Страница 4 из 14
Corsair F4U-1. Архив редакции
В разных странах требование к одному и тому же типу боевой машины разнились. Объясняется это как существовавшим (или вероятным) противником и характером самой войны – оборонительная или наступательная, – так и театром военных действий. Именно последнее обстоятельство заставляло американцев и японцев проектировать истребители с большой дальностью полета.
Интересно отметить, что американцы, находившиеся в середине 30-х годов в области истребительной авиации как бы в тени (напоминая сильного стайера, не спешащего выходить вперед), резко активизировались и в течение двух лет создали «полный набор» необходимых им истребителей и моторов для них, быстро наладив массовый выпуск. Сказался высокий технический и экономический потенциал.
Несмотря на различия концепций, в совершенствовании существующих и создании новых истребителей было много общего. Все они имели больший вес, чем их предшественники. Скорость – качество № 1 – потребовало более мощных, но и более тяжелых моторов. Усилилось вооружение. На многих истребителях появились пушки, а на тех, где их не было (например, на большинстве американских), количество стволов крупнокалиберных пулеметов доходило до 6-8. В силу всего этого возросла нагрузка на крыло, приблизившись на самых тяжелых машинах к 180-200 кг/м2 . Для снижения посадочной скорости и улучшения горизонтальной маневренности применяются щитки, закрылки, а иногда и автоматические предкрылки. Внедряются новые, более скоростные профили крыла с небольшой относительной толщиной (14-16 процентов у корня и 7-10 процентов на концах крыла) и даже ламинарные (на Р-51 «Мустанг», а позднее – на Р-63 «Кингкобре»). Но широкого распространения ламинарные профили не получили, и однозначного суждения о целесообразности их применения, видимо, быть не может.
Улучшалась не только общая, но и местная аэродинамика. Фонарь кабины пилота стал обязательно закрытым, но еще не каплевидным, с ограниченным обзором задней полусферы. Отличный обзор назад, благодаря своеобраз-ной форме фюзеляжа и вписанного в него фонаря, имел только FW-190, да японские истребители, конструкторы которых раньше других применили каплевидные фонари. Ниши колес шасси стали полностью закрываться, убирающимся стало и хвостовое колесо. Герметизируются для исключения перетекания воздуха отсеки фюзеляжа…
Особую роль в снижении аэродинамического сопротивления играла винтомоторная группа. Рядные двигатели жидкостного охлаждения позволяли спроектировать очень обтекаемой носовую часть фюзеляжа, но два радиатора – масляный и водяной – портили все дело, особенно водяной, имевший большие габариты. Попытки избавиться от него предпринимались еще в середине 30-х годов. В СССР было спроектировано и построено несколько самолетов с пароконденсационной системой охлаждения: «Сталь-7» Р. Л. Бартини и проект истребителя «Сталь-8» на его основе; истребитель С. В. Ильюшина И-21 (ЦКБ-32); вариант И-17 Н. Н. Поликарпова… Лобовое сопротивление с такой системой охлаждения снижалось, но ВМГ получалось очень сложной в производстве и эксплуатации, низкой становилась боевая живучесть. Тем не менее, Э. Хейнкель в 1938 г. разработал и построил аэродинамически очень совершенный истребитель с аналогичной системой охлаждения (Не-100), который с тем же мотором, что и Bf-109Е, значительно превосходил последнего в скорости и скороподъемности (VMax = 650-660 км/ч). Но массовым этот самолет не стал, да, видимо, и не мог стать.
Совершенствуя систему охлаждения, конструкторы стали устанавливать радиаторы в специально спрофилированных туннелях, что значительно снижало их сопротивление, а потом и в центроплане (например, Р-39 «Аэрокобра», ИТП Поликарпова, И-220 Микояна и Гуревича…). Все эти мероприятия позволяли заметно увеличить скорость. Да и мощность моторов жидкостного охлаждения при обычной V-образной схеме к 1941 году возросла до 1200-1400 л.с. А многоцилиндровые двигатели, например, Н-образные 24-цилиндровые Ролс-Ройс «Нэпир» и «Сейбр» развивали 2000-2200 л.с., но при этом имели мидель, сравнимый со звездообразными моторами.
В это же время резкое увеличение мощности удалось получить у моторов воздушного охлаждения. Новые двухрядные 14-ти и 18-ти цилиндровые «звезды» были созданы во многих странах: P/W R-2800 и Райт R-3500, мощностью 2000-2300 л.с. в США; BMW-801 (1560-1700 л.с.) в Германии; М-81 (1600 л.с.), М-82 (1700 л.с.), М-71 (2000 л.с.), М-90 (1750- 2000 л.с.) в СССР… Высокая мощность таких двигателей, несмотря на больший мидель по сравнению с рядными моторами жидкостного охлаждения, позволяла создавать качественно новые истребители. И они в течение 1939-41 г.г. были спроектированы и построены.
Снижение аэродинамического сопротивление достигалось рациональным капотированием, установкой жалюзи на входе и «юбки» (или створок) на выходе, применением дефлекторов головок цилиндров, что очень важно для двухрядных «звезд»… Кроме того, и сами моторостроители помогали улучшать аэродинамику силовой установки: наличие редуктора позволяло не только получить оптимальный к. п. д. винта, но и сделать очертания передней части капота более плавными. Не прекращались поиски путей уменьшения диаметра двигателя…
Особую заботу о наилучшем использовании мотора на самолете проявила немецкая фирма BMW, создавшая не только хороший двигатель BMW-801, но и всю силовую установку. Конструктор самолета получал не мотор, а полностью ВМГ, представляющую собой отдельный агрегат с капотом, моторамой, системой охлаждения, который мог быть установлен на любом типе самолета.
Кроме совершенствования капотов NACA, иногда проектировались не совсем обычные капоты. Так, главный конструктор фирмы Кертисс Д. Берлин, совершенствуя Р-36 «Хоук», разработал капот, который делал истребитель похожим на машину с рядным двигателем. Воздух для охлаждения головок цилиндров поступал через сложный канал, воздухозаборник которого находился под большим коком винта. Однако заметного выигрыша не получалось: сопротивление такого капота если и снижалось, то незначительно, а несимметричный забор воздуха приводил к неравномерному охлаждению цилиндров.
В 1939 г. К. Танк на первом варианте FW-190 V-1, а в 1940 г. Поликарпов на И-185 с М-90 применили капоты с центральным входом воздуха 1*. Охлаждающий воздух поступал через центральное отверстие в большом коке, имеющем общие, плавные очертания с капотом, втулка винта закрывалась, в общем, обычным коком, расположенным внутри «главного» кока, за которым располагался вентилятор. На FW-190 он имел повышенное число оборотов, по сравнению с винтом, так как приводился во вращение от специального редуктора, а на И-185 – такое же число оборотов, как винт. Однако и эти капоты не получили широкого распространения. На FW-190 перегревался мотор. А И-185 из-за недоведенности М-90 летных испытаний не проходил. И хотя продувки в натурной аэродинамической трубе ЦАГИ дали положительный результат, применение такого капота Поликарпов отложил до «лучших времен». Причина, видимо, заключалась не только в нехватке времени накануне и во время войны, но и в сложности оптимизации такого капота, конструктивно более сложного и более тяжелого. Да и грамотно спроектированный обычный капот NACA при хорошем моторе позволял достичь очень высоких скоростей.
1* Иногда такие капоты назывались: «Капот с туннельным коконом» или «Кольцевой вращающийся капот».
P-39Q. Фото А. Дмитриева
P-51D в Корее. Архив редакции
А вот американских конструкторов, в отличие от советских и германских, при создании нового поколения скоростных истребителей такие проблемы, позволяющие «наскрести» десяток-другой км/ч скорости, похоже, занимали мало. Если взглянуть на носовую часть истребителей «Корсар», «Хеллкэт», «Биркэт», «Тандерболт» (на «изюминке» ВМГ этой машины остановимся ниже), оснащенным одним и тем же мотором R- 2800 разных модификаций, то можно заметить много общего. Отсутствие жаллюзи на входе, охлаждение регулировалось только «юбкой» на выходе, формы не радовали глаз изяществом… Отсутствовал даже кок винта, аэродинамике, вроде бы, никогда не противоречивший, а с эстетической точки зрения даже желательный… Думается, что причина заключалась не только в рационализме американских конструкторов, а, главным образом, в том, что они не испытывали дефицита мощности. R-2800 был выдающимся двигателем, мощность его постоянно росла – с 2000 л .с. в 1940 г. до 2800 л.с. в 1944 г. – и можно было сосредоточиться на общей аэродинамике, не особенно заботясь о «мелочах». Ни К. Танк, ни Н. Н. Поликарпов, ни С. А. Лавочкин позволить себе такое не могли, не имея даже к концу войны мотора мощностью 2000 л.с.