Во второй мировой войне авиация была одним из основных родов войск и играла очень большую роль в ходе боевых действий. Не случайно каждая из воевавших сторон стремилась обеспечить постоянное повышение боеспособности своей авиации путем наращивания выпуска самолетов и непрерывного их совершенствования и обновления. Как никогда раньше широко в военную сферу был вовлечен научный и инженерный потенциал, работало множество научно-исследовательских институтов и лабораторий, конструкторских бюро и испытательных центров, усилиями которых создавалась новейшая боевая техника. Это было время необычайно бурного прогресса самолетостроения. Одновременно как бы завершалась эпоха эволюции самолетов с поршневыми двигателями, безраздельно господствовавшими в авиации с момента ее зарождения. Боевые самолеты конца второй мировой войны являли собой наиболее совершенные образцы авиационной техники, созданной на базе поршневых моторов.
Существенное различие мирного и военного периодов развития боевой авиации заключалось в том, что во время войны эффективность техники определялась непосредственно опытным путем. Если в мирное время военные специалисты и авиаконструкторы, заказывая и создавая новые образцы самолетов, опирались лишь на умозрительные представления о характере будущей войны или же руководствовались ограниченным опытом локальных конфликтов, то широкомасштабные военные действия резко изменили ситуацию. Практика воздушных боев стала не только мощным катализатором в ускорении прогресса авиации, но и единственным критерием при сравнении качества самолетов и выборе главных направлений дальнейшего развития. Каждая из сторон совершенствовала свои самолеты, исходя из собственного опыта ведения боевых действий, наличия ресурсов, возможностей технологии и авиапромышленности в целом.
В годы войны в Англии, СССР, США, Германии и Японии было создано большое число самолетов, сыгравших заметную роль в ходе вооруженной борьбы. Среди них немало выдающихся образцов. Интерес вызывает сравнение этих машин, равно как и сопоставление тех инженерных и научных идей, которые использовались при их создании. Конечно, среди многочисленных типов самолетов, принимавших участие в войне и представлявших собой разные школы самолетостроения, трудно выделить бесспорно лучшие. Поэтому выбор машин в какой-то мере носит условный характер.
Истребители являлись главным средством завоевания господства в воздухе в борьбе с противником. От эффективности их действий во многом зависел успех боевых операций наземных войск и других родов авиации, безопасность тыловых объектов. Не случайно, что именно класс истребителей развивался наиболее интенсивно. Лучшими из них традиционно называют самолеты Як-3 и Ла-7 (СССР), Норт-Америкен Р-51 «Мустанг» («Mustang», США), Супермарин «Спитфайр» («Spitfire», Англия) и Мессершмитт Bf 109 (Германия). Среди многих модификаций западных истребителей для сравнения выбраны Р-51D, «Спитфайр» XIV и Bf 109G-10 и К-4, то есть те самолеты, которые строились серийно и поступали на вооружение военно-воздушных сил на завершающем этапе войны. Все они создавались в 1943 — начале 1944 г. В этих машинах нашел отражение богатейший боевой опыт, уже накопленный к тому времени воюющими странами. Они стали как бы символами боевой авиационной техники своего времени.
Прежде чем сопоставлять разные типы истребителей, стоит немного сказать об основных принципах сравнения. Главное, здесь необходимо иметь в виду те условия боевого применения, под которые они создавались. Война на Востоке показала, что при наличии линии фронта, где основной силой вооруженной борьбы являются наземные войска, от авиации требовались сравнительно небольшие высоты полета. Опыт воздушных боев на советско-германском фронте свидетельствует, что подавляющее большинство их велось на высотах до 4,5 км вне зависимости от высотности самолета. Советские конструкторы, совершенствуя истребители и моторы для них, не могли не учитывать этого обстоятельства. В то же время английские «Спитфайры» и американские «Мустанги» отличались большей высотностью, поскольку характер действий, на которые они рассчитывались, был совсем иной. Кроме того, Р-51D обладал намного большей дальностью полета, необходимой для сопровождения тяжелых бомбардировщиков, и поэтому был значительно тяжелее, чем «Спитфайры», немецкие Bf 109 и советские истребители. Таким образом, поскольку английские, американские и советские истребители создавались под разные боевые условия, то теряет смысл вопрос, какая из машин в целом являлась наиболее эффективной. Сравнивать целесообразно только основные технические решения и особенности машин.
Иначе обстоит дело с немецкими истребителями. Они предназначались для борьбы в воздухе как на Восточном, так и на Западном фронтах. Поэтому их вполне обоснованно можно сопоставлять со всеми истребителями союзников.
Так чем же выделялись лучшие истребители второй мировой войны? В чем состояло принципиальное их отличие друг от друга? Начнем с главного — с технической идеологии, закладывавшейся конструкторами в проекты этих самолетов.
Самыми необычными в плане концепции создания были, пожалуй, «Спитфайр» и «Мустанг».
«Это не просто хороший самолет, это «Спитфайр!» - такая оценка английского летчика-испытателя Г. Пауэлла, бесспорно, относится и к одному из последних воевавших вариантов истребителя этого семейства — «Спитфайр» XIV, лучшему истребителю британских воздушных сил периода войны. Именно на «Спитфайр» XIV в воздушном бою был сбит немецкий реактивный истребитель Ме 262.
Создавая «Спитфайр» в середине 30-х годов, проектировщики попытались совместить, казалось бы, несовместимые вещи: высокую скорость, свойственную входящим тогда в жизнь скоростным истребителям-монопланам, с прекрасными маневренными, высотными и взлетно-посадочными характеристиками, присущими бипланам. Цель, в основном, была достигнута. Как и многие другие скоростные истребители, «Спитфайр» имел схему свободнонесущего моноплана хорошо обтекаемых форм. Но это было только внешнее сходство. Для своего веса «Спитфайр» имел крыло сравнительно больших размеров, что давало малую нагрузку на единицу несущей поверхности, намного меньшую, чем у других истребителей-монопланов. Отсюда отличная маневренность в горизонтальной плоскости, высокий потолок и хорошие взлетно-посадочные свойства. Такой подход не был чем-то исключительным: подобным образом поступали, например, японские конструкторы. Но создатели «Спитфайра» пошли дальше. Из-за большого аэродинамического сопротивления крыла столь значительных размеров нельзя было рассчитывать на достижение высокой максимальной скорости полета — одного из важнейших показателей качества истребителей тех лет. Чтобы уменьшить сопротивление, применили профили намного меньшей относительной толщины, чем у других истребителей, и придали крылу эллиптическую форму в плане. Это дополнительно снизило аэродинамическое сопротивление при полете на большой высоте и на режимах маневра.
Фирме удалось создать незаурядный боевой самолет. Это не означает, что «Спитфайр» был лишен каких-либо недостатков. Они были. Например, из-за малой нагрузки на крыло он уступал многим истребителям по разгонным свойствам на пикировании, Медленнее, чем немецкие, американские и тем более советские истребители, реагировал по крену на действия летчика. Однако эти недостатки не носили принципиального характера, и в целом «Спитфайр» бесспорно был одним из сильнейших истребителей воздушного боя, который в деле продемонстрировал отличные качества.
Среди многих вариантов истребителя «Мустанг» наибольший успех выпал на долю самолетов, оснащавшихся английскими моторами «Мерлин». Это были Р--51В, С и, конечно же, Р-51D — лучший и самый известный американский истребитель второй мировой войны. Как раз эти самолеты с 1944 г. обеспечивали безопасность тяжелых американских бомбардировщиков В-17 и В-24 от атак немецких истребителей и в бою продемонстрировали свое превосходство.
Главной отличительной чертой «Мустанга» в плане аэродинамики было ламинарное крыло, впервые в мировой практике авиастроения установленное на боевом самолете. Об этой «изюминке» самолета, родившейся в лаборатории американского научно-исследовательского центра NASA накануне войны, следует сказать особо. Дело в том, что мнение специалистов по поводу целесообразности применения ламинарного крыла на истребителях того периода неоднозначно. Если перед войной на ламинарные крылья возлагали большие надежды, поскольку при определенных условиях они обладали меньшим аэродинамическим сопротивлением по сравнению с обычными, то опыт работы с «Мустангом» поубавил первоначальный оптимизм. Оказалось, что при реальной эксплуатации такое крыло недостаточно эффективно. Причина заключалась в том, что для реализации ламинарного течения на части такого крыла требовалась весьма тщательная отделка поверхности и высокая точность в выдерживании профилировки. Из-за шероховатости, возникавшей при нанесении защитной окраски на самолет, и даже небольшой неточности в профилировке, неизбежно появлявшейся в серийном производстве (небольшая волнообразность тонкой металлической обшивки), эффект ламинаризации на крыле Р-51 сильно снижался. По своим несущим свойствам ламинарные профили уступали обычным, что вызывало трудности в обеспечении хороших маневренных и взлетно-посадочных свойств.
При небольших углах атаки ламинарные профили крыла (иногда их называли ламинизированными) имеют меньшее аэродинамическое сопротивление, чем профили обычного типа.
Кроме пониженного сопротивления ламинарные профили имели лучшие скоростные качества — при равной относительной толщине эффекты сжимаемости воздуха (волновой кризис) проявлялись у них при больших скоростях, чем на профилях обычного типа. С этим уже тогда приходилось считаться. В пикировании, особенно на больших высотах, где скорость звука существенно меньше, чем у земли, самолеты стали достигать скоростей, при которых уже проявлялись особенности, связанные с приближением к скорости звука. Повысить так называемую критическую скорость можно было, либо применяя более скоростные профили, каковыми оказались ламинарные, либо уменьшая относительную толщину профиля, мирясь при этом с неизбежным увеличением веса конструкции и сокращением объемов крыла, часто используемых (в том числе и на Р-51D) для размещения бензобаков и оружия. Интересно, что благодаря намного меньшей относительной толщине профилей, волновой кризис на крыле «Спитфайра» возникал на большей скорости, чем на крыле «Мустанга».
Исследования в английском авиационном научном центре RAE показали, что благодаря существенно меньшей относительной толщине профилей крыла истребитель «Спитфайр» на больших скоростях имел меньший коэффициент аэродинамического сопротивления, чем «Мустанг». Это объяснялось более поздним проявлением волнового кризиса обтекания и более «мягким» его характером.
Если воздушные бои велись на относительно небольших высотах, кризисные явления сжимаемости воздуха почти не проявлялись, поэтому необходимость в специальном скоростном крыле остро не ощущалась.
Весьма необычным оказался путь создания советских самолетов Як-3 и Ла-7. По существу, они представляли собой глубокие модификации истребителей Як-1 и ЛаГГ-3, разработанных в 1940 г. и выпускавшихся серийно.
В советских ВВС на завершающем этапе войны не было истребителя более популярного, чем Як-3. В то время это был самый легкий истребитель. Французские летчики полка «Нормандия-Неман», воевавшие на Як-3, так отзывались о его боевых возможностях: «Як-3 дает вам полное превосходство над немцами. На Як-3 вдвоем можно драться против четверых, а вчетвером — против шестнадцати!»
Коренная переработка конструкции Яка была предпринята в 1943 г. с целью резкого улучшения летных характеристик при весьма скромной мощности силовых установок. Решающим направлением в этой работе стало облегчение самолета (в том числе и за счет уменьшения площади крыла) и существенное улучшение его аэродинамики. Пожалуй, это была единственная возможность качественно продвинуть самолет, так как новых более мощных моторов, подходящих для установки на Як-1, советская промышленность серийно еще не выпускала.
Подобный, исключительно трудный в реализации, путь развития авиационной техники являлся неординарным. Обычный способ совершенствования комплекса летных данных самолетов состоял тогда в улучшении аэродинамики без заметных изменений габаритов планера, а также в установке более мощных моторов. Почти всегда это сопровождалось заметным увеличением веса.
Конструкторы Як-3 с этой многотрудной задачей справились блестяще. Вряд ли в истории авиации периода второй мировой войны можно найти другой пример аналогичной и столь результативно выполненной работы.
Як-3 по сравнению с Як-1 был намного легче, имел меньшие относительную толщину профиля и площадь крыла и обладал прекрасными аэродинамическими свойствами. Энерговооруженность самолета существенно возросла, что резко улучшило его скороподъемность, разгонные характеристики и вертикальную маневренность. В то же время такой важнейший для горизонтальной маневренности, взлета и посадки параметр, как удельная нагрузка на крыло, изменился мало. На войне Як-3 оказался одним из самых простых в пилотировании истребителей.
Конечно, в тактическом плане Як-3 отнюдь не заменял собой самолеты, отличавшиеся более сильным вооружением и большей продолжительностью боевого полета, но прекрасно дополнял их, воплощая в себе идею легкой, скоростной и маневренной машины воздушного боя, предназначенной в первую очередь для борьбы с истребителями противника.
Один из немногих, если не единственный истребитель с мотором воздушного охлаждения, который с полным основанием можно отнести к лучшим истребителям воздушного боя второй мировой войны. На Ла-7 известный советский ас И. Н. Кожедуб сбил 17 немецких самолетов (в том числе и реактивный истребитель Ме-262) из 62 уничтоженных им на истребителях марки Ла.
История создания Ла-7 также необычна. В начале 1942 г. на базе истребителя ЛаГГ-3, оказавшегося довольно посредственной боевой машиной, был разработан истребитель Ла-5, отличавшийся от предшественника только силовой установкой (мотор жидкостного охлаждения заменили на гораздо более мощную двухрядную «звезду»). В ходе дальнейшего развития Ла-5 конструкторы основное внимание уделили его аэродинамическому совершенствованию. В период 1942-1943 гг. истребители марки «Ла» были наиболее частыми «гостями» в натурных аэродинамических трубах ведущего советского авиационного научно-исследовательского центра ЦАГИ. Главной целью таких испытаний было выявление основных источников аэродинамических потерь и определение конструктивных мероприятий, способствующих снижению аэродинамического сопротивления. Важная особенность этой работы состояла в том, что предлагаемые изменения конструкции не требовали больших переделок самолета и изменения процесса производства и могли быть сравнительно легко выполнены серийными заводами. Это была поистине «ювелирная» работа, когда, казалось бы, из сущих мелочей получался довольно впечатляющий результат.
Плодом такой работы стал появившийся в начале 1943 г. Ла-5ФН — один из сильнейших советских истребителей того времени, а затем и Ла-7 — самолет, по праву занявший место среди лучших истребителей второй мировой войны. Если при переходе от Ла-5 к Ла-5ФН повышение летных данных было достигнуто не только за счет лучшей аэродинамики, но и благодаря более мощному мотору, то улучшения характеристик Ла-7 добились исключительно средствами аэродинамики и снижением веса конструкции. Этот самолет имел скорость на 80 км/ч больше, чем Ла-5, из них 75% (то есть 60 км/ч) дала аэродинамика. Такой прирост скорости равносилен увеличению мощности мотора более чем на треть, причем без увеличения веса и габаритов самолета.
Лучшие черты истребителя воздушного боя воплотились в Ла-7: высокая скорость, отличная маневренность и скороподъемность. Кроме того, по сравнению с остальными истребителями, о которых здесь идет речь, он обладал большей живучестью, так как только этот самолет имел мотор воздушного охлаждения. Как известно, такие моторы не только более жизнеспособны, чем двигатели жидкостного охлаждения, но и служат своеобразной защитой летчика от огня с передней полусферы, поскольку имеют большие габариты поперечного сечения.
Немецкий истребитель Мессершмитт Bf 109 создавался примерно в то же время, что и «Спитфайр». Как и английский самолет, Bf 109 стал одним из наиболее удачных образцов боевой машины периода войны и прошел большой путь эволюции: его оснащали все более мощными моторами, улучшали аэродинамику, эксплуатационные и пилотажные характеристики. В плане аэродинамики наиболее крупные изменения последний раз были осуществлены в 1941 г., когда появился Bf 109F. Дальнейшее совершенствование летных данных шло, главным образом, за счет установки новых моторов. Внешне последние модификации этого истребителя – Bf 109G-10 и К-4 мало отличались от гораздо более раннего Bf 109F, хотя и имели ряд аэродинамических улучшений.
Этот самолет был лучшим представителем легкой и маневренной боевой машины гитлеровских Люфтваффе. На протяжении почти всей второй мировой войны истребители Мессершмитт Bf 109 находились среди лучших образцов самолетов своего класса, и только к концу войны они стали утрачивать свои позиции. Совместить качества, свойственные лучшим западным истребителям, рассчитанным на сравнительно большую высоту боевого применения, с качествами, присущими лучшим советским «средневысотным» истребителям, оказалось невозможным.
Подобно своим английским коллегам, проектировщики самолета Bf 109 попытались совместить высокую максимальную скорость с хорошими маневренными и взлетно-посадочными качествами. Но решали они эту задачу совсем по-другому: в отличие от «Спитфайра», Bf 109 имел большую удельную нагрузку на крыло, позволявшую получить высокую скорость, а для улучшения маневренности использовались не только хорошо известные предкрылки, но и закрылки, которые в нужный момент боя могли отклоняться летчиком на небольшой угол. Применение управляемых закрылков было новым и оригинальным решением. Для улучшения взлетно-посадочных характеристик помимо автоматических предкрылков и управляемых закрылков использовались зависающие элероны, которые работали как дополнительные секции закрылков; был применен и управляемый стабилизатор. Словом, Bf 109 имел уникальную систему непосредственного управления подъемной силой, во многом свойственную современным самолетам с присущей им автоматикой. Однако на практике многие решения конструкторов не привились. Из-за сложности пришлось отказаться от управляемого стабилизатора, зависающих элеронов, системы выпуска закрылков в бою. В результате по своим маневренным качествам Bf 109 не сильно отличался от других истребителей – как советских, так и американских, хотя и уступал лучшим отечественным машинам. Похожими оказались и характеристики взлета и посадки.
Опыт самолетостроения показывает, что постепенное совершенствование боевого самолета почти всегда сопровождается увеличением его веса. Это связано с установкой более мощных, а значит и более тяжелых моторов, увеличением запаса топлива, повышением мощи вооружения, необходимыми усилениями конструкции и другими сопутствующими мероприятиями. В конце концов наступает момент, когда резервы данной конструкции оказываются исчерпанными. Одним из ограничений является удельная нагрузка на крыло. Это, понятно, не единственный параметр, но один из самых главных и общий для всех самолетов. Так, по мере модифицирования истребителей «Спитфайр» от варианта 1А до XIV и Bf 109 от В-2 до G-10 и К-4 удельная нагрузка на крыло у них возросла примерно на треть! Уже у Bf 109G-2 (1942 г.) она составила 185 кг/м2, в то время как у «Спитфайра» IX, который тоже был выпущен в 1942 г., было около 150 кг/м2. Для Bf 109G-2 такая нагрузка на крыло была близка к пределу. При дальнейшем ее росте резко ухудшались пилотажные, маневренные и взлетно-посадочные характеристики самолета, несмотря на очень эффективную механизацию крыла (предкрылки и закрылки).
Начиная с 1942 г. немецкие конструкторы вели совершенствование своего лучшего истребителя воздушного боя в условиях очень жестких весовых ограничений, что сильно сужало возможности качественного улучшения самолета. А создатели «Спитфайра» имели еще достаточные резервы и продолжали увеличивать мощность устанавливаемых моторов и усиливать вооружение, не особенно считаясь при этом с увеличением веса.
Большое влияние на аэродинамические свойства самолетов оказывает качество их серийного производства. Небрежное изготовление может свести на нет все усилия конструкторов и ученых. Такое случается не столь уж редко. Судя по трофейным документам, в Германии, проводя в конце войны сравнительное изучение аэродинамики немецких, американских и английских истребителей, пришли к выводу, что Bf 109G имел наихудшее качество производственного выполнения, и, в частности, по этой причине его аэродинамика оказалась самой плохой, что с большой вероятностью можно распространить и на Bf 109K-4.
Из сказанного видно, что в плане технической концепции создания и аэродинамических особенностей компоновки каждый из сопоставляемых самолетов вполне оригинален. Но имеют и много общих черт: хорошо обтекаемые формы, тщательное капотирование моторов, хорошо отработанная местная аэродинамика и аэродинамика охлаждающих устройств.
Что касается конструкции, то советские истребители были намного проще и дешевле в производстве, чем английские, немецкие и, особенно, американские машины. Дефицитные материалы в них применялись в очень ограниченном количестве. Благодаря этому в СССР удалось обеспечить высокий темп выпуска самолетов в условиях жесточайших материальных ограничений и недостатка квалифицированной рабочей силы. Надо сказать, что наша страна оказалась в самом тяжелом положении. С 1941 по 1944 гг. включительно значительная часть промышленной зоны, где размещалось много металлургических предприятий, была оккупирована фашистами. Некоторые заводы удалось эвакуировать вглубь страны и наладить производство на новых местах. Но значительная часть производственного потенциала была все-таки безвозвратно потеряна. Кроме того, большое число квалифицированных рабочих и специалистов ушло на фронт. У станков их заменили женщины и дети, которые не могли работать на соответствующем уровне. И тем не менее, авиапромышленность СССР хоть и не сразу, но смогла обеспечить потребности фронта в авиатехнике.
В отличие от цельнометаллических западных истребителей, в советских машинах широко использовалось дерево. Однако во многих силовых элементах, собственно и определявших вес конструкции, применялся металл. Именно поэтому по уровню весового совершенства Як-3 и Ла-7 практически не отличались от иностранных истребителей.
По технологической продуманности, легкости доступа к отдельным агрегатам и удобству обслуживания в целом несколько предпочтительнее выглядели Bf 109 и «Мустанг». Однако «Спитфайры» и советские истребители тоже были хорошо приспособлены к условиям боевой эксплуатации. А вот по таким очень важным характеристикам, как качество оборудования и уровень автоматизации, Як-3 и Ла-7 уступали западным истребителям, лучшими из которых по степени автоматизации были немецкие самолеты (не только Bf 109, но и другие).
Важнейшим показателем высоких летных данных самолета и его боеспособности в целом является силовая установка. Именно в авиационном моторостроении в первую очередь находят свое воплощение последние достижения в области технологии, материалов, систем управления и автоматизации. Моторостроение — одна из самых наукоемких отраслей авиапромышленности. По сравнению с самолетом процесс создания и доводки новых моторов занимает гораздо больше времени и требует больших усилий.
В период второй мировой войны лидирующее положение в авиационном моторостроении занимала Англия. Именно моторами фирмы Роллс-Ройс оснащались «Спитфайры» и лучшие варианты «Мустангов» (Р-51В, С и D). Можно без преувеличения сказать, что как раз установка английского мотора «Мерлин», который производился в США по лицензии фирмой Паккард, позволила реализовать большие возможности «Мустанга» и вывела его в разряд элитных истребителей. До этого Р-51 был хотя и оригинальным, но по боевым возможностям довольно посредственным самолетом.
Особенность английских моторов, во многом определившая их отличные характеристики, заключалась в использовании высокосортного бензина, условное октановое число которого достигало 100-150. Это давало возможность применять большую степень наддува воздуха (точнее, рабочей смеси) в цилиндры и тем самым получать большие мощности. СССР и Германия не могли обеспечить потребности авиации в столь высококачественном и дорогом топливе. Обычно использовался бензин с октановым числом 87-100.
Характерной чертой, объединявшей все моторы, которые стояли на сопоставляемых истребителях, было применение двухскоростных приводных центробежных нагнетателей (ПЦН), обеспечивающих требуемую высотность. Но отличие моторов Роллс-Ройс состояло в том, что их нагнетатели имели не одну, как обычно, а две последовательные ступени сжатия, да еще с промежуточным охлаждением рабочей смеси в специальном радиаторе. Несмотря на сложность таких систем, их применение оказывалось полностью оправданным для высотных моторов, поскольку заметно уменьшало потери мощности, затрачиваемой мотором на нагнетание. Это был очень важный фактор.
Оригинальной была система нагнетания моторов DB-605, приводившаяся в движение через турбомуфту, которая при автоматическом управлении плавно регулировала передаточное число от мотора к крыльчатке нагнетателя. В отличие от двухскоростных приводных нагнетателей, стоявших на советских и английских двигателях, турбомуфта позволяла уменьшить падение мощности, имевшее место между скоростями нагнетания.
Важное преимущество немецких моторов (DB-605 и других) заключалось в применении непосредственного впрыска топлива в цилиндры. По сравнению с обычной карбюраторной системой это повышало надежность и экономичность силовой установки. Из остальных моторов только советский АШ-82ФН, стоявший на Ла-7, имел аналогичную систему непосредственного впрыска.
Существенным фактором в повышении летных данных «Мустанга» и «Спитфайра» являлось то, что их моторы имели относительно кратковременные режимы работы на повышенной мощности. В бою пилоты этих истребителей могли в течение какого-то времени использовать кроме длительного, то есть номинального, либо боевой (5-15 минут), либо в экстренных случаях чрезвычайный (1-5 минут) режимы. Боевой, или, как его еще называли, военный режим стал основным для работы мотора в воздушном бою. Моторы советских истребителей не имели режимов повышенной мощности на высоте, что ограничивало возможности дополнительного улучшения их летных характеристик.
Большинство вариантов «Мустангов» и «Спитфайров» рассчитывалось на большую высоту боевого применения, характерную для действий авиации на Западе. Поэтому их моторы имели достаточную высотность. Немецкие моторостроители вынуждены были решать сложную техническую задачу. При сравнительно большой расчетной высоте мотора, необходимой для борьбы в воздухе на Западе, важно было обеспечить необходимую мощность на малых и средних высотах, требуемую для ведения боевых действий на Востоке. Как известно, простое увеличение высотности обычно ведет к возрастающим потерям мощности на малых высотах. Поэтому конструкторы проявили много изобретательности и применили ряд неординарных технических решений, По своей высотности мотор DB-605 занимал как бы промежуточное положение между английскими и советскими моторами. Для повышения мощности на высотах ниже расчетной применялся впрыск водоспиртовой смеси (система MW-50), что давало возможность, несмотря на сравнительно низкое октановое число топлива, заметно увеличивать наддув, а, следовательно, и мощность без возникновения детонации. Получался своеобразный максимальный режим, который, как и чрезвычайный, обычно мог использоваться до трех минут.
На высотах свыше расчетной мог применяться впрыск закиси азота (система GM-1), которая, будучи мощным окислителем, как бы возмещала недостаток кислорода в разреженной атмосфере и давала возможность на какое-то время увеличить высотность мотора и приблизить его характеристики к данным моторов Роллс-Ройс. Правда, указанные системы увеличивали вес самолета (на 60-120 кг), значительно усложняли силовую установку и ее эксплуатацию. По этим причинам они применялись порознь и использовались не на всех Bf 109G и К.
Значительное влияние на боеспособность истребителя оказывает его вооружение. По составу и расположению оружия рассматриваемые самолеты отличались весьма сильно. Если советские Як-3 и Ла-7 и немецкие Bf 109G и К имели центральное расположение оружия (пушки и пулеметы в носовой части фюзеляжа), то у «Спитфайров» и «Мустангов» оно располагалось в крыле вне площади, ометаемой винтом. Кроме того, «Мустанг» имел лишь крупнокалиберное пулеметное вооружение, в то время как на других истребителях ставились еще и пушки, а у Ла-7 и Bf 109K-4 было только пушечное вооружение. На Западном театре военных действий Р-51D предназначался в первую очередь для борьбы с истребителями противника. Для этой цели мощь его шести пулеметов оказывалась вполне достаточной. В отличие от «Мустанга», английские «Спитфайры» и советские Як-3 и Ла-7 вели борьбу с самолетами любых назначений, в том числе с бомбардировщиками, что, естественно, требовало более мощного вооружения.
Сравнивая крыльевую и центральную установку вооружения, трудно ответить, какая из этих схем являлась наиболее эффективной. Но все же советские фронтовые летчики и авиационные специалисты, так же как и немецкие, отдавали предпочтение центральной, которая обеспечивала наибольшую кучность огня. Такое расположение оказывается более выгодным, когда атака самолета противника проводится с предельно малых дистанций. А именно так обычно и старались действовать на Восточном фронте советские и немецкие летчики. На Западе воздушные бои велись в основном на большой высоте, где маневренность истребителей существенно ухудшалась. Сближаться с противником на близкое расстояние становилось намного труднее, а с бомбардировщиками еще и очень опасно, поскольку истребителю из-за вялого маневра сложно было уклониться от огня воздушных стрелков. По этой причине они открывали огонь с дальней дистанции и крыльевая установка оружия, рассчитанная на заданную дальность поражения, оказывалась вполне сопоставимой с центральной. Кроме того, скорострельность оружия при крыльевой схеме была выше, чем у оружия, синхронизированного для стрельбы через винт (пушки на Ла-7, пулеметы на Як-3 и Bf 109G), вооружение оказывалось вблизи центра тяжести и расход боеприпаса практически не влиял на его положение. Но один недостаток был все же органически присущ крыльевой схеме — это повышенный момент инерции относительно продольной оси самолета, из-за чего ухудшалась реакция истребителя по крену на действия летчика.
Среди множества критериев, определявших боеспособность самолета, самым главным для истребителя являлось сочетание его летных данных. Конечно, они важны не сами по себе, а в сочетании с целым рядом других количественных и качественных показателей, таких, например, как устойчивость, пилотажные свойства, простота эксплуатации, обзор и т.д. Для некоторых классов самолетов, учебных, к примеру, эти показатели имеют первостепенное значение. Но для боевых машин минувшей войны определяющими являются именно летные характеристики и вооружение, представляющие собой основные технические слагаемые боевой эффективности истребителей и бомбардировщиков. Поэтому конструкторы стремились в первую очередь добиться приоритета в летных данных, а точнее в тех из них, которые играли первостепенную роль.
Стоит уточнить, что под словами «летные данные» подразумевается целый комплекс важнейших показателей, главными из которых для истребителей были максимальная скорость, скороподъемность, дальность или время боевого вылета, маневренность, способность быстро набирать скорость, иногда практический потолок. Опыт показал, что техническое совершенство истребителей невозможно свести к какому-то одному критерию, который выражался бы числом, формулой или даже алгоритмом, рассчитанным для реализации на ЭВМ. Вопрос сравнения истребителей, так же как и поиск оптимального сочетания основных летных характеристик, до сих пор остается одним из самых сложных. Как, например, заранее определить, что было важнее — превосходство в маневренности и практическом потолке или же некоторое преимущество в максимальной скорости? Как правило, приоритет в одном получается за счет другого. Где та «золотая середина», которая дает наилучшие боевые качества? Очевидно, многое зависит от тактики и характера войны в воздухе в целом.
Известно, что максимальная скорость и скороподъемность существенно зависят от режима работы мотора. Одно дело длительный или номинальный режим, и совсем другое – чрезвычайный форсаж. Это хорошо видно из сопоставления максимальных скоростей лучших истребителей завершающего периода войны. Наличие режимов повышенной мощности существенно улучшает летные характеристики, но лишь на непродолжительное время, так как в противном случае может произойти разрушение мотора. По этой причине очень кратковременный чрезвычайный режим работы мотора, дававший наибольшую мощность, не считался в то время основным для работы силовой установки в воздушном бою. Он предназначался для использования только в самых экстренных, смертельно опасных для летчика ситуациях. Это положение хорошо подтверждает анализ летных данных одного из последних немецких поршневых истребителей — Мессершмитт Bf 109К-4.
Основные характеристики Bf 109K-4 приведены в довольно обширных материалах доклада, подготовленного в конце 1944 г. для канцлера Германии. Доклад освещал состояние и перспективы немецкого самолетостроения и готовился с участием германского авиационного научно-исследовательского центра DVL и ведущих авиационных фирм, таких как Мессершмитт, Арадо, Юнкерс. В этом документе, который есть все основания считать достаточно серьезным, при анализе возможностей Bf 109К-4 все приводимые его данные соответствуют только режиму продолжительной работы силовой установки, а характеристики на режиме максимальной мощности не рассматриваются и даже не упоминаются. И это не удивительно. Из-за тепловых перегрузок мотора летчик этого истребителя при наборе высоты с максимальным взлетным весом не мог долго использовать даже номинальный режим и вынужден был уже через 5,2 минуты после взлета снижать обороты и соответственно мощность. При взлете с меньшим весом ситуация улучшалась не намного. Поэтому говорить о каком-то реальном повышении скороподъемности за счет применения чрезвычайного режима, в том числе с впрыском водо-спиртовой смеси (система MW-50), просто не приходится.
На приведенном графике вертикальной скорости набора высоты (фактически это и есть характеристика скороподъемности) хорошо видно, какой прирост могло бы дать использование максимальной мощности. Однако подобный прирост носит скорее формальный характер, поскольку осуществить набор высоты на таком режиме было невозможно. Только в отдельные моменты полета летчик мог включить систему MW-50, т.е. чрезвычайного форсирования мощности, да и то тогда, когда системы охлаждения имели необходимые резервы по отводу тепла. Таким образом, система форсирования MW-50 хоть и была полезной, но не являлась для Bf 109К-4 жизненно необходимой и поэтому ставилась она далеко не на все истребители этого типа. Между тем, в печати публикуются данные Bf 109К-4, соответствующие именно чрезвычайному режиму с использованием MW-50, что совершенно не является характерным для этого самолета.
Сказанное выше хорошо подтверждается боевой практикой завершающего этапа войны. Так, в западной печати часто говорится о превосходстве «Мустангов» и «Спитфайров» над немецкими истребителями на западном театре военных действий. На Восточном фронте, где воздушные бои проходили на малых и средних высотах, вне конкуренции были Як-3 и Ла-7, что неоднократно отмечалось летчиками советских ВВС. А вот мнение немецкого боевого летчика В. Вольфрума:
Наилучшими истребителями, с которыми я встречался в бою, были Норт Америкен Мустанг Р-51 и русские Як-9У. Оба истребителя имели явное преимущество в характеристиках над Ме-109 независимо от модификации, включая Ме-109К-4
Комментарии, видимо, излишни. Можно только пояснить, что Як-9У имел скорость, близкую к Ла-7, а скороподъемность на номинале немного ниже, чем у Як-3 и Ла-7.
Несколько иначе, чем у Bf 109K-4, обстояло дело у «Мустанга» и «Спитфайра» XIV. Мотор V-1650-7, стоявший на Р-51D, имел не только 5-минутный чрезвычайный, но и 15-минутный боевой режимы работы. Этого времени было достаточно для ведения активного воздушного боя, и «Мустанг» постоянно имел преимущество в скорости во всем диапазоне высот по сравнению с Bf 109К-4. Правда, даже в этих условиях скороподъемность Р-51D была хуже, чем у советских истребителей, «Спитфайра» и Bf 109К-4. Данный его недостаток обуславливался вполне естественной причиной— гораздо большим относительным запасом топлива. Много топлива требовалось для получения весьма значительной для истребителя дальности полета, необходимой для сопровождения тяжелых бомбардировщиков.
В отличие от V-1650-7 мотор «Гриффон» 65 не имел боевого режима работы, и летчик «Спитфайра» XIV мог использовать либо номинальный режим, либо в отдельных эпизодах воздушного боя 5-минутный максимальный.
Было бы ошибкой считать, что режимы чрезвычайной мощности не очень нужны для истребителей. Это не так. Уже их наличие добавляло летчику уверенности в бою и давало потенциальную возможность в какие-то моменты получить дополнительный прирост энерговооруженности и за счет этого добиться временного превосходства или же оторваться от приготовившегося к атаке противника. Хотя не эти режимы работы моторов определяли возможности истребителей.
При сравнении высотно-скоростных характеристик отчетливо видно существенное различие в высотности советских и западных боевых машин. На малых и средних высотах Як-3 и Ла-7 имели очевидное преимущество перед более высотными «Спитфайром» и Bf 109К-4. На высотах 7-8 км превосходство в скорости всецело было на стороне западных истребителей. То же самое можно сказать и о скороподъемности, только в этом случае свое превосходство «Спитфайр» XIV и Bf 109К-4 проявляли на высотах свыше 5 км. Ниже «царили» Як-3 и Ла-7.
Справедливости ради следует отметить, что при создании последних модификаций Bf 109, таких как G-10, К-4 и К-6, немецкие конструкторы стремились в первую очередь улучшить высотные характеристики самолета, даже в ущерб его боеспособности на малой и средней высоте, где Bf 109К-4 по скорости и скороподъемности уступал разработанному гораздо раньше Bf 109G-2 (1942 г.). Акцент на высотность был необходим для повышения боеспособности Bf 109 в становившейся все более ожесточенной воздушной войне на Западном фронте.
Существует еще несколько важных показателей, влияние которых на боеспособность истребителей весьма велико. Один из них — обзор из кабины летчика. Отнюдь не случайно боевые летчики часто отдавали предпочтение самолету с лучшим обзором, даже несмотря на некоторый дефицит в летных данных. Привлекала возможность непрерывно видеть воздушную обстановку. В этом отношении был вне конкуренции Р-51D. Каплевидный фонарь и высокая посадка летчика давали великолепный обзор, несравненно лучший, чем у Bf 109K-4, «Спитфайра» XIV, и даже у Як-3 и Ла-7.
Среди первых реактивных истребителей выделяются двухмоторные самолеты Мессершмитт Ме 262 (Германия) и Глостер «Метеор» (Англия), которые строились серийно и применялись в конце войны.
Хотя первые реактивные самолеты и обладали рядом существенных недостатков, но, бесспорно, их появление ознаменовало собой начало качественно нового этапа развития авиации и явилось огромным достижением самолетостроения тех лет. Совсем скоро после окончания второй мировой войны реактивные машины стали основой истребительной авиации развитых стран.
Отдавая должное достижениям немецких и английских авиастроителей, нужно отметить, что упомянутые реактивные истребители имели сравнительно узкий диапазон тактического использования. Даже самый совершенный из них Ме 262 применялся в основном в качестве истребителя-бомбардировщика и перехватчика. Главным его достоинством была большая скорость, на 140-180 км/ч больше, чем у Bf 109К-4. В роли истребителя-перехватчика Ме 262 обладал еще одним преимуществом. Оно заключалось в том, что хотя Ме 262 уступал Bf 109К-4 в скороподъемности, но благодаря существенно большей скорости на режиме набора высоты он мог атаковать противника на более дальних рубежах.
Надо сказать, что Ме 262 имел и целый ряд недостатков, снижавших потенциальные возможности этого истребителя. Например, при перехвате тяжелых американских бомбардировщиков В-17 и В-24, летавших на высотах 7-8 км, летчик, как правило, не мог атаковать их из самой выгодной для истребителя позиции — сзади сверху. Быстрый разгон Ме 262 (двигатели на этой высоте дросселировать запрещалось) мог в этом случае привести к попаданию в малоизученную тогда область трансзвуковых скоростей. Вывести самолет из становившегося неуправляемым пикирования было практически невозможно. Кроме того, Ме 262 требовал хорошо подготовленных аэродромов, по крайней мере вдвое большего размера, чем те, на которых базировалась фронтовая авиация. Это обстоятельство не играло существенной роли в оборонительных действиях, но для участия в наступательных операциях Ме 262 по этой причине был бы не очень пригоден.
Подводя итог, отмечу, что Германии не удалось создать истребитель, который мог бы одинаково хорошо противостоять истребителям союзников как на Западном, так и на Восточном фронтах. Р-51D «Мустанг», «Спитфайр» XIV, Як-3 и Ла-7, оптимизированные под определенные условия борьбы в воздухе, имели превосходство над Bf 109К-4 (подобный результат получился бы и при сравнении другого серийного немецкого истребителя завершающего этапа войны Фокке-Вульф FW 190D-9). В то же время в области реактивного самолетостроения Германия оказалась лидером, создав незаурядный истребитель Ме-262. Аналогичные машины появились в армиях союзников только спустя несколько лет.