Доктор Александр М. Липпиш и его самолеты-бесхвостки

В сентябрьском 1972 года выпуске журнала «Air Enthusiast» я нашел статью авиакон­структора Александра Липпиша (1894–1976) – пионера в области разработки самолетов-бесхвосток. Думаю, что взгляд самого Липпиша (показавшийся мне несколько предвзятым) на процессы, влиявшие на разработку планеров и экспериментальных самолетов-бесхвосток, заинтересует коллег.

Рассматривая в перспективе Me 163, следует отметить, что самолет первоначально был разработан не как боевой, а для высокоскоростных испытаний и исследования трансзвукового диапазона скоростей. Я не сталкивался с характеристиками сваливания, описанными у капитана Брауна (Capt Brown). Наоборот, наши испытательные полеты с безмоторным самолетом выявили плавное сваливание и отсутствие сваливания на крыло. Тем не менее, вполне может быть, что с учетом снижения стандартов производства на последних стадиях Второй Мировой войны и формы, в которой изготавливался* Me 163B, с фиксированными предкрылками на консолях крыла, точность изготовления для которых была критичной, являются примером, который капитан Браун привел ненадлежащим образом. По существу крыло было аналогично тому, что стояло на двухместной бесхвостке DFS 39 Delta IVc, и существует популярное заблуждение, что Ме-163 Komet был получен из DFS 194, что безусловно не так. Возможно, читатели журнала «Air Enthusiast» найдут краткое резюме на фоне определенного интереса к Komet.

Forschungsinstitut (исследовательский институт) общества Рён-Розиттен (Rhon-Rossitten-Gesellschaft – RRG) был основан в 1924 году в качестве метеорологической станции наблюдения на плато Вассеркуппе (Wasserkuppe) в горах Рён. Лётная школа в Мартенсе (Martens Fliegerschule) была соединена с RRG, и в 1925 году к Forschungsinstitut был добавлен технический отдел для аэро­дина­мических исследований и проектирования планеров. В ноябре того же года господин Урсинус поставил меня во главе этого нового отдела. Поскольку планерная школа испытывала серьезные проблемы с учебными планерами — один из них был назван студентами Quo Vadis — совместно с Фрицем Штаррером (Fritz Starrier) я разработал «Zogling» («Ученик») и «Prüfling» («Экзаменующийся»), развившиеся из моих предыдущих работ. Затем я освободился для работы над экспериментальным бесхвостым планером «Storch» («Аист»). При его разработке был использован опыт, накопленный при создании другого бесхвостого планера » Experiment» («Эксперимент»), который я испытал за несколько недель до поездки в Вассеркуппе.

схемы из патентов на планеры Александра Липпиша

схемы из патентов на планеры Александра Липпиша

Одновременно я разработал другой экспериментальный планер с передним горизонтальным оперением «Ente» («Утка»), и по стечению обстоятельств этот летательный аппарат предоставил мне первый контакт с ракетными двигателями. В мае 1928 года Фриц фон Опель (Fritz von Opel, полное имя Fritz Adam Hermann Opel) и Макс Валье (Max Valier) инкогнито прибыли ко мне в Вассеркуппе — только позже я узнал, что это были они. Они сказали мне, что ищут подходящий самолет-бесхвостку для испытаний

«нового типа двигателя».

Я показал им «Storch» и «Ente», и когда мы с Фрицем Штамером (Fritz Stamer) в конце концов выяснили, что они были действительно заинтересованы в ракетных двигателях, мы предложили им «Ente», поскольку этот летательный аппарат обладал хорошими продольной и поперечной устой­чивостью и управляемостью (мы подозревали, что тяга ракетного двигателя отрицательно повлияет на продольную устойчивость). Однако, когда в следующем месяце Опель и Зандер вновь посетили Вассеркуппе, мы сначала опробовали модели «Storch»-а с установленными под крылом пороховыми ракетами Александра Зандера, запустив «форсированный планер» с коротких деревянных направ­ляющих.

Фридрих Зандер (слева) и Фриц фон Опель (справа)

После этих испытаний на модели мы в задней части фюзеляжа «Ente» установили примитивные ракетные установки, и Фриц Штамер начал испытательный полет с маломощными ракетами (20 кг тяги). Опелю не терпелось с самого начала использовать 360-килограммовые ракеты, желая обеспечить то, что он назвал «историческим событием». Однако мы сочли это крайним безрас­суд­ством и отказались. Опель, всегда напыщенный в своих действиях, поверил нам, бывшим чрез­мерно осторожными. Он оперативно нанял духовой оркестр, которому поручил играть лихой марш Радецкого, символизируя этим скорость получения быстрых результатов Опелем и Зандером, после чего медленный похоронный марш символизировал то, что он считал робостью Штамера-Липпиша. Как и следовало было ожидать, атмосфера стала немного напряженной.

Фриц Штамер выполнил испытательные полеты «Ente» с ракетами с 25-кг тягой. Во время проведе­ния второго полета он осуществил поворот на 180 градусов и приземлился рядом с точкой своего взлета. Устойчивость и управляемость планера тягой ракет не нарушались. В третьем полете во время взлета ракета взорвалась, и «Ente» загорелся.

Макет ракетного планера «Ente»

В это время один из студентов-планеристов в Вассеркуппе по фамилии Хатри (Hatry) зимой 1928-29 годов вернулся в RRG для постройки собственного простого планера с ракетным двигателем. Он планировал оснастить свой летательный аппарат батареей ракет «Eisfeld» (более простые, чем ракеты, примененные Зандером) и использовать для демонстраций на авиасалонах. Я помогал ему спроектировать этот планер, который был построен в соседней деревне в небольшом столярном цеху.

По какой-то случайности Фриц фон Опель пронюхал о проекте и оказал давление на юного Хатри с целью продать ему свой планер, желая получить известность выполнением первого официального реактивного полета. Планер был перевезен в небольшую ремонтную мастерскую в аэропорту Франкфурта, где он был быстро признан небезопасным для полета без капитального ремонта, и Хатри не получил обещанных Опелем денег. Первый полет планера, ставшего Opel-Sander Rak.1, состоялся 30 сентября 1929 года во Франкфурт-Робстоке (Frankfurt-Rebstock). В качестве пилота выступил Опель, а ракеты Зандера обеспечили движущую силу планеру. Это вряд ли можно назвать управляемым полетом: ни Опель, ни товарищи из Франкфурта не знали ничего о условиях устойчивости, и со слишком большой тягой планер обязательно был бы неустойчивым.

Opel-Sander Rak.1 установлен на взлетной направляющей

В задней части укороченной фюзеляжной гондолы установлена батарея из 16 пороховых ракет Зандера

Взлет Opel-Sander RAK.1

Все эти испытания с моделями и планерами вдохновили меня исследовать механику полета реактивных самолетов, рассматривая потенциал силовых установок с постоянной тягой в отличие от постоянной мощности традиционных поршневых двигателей. Эти теоретические исследования послужили основой для моих дальнейших работ (и косвенно привели к Me 163) и защищённой в 1943 году в Гейдельберге моей докторской диссертации. Таким образом, когда в 1937 году доктор Лоренц (Dr Lorenz), заместитель начальника исследовательского отдела Имперского министерства авиации (Reichsluftfahrtministerium – RLM) доктора Адольфа Бэумкера (Dr Adolf Baeumker), запросил специальную версию DFS 39 для испытаний ЖРД Вальтера, я уже знал о большей части проблем, связанных с ракетными двигателями для летательных аппаратов.

Ранее в 1927 году в RRG увеличение масштабов проектных работ побудило меня просить помощ­ников, и ко мне присоединился Ханс Якобс (Hans Jacobs) – молодой инженер из гамбургского технологического института. Хотя Якобс не обладал познаниями в аэродинамике, но он был отличным чертежником и способным учеником и вскоре стал первым помощником в области проектирования планеров.

Курт Штарк (Kurt Starck) и Александр Липпиш; соревнования 1932 года в Розиттене

Осенью 1933 года институт RRG был переведен в Дармштадт-Грисхайм (Darmstadt-Griesheim), став Немецким научно-исследовательским институтом планеризма (Deutsches Forschungsinstitut fur Segelflug – DFS). Технический отдел DFS постоянно расширялся, и моим основным интересом стало совершенствование проектов бесхвосток, поскольку конструкция традиционных планеров была хорошо известна, и Якобс мог тщательно и грамотно работать без моего руководства. Таким образом – это было в 1935 году – я разделил отдел. Якобс возглавил сектор планеров, а я создал новый сектор, занимавшийся бесхвостками и летательными аппаратами типа «летающее крыло».

Однодвигательный одноместный самолет-бесхвостка Delta 1 в процессе постройки. В белой рубашке предположительно Александр Липпиш

Теперь я работал над усовершенствованной версией Delta IV, получившей обозначение DFS 39. Первоначальный Delta IV был построен по моему проекту на заводе Gerhard Fieseler Werke как Fieseler F 3 Wespe (оса). DFS 39 или Delta IVc был бесхвостым монопланом с 75-сильным радиальным двигателем Pobjoy «R» и тандемным расположением мест экипажа. Крыло DFS 39 было оснащено фиксированными предкрылками на корневых частях, а законцовки были опущены вниз под большим углом. Испытания были проведены Хайни Диттмаром (Heini Dittmar), и в течение 1936 года без проблем был получен полный сертификат летной годности.

Схема DFS 39 Delta IVc. Этот экспериментальный самолет послужил отправной точкой для Projekt X – вымышленное имя Me 163A. В 1936 году Delta IVc получил полный сертификат летной годности

После визита д-ра Лоренца, во время которого меня попросили изготовить второй DFS 39, адапти­рованный под установку экспериментального ракетного двигателя, я начал работу с прочной основой, обеспеченной моими более ранними исследованиями. Поэтому не было никаких шансов повторения мной ошибки команды Хейнкеля, совершенной им в процессе изготовления реактивного He 176: самолет оказался с недостаточной площадью крыла. Я хорошо знал, что силовая установка с постоянной тягой – такая как ракеты – могла позволить себе гораздо меньшую эквивалентную мощность на взлете по сравнению с традиционными двигателями. Вследствие этого я пришел к выводу, что высокоскоростные части полета потребовали бы очень низкого коэффициента подъем­ной силы во избежание раннего появления околозвуковой ударной волны. Этим была продиктована довольно низкая удельная нагрузка на крыло – то, что было упущено командой Хейнкеля. Даже никогда не отличавшийся знанием аэродинамики Эрнст Удет, впервые увидев He 176, воскликнул:

«У него нет крыльев. . . это подножки автомобиля!»

В результате этого просчета программа испытаний He 176 стал чем то вроде провала.

От института к промышленности

Работы над этим вторым DFS 39, получившим в DFS обозначение Projekt X, продолжались в течение 1938 года. Тем временем модели для свободного полета и испытания в аэродинамической трубе показали, что путевая устойчивость и характеристики рыскания и крена будут значительно улучшены за счет устранения положительного поперечного V крыла и отрицательного V законцовок и введения прямой центральной линии аэродинамически вписанного в фюзеляж крыла, а также добавления центрального киля. На данном этапе следует отметить, что хотя проектные работы по Projekt X были прикрыты завесой строжайшей тайны, в то же время мы работали над несколькими несекретными проектами, включенными в официальную исследовательскую программу DFS по самолетам-бесхвосткам. Они включали в себя двухместный бесхвостый самолет-разведчик с высокорасположенным крылом (этот разведчик должен был быть построен на заводе Siebel Flugzeugwerke, но после испытаний в аэродинамической трубе проект был закрыт), DFS 194 и позднее DFS 40. Последний из указанных выше типов был задуман в качестве сравнения между вариантами со среднерасположенным крылом и обтекаемым фюзеляжем (применено на DFS 194) и компоновкой летающего крыла с 24% толщиной центроплана и в котором (в случае с DFS 40) два члена экипажа размещались бок о бок. Оба самолета были оснащены 100-сильным двигателем Argus, вращавшим толкающий винт. DFS 40 активно летал в 1938 году, в то время как DFS 194 находился в процессе производства. Ни один из них имел никакой связи с Projekt X за исключением общего происхождения конструкции, но по счастливой случайности DFS 194 сыграл роль в программе Projekt X (хотя следует подчеркнуть, что вопреки тому, что часто было опубликовано в прошлом, это был отдельный, если не сказать параллельный проект).

Схема DFS 40

DFS 194 был спроектирован как чисто экспериментальный самолет, оснащенный 100-сильным двигателем Argus, вращавшим толкающий винт с помощью удлиненного вала. После испытаний моделей Projekt X в аэродинамической трубе мы устранили поперечное V крыла находившегося в процессе производства DFS 194 и добавили киль. В результате из соображений безопасности в сочетании с тем, что у DFS не было никакого оборудования для создания металлических конструк­ций, мы вместе с двенадцатью помощниками покинули DFS (получив разрешение взять с собой DFS 39 и DFS 194) и 2 января 1939 года были приняты на Messerschmitt AG, Аугсбург, где мы сформиро­вали Abteilung L (подразделение L). Таким образом Projekt X оказался в орбите Technischen Amtes (технического отдела) RLM, и в это время он получил обозначение Me 163.

Аэродинамическая схема Me 163 была завершена в DFS, однако фактическая постройка в Аугсбурге значительно задерживалась из-за начала боевых действий. Проект был заморожен, а чертежи хранились глубоко в картотечных шкафах. Поэтому, чтобы сохранить интерес к программе, доказать обоснованность концепции самолета-бесхвостки и получить некоторый опыт полетов с ракетным двигателем Вальтера, мы решили переделать планер DFS 194 в испытательный стенд для этой силовой установки.

DFS 194 имел смешанную конструкцию с деревянным крылом и фюзеляжем с каркасом из сталь­ных труб и обшивкой из листов электрона (магниевый сплав); он имел схожие с Me 163 общие очертания и оказался прост для установки двухкомпонентного ракетного двигателя Walter R I-203 с тягой 400 кг. Летные испытания оснащенного ракетным двигателем DFS 194 были начаты в августе 1940 года в западном Пенемюнде. Полеты выполнял Хайни Диттмар, и его значительные успехи разительно отличались от предшествующего опыта с хейнкелевским He 176. Эти испытания были проведены в обстановке строжайшей секретности. Доктор Вернер фон Браун (недавно ушел из NASA), который в 1937 году принимал непосредственное участие в экспериментах с установкой ракетного двигателя на переделанный истребитель He 112, работал над V-2 в восточном Пенемюнде. Фон Браун и его команда были частыми гостями у нас, мы играли в шахматы и обсуждали возмож­ности полета на Луну.

Авиаконструктор Александр М. Липпиш (в молодости и в старости) был любителем не только шахмат, но и музыки

DFS 194 выполнил несколько полетов с ракетным двигателем, и мы тщательно измерили характе­ристики с помощью регистратора Askania. Мы также провели измерения тяги двигателя и обнару­жили, что воздействие реактивной струи на спутную струю фюзеляжа увеличивало аэродинами­ческое качество. Несмотря на наложенные запасом топлива строгие ограничения продолжитель­ности активного полета, показатели характеристик превзошли наши самые оптимистичные ожидания: у DFS 194 была зафиксирована скорость горизонтального полёта порядка 550 км/ч. На более высоких скоростях мы испытывали небольшие трудности вследствие люфтов тросов управления, но в любом случае на Me 163 мы заменили тросы на тяги управления. Мы пробыли в Пенемюнде в течение всего лета, и наш успех привел к тому, что Me 163 получил более высокий приоритет и работы по бесхвосткам были восстановлены в прежнем объеме.

DFS 194 взлетает во время своего первого ракетного полета

На данном этапе проект Me 163 по-прежнему носил чисто экспериментальный характер; его задачей было получение аэродинамических данных о том, что тогда считалось предельными скоростями, и, конечно, не было никаких мыслей о каком-либо возможном применении в качестве боевого самолета. Приоритет работы еще более увеличился, когда Эрнст Удет стал свидетелем одного из самых высокоскоростных испытаний планированием, проведенных в Аугсбурге с первым прототипом. В июле 1941 года был проведен первый испытательный полет с ракетным двигателем Walter II-203b с тягой 750 кг, и лишь после 2 октября, когда Диттмар разогнался до 1004 км/ч (или М=0,84), была поставлена на обсуждение идея создания версии истребителя-перехватчика.

Лично я был сильно против предложения ракетного перехватчика, поскольку было легко пред­видеть потенциальные недостатки такого военного самолета, и я был больше заинтересован в разработке еще одного высокоскоростного экспериментального самолета с низким удлинением дельтавидного крыла. Однако мое предложение было крайне непопулярным, и технический отдел RLM, закусив удила, настоял на разработке ракетного перехватчика. В результате появился Me 163B, который позднее стал известен как Komet.

Было решено, что этот проект будет иметь несколько бóльший планер для размещения ракетного двигателя Вальтера (т.н. «горячего» типа) с тягой 1500 кг. В целях обеспечения необходимых для таких перехватчиков характеристик я настоял, чтобы максимальная взлётная масса не превышала 3300 кг, и попытался получить от технического отдела RLM обещание, что эта цифра не будет увеличена. Хотя мне дали такое обещание, окончательная взлетная масса превысила 4300 кг, и было совершенно ясно, что в этом весовом классе характеристики – особенно дальность – будут сниженными, в результате чего Me 163B имел сомнительную ценность как оружие обороны.

Проблемы с весом усугублялись чрезмерно высоким расходом топлива двигателя Вальтера. Также первоначально было чрезмерно оптимистичное ожидание, что Me 163B будет готов к принятию на вооружение в 1942 году. Когда же Me 163B спустя два года, наконец, был введен в эксплуатацию, он при значительно меньшей дальности активного полета весил на 1000 кг больше, чем мы когда-либо предусматривали. Было совершенно ясно, что Komet будет иметь ничтожный реальный оператив­ный успех.

В прошлом уже было много написано о разработке и истории Me 163 – часто людьми плохо инфор­мированными, публиковавшими сущий вздор об этом самолете (пожалуй, самым ошибочным повествованием об эволюции Me 163 является одно из последних в числе недавно опубликован­ных). Но я верю, что со временем у меня будет возможность представить на страницах «AIR Enthusiast» правдивые материалы (и историю).

• * – завод Мессершмитта в Регенсбурге (Regensburg) был ответственным за производство только предсерийных самолетов, Klemm Technik GmbH отвечала за общий надзор за производством серий­ной модели. Компоненты, изготавливавшиеся на ряде заводов в различных частях Герма­нии, собирались на заводе в Шварцвальде
• ** – сподвижника Опеля звали Фридрих-Вильгельм (http://de.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Wilhelm_Sander)

источники:

• Dr Alexander M Lippisch «TAILLESS TAILPIECE» // AIR ENTHUSIAST, September 1972
• часть фотографий взята с http://flickeflu.com/groups/1117257@N21