Гонка за призраком скорости. Даром азарт не пропал
Уже в начале второй мировой войны стало ясно, что господство в воздухе той или иной стороны может быть обеспечено не только за счет количества, но и за счет качества боевых самолетов, прежде всего — истребителей. И вновь, как и в годы первой мировой, лучшими оказались машины, созданные фирмами, уделявшими большое внимание гоночным и рекордным.
На начальном этапе войны лидерство захватили немцы, запустившие в крупносерийное производство истребитель Мессершмитт Bf 109, благодаря которому они довольно быстро завоевали превосходство в воздухе. Единственным самолетом, который в начальный период войны мог сражаться с «мессерами» на равных, оказался английский истребитель «Спитфайр», спроектированный Реджинальдом Митчеллом — известным авиаконструктором, создателем гоночных «Супермаринов». При этом идеи, заложенные в его конструкцию, обеспечили этому замечательному самолету выдающиеся летно-технические характеристики, сохранявшиеся от модификации к модификации на достаточно высоком уровне до самого конца войны. Поэтому самой главной заслугой Митчелла можно считать то, что он заложил в свою машину практически неисчерпаемые возможности для дальнейшей модернизации. А именно этого в конце концов и не хватило немецкому истребителю Вf 109.
Как известно, Вилли Мессершмитт сделал свой самолет довольно небольшим. При взлетной массе 2660 кг (для основной модификации Bf 109Е, с которой немцы вступили во вторую мировую войну) он имел площадь крыла всего 16,4 м². В то же время у истребителя «Спитфайр» I при взлетной массе 2860 она равнялась 22,5 м². Мощность двигателей — 1175 и 1030 л.с, соответственно. Следовательно, само собой напрашивался вывод о том, что более легкий, имеющий меньшие размеры и оснащенный более мощным двигателем «мессершмитт» должен и стать более скоростным, нежели его противник. Однако в действительности все оказалось далеко не так. Максимальная скорость полета Bf 109Е на высоте 5 км составляла 560 км/ч. У «Спитфайра» I — 580 км/ч. (Максимальные скорости приведены для опытных (эталонных) экземпляров. На серийных вследствие более грубой сборки, боевых повреждений, двигателей, имеющих определенную наработку, максимальные скорости ниже). Тем не менее этот парадокс объяснялся довольно просто. Немецкий истребитель обладал довольно посредственной аэродинамикой. Угловатые формы, «обрубленные» консоли крыла, подкосы на стабилизаторе, плохо продуманная конструкция воздухозаборников, неубираемое хвостовое колесо и другие мелочи «съедали», как минимум, 20—30 км/ч.
Что касается опыта, приобретенного немецкими конструкторами при создании своих рекордных самолетов, то они в 1939 г. еще не успели использовать его на практике. А их знаменитая испарительная система охлаждения, блестяще зарекомендовавшая себя на рекордных Не 100 и Ме 209, естественно, не могла быть применена на боевых ЛА из-за своей низкой боевой живучести.
В то же время «Спитфайр» вобрал в себя все лучшее, чего достигла к тому времени британская авиационная промышленность. Самолет с очень плавными элегантными обводами. Крыло и горизонтальное оперение имели в шине эллилсообразную форму, что уменьшало так называемое индуктивное сопротивление. Хорошей была и местная аэродинамика. В набегающий поток не выступал ни один лишний элемент конструкции.
Достаточно сказать, что даже отверстия под пулеметы в передней кромке крыла заклеивались тканью, которая срывалась лишь при открытии огня. Так, по крупицам, англичане набирали каждый километр скорости. Но все же главной особенностью «Спитфайра» стало его очень тонкое крыло.
Как известно из аэродинамики, из всех элементов конструкции самолета, именно крыло дает самое большое сопротивление. А коэффициент лобового сопротивления пропорционален квадрату относительной толщины профиля (относительная толщина профиля — отношение его высоты к хорде). И если у Мессершмитта Bf 109 относительная толщина профиля составляла у корня 16%, а у конца — 11%, то у «Спитфайра» эти значения были соответственно равны 12,5% и 7,9%. Вот почему, несмотря на гораздо большие размеры, «Спитфайр» летал несколько быстрее.
При этом он обладал одним важным преимуществом. Так как из-за большей площади крыла его удельная нагрузка на крыло была гораздо меньше, чем у Bf 109Е (120-125 кг/м² против 160 кг/м²), то и горизонтальная маневренность оказывалась значительно лучшей. И если «Мессершмитт» делал полный разворот (вираж) за 20—22 секунды, то «Спитфайр» укладывался в 17,5. Единственное преимущество Bf 109Е — более мощное вооружение и высокая вертикальная скорость. Она объяснялась не какими-то особенными конструктивными качествами, а тем, что самолет был чуть легче, а его двигатель «тянул» чуть лучше.
На «Спитфайр» последовательно устанавливали все более мощное вооружение, более мощные, хотя и более тяжелые двигатели «Мерлин», а затем «Гриффон». Но маневренные характеристики его практически не ухудшались. Ведь крыло изначально было несколько переразмеренным и теперь, наоборот, как бы вошло в норму. Например, у созданного в 1943 г. «Спитфайрa» F.Mk.XIV, оснащенного двигателем мощностью 2050 л.с, удельная нагрузка на крыло выросла лишь до 160 кг/м², то есть стала точно такой же, что и у первоначального варианта истребителя Bf 109Е. Зато скорость резко увеличилась и превысила на высоте 8 км 700 км/ч.
К згому времени немцы серийно выпускали истребители Мессершмитт Bf 109G с более мощными двигателями DB 605. Максимальная скорость доходила до 650—660 км/ч на высоте 7 км (вариант G-2).
В 1944 г. на самолете Bf 109К с двигателем DB 605 ASCM мощностью 2030 л.с. на режиме кратковременного форсажа удалось достичь скорости 730 км/ч — такой же, с какой в это время летали «Спитфайры» последних модификаций. Но если у «Спитфайрa»F. Мк.21 (двигатель «Гриффон» 61 мощностью 2050 л.с, площадь крыла — 22,8 м², взлетная масса — 4160 кг) удельная нагрузка на крыло составляла порядка 180 кг/м², то у Bf 109К-4 (взлетная масса — 3496 кг, площадь крыла — 16,2 м²) эта величина достигала уже 210 кг/м². И если «Спитфайр», обладая к тому времени еще и более мощным вооружением, мог по маневренности сравниться с известным советским истребителем Ла-7 (удельная нагрузка 178 кг/м²), то «мессер» фактически превратился в неповоротливый болид, сравнявшись в этом плане с тяжелым истребителем Фокке-Вульф FW 190.
Именно мощный надежный двигатель определяет в первую очередь боевые качества и летно-технические характеристики машин. И в этом отношении все преимущества были на стороне англичан. Вспомним знаменитые шнейдеровские гонки. Ведь именно благодаря двигателю «R» фирмы Роллс-Ройс англичане не только стали обладателями кубка, но и установили несколько мировых рекордов скорости. В конце 20-х годов британские моторостроители заложили основу для создания будущих двигателей. Идея использования принудительного наддува воздуха в цилиндры, реализованная на двигателях гоночных «Супермаринов», позволила снизить степень сжатия, повысить тем самым надежность и ресурс двигателя при одновременном увеличении мощности. Впоследствии все это было применено фирмой Роллс-Ройс при создании двигателей «Мерлин» и «Гриффон», благодаря которым «Спитфайр» считался одним из лучших истребителей своего времени.
Те же «Мерлины», выпускавшиеся по лицензии в США под маркой Паккард V-1650, фактически дали вторую жизнь довольно посредственному истебителю-бомбардировщику «Мустанг», оснащавшемуся до этого маловысотным двигателем Аллисон V-1710 мощностью 1150 л.с. и развивавшего максимальную скорость около 600 км/ч. В конце 1942 г. опытный «Мустанг» (ХР-51В) сдвигателем V-1650-3 мощностью на чрезвычайном режиме 1620 л.с. сразу же достиг скорости 729 км/ч.
Появившиеся уже в конце 1943 г. на фронтах второй мировой войны усовершенствованные «Мустанги» (сначала Р-51В и С, а затем и P-51D), имевшие неоспоримое превосходство над немецкими истребителями в боях на больших высотах, быстро завоевали господство в воздухе. В дельнейшем максимальная скорость полета «Мустангов» (вариант Р-51Н) возросла до 780 км/ч.
Не пропал даром также азарт и опыт английских конструкторов моторостроительной фирмы Нэпир по созданию гоночного двигателя для рекордного самолета Хестон J-5. Разработанный для него Н-образный двадцатачетырехцилиндровый «Сейбр» уже в 1940 г. был установлен на истребитель-бомбардировщик «Тайфун». При этом доработанный «Сейбр»II мощностью 2180 л.с. обеспечил этому довольно тяжелому самолету скорость до 650 км/ч, что вывело его в число самых быстрых истребителей начального периода войны. В 1942 г. за счет качественною улучшения аэродинамики англичане на базе «Тайфуна» сделали тяжелый истребитель «Темпест» (700 км/ч).
Что касается немецких авиационных двигателей, то их развитие шло по несколько иному пути. Конструкторы довольно поздно приступили к созданию рекордных самолетов и двигателей для них. В отличие от англичан они не имели возможности последовательно приближаться к поставленной цели. Им нужен был только «большой скачок», рывок вперед. И они его достигли. Но какой ценой? Рекордные Не 100 и Ме 209 оснащались перефорсированными двигателями, созданными на базе стандартного DB 601. Их ресурс составлял всего лишь несколько десятков минут и, естественно, использовать такие на боевых самолетах стало невозможно.
источник: Виктор БАКУРСКИЙ "ГОНКА ЗА ПРИЗРАКОМ СКОРОСТИ. ДАРОМ АЗАРТ НЕ ПРОПАЛ" Крылья Родины 09-1993
