолета, в кабине был К. Баур. Набрав скорость около 150-160 км/ч, пилот включил ракетные двигатели. Через несколько секунд летчику пришлось в срочном порядке убирать шасси и закрылки – так быстро росла скорость. Когда в баках закончились горючее и окислитель, самолет был на высоте более семи тысяч метров. По инерции самолет набрал еще километр высоты. На этот подъем ушло чуть более полутора минут.
Второй вариант «Защитника дома» был лучше первого, но все равно не остался без недостатков. Поэтому очередной экспериментальный самолет Me-262C3 снова оснастили новым двигателем – Walter R II-211/3 тягой 1700 кгс. Для удобства обслуживания и упрощения конструкции двигатель установили на подвеске под фюзеляжем. Рядом закрепили баки для топлива и окислителя. Двигатель и баки могли отстреливаться, при этом первый из них опускался на парашюте и мог использоваться снова. Оригинальное расположение двигателя и баков привело к неожиданной неприятности. Во-первых, при горизонтальном положении самолета баки были немного ниже двигателя. Во-вторых, гибкие топливопроводы могли сминаться под воздействием набегающего потока и тем самым нарушать подачу топлива в двигатель. На решение компоновочной проблемы ушло несколько недель. Работы над «Защитником дома» закончились за несколько дней до окончания войны. Третий экспериментальный самолет полететь не успел.
По материалам сайтов:
http://alternathistory.org.ua/
http://airwar.ru/
http://kurfurst.org/
http://luft46.com/
Информация