Сердца и моторы. Самые быстрые истребители Второй мировой
Летний ветерок щекотал траву на летном поле аэродрома. Через 10 минут самолет набирал высоту 6000 метров, где температура за бортом опускалась ниже –20°, а атмосферное давление становилось вдвое ниже, чем у поверхности Земли. В таких условиях ему предстояло пролететь сотни километров, чтобы затем вступить в схватку с противником. Боевой разворот, бочка, потом — иммельман. Бешенная тряска при стрельбе из пушек и пулеметов. Перегрузки в несколько “же”, боевые повреждения от огня противника…
Авиационные поршневые моторы времен Второй мировой продолжали работу в любых, подчас самых жестоких условиях. Чтобы понять, о чем идет речь, переверните современный автомобиль “вверх тормашками” и посмотрите, куда потечет жидкость из расширительного бачка.
Вопрос про расширительный бачок был задан неспроста. Многие из авиационных моторов расширительных бачков попросту не имели и охлаждались воздухом, сбрасывая избыточное тепло цилиндров напрямую в атмосферу.
Увы, столь простого и очевидного пути придерживались далеко не все: половина парка истребителей ВМВ имела моторы жидкостного охлаждения. Со сложной и уязвимой “водяной рубашкой”, насосами и радиаторами. Где малейшая пробоина от осколка могла стать фатальной для самолета.
Появление моторов жидкостного охлаждения стало неизбежным следствием погони за скоростью: уменьшение площади поперечного сечения фюзеляжа и снижение силы лобового сопротивления. Остроносый стремительный “мессер” и тихоходный И-16 с тупым широким носом. Примерно так.
Нет, не так!
Во-первых, интенсивность теплопередачи зависит от градиента (разности) температур. Цилиндры моторов воздушного охлаждения при работе раскалялись до 200°, в то время как макс. температура в системе водяного охлаждения была ограничена температурой закипания этиленгликоля (~120°). В результате появлялась необходимость в громоздком радиаторе, что увеличивало лобовое сопротивление, нивелируя кажущуюся компактность моторов водяного охлаждения.
Дальше — больше! Эволюция авиационных моторов привела к появлению “двойных звезд”: 18-цилиндровых моторов воздушного охлаждения ураганной мощности. Расположенные друг за другом, оба блока цилиндров получали достаточно хороший обдув, в то же время такой мотор помещался в пределах сечения фюзеляжа обычного истребителя.
С двигателями водяного охлаждения было сложнее. Даже с учетом V-образного расположения разместить такое кол-во цилиндров в пределах длины моторного отсека представлялось весьма проблематичным.
Наконец, КПД мотора воздушного охлаждения всегда был несколько больше, ввиду отсутствия необходимости отбора мощности на привод насосов системы охлаждения.
В результате самые скоростные истребители Второй мировой зачастую не отличались грацией “остроносого мессершмитта”. Однако, установленные ими рекорды скорости поражают воображение даже в век реактивной авиации.
Советский Союз
Победители летали на истребителях двух основных семейств — Яковлева и Лавочкина. “Яки” традиционно оснащались моторами жидкостного охлаждения. “Ла” — воздушного.
Поначалу первенство было за “Яком”. Один из самых маленьких, легких и вертких истребителей Второй мировой, “Як” оказался идеально приспособлен к условям Восточного фронта. Там, где основная масса воздушных боёв происходила на высотах менее 3000 м, а главным боевым качеством истребителей считалась их маневренность.
К середине войны конструкция “Яков” была доведена до совершенства, а их скоростные качества не уступали американским и британским истребителям — гораздо более крупным и технически изощренным машинам с двигателями фантастической мощности.
Рекорд среди Яков с серийным мотором принадлежит Як-3. Различные модификации Як-3 развивали на высоте скорость 650...680 км/ч. Показатели были достигнуты с применением двигателя ВК-105ПФ2 (V12, 33 л, взлетная мощность 1290 л.с.).
Рекордным стал Як-3 с экспериментальным двигателем ВК-108. После войны на нем была достигнута скорость 745 км/ч.
Ахтунг! Ахтунг! В воздухе — Ла-5.
Пока КБ Яковлева пыталось решить с капризным двигателем ВК-107 (предыдущий ВК-105 к середине войны исчерпал резервы наращивания мощности), на горизонте стремительно взошла звезда Ла-5. Новый истребитель КБ Лавочкина, оснащенный 14-цилиндровой “двойной звездой” воздушного охлаждения.
В сравнении с легким, “бюджетным” Яком, могучий Ла-5 стал очередным этапом в карьерах прославленных советских асов. Наиболее известным пилотом Ла-5/Ла-7 стал самый результативных советский истребитель Иван Кожедуб.
Вершиной эволюции “Лавочкиных” военных лет были Ла-5ФН (форсированный!) и его еще более грозный преемник Ла-7 с моторами АШ-82ФН. Рабочий объем этих монстров 41 литр! Взлетная мощность 1850 л.с.
Неудивительно, что “тупоносые” Лавочкины ничуть не уступали Якам по своим скоростным характеристикам, превосходя последние по взлетной массе, и как следствие — по огневой мощи и совокупности боевых характеристик.
Рекорд скорости для истребителей своего семейства установил Ла-7 — 655 км/ч на высоте 6000 м.
Любопытно, что опытный Як-3У, оснащенный мотором АШ-82ФН развил большую скорость, чем его “остроносые” братья с моторами жидкостного охлаждения. Итого — 682 км/ч на высоте 6000 м.
Германия
Подобно ВВС РККА, на вооружении Люфтваффе стояло два основных типа истребителя: “Мессершмитт” с мотором жидкостного охлаждения и “Фокке-Вулф” с воздушным охлаждением.
Среди советских пилотов, наиболее опасным противником считался Мессершмитт Bf.109, концептуально близкий легкому маневренному Яку. Увы, несмотря на всю арийскую гениальность и новые модификации двигателя “Даймлер-Бенц”, к середине войны Bf.109 окончательно устарел и требовал немедленной замены. Которой взяться было не откуда. Так и продули войну.
На Западном ТВД, где воздушные бои велись преимущественно на больших высотах, прославились более тяжелые истребители с мощным двигателем воздушного охлаждения. Атаковать порядки стратегических бомберов было куда удобнее и безопаснее на тяжеловооруженных бронированных “Фокке-Вулфах”. Они, словно нож в масло, вонзались в порядки “Летающих крепостей”, круша все на своем пути (FW.190A-8/R8 “Штурмбок”). В отличие от легких “Мессершмиттов”, чьи моторы умирали с одного попадания пули 50-го калибра.
Большая часть “Мессершмиттов” комплектовалась 12-цилиндровыми моторами “Даймлер Бенц” линейки DB600, крайние модификации из которых развивали взлетную мощность свыше 1500 л.с. Максимальная скорость самых быстрых серийных модификаций достигала 640 км/ч.
Если с “Мессершмиттами” все понятно, то с “Фокке-Вулфом” произошла следующая история. Новый истребитель с радиальным двигателем хорошо зарекомендовал себя в первую половину войны, но к началу 1944 года случилось неожиданное. Немецкая суперпромышленность не осилила создание новых радиальных двигателей воздушного охлаждения, в то время как 14-цилиндровый BMW 801 достиг “потолка” в своем развитии. Арийские юберконструкторы быстро нашли выход: изначально спроектированный под радиальный двигатель, истребитель “Фокку-Вулф” закончил войну, имея под капотом V-образные двигатели жидкостного охлаждения (упоминавшийся выше “Даймлер-Бенц” и потрясающий Jumo-213).
Оснащенные Jumo-213 “Фокке-Вулфы” модификации D достигли больших высот, во всех смыслах этого слова. Но успех “длинноносых” FW.190 был связан отнюдь не с радикальным преимуществами системы жидкостного охлаждения, а банальным совершенством двигателей нового поколения, по сравнению с устаревшим BMW 801.
1750...1800 л.с. на взлете. Свыше двух тысяч “лошадей” при впрыске в цилиндры смеси Methanol-Wasser 50 !
Макс. скорость на больших высотах для “Фокке-Вулфов” с двигателем воздушного охлаждения колебалась в пределах 650 км/ч. Последние из FW.190 с двигателем Jumo 213 могли кратковременно развить на больших высотах скорость 700 и более км/ч. Дальнейшее развитие “Фокке-Вулфов”, Танк-152 с тем же Jumo 213 оказался еще быстрее, развив 759 км/ч на границе стратосферы (кратковременно, с применением закиси азота). Впрочем, этот выдающийся истребитель появился в последние дни войны и его сравнение с заслуженными ветеранами попросту некорректно.
Великобритания
Королевская авиация летала исключительно на двигателях с жидкостным охлаждением. Такая консервативность объясняется не столько верностью традициям, сколько созданием чрезвычайно удачного двигателя “Ролл-Ройс Мерлин”.
Если поставить один “Мерлин” — получится “Спитфайр”. Два — легкий бомбардировщик “Москито”. Четыре “Мерлина” — стратегический “Ланкастер”. Подобным приемом можно было получить истребитель “Харрикейн” или палубный торпедоносец “Барракуда” — всего более 40 моделей боевых самолетов различного назначения.
Кто бы что ни говорил о недопустимости подобной унификации и необходимости создания узко-специализированной техники, заточенной под конкретные задачи, подобная стандартизация пошла лишь на пользу Королевским ВВС.
Каждый из перечисленных самолетов мог считаться эталоном своего класса. Один из самых мощных и элегантных истребителей Второй мировой, “Супермарин Спитфайр” ни в чем не уступал своим ровесникам, а его летные характеристики всякий раз оказывались выше, чем у его аналогов.
Наибольшие показатели имели крайние модификации “Спитфайра”, оснащенные еще более мощным двигателем “Роллс-Ройс Грифон” (V12, 37 литров, жидкостное охлаждение). В отличие от немецкого “вундерваффе”, британские моторы с турбонаддувом имели превосходные высотные характеристики, могли продолжительное время выдавать мощность свыше 2000 л.с. (“Грифон” на высококачественном бензине с октановым числом 150 выдавал 2200 л.с.). Согласно официальным данным, “Спитфайр” подсерии XIV развивал скорость 722 км/ч на высоте 7 километров.
Hawker Tempest
Помимо легендарного “Мерлина” и менее известного “Грифона”, у британцев был еще один 24-цилиндровый супермотор “Нэйпиер Сейбр”. Оснащенный им истребитель “Хаукер Темпест” также считался одним из самых скоростных истребителей британской авиации на завершающем этапе войны. Установленный им рекорд на большой высоте составил 695 км/ч.
США
“Капитаны небес” пользовались широчайшим спектром истребительной авиатехники: “Киттихоки”, “Мустанги”, “Корсары”... Но в конечном итоге, все многообразие американской авиатехники сводилось к трём основным двигателям: “Паккард” V-1650 и “Аллисон” V-1710 с водяным охлаждением и чудовищной “двойной звезде” Пратт&Уитни R-2800 с воздушным охлаждением цилиндров.
Индекс 2800 был присвоен ей не спроста. Рабочий объем “двойной звезды” составлял 2800 куб. дюймов или 46 литров! В результате, её мощность превышала 2000 л.с., а у многих модификаций достигала 2400...2500 л.с.
R-2800 “Дабл Уосп” стал пламенным сердцем для палубных истребителей “Хэллкет” и “Корсар”, истребителя-бомбардировщика “Тандерболт”, ночного истребителя “Черная вдова”, палубного бомбардировщика “Саваж”, сухопутных бомбардировщиков A-26 “Инвейдер” и B-26 “Марадер” — всего около 40 типов боевых и транспортных летательных аппаратов!
Второй двигатель “Аллисон” V-1710 не снискал столь большую популярность, тем не менее, он использовался в конструкции могучих истребителей P-38 “Лайтнинг”, также в семействе знаменитых “кобр” (основной истребитель “Ленд-лиза”). Оснащенная этим двигателем P-63 “Кингкобра” развивала на высоте скорость 660 км/ч.
Гораздо больший интерес связан с третьим двигателем “Паккард” V-1650, который, при ближайшем рассмотрении, оказывается лицензионной копией... британского “Роллс-Ройс Мерлин”! Предприимчивые янки лишь оснастили его двухступенчатым турбонаддувом, что позволяло развивать мощность 1290 л.с. на высоте 9 километров. Для таких высот, это считалось невероятным большим результатом.
Именно с этим выдающимся мотором была связана слава истребителей “Мустанг”. Самый быстрый американский истребитель Второй мировой развивал на высоте скорость 703 км/ч.
Американцам на генетическом уровне была чужда концепция легкого истребителя. Но созданию крупных, хорошо оснащенных самолетов препятствовало основное уравнение существования авиации. Важнейшее правило, согласно которому невозможно изменить массу одного элемента, не затронув остальные элементы конструкции (при условии сохранения изначально заданных ТТХ). Установка новой пушки/бака с топливом неизбежно повлечет за собой увеличение площади поверхности крыла, что, в свою очередь, вызовет дальнейший рост массы конструкции. “Весовая спираль” будет виться до тех пор, пока все элементы самолета не увеличатся в массе, а их соотношение не станет равным первоначальному (до установки дополнительного оборудования). В этом случае, летные характеристики сохранятся на прежнем уровне, но все упрется в мощность силовой установки...
Отсюда — яростное стремление янки к созданию сверхмощных моторов.
Истребитель-бомбардировщик (истребитель дальнего сопровождения) Рипаблик P-47 “Тандерболт” имел взлетную массу, вдвое большую, чем масса советского “Яка”, а его боевая нагрузка превышала нагрузку двух штурмовиков Ил-2. По оснащению кабины “Тандерболт” мог дать фору любому истребителю своего времени: автопилот, многоканальная радиостанция, кислородная система, писсуар... 3400 патронов хватало на 40-секундную очередь из шести “Браунингов” 50-го калибра. При всем при этом, неуклюжий с виду “Тандерболт” являлся одним из самых быстрых истребителей Второй мировой. Его достижение — 697 км/ч!
Появление “Тандерболта” было не столько заслугой авиаконструктора Александра Картвелишвили, сколько сверхмощной двойной звезды “Дабл Уосп”. Кроме того, сыграла роль культура производства — ввиду грамотной конструкции и высокого качества сборки, коэффициент лобового сопротивления (Сх) у толстолобого “Тандерболта” был меньше, чем у остроносого немецкого “Мессершмитта”!
Япония
Самураи отвоевали войну исключительно на двигателях воздушного охлаждения. Это никак не связано с требованиями кодекса Бушидо, но всего лишь показатель отсталости японского ВПК. Японцы вступили в войну на весьма удачном истребителе “Митсубиши А6М Зеро” с 14-цилиндровым мотором “Накадзима Сакае” (1130 л.с. на высоте). С этим же истребителем и мотором Япония закончила войну, безнадежно уступив господство в воздухе уже к началу 1943 года.
Любопытно, что благодаря мотору с воздушным охлаждением японский “Зеро” обладал не столь низкой живучестью, как это принято считать. В отличие от того же немецкого “Мессершмитта”, японский истребитель нельзя было вывести из строя попаданием одной шальной пули в двигатель.
Информация