Четыре проекта высотных самолётов компании Junkers

Данный материал был переведен уважаемым коллегой NF. Перевод был выполнен в августе 2014 года.

Уже вскоре после завершения Первой Мировой войны начали проводить систематические исследования, целью которых было выполнение высотных полётов. В 1920 году рекорд высоты полёта достиг отметки примерно десяти километров. В течении менее чем 10 лет этот рекорд увеличился до 12,7 км. В мае 1929 года пилот Вилли Нойенхофен (Willi Neuenhofen) на оснащенном английским двигателем Jupiter-VII немецком самолёте Junkers W 34 установил новый рекорд высоты в 12740 метров.

Ни один из этих рекордов высоты полёта в течение нескольких лет, последовавших после их установления, не имел для пассажирского воздушного сообщения никакого практического значения. При установлении подобных рекордов самолёт сразу же после взлёта с аэродрома начинал круто набирать высоту практически над аэродромом и затем, планируя, снижался и садился на тот же самый аэродром. В ходе данных полётов самолёт пролетал незначительное расстояние, пилот надевал кислородную маску или специальный высотный костюм.

Преимущества стратосферного полёта можно было бы использовать в пассажирской авиации, заменив кислородную маску и высотный костюм герметичными кабиной пилотов и пассажирским салоном, в которых следовало поддерживать нормальное давление воздуха. Так же следовало значительно увеличить дальность полёта самолётов. Теоретически всё это можно было сделать, потому что в стратосфере при той же самой продолжительности полета самолёт может преодолеть большее расстояние, нежели при полете на более низких высотах.

Пожалуй, первой серьёзной попыткой в этом направлении был созданный в конце 1920 годов в Дессау высотный самолет Junkers J 49. Это был первый специально созданный в Германии самолёт с герметичной кабиной способный выполнять полёты на больших высотах. Самолёт был создан в результате совместной работы компании Junkers немецкого научно-исследовательского института авиации (Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt), проведенной по заказу общества взаимопомощи немецкой науки (Notgemeinschaft der deutschen Wissenschaft). По другим данным J 49 был разработан по заказу вооруженных сил Германии (Reichsweh) с определённой целью в интересах вооруженных сил, вследствие чего всё, что касалось данного проекта в то время, было строго засекречено.

J 49 сначала был не более чем опытный образец с многочисленными «детскими болезнями». Поначалу этот самолёт должен был летать с нормальным двигателем вместо предусмотренного, но еще не имеющегося в распоряжении подходящего высотного мотора. Значительные сложности возникали и во время работ по созданию герметичной кабины, во время которых не всё шло гладко.

Сначала J 49 не имел возможности набрать высоту большую, чем семь километров, хотя по расчетам он должен был достигать почти в два раза большую высоту.

Первый полёт J 49 состоялся 2 октября 1931 года. 1 ноября 1931 года J 49 с двухступенчатым нагнетателем, вторая ступень которого рассматривалась только в качестве промежуточной ступени, при полётном весе в 4 тонны достиг высоты 12,5 км. Из-за возникавших в процессе полёта колебаний крыльев и недоведённости авиационного двигателя L88 на J 49 решили не устанавливать более высотный вариант этого мотора, оснащенный трехступенчатым нагнетателем, и винт с регулируемым шагом лопастей. Согласно расчетам переоборудованный подобным образом самолёт должен был иметь возможность достигать высоты 16 км. Один J 49 был оснащен дизельным двигателем Jumo IV и в 1936 году во время аварии получил повреждения.

В ходе испытаний J 49 выяснилось, что из-за длинных стоек шасси во время взлёта, в процессе полёта и при посадке возникают серьёзные проблемы. Обзор для пилота из кабины, имевшей небольшие иллюминаторы, был явно недостаточным. К тому же впереди располагался двигатель, что еще более снижало обзор.

взгляд на герметичную камеру позволяет представить, насколько ограничен был обзор пилота через маленькие иллюминаторы. С таким обзором взлетать и садиться было очень непросто

Этот негативный опыт и уже упомянутые проблемы, возникшие при создании герметичной кабины, привели к тому, что еще в 1930 году еще перед первым полётом J 49 у Хуго Юнкерса возникла идея значительно улучшить обзор для пилота. Так же возникли идеи доработки силовой установки, которую предполагалось разместить в герметичном отсеке. Этот отсек предполагалось соединить с герметичной камерой герметичным лазом, что позволило бы в процессе полёта производить осмотр и регулировку силовой установки. Еще одной проблемой была необходимость защиты герметичной кабины экипажа от разрушившихся лопастей воздушного винта, если воздушный винт по какой-либо причине будет сорван с креплений.

крупный план самолета Junkers J 49. Из-за плохого обзора полет с большой долей вероятности можно было бы назвать слепым

Результатом этих размышлений стали четыре варианта компоновки высотных самолётов, которые соответствовали бы предъявляемым к ним требованиям. Предложения предусматривали изготовление одного одномоторного, одного двухмоторного и двух четырехмоторных высотных самолётов.

Все эти четыре предложенных к рассмотрению проекта самолётов имели схожую, типичную для компании Junkers конструкцию моноплана с нижним расположением крыла. Как и на J 49 герметичная камера должна была располагаться в выполненном из гофрированных листов металла фюзеляже. Но в отличие от J 49 у этих проектов в очень коротком, едва выступающем за переднюю кромку крыла фюзеляже, располагалась кабина пилота. Благодаря этому почти все проблемы с обзором пилота, имевшие место на J 49, были разрешены. 

У одномоторного варианта силовая установка должна была располагаться в находящейся над фюзеляжем гондоле аналогично тому, как это выполнялось на летающих лодках. В таком варианте воздушный винт должен был размещаться перед передней частью фюзеляжа. Кроме стоек фюзеляж и гондолы должны были соединяться герметичным проходом (Baldachin), по которому механик или техник во время полёта смогли бы подобраться в гондолу к установленному в ней двигателю.

В трех других вариантах гондолы с силовыми установками должны были располагаться по обе стороны от фюзеляжа и так же должны были соединяться герметичными проходами. Гондолы с силовыми установками должны были устанавливаться горизонтально или с небольшим V-образным наклоном. И на этих вариантах отдельные герметичные отсеки должны были отделяться друг от друга герметичными переборками или дверьми с противодавлением. У четырехмоторного варианта силовая установка должна была размещаться в двух герметичных отсеках, расположенных в крыле по обе стороны от фюзеляжа. В данных герметичных отсеках должен был иметься доступ к воздушным винтам, которые должны были располагаться таким образом, чтобы в случае аварии не могли повредить гермокабину.

схемы трех многомоторных версий проектировавшихся компанией Junkers высотных самолётов. Герметичные кабины должны были быть защищены от обломков воздушного винта и образования льда

В то время как Германии все разработки, касавшиеся высотных самолётов, в основном имели отношение к одномоторной машине Junkers J 49, за рубежом же большое внимание уделяли многомоторным самолётам. Во всяком случае, в США в 1931 году было опубликовано изображение подобного многомоторного стратосферного летательного аппарата, который рядом деталей напоминал запатентованный фирмой Junkers самолёт.

Из разрабатывавшихся в те годы проектов одно- и многомоторных высотных самолетов для изготовления модели был выбран вариант с одним двигателем, при помощи которого можно было бы выполнять почти все задачи, касающиеся высотных самолётов. У различных вариантов различалось расстояние между гондолами с двигателями силовой установки и фюзеляжем. Более полные данные других вариантов до наших дней, к сожалению не сохранились. Все четыре типа разрабатываемых высотных самолётов имели схожие по конструкции носовую часть и форму крыла. Все эти детали были характерными для самолётов фирмы Junkers.

В качестве иллюстрации этой разработки была использована созданная не в 1930 году модель. Модель изготовлена в наше время и призвана показать в трех проекциях сформированную примерно 50 лет назад компоновку высотного самолёта. Пусть эта модель и не во всем схожа с тогдашним проектом самолёта. Моделистам будет интересно узнать, что несущие плоскости и шасси взяты от выпущенного компанией Monogram модели самолета Ford-Trimotor, в фюзеляж, хвостовое оперение и элероны от выпущенного компанией Faller модели самолета Ju 52/3m. Само собой разумеется, что все эти элементы были соответствующим образом модифицированы. Оставшееся узлы: моторная гондола, выхлопная система, пилоны, воздушные винты и прочее взято у модели компании «Grabbelkiste», носовая часть модели была доработана.

фотографии модели одномоторной версии проектировавшегося высотного самолёта позволяют разглядеть на них типичные конструктивные особенности машин компании Junkers. Высокорасположенный двигатель и необычно короткий нос фюзеляжа можно увидеть и на представленных ниже схемах многомоторных версий

Сложности, выявленные при разработке J 49, возникли с одной стороны из-за технических проблем вызванных возникновением колебаний, а с другой стороны связаны с силовой установкой, поскольку только через несколько лет после первого полёта удалось получить приемлемые высотные характеристики. Кроме того, критическое положение, в котором находилась компания Junkers, стало основной причиной, из-за которой четыре описанных выше проекта программы развития высотного самолёта J 49 не могли быть реализованы на практике. 

Источники:

1) Deutsches Patent 578 933, Junkers, Dr.-Ing. e.H. Jugo, in Dessau »Propellergetriebenes Luftfahrzeug für Flüge in großen Höhen«, angemeldet am 3. Juli 1930, veröffentlicht 1. Juni 1933.
2) Luftwissen, Bd. 4 (1937), Nr. 4, S. 133 »Höhenflugzeuge«
3) Weise, A., Berlin-Adlershof »Höhenflug«. Zeitschrift des VDI, BD. 81,9. Oktober 1937, Nr. 41, S. 1177 ff.
4) Zeitschrift für Flugtechnik und Motorluftschiffahrt, 22. Jahrg., 1931, 21. Heft, S. 650 Flugzeuge/Deutschland, Junkers-Höhenflugzeug.
5) Erle »Das Stratosphärenflugzeug der Junkers-Werke«. Jahrbuch der Technik, 18. Jahrg., 1931/32, S. 396-398.
6) Populär Science Monthly, Januar 1931, S. 53 »Berlin to New York in six hours« (Sammlung M. Rosen, San Francisco).
7) Eyermann, K. H. »Luftspionage«, Band 2, S. 202, Deutscher Militärverlag/DDR.
8) Brämer, Joachim »Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt« (Kapitel DVL) in Beiträge zur Geschichte der Deutschen Luftfahrtwissenschaft und -technik, 1941, S. 235/36.

Фотографии модели: Гюнтер Киш (Günter Kusch), автор модели: Петер Фриборн (Peter Freeborn)

Фотографии J 49: Archiv Mittler & Sohn GmbH.

источник: Hans Justus Meier «Vier Junkers-Höhenflugzeuge, die über das Reißbrett nicht hinauskamen» Luftfahrt international 11/79