Экспериментальный самолет Junkers J.1 Blechesel. Германия

Экспериментальный самолет Junkers J.1, получивший прозвище Blechesel (жестяной осел), был первым в мире летавшим цельнометаллическим самолетом. Построенный в начале Первой Мировой войны, когда авиационные конструкторы в основном полагались на покрытые тканью и укрепленные стойками и тросами деревянные конструкции, Junkers J.1 был революционной разработкой в области конструкций самолетов. Этот цельнометаллический самолет был построен и облетан спустя всего 12 лет после состоявшегося в декабре 1903 года исторического полета биплана братьев Райт «Flyer I». Экспериментальный самолет Хуго Юнкерса так и не получил от Инспекции ВВС (Inspektion der Fliegertruppen — Idflieg) официальных индексов «A» и «E». Дело в том, что данные обозначения предназначались для машин, разработанных для Имперских военно-воздушных сил Германии (Deutsche Luftstreitkräfte), в то время как Blechesel в первую очередь представлял собой практическую демонстрацию идей Хуго Юнкерса в области авиационных конструкционных материалов. Поэтому данный самолет официально был известен под заводским обозначением компании Junkers – J.1 [1].

Проектирование и разработка

Хуго Юнкерс, который уже продемонстрировал свои инженерные способности изобретением калориметра и постройкой двигателей внутреннего сгорания, впервые заинтересовался авиацией в 1907 году, когда его коллега профессор аахенской высшей школы Ханс Райсснер (Hans Reissner) обратился к нему за помощью в авиастроении. Пять лет спустя Райсснер с помощью Юнкерса начал строительство своего цельнометаллического самолета с передним горизонтальным оперением, получившего наименование «Ente» (утка). Компания Хуго Юнкерса построила несущие поверхности и радиатор конструкции Райсснера. Проблемы, возникавшие при постройке «Ente», заставили Юнкерса задуматься над конструкциями планеров самолетов и решать сложную задачу удаления внешних расчалок, распространенных тогда среди конструкций самолетов. В 1910 году Хуго Юнкерс запатентовал в Германии схему самолета «летающее крыло». Когда вспыхнула Первая Мировая война профессор Юнкерс направил свой острый ум на решение военных проблем.

После начала Первой Мировой войны Хуго Юнкерс и научно-исследовательский институт (Forschungsanstalt) его компании начали проектно-конструкторские работы по реализации идеи Юнкерса по созданию проектов самолетов, позволявших обойтись без создававших сопротивление внешних креплений и расчалок. Его работы над конструкцией райсснеровской «Ente» убедили его в необходимости использовать металл в качестве основного конструкционного материала. Но поскольку идеальный металлический сплав для авиастроения – дюралюминий – был изобретен в Германии за шесть лет до описываемых событий и еще имел склонность к расслаиванию и ряду других нежелательных характеристик при работе с металлом в листовой форме. Как следствие профессору Юнкерсу в качестве конструкционного материала для своего первого цельнометаллического самолета пришлось использовать листы тяжелой электротехнической стали, аналогичной листам черного металла, использовавшегося в шихтованных стальных сердечниках трансформаторов электродвигателей переменного тока.

В июле 1915 года компания Junkers получила от германского правительства свой первый авиастроительный контракт (№96/7.17 A7/L) на создание двухместного цельнометаллического самолета с максимальной скоростью 130 км/ч, удельной нагрузкой на крыло 50 кг/м² и двигателем мощностью 100 л.с.. Инженеры компании Junkers глава Forschungsanstalt компании Отто Мадер (Otto Mader) и глава отдела конструктивных материалов и испытаний Ханс Штюдель (Hans Steudel) начали работы над проектом. В сентябре 1915 года Junkers J.1 был готов, а в ноябре машина прошла начальные летные испытания.

Новаторские особенности конструкции

Когда в ноябре 1915 года Junkers J.1 был впервые представлен экспертам Deutsche Luftstreitkräfte, они увидели перед собой новаторский пример конструкции самолета будущего. Экспериментальный самолет J.1 отличали гладкая, хорошо продуманная конструкция с низким уровнем сопротивления, полностью устранявшая необходимость крупных внешних подкосов. Исключение составляли хвостовое оперение, где для поддержки стабилизатора с переменным углом атаки были использованы подкосы, хвостовой костыль и две перекрещивающиеся расчалки вдоль передней вертикальной плоскости основных стоек шасси.

Силовой набор фюзеляжа состоял из сварных шпангоутов, изготовленных из стального углового полосового проката и двутавровых балок, и лонжеронов, выполненных из стальных труб. В качестве обшивки фюзеляжа использовались полосы из листовой стали шириной 42 см. Новаторская конструкция свободнонесущего крыла позволила сделать его внешние поверхности поразительно гладкими и также как и фюзеляж покрывалась уложенными в направлении хорды полосами из листовой стали. Корневые части крыла имели ширину хорды примерно 75% высоты фюзеляжа. Профиль крыла от корневых частей до законцовок изменялся три раза. Изменение профиля крыла происходило одновременно с сужением его передней и задней кромок. Данные изменения профиля крыла вскоре станут визитной карточкой проектов компании Junkers. В 1918 году эта особенность использовалась в конструкции цельнометаллического одноместного истребителя-моноплана Junkers D.I, в обшивке которого использовался гофрированный дюралюминий. Также в конструкции Junkers J.1 использовались стальные панели с гофром, расположенным вдоль размаха крыла от корневых частей до законцовок. Скрытые гладкой обшивкой данные гофрированные панели использовались для увеличения прочности крыла. Данный элемент конструкции J.1 в дальнейшем использовался в цельнометаллических самолетах, в частности в крыле созданного в 1935 году тяжелого американского бомбардировщика Boeing B-17 Flying Fortress.

В качестве силовой установки самолета был выбран шестицилиндровый двигатель водяного охлаждения Mercedes D.II, развивавший мощность 120 л.с.. В конструкции самолета использовался простой разделенный по горизонтали капот с двухстворчатыми зажимными устройствами. Капот охватывал картер двигателя и нижнюю часть блока цилиндров. Имевший передовую компоновку радиатор системы охлаждения двигателя размещался под передней частью фюзеляжа. Отверстие с передней стороны радиатора располагалось сразу же позади точек крепления к фюзеляжу передних опор стоек шасси. Корпус радиатора имел ширину расположенного над ним фюзеляжа.

Также как у истребителя Fokker Eindecker у экспериментального самолета Junkers J.1 вертикальное оперение было «цельноповоротным», т.е. было лишено неподвижного киля и состояло из одного руля направления. Также как и у крыла, силовой набор и обшивка хвостового оперения также состояли из штампованной и листовой стали. Угол атаки стабилизатора мог быть изменен на земле.

История применения

Перед первым полетом Junkers J.1 в соответствии с требованиями Idflieg прошел испытания со статической нагрузкой с обычным для таких тестов использованием мешков с песком, а также испытания нагрузкой, прочностные испытания и испытания статической тяги, которые были проведены с выбранной комбинацией двигателя и винта. Статические испытания были завершены 3 декабря 1915 года, после чего были начаты испытания по определению тяги двигателя. Завод компании Junkers еще не имел собственного испытательного аэродрома и поэтому для проведения программы летных испытаний собранный J.1 был доставлен на аэродром 1-го запасного авиационного отряда (Fliegerersatzabteilung 1 – FEA 1), который был расположен к западу от Берлина в Дёберице (Döberitz). 

12 декабря лейтенант Теодор Маллинкродт (Leutnant Theodor Mallinckrodt) из FEA 1 был назначен для выполнения рулежек и короткого «подскока», который был выполнен на высоте около 3 метров. Однако порыв ветра, пойманный правой консолью крыла, заставил законцовку левой консоли крыла Junkers J.1 царапнуть землю. Левая сторона фюзеляжа J.1 была погнута внутрь по направлению к задней части крепления крыла. Ремонт был сделан в течение праздников конца 1915 года и для проверки конструкции самолета после ремонта были проведены дополнительные статические испытания.

Вторая попытка полета на J.1 была выполнена 18 января 1916 года в Дёберице ефрейтором Паулем Арнольдом (Gefreiter Paul Arnold) из FEA 1. Во время этого полета J.1 достиг высоты в 80 метров. Большая длина разбега в 200 метров была вызвана неправильной установкой угла атаки стабилизатора, поскольку было сочтено, что хвост самолета слишком тяжелый. В тот же день после корректировки угла атаки стабилизатора, обеспечивающую балансировку горизонтального полета, лейтенант Маллинкродт сделал еще одну попытку, достигнув высоты 900 метров после более короткого разбега. В полете J.1 показал приемлемые управляемость и устойчивость.

На следующий день, 19 января, Маллинкродт вновь взлетел на J.1 для проведения летных испытаний, которые состояли из пролета трассы длиной 7 километров на высотах 200–300 метров. Во время этого пролета ему удалось разогнать Junkers J.1 до скорости 170 км/ч. По сравнению с серийно выпускавшимся двухместным вооруженным самолетом-разведчиком Rumpler C.I имел максимальную скорость на 30 км/ч большую несмотря на то, что тот оснащался более мощным двигателем Mercedes D.III. Однако более легкая деревянно-полотняная конструкция машины Эдмунда Румплера имела намного лучшую скороподъемность, чем экспериментальный стальной самолет Хуго Юнкерса.

В конце января 1916 года компания Junkers получила контракт на дальнейшее развитие его цельнометаллической концепции. В рамках работ по данному контракту был создан цельнометаллический одноместный истребитель Junkers J.2, который являлся развитием J.1 и, оставшись остался в числе опытных, и так и не попал на фронт.

Вероятно, Junkers J.1 не поднимался в воздух после января 1916 года. Тем не менее, машина была сохранена и после окончания Первой Мировой войны была выставлена в берлинском музее авиации. К большому сожалению, этот самолет погиб в годы Второй Мировой войны во время одного из ранних налетов Королевских ВВС на Берлин.

Ходили слухи, что после первых полетов J.1 на заводе компании Junkers рабочими была изготовлена из металла масштабная модель этого самолета и что данная модель после Первой Мировой войны была выставлена в расположенном в Филадельфии, штат Пенсильвания, франклиновском институте (Franklin Institute). Однако о судьбе данной модели нет никакой информации.

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип: Junkers J.1

Назначение: экспериментальный самолет

Экипаж: 1 человек

Силовая установка: один шестицилиндровый рядный двигатель водяного охлаждения Mercedes D.II, развивавший мощность 120 л.с.

Размеры:

размах крыла 12,92 м
длина 8,64 м
высота 2,49 
площадь крыла 24,34 м²

Вес:

пустого 920 кг
с полной нагрузкой 1080 кг

Летные характеристики:

максимальная скорость 170 км/ч

1. не следует путать Junkers J.1 с созданным позже бронированным цельнометаллическим полуторапланом Junkers J 4, принятым на вооружение Deutsche Luftstreitkräfte род обозначением Junkers J.I (с использованием римской цифры)

источники:

• текст — http://en.wikipedia.org/wiki/Junkers_J_1 
• фотографии — http://www.airwar.ru/enc/fww1/juj1.html