Крылья 7
КРЫЛЬЯ — дайджест лучших публикаций об авиации Научно-популярный сборник Выпуск 7, сентябрь-октябрь 1996 г.
На первой странице обложки рисунок В. Воронина, на второй-четвертой — рисунки С. Ершова.
Текст
Владимира Котельникова
Чертежи А. Юргенсона Макет А. Фирсова
Супермарин "Спитфайр"
Реджинальд Митчелл
Истребитель Реджинальда Митчелла
В годы Первой мировой войны небольшая фирма "Пембертон Биллинг" из английского городка Вулстон занялась ремонтом самолетов морской авиации. Постепенно там начали самостоятельно конструировать и строить небольшие машины. Перед концом войны фирму переименовали в "Супермарин уоркс".
В 1919 году пост главного конструктора "Супермарин" занял талантливый самоучка (у него не было высшего образования) Реджинальд Митчелл; ему исполнилось тогда всего 24 года. В соответствии с названием фирма делала упор на производство гидросамолетов. В 20-х-30-х годах Митчеллу удалось спроектировать несколько удачных летающих лодок, принятых на вооружение в Англии и в других странах ("Саутгемптон" — 1925 г., "Скапа" — 1934 г., "Сигалл" — 1937 г., "Стренрир" — 1935 г., "Уолрэс" — 1933 г.).
Большую известность дала конструктору серия рекордных и гоночных гидросамолетов, выпущенных в 20-х годах. Первый успех принесла летающая лодка-биплан "Си Лайон", выигравшая в 1922 г. весьма престижные гонки на Кубок Шнейдера. Три года спустя поплавковый S.4, уже выполненный по схеме моноплана, поставил мировой рекорд скорости для самолетов своего класса. В 1927 г. S.5, являвшийся развитием конструкции S.4, опять выиграл гонки на Кубок Шнейдера. Через два года появился S.6, повторивший успех предшественника и также поставивший новый мировой рекорд. В 1931 г. модернизированный S.6B завоевал для Англии Кубок Шнейдера, а затем побил рекорд 1929 г.
Успехи, достигнутые в работе над этими скоростными машинами, по-видимому, побудили Митчелла обратиться к новой для него области — конструированию истребителей. Осенью 1931 г. английское министерство авиации выдало техническое задание F.7/30 на новый одноместный дневной и ночной истребитель, который должен был заменить в строю королевских ВВС уже устаревающий биплан Бристоль "Бульдог". Требования задания были достаточно расплывчаты, что предоставляло широкую свободу творчества конструкторам (например, можно было использовать любой мотор английского производства). Единственное, что жестко оговаривалось — вооружение истребителя: четыре пулемета и четыре бомбы по 20 фунтов (по 9 кг).
Начало 30-х годов являлось периодом застоя для королевских ВВС; отсутствие явно выраженного потенциального противника и кризис в экономике, сокращавший бюджетные ассигнования, вели к острой конкуренции в борьбе за военные заказы. Свой ответ в виде проектов на задание F.7/30 дали сразу восемь фирм. Пять предложили бипланы ("Бристоль", "Хоукер", "Уэстленд", "Блэкберн", "Глостер") и еще три — монопланы ("Бристоль", "Виккерс" и "Супермарин").
Предложенный "Супермарин" "тип 224" не очень-то напоминал будущий "Спитфайр", но именно от него и выводят родословную знаменитого самолета. Первый истребитель Митчелла являлся цельнометаллическим свободнонесущим монопланом с характерным крылом типа "обратная чайка", в месте излома которого располагались неубирающиеся шасси в обтекателях-"штанах". Очень мощный по тем временам двигатель Роллс-Ройс "Госхок" в 660 л.с. оснащался испарительной системой охлаждения, позволявшей сочетать хорошую аэродинамику, малую массу и надежную работу весьма теплонапряженного мотора.
Рекордный S.6
Опытный истребитель "тип 224"
Первый опытный "Спитфайр" в исходном виде в ААЕЕ (Мартлшем-Хис) в апреле 1936 г. Обратите внимание на руль поворота и отсутствие выступающих выхлопных патрубков.
Эта же машина после доработки
"Тип 224" впервые поднялся в воздух в феврале 1934 г. и сразу показал конструкторам, что действительность может быть весьма далека от теорий и расчетов. Первый удар нанесла казавшаяся столь перспективной система охлаждения. В "типе 224" вода под высоким давлением прокачивалась через двигатель, затем расширялась, сразу переходя в пар, который поступал в конденсаторы в передней кромке крыла и там обратно превращался в воду. Вода стекала в баки-накопители в верхней части "штанов", а оттуда насосы гнали ее в основной бак перед мотором. Вроде бы все просто, но на практике в этой схеме выявилось множество "дыр". Любое колебание давления в системе могло преждевременно перевести перегретую воду в пар, что сразу вело к перегреву мотора при запирании насосов паровой пробкой. Быстрый набор высоты на полном газу приводил к тому, что пар не успевал конденсироваться в крыльях и фонтанами бил из предохранительных клапанов. Последнее делало весьма проблематичным использование машины в качестве перехватчика.
Да и летные данные "типа 224" оказались невысоки. В итоге, победителем конкурса оказался биплан SS.37 фирмы "Глостер" (будущий "Гладиатор"), которому "тип 224" уступал и по скорости, и по маневренности, и по скороподъемности. Единственный построенный самолет "типа 224" окончил свою жизнь в качестве мишени на одном из полигонов ВВС в 1937 г.
Но Митчелл не был обескуражен неудачей и приступил к доработке своего проекта. В июле 1934 г. появился "тип 300", теперь уже с крылом без излома, кабиной закрытого типа (раньше был только маленький ветровой козырек) и убирающимся шасси (включая хвостовое колесо). Крыло от варианта к варианту становилось все тоньше, контуры фюзеляжа постепенно приближались к будущему "Спитфайру", но конструктор по-прежнему ориентировался на мотор "Госхок" с испарительным охлаждением. В качестве альтернативы рассматривался новый мотор фирмы "Нэпир" — "Даггер" в 700 л.с. Но в ноябре был сделан решающий шаг в направлении к "Спитфайру" — на самолет решили поставить экспериментальный двигатель Роллс-Ройс PV12, впоследствии названный в серии "Мерлином" (на этой стадии он развивал 790 л.с., но фирма рассчитывала довести его мощность до 1000 л.с.). Это решение поддержало министерство авиации, выделившее 10000 фунтов на постройку опытного самолета и оформившее это заданием F.37/34 (фактически, дополнением к F.7/50). До этого доработка проекта велась "Супермарин" за свой счет, точнее, за счет концерна "Виккерс", в который фирма входила с 1928 г.
Предложенный Митчеллом в январе 1935 г. проект истребителя под мотор PV12 был уже очень схож с будущим "Спитфайром". На нем ввели тонкое, эллиптическое в плане крыло, обеспечивающее малое аэродинамическое сопротивление и высокую подъемную силу, что давало немалые преимущества в летных качествах самолета. Ту же форму приобрело и горизонтальное оперение. Рациональная конструкция силового набора сделала крыло легким и прочным. Несколько непривычным было складывающееся "наружу" шасси с узкой колеей. Здесь также заложили новинку — такая схема уменьшала нагрузку на крыло при посадке. Возможно, что это решение переняли у немцев — к тому времени в Англии досконально изучили закупленный в Германии Хейнкель Не 70. Однако охлаждение двигателя по-прежнему предполагалось испарительным, лишь для взлетного режима собирались использовать выпускаемый на это время под фюзеляж дополнительный радиатор. В апреле 1935 г. изготовили полноразмерный макет нового истребителя.
К этому времени вооружение из четырех пулеметов уже представлялось недостаточным, учитывая появление на вооружении в разных странах цельнометаллических бомбардировщиков. Еще в 1934 г. было подготовлено задание F.5/34 на истребитель с восемью пулеметами. Однако наибольшее влияние на концепцию "Спитфайра" оказало задание F. 10/35 на истребитель-перехватчик, под требования которого и был, в основном, подогнан "тип 300". F. 10/35, по сравнению с F.37/34, резко снижало требуемую продолжительность полета (а с ней и запас горючего), бомбовая подвеска в нем отсутствовала, а вооружение складывалось из 6–8 пулеметов калибра 7,69 мм ("Виккерс MkV" или "Браунинг"). В итоге, самолет приобрел четкую оборонительную ориентацию как перехватчик, способный вести воздушный бой и с истребителями, и с бомбардировщиками.