В настоящее время в научно-популярных изданиях при сравнении боевых возможностей советских и германских самолетов периода Великой Отечественной войны часто приводятся графики их высотно-скоростных характеристик, основанные на результатах летных испытаний в НИИ ВВС.
Как известно, в течение 1943-1944 гг. в 3-м отделе НИИ ВВС проходили испытания четыре «Мессершмитта» модификаций «G»: Bf 109G-2/R6 (пятиточечный), Bf 109G-2 (трехточечный), Bf 109G-4 и Bf 109G-6. Тогда и были получены графики их высотно-скоростных характеристик (зависимости максимальной скорости от высоты) и характеристики максимальной скороподъемности (см. графики 3 и 4).
В последующем эти графики и составленные по ним таблицы вошли во все материалы, отчеты, брошюры и справочники, разработанные и изданные в НИИ ВВС.
Впервые в нашей стране эти данные открыто были опубликованы в 1985 г. в журнале «Крылья Родины» в серии статей К. Ю. Косминкова, посвященных 40-летию Победы в Великой Отечественной войне. Позднее эти же графики встречались и в публикациях других авторов. Обычно на эти графики накладывались высотно-скоростные характеристики советских самолетов, что позволяло наглядно убедиться в превосходстве того или иного самолета в скорости на конкретной высоте.
В своих работах Константин Юрьевич прямо ссылался на документальные данные НИИ ВВС, что, разумеется, служило дополнительной гарантией достоверности этой информации. Авторитет НИИ ВВС всегда был и остается вне сомнений.
Тем не менее, по прошествии некоторого времени, у автора этой статьи появились вопросы по форме и по содержанию графиков, полученных в НИИ ВВС.
Дело в том, что согласно положениям «Динамики полета самолета», высотно-скоростная характеристика самолета, как и его характеристика максимальной скороподъемности, должны математически повторять вид стендовой характеристики мотора, установленного на самолете, т. е. зависимости эффективной мощности от высоты.
Так, например, стендовая характеристика мотора ВК-105ПФ (график 5) имеет два характерных «пика» мощности – на первой и на второй расчетных высотах (Нр1 и Нр2) и «провал» – на высоте переключения скоростей нагнетателя (Нп). Соответственно ей выглядят и высотно-скоростные характеристики самолетов типа Як-1, Як-7, Як-9 и ЛаГГ-3 с этим же мотором: те же два пика и такой же провал между ними (см. графики 1 и 2). И правило это неукоснительно соблюдалось для абсолютно всех самолетов, результаты летных испытаний которых автору приходилось видеть и обрабатывать.
На всех Bf 109G, проходивших испытания в НИИ ВВС, стояли моторы DB-605A/1, стендовая характеристика которого представлена на графике 6. Как видно из нее, она содержит:
• прямолинейный участок от Н = 0 м до первой расчетной высоты Нр1 = 2300 м (точка А);
• участок параболической зависимости между уже упомянутой Нр1 и второй расчетной высотой Нр2 = 5800 м (точка В);
• третий отрезок – участок падения мощности выше второй расчетной высоты.
В итоге весь график условно можно охарактеризовать как: «прямая – парабола – прямая».
Следовательно, согласно положениям динамики полета, графики высотно-скоростных характеристик для всех самолетов Bf 109G должны выглядеть так же, как и стендовые характеристики их моторов, т.е. «прямая – парабола – прямая». И если график характеристик скороподъемности вполне соответствует этой логике, то с графиком высотно-скоростных характеристик явно что-то не то:
• на графиках высотно-скоростных характеристик отсутствуют первые расчетные высоты. А быть они там должны обязательно;
• в интервале высот между 3000 м и 5000 м происходит непонятный и ничем не объяснимый процесс, во время которого скорость сначала начинает замедлять темп своего роста, далее следует точка перелома графика, а после этой точки скорость начинает стремительно расти по прямолинейному закону;
• у всех четырех испытанных германских «мессеров» при различных значениях максимальных скоростей на вторых расчетных высотах, сами значения вторых расчетных высот оказались одинаковыми и равными 7000 м. Но такого быть не должно. На различных скоростях полета расчетные высоты в летных испытаниях получаются разными, что и согласуется с положениями теории поршневых авиадвигателей, не говоря уже о влиянии индивидуальных особенностей самолетов и их моторов.
Таким образом, явно напрашивается необходимость уточнения результатов летных испытаний самолетов Bf 109G в НИИ ВВС, как минимум, в части определения высотно-скоростных характеристик.
Для справедливости здесь следует отметить, что я был не одинок в своих рассуждениях по этому поводу. Подобные соображения мне высказывали мои коллеги, занимавшиеся исследованиями в этой области. И когда я начал обрабатывать архивные материалы летных испытаний Bf 109G по документам НИИ ВВС, то я практически сразу увидел, где и каким образом сотрудниками НИИ ВВС были допущены неточности при обработке результатов летного эксперимента, которые и привели к искажению вида графиков испытываемых самолетов. Помимо этого, в материалах испытаний была обнаружена подсказка, позволившая разрешить одну важную проблему, о которой будет сказано ниже.
В процессе исследования материалов архивных дел по летным испытаниям самолетов Bf 109G, мной вначале была выполнена работа по извлечению информации о точках, полученных непосредственно в летном эксперименте, по которым в НИИ ВВС строились графики и составлялись итоговые таблицы для отчетов. Для этого была выполнена оцифровка точек с графиков, содержащихся в делах по испытаниям, с целью определения координат каждой из них в поле «высота – скорость» и «высота – давление наддува». Или, там где это возможно, применялось сканирование. А при известных координатах, точки наносились на новое поле и, таким образом, выполнялось повторное построение осредненных графиков.
Первым самолетом, материалы испытаний которого автором были заново обработаны, был Bf 109G-2 с заводским номером №13903. Этот самолет проходил испытания с 5 по 16 января 1943 г. и в хронологическом порядке был первым среди ему подобных. Отличительной особенностью его было то, что кроме стандартного вооружения в виде одной центральной пушки MG-151 калибра 20 мм и двух пулеметов MG-17 калибра 7,9 мм, этот самолет был дополнительно вооружен еще двумя пушками MG-151 калибра 20 мм, размещенных в подкрыльевых гондолах. В литературе такие «Мессершмитты-109» иногда называют «пятиточечными».
Высотно-скоростная характеристика самолета из материалов дела по испытаниям имела вид, который представлен на графике 7. На этом рисунке показано расположение точек, снятых в летном эксперименте и изображение аппроксимирующего графика, построенного сотрудниками НИИ ВВС в 1943г.
Первое, на что я сразу обратил внимание, так это на факт явного выпадения экспериментальной точки на высоте 5000 м из общей закономерности протекания высотно-скоростной характеристики самолета. Причем, эта точка дает опасное заблуждение еще и потому, что все остальные точки вместе с ней, лежащие в интервале высот от 5000 до 7000 м, просто безукоризненно осредняются прямой линией – хоть линейку прикладывай. И, похоже, сотрудники НИИ ВВС именно так и поступили. И это при том, что если точку на 5000 м исключить из обработки, то все остальные экспериментальные точки в диапазоне, примерно, от 2500 м до 7000 м покажут хорошо читаемую параболу.
Во всяком случае, я со всей ответственностью заявляю, что в интервале полетных высот от 3000 до 7000 м в двигателе DB-605A/1 не происходило решительно никаких процессов, приводящих к изменению режима его работы, к изменениям в протекании его стендовой характеристики и, как следствие, к появлению переломов графика высотно-скоростных характеристик самолета, подобного тому, какой имеет место на высоте 5000 м.
На этом основании мною было решено исключить из построения графика высотно-скоростных характеристик самолета экспериментальную точку на высоте 5000 м, как выпавшую, тем более, что остальных точек вполне достаточно.
А вот характер расположения экспериментальных точек в интервале, приблизительно, от нуля до 2500 м показывает, что эти точки хорошо осредняются прямой линией, как, в общем, и должно быть. Но где-то около 2500 м должно произойти пересечение этой прямой с параболой, пришедшей сверху, из диапазона 2500т7000 м. Но где? На какой высоте?
И вот здесь в решении этого вопроса неоценимую помощь мне оказала подсказка, на которую, как мне кажется, до этого никто из исследователей должного внимания не обратил. А ведь в отчете по испытаниям самолета Bf 109G-2 №13903, на обороте листа 4 содержится следующий текст:
«За первую границу высотности принята высота момента включения дополнительной помпы гидромуфты нагнетателя».
И далее, как следует из материалов дела, эта высота была принята равной 2750 м при скорости полета 583 км/ч.
Мной этот текст был однозначно истолкован как то, что при испытаниях в НИИ ВВС в полете при скорости 583 км/ч была зафиксирована экспериментальная точка, сходственная с точкой «А» стендовой характеристики мотора DB-605A/1 (график 6). Именно в тот момент, когда включается в работу вторая секция шестеренного насоса, подающего масло в гидромуфту привода нагнетателя, происходит перелом графика стендовой характеристики двигателя. Прямая линия переходит в параболу. Только на стенде при V = 0 км/ч это происходит на меньших высотах, а на испытаниях в НИИ ВВС высоту этой точки зафиксировали в полете и на скорости. Информация на вес золота!
Таким образом, первая расчетная высота на самолетной характеристике обнаружена, и параметры ее соответствуют:
Нр1 = 2750 м; V(Hp1)max = 583 км/ч.
С помощью графика зависимости давления наддува от высоты, также по экспериментальным точкам мной было уточнено значение второй расчетной высоты Нр2 высотно-скоростной характеристики самолета. Величина ее получилась на 50 м меньше, чем указано в деле летных испытаний Bf 109G-2 №13903, и была мной принята равной 6950 м.
После всех уточнений скорректированный график высотно-скоростных характеристик стал выглядеть так, как показано на графике 8.
Как видно из него, разница в скоростях по модулю получилась небольшой, но корректированный график, в отличие от исходного, уже протекает в точном соответствии с требованиями авиационной науки.
В полном объеме высотно-скоростные характеристики самолета Bf 109G-2 №13903 представлены дополнительно в таблице 1.
Вторым самолетом, проходившим испытания в НИИ ВВС, из числа рассматриваемых, был Bf 109G-2 с заводским номером №14513. Испытывался он в апреле-мае 1943 г. От предыдущего варианта этот самолет отличался только отсутствием под плоскостями съемных пушек MG-151.
И вот тут, во время построения графика высотно-скоростных характеристик, сотрудники НИИ ВВС, проводившие испытания, допустили очередную неточность. Судя по всему, они исходили из того, что раз этот вариант самолета геометрически и аэродинамически подобен пятиточечному, а силовая установка на нем та же самая, то и график должен быть похожим… В общем, на одну «миллиметровку» был нанесен график высотно-скоростных характеристик пятиточечного «мессершмитта», сюда же нанесены точки летного эксперимента трехточечного Bf 1096-2 и выполнено их осреднение по уже имеющемуся «шаблону» пятиточечного Bf 1096-2 (график 9).
К сожалению, этот прием осреднения будет применяться сотрудниками 3-го отдела НИИ ВВС и в дальнейшем как при испытаниях Bf 1096-4, так и при испытаниях Bf 1096-6.
Здесь это особенно досадно еще и потому, что на графике высотно-скоростных характеристик трехточечного «мессершмитта» не было выпавших точек летного эксперимента. Тем не менее, сотрудниками НИИ ВВС показан тот же излом на высоте 5000 м.
Поэтому мной было принято решение строить график высотно-скоростных характеристик трехточечного Bf 1096-2 №14513, используя только расположение точек летного эксперимента. В результате скорректированный график высотно-скоростных характеристик самолета стал выглядеть так, как показано на графике 10.
«Мессершмитт» Bf 1096-4 с заводским номером №19968 проходил испытания в НИИ ВВС в сентябре-октябре 1943 г.
От модификаций «мессершмиттов», испытанных ранее, Bf 1096-4 отличался тем, что на нем, как сказано в отчете НИИ ВВС, имелось оборудование под бомбардировочное вооружение, неубирающееся хвостовое колесо, а на верхних поверхностях крыла имелись выколотки под ниши для увеличенных колес шасси. Также в деле по испытаниям говорилось о значительной наработке мотора самолета. Все это вместе взятое должно было дать достаточно заметное уменьшение максимальной скорости. В сущности, так оно и оказалось.
Вот только линия, соответствующая высотно-скоростным характеристикам этого самолета, как и в предыдущем случае, повторила линию теперь уже трехточечного Bf 1096-2 №14513. В общем, использовался все тот же шаблон (см. таблицу 3).
Автор, не желая загромождать данную статью подробностями, сопровождавшими обработку материала испытаний самолета Bf 1096-4 №19968, просто предлагает вниманию читателей итоговые результаты, у него получившиеся (более подробное описание методики обработки материалов дела с разрешением всех возникавших по ходу дела проблем, заслуживает отдельной публикации). Автор сразу вынужден оговорить, что не считает полученные результаты абсолютно бесспорными, — в некоторых областях графиков есть участки, которые могут быть уточнены в ходе дальнейших исследований при условии, что добавятся дополнительные еще неизвестные сведения. Но на сегодняшнем уровне имеющейся информации автор полагает, что полученные им результаты наиболее точно соответствуют реальным данным самолета Bf 1096-4 №19968.
Итоговые данные по высотно-скоростным характеристикам самолета Bf 1096-4 №19968 представлены на графике 11 и в таблице 3.
А теперь самое интересное…
В апреле-мае 1945 г. в НИИ ВВС проходил испытания двухмоторный истребитель Ме-410В-2. И по той причине, что он был двухмоторным, попал он не в 3-й отдел, специализировавшийся на испытаниях одномоторных истребителей, а во 2-ой отдел – бомбардировочный. Так или иначе, этот самолет испытывали люди, над которыми не довлели никакие шаблоны и стереотипы из результатов предыдущих испытаний «мессершмиттов».
Моторы DB-603A, стоявшие на Ме-410, имели другую высотность, значительно большую мощность, но принцип ра-боты привода нагнетателя у них был такой же, как и на моторе DB-605A/1. И, следовательно, моторы DB-603A имели стендовую характеристику, аналогичную DB-605A/1. И вот, по результатам проведенных испытаний этого самолета во 2-м отделе НИИ ВВС, получился график 12.
Обращаю Ваше внимание на то, что график этот есть ни что иное как, уже упоминавшееся сочетание: «прямая – парабола – прямая». Только уже теперь этот график построен не сейчас и не мной, а в мае 1945 г. самими сотрудниками НИИ ВВС, хоть и другого испытательного отдела.
Согласно этому графику есть все основания считать, что автор этой статьи в своих соображениях относительно высотно-скоростных характеристик «мессершмиттов» Bf 109G не очень отклонился от истины.
От редакции: данная работа, на наш взгляд, является действительно весьма важной хотя бы е том плане, что в дальнейших публикациях о самолетах периода Великой Отечественной войны авторы смогут оперировать приведенными графиками, наиболее полно соответствующими истине.
Используемые материалы
1. ЦАМО, ф. НИИ ВВС, On. 485672, д. 5, Предварительный отчет по летнотактическим данным немецкого самолета-истребителя Ме-109 G-2 №13903 с мотором ДБ-605А/1.
2. ЦАМО, ф. НИИ ВВС, On. 485690, д. 204, Отчет по испытаниям трофейных самолетов Ме-109 Г-2 №13903 и №-14513 с мотором ДБ-605А/1.
3. Акт по результатам испытаний трофейного самолета Ме-109 Г-4 с мотором ДБ-605А/1. Самолет №19968.
4. Отчет ГК НИИ ВВС за 1945г. Ме-109 С-6 с мотором ДБ-605А/1.
5. ЦАМО, ф. НИИ ВВС, On. 485587, д. 135, Альбом авиационных моторов ВВС КА.
6. ЦАМО, ф. НИИ ВВС, On. 485690, д. 223, Акт по результатам контрольных испытаний серийного самолета Як-9 с мотором М-105ПФ и винтом ВИШ-61П. Серийный самолет №0118 производства завода №153.
7. ЦАМО, ф. НИИ BBC, On. 485672, д. 14, Альбом характеристик и основных данных авиамоторов жидкостного охлаждения.
8. Шейфер Я.Р. Особенности нагнетателя моторов DB-601. Техника Воздушного Флота №№ 8-9,1944 г.
9. Акт №77 по результатам государственных испытаний трофейного самолета Ме-401 Б-2 с двумя моторами ДБ-603А и винтами VDM. Самолет №130379.
источник: Борис Гальченко «Главный противник. «Мессершмитты» на испытаниях в НИИ ВВС» «Авиация и космонавтика» 2017-06
