Do 335 «Pfeil»
Самый быстрый поршневой истребитель
Предисловие
Если бы проводился конкурс на самый необычный самолет, созданный в годы 2-й Мировой войны, Dormer Do-335 «Pfeil» имел бы все шансы занять одно из призовых мест. В отличие от своих конкурентов, которые, несмотря на передовую конструкцию, не имели заметной боевой ценности, «Pfeil» представлял собой удачную боевую машину. Это был один из самых быстрых истребителей с поршневым двигателем в истории авиации. Если бы немцам удалось решить технические проблемы, преследовавшие самолет на всех этапах его создания, и организовать его серийный выпуск, то в их руках оказался бы исключительный по своим качествам истребитель, способный эффективно бороться с любым самолетом противника.
Поэтому нет ничего удивительно го в том, что после войны союзники активно испытывали попавшие им в руки Do-335. Однако стремительное развитие реактивной авиации вскоре сделала Do-335 неактуальным.
Рождение концепции
Несмотря на необычность аэродинамической схемы, Do 335 не представлял собой какого-либо «ноу-хау» Дорнье, как часто думают. Тандемная схема расположения двигателей применялась на практике со времен 1-й Мировой войны. По этой схеме были созданы самолеты Fokker K.I., Fokker M-9 и Siemens-Schuckert DDr.I. В межвоенный период самолеты с тандемным расположением двигателя конструировали в разных странах. Наиболее известны такие машины, как советские АНТ-23 (И-12) и САМ-13, французский Arsenal VG-20 (VB-20) или голландский Fokker D-XXIII.
Исключая французский самолет, все машины имели похожую конструкцию: в короткой гондоле-фюзеляже располагались передний и задний двигатели, между которыми находилась кабина пилота. Передний двигатель вращал тянущий винт, а задний — тол кающий. Поскольку заднюю часть фюзеляжа занимал мотор, самолеты вынужденно оснащались двухбалочным хвостовым оперением. Так как фюзеляж был коротким, задний двигатель находился в районе центра тяжести самолета и не нарушал центровку всей конструкции. В случае удлинения фюзеляжа, крутящий момент от заднего двигателя приходилось бы переда вать на винт через длинный вал, что неизбежно привело бы к сильным вибрациям, устранить которые пока никому не удавалось.
Первые самолеты с тандемным расположением двигателей появились уже спустя несколько лет после историчес кого полета братьев Райт. В 1911 году во Франции был создан самолет Аего-Torpile с винтом на хвостовой оконечности фюзеляжа. Аналогичный по схеме самолет создал и инженер Д. Де Брюйер. Его самолет, обозначенный аббревиатурой C.I., единственный раз поднялся в воздух в апреле 1917 года. Самолет пролетел несколько метров, после чего упал и разбился. Кроме длинного вала, соединявшего задний двигатель с толкающим винтом, на самолете C.I. имелась еще одна особенность, а именно трехточечное шасси с носовой опорой. Подобная схема напрашивалась сама собой, поскольку требовался нужный клиренс для заднего винта.
Кроме сильной вибрации, толкающий винт в хвостовой части фюзеляжа имел еще один недостаток. Самолеты с толкающим винтом, расположенным за хвостовым оперением, отличались низкой эффективностью рулей. У самолетов традиционной схемы, хвостовое оперение обдувается потоком воздуха, идущим от тянущего пропеллера, в то время как у самолетов с толкающим винтом такого потока нет. Но это не главное. Главная причина заключает ся в том, что отклонение воздушных потоков от рулей практически нейтрализуется мощным воздушным потоком от толкающего винта.
Двухбалочная схема позволяла устранить вибрацию и сохранить эффективность рулей, но приводила к тому, что повышалось аэродинамическое сопротивление самолета.
Проблемы, связанные с вибрацией длинного вала, долгое время не удава лось разрешить. Французский самолет VG-20, хоть и оснащался двумя двигателями, расположенными тандемом, но оба двигателя вращали два соосных винта, вращавшихся навстречу друг другу. Только таким образом удалось избавиться от вибрации. Аналогичная схема использовалась и на советском самолете «С» КБ Болховитинова.
Лишь к началу 40-х годов появилось несколько самолетов, у которых удалось решить проблему вибрации. Одним из этих самолетов и стал Dornier Do-335 «Pfeil». Другим само летом с длинным валом стал широко известный американский истребитель Bell P-39 «Aerocobra», однако у него винт располагался классически.
Однако схема «тяни-толкай» имела и множество достоинств, ради которых многие конструкторы пытались воплотить эту схему в железе. Прежде всего, такая схема отличалась минимальным аэродинамическим сопротивлением. Самолет имел классический силуэт с «чистым» крылом без двигательных гондол, нарушавших аэродинамику. При этом сохранялись все достоинства двухмоторного самолета, в том числе большой запас мощности и безопасность полета. Даже в случае отказа одного двигателя, можно было продолжить полет на втором моторе.
Более того, если у классических двухмоторных самолетов в случае отказа одного из двигателей возникал перекос тяги. Этот перекос приходи лось в полете компенсировать рулями. Однако при посадке такой перекос часто приводил к аварии и разрушению машины. При тандемном расположении двигателей такой перекос, очевидно, возникнуть не мог в принципе. Век торы тяги обоих двигателей совпадали. Существовала даже возможность экономического полета с только одним включенным двигателем. В случае боевого самолета, задний двигатель защищал спину пилота от пуль и осколков, что позволяло уменьшить массу бронирования.
О серьезных недостатках тандемной схемы, мы уже говорили. Но имелись и меньшие недостатки. В частности, задний винт представлял серьезную угрозу для пилота в том случае, если тому приходилось покидать машину с парашютом. Кроме того, существовал заметный риск повредить задний винт при взлете или посадке. Еще одним досадным недостатком, выявленным в ходе испытаний Do-335 «Pfeil», была плохая устойчивость. Траектория полета Do-335 напоминала синусоиду с небольшой амплитудой. Этот эффект объяснялся неуравновешенностью вращающих моментов переднего и заднего двигателя. В результате возникали колебания, которые нарушали продольную и поперечную устойчивость самолета. В таких условиях вести прицельный огонь было очень трудно. Do 335 не представлял исключения и имел сниженную эффективность рулей.
До Do 335
Историю Do-335 следует начать с представления его конструктора. Клавдиус Дорнье принадлежал к самому старому поколению немецких авиаконструкторов. С 1910 года Дорнье работал на знаменитой фирме Zeppelin Luftschiffbau, где занимался исследованием аэродинамики металлических рулей. Полученный при этом опыт Дорнье позже широко использовал при создании собственных самолетов. Фирменным знаком его конструкций было широкое замещение традиционного дерева металлом.
Когда началась 1-я Мировая вой на Дорнье перевели на филиал фирмы Zeppelin, завод Zeppelin Werke Lindau GmbH. Главной сферой его интересов стало проектирование многомоторных гидросамолетов. Первой из его летающих лодок стала Rs-I (Riesenflugboot I). Этот самолет примечателен тем, что он стал первым немецким самолетом, в конструкции которого использовался дюралюминий. Самолет закончили в октябре 1915 года, но его потеряли в результате шторма прежде, чем успели облетать. Удачнее сложилась судьба трехмоторного Rs Па, который впервые поднялся в воздух 30 июня 1916 года. Вскоре самолет переделали, оснастив четвертым мотором, и присвоили обозначение Rs lib. Это была большая летающая лодка, оснащенная четырьмя двигателями Maybach мощностью 240 л.с./177 кВт каждый. Дорнье необычным способом решил вопрос с размещением двигателей. Он их расположил попарно в двух мотогондолах, причем передний двигатель вращал тянущий винт, а задний — толкающий. С этого момента такое расположение двигателей стало другим фирменным знаком Дорнье.
Следом за Rs-lib последовал Rs-IV. Этот самолет был выполнен по аналогичной схеме. К сожалению, машину пришлось отправить на слом в 1920 году, так как она не отвечала требованиям Версальского договора.