Опытные истребители-перехватчики 九州 震電 (Kyushu J7W Shinden). Япония
Масаёси Цуруно (также пишется Масаоки) был сотрудником отдела авиационных исследований Императорского флота Японии. Примерно в 1940 году Цуруно начал исследовать возможности самолетов аэродинамической схемы «утка» с силовой установкой, вращающей толкающий винт. Исследования Цуруно привели его к убеждению, что такая компоновочная схема позволит самолету достичь очень высоких летных характеристик. Кроме того, базовая конфигурация могла быть легко адаптирована к установке мощного турбореактивного двигателя в случае, если этот двигатель будет доведен до требуемого уровня надежности.
В начале 1943 года штаб авиации Императорского флота выпустил спецификацию 18-Shi Otsu, которая требовала создания истребителя наземного базирования, способного перехватывать вражеские бомбардировщики. Самолет должен развивать максимальную скорость 740 км/ч на высоте 8700 метров, достигать высоты 8000 метров за 10,5 минут, иметь практический потолок 12 000 метров и нести вооружение из четырех 30-мм пушек. Цуруно разработал проект такого самолета и представил его штабу авиации Императорского флота. Экспертам флота понравился проект, но они не рискнули дать ход проекту с непроверенной радикальной компоновочной схемой. С целью проверки концепции Цуруно в сотрудничестве с 1-м авиатехническим арсеналом Императорского флота (Dai-Ichi Kaigun Kōkū Gijutsu-shō), Йокосука, разработал проект легкого самолета MXY6.
Yokosuka MXY6 был планером цельнодеревянной конструкции аэродинамической схемы «утка» с фиксированным трехопорным шасси. Планер получил переднее горизонтальное оперение с рулями высоты, предназначенными для управления по тангажу. Стреловидные консоли крыла были установлены в задней части фюзеляжа, и на каждой консоли примерно на половине её размаха были установлены шайбы вертикального оперения, состоявшие из киля и руля направления. Три планера MXY6 были изготовлены компанией Chigasaki Industry Ltd (Chigasaki Seizo KK). Первый полет планера MXY6 был совершен в январе 1944 года под управлением Цуруно. Позднее один из планеров был оснащен двигателем Nippon Hainenki Semi 11 [Ha-90], развивавшим мощность 22 л.с. (16 кВт) и вращавшим деревянный двухлопастный винт фиксированного шага. Двигатель не предназначался для обеспечения планеру полноценного полета, но позволял машине поддерживать полет и увеличивать протяженность и время планирования. Летные испытания MXY6 показали, что концепция Цуруно была рабочей. Самолет хорошо управлялся на малых скоростях и затягивал вхождение в сваливание на крыло. В феврале 1944 года штаб авиации Императорского флота, основываясь на положительных предварительных испытаниях планера MXY6, принял решение продолжить разработку проекта Цуруно в рамках спецификации 18-Shi Otsu. Изготовление самолета, которому было присвоено обозначение J7W1 Shinden (Великолепная молния), было поручено компании Kyushu Airplane Company (Kyushu Hikoki KK).
Компания Kyushu Airplane Company (Kyushu) была основана в октябре 1943 года как дочернее предприятие концерна Watanabe Iron Works Ltd (Watanabe Tekkosho KK). Имевшиеся у компании Kyushu свободные рабочие ресурсы и производственные мощности стали причинами выбора этой компании. Правда, у компании Kyushu не было опыта разработки истребителей с высокими летными характеристиками, но в этом ей должны были оказать помощь Цуруно и 1-й авиатехнический арсенал ВМФ. Официальный заказ на J7W1 был выдан в июне 1944 года, а первый полет прототипа ожидался в январе 1945 года.
Истребитель Kyushu J7W1 Shinden имел такую же компоновочную схему, что и экспериментальный планер MXY6 – это был самолет аэродинамической схемы «утка» с установленным в задней части фюзеляжа стреловидным крылом и трехопорным шасси. Основным конструктивным материалом цельнометаллического истребителя с монококовым фюзеляжем был дюралюминий. В зависимости от местоположения панели обшивки были либо приклепаны заподлицо, либо присоединены точечной сваркой. Отклоняющиеся поверхности имели обшивку из дюралюминия. Основу силового набора переднего горизонтального оперения, крепившегося в носовой оконечности фюзеляжа и установленного с углом атаки один градус, составляли два лонжерона. Предкрылки, установленные на передней кромке ПГО, отклонялись вместе с двухсекционными щитками, установленными на задней кромке ПГО. Первая секция на взлете и посадке выполняла роль обычных закрылков и отклонялась на 26 градусов, тогда как вторая секция – задачи руля высоты.
В фюзеляже между консолями ПГО были установлены четыре 30-мм пушки Type 5 с боезапасом по 60 снарядов на ствол. Каждая пушка имела длину 2,19 метра и массу 70 кг. Пушки были установлены с некоторым смещением с целью сделать фюзеляж как можно более узким и обеспечить зазор между лентами подачи боеприпасов. В носовой оконечности фюзеляжа планировалось разместить два 7,9-мм пулемета с боезапасом по 75 патронов; эти пулеметы могли использоваться как для обучения, так и для измерения дальности до цели. В качестве пристрелочного вооружения пулеметы обеспечивали попадание пушечных снарядов в намеченную цель и позволяли не тратить впустую ограниченный боезапас. На прототипе не было вооружения, и для имитации пушек использовался балласт.
За пушками находилась одноместная кабина пилота, закрытая фонарем со сдвигающейся назад подвижной частью. Пилот был защищен 70-миллиметровым лобовым бронестеклом и 16-мм бронеплитой, установленной в районе пушек. По обеим бортам самолета между кабиной пилота и внешней обшивкой находились проходы. Органы управления полетом, трубопроводы гидравлической системы и проводка электрической сети находились в этих проходах, доступ к которым осуществлялся через съемные панели внешней обшивки. Под кабиной и немного позади нее находился протектированный топливный бак емкостью 400 литров, покрытый со всех сторон резиной толщиной 22 миллиметра.
Непосредственно за кабиной пилота находился масляный бак объемом 165 литров, а непосредственно за баком был расположен 18-цилиндровый радиальный двухрядный двигатель воздушного охлаждения Mitsubishi Ha-43 Model 42 (обозначение Императорского флота MK9D). Двигатель Ha-43 Model 42 был оснащен двухступенчатым нагнетателем, первая ступень которого представляла собой пару центробежных крыльчаток, установленных поперечно, по одной с каждой стороны двигателя. Вал этих крыльчаток был соединен с двигателем бесступенчатой муфтой. Выходы центробежных крыльчаток первой ступени соединялись друг с другом и приводили во вращение вторую ступень нагнетателя, установленную в задней части двигателя и связанную с коленчатым валом. Установленный на истребителе J7W1 двигатель Ha-43 на взлете при 2900 об/мин и давлении наддува 67 кПа развивал мощность 2030 л.с. (1514 кВт). Мощность на боевом режиме при 2800 об/мин, давлении наддува 40 кПа составляла 1850 л.с. (1380 кВт) на высоте 2000 метров и работе нагнетателя на первой ступени и 1660 л.с. (1238 кВт) на высоте 8400 метров и второй ступени нагнетателя.
Двигатель был установлен в центре фюзеляжа поверх кессона крыла. Удлинительный вал длиной примерно 750 миллиметров шел назад от двигателя к вынесенному редуктору воздушного винта. Редуктор вращал воздушный винт с частотой вращения, составлявшей 0,412 частоты вращения вала двигателя, и приводил в действие 12-лопастный охлаждающий вентилятор диаметром 900 миллиметров. Перед вентилятором был установлен экран для предотвращения попадания в вентилятор или пропеллер какого-либо мусора из внутренностей задней части самолета. На валу был установлен металлический шестилопастный воздушный винт изменяемого шага с постоянным числом оборотов VDM (Vereinigte Deutsche Metallwerke), имевший диаметр 3,4 метра. Винт был изготовлен по лицензии компанией Sumitomo Metal Industries Ltd, Propeller Division (Sumitomo Kinzoku Kogyo KK, Puropera Seizosho). Когда самолет стоял на всех трех опорах шасси, клиренс его воздушного винта составлял примерно 740 миллиметров. В случае экстренного покидания самолета пилот должен был инициировать систему, отсоединявшую редуктор и воздушный винт.
Охлаждающий воздух для двигателя Ha-43 поступал через наклонные воздухозаборники, установленные по обеим сторонам фюзеляжа сразу за кабиной пилота. Заслонки на воздухозаборниках могли были подняты, чтобы уменьшить поступление охлаждающего воздуха к двигателю. Охлаждающий воздух поступал во впускные отверстия, проходил через ребра на цилиндрах двигателя, по внешней стороне кожуха удлинительного вала, через охлаждающий вентилятор и выходил через обтекатель втулки винта или через выпускное отверстие под задней частью самолета. Два воздухозаборника, по одному с каждой стороны самолета, были установлены на входе воздуховодов, подававших впускной воздух непосредственно в поперечно установленные нагнетатели.
С каждой стороны фюзеляжа, непосредственно за полукруглыми воздухозаборниками находились дополнительные воздухозаборники системы охлаждения масла. После прохождения через каждый из двух маслорадиаторов воздух смешивался с выхлопными газами четырех цилиндров двигателя и выбрасывался через щель на борту фюзеляжа непосредственно перед обтекателем втулки винта. Реактивные выхлопные патрубки использовались для увеличения потока воздуха, проходящего через маслорадиаторы. Данный подход был применен и к выхлопу из шести цилиндров в нижней части двигателя. Они были подведены к устройству увеличения тяги, которое помогало втягивать охлаждающий воздух через капот и выходить через выпускное отверстие под обтекателем втулки винта. Выхлопные газы из оставшихся четырех цилиндров, которые были расположены в верхней части двигателя, выходили через два выпускных отверстия, расположенные на обтекателе втулки винта и предназначенные для создания дополнительной тяги.
Стреловидность передних кромок консолей крыла J7W1 составляла 20 градусов, задние кромки крыла имели стреловидность 6 градусов. Консоли крыла имели нулевой угол атаки. Угол поперечного V внутренних частей консолей крыла – от кессона крыла до рулей направления – составлял 2,5 градуса, тогда как внешние части крыла, расположенные от рулей направления до законцовок, имели нулевой угол поперечного V. Основу силового набора крыла составляли три лонжерона. Передний лонжерон проходил вдоль передней кромки крыла. Центральный, главный лонжерон имел угол стреловидности 14,5 градусов и проходил перед нишами основных стоек шасси. Задний лонжерон имел стреловидность 3,5 градуса и проходил от кессона крыла, расположенного за нишами основных стоек крыла. Шайбы вертикального оперения были расположены за задним лонжероном выше и ниже крыла. Вертикальное оперение было установлено примерно на середине размаха консолей крыла и выступало за его заднюю кромку. Первоначально кромки нижних килей были «чистыми», но позднее на них были установлены небольшие опоры с колесами с целью предотвращения ударов винтом о землю. Руль высоты занимал всю заднюю кромку киля вертикального оперения, имевшую длину 2,2 метра. В каждой консоли крыла размещался топливный бак емкостью 200 литров и 75-литровый бак с предназначенной для впрыска в двигатель антидетонационной жидкостью. Щелевые закрылки располагались вдоль задней кромки крыла между шайбами вертикального оперения и фюзеляжем. Закрылки отклонялись на 20 градусов. На нижних поверхностях внешних частей крыла находились два узла подвески, к которым могли быть подвешены две 30-кг или 60-кг бомбы.
В выпущенном положении основные стойки шасси были наклонены вперед больше, чем передняя стойка шасси. Это техническое решение эффективно увеличило носовую стойку, и самолет стоял на земле с положительным углом тангажа 5 градусов. Эта позиция сводила к минимуму длину разбега перед отрывом носовой стойки шасси от взлетной полосы, что очень важно в самолете с толкающим винтом. Основные стойки находились перед шайбами вертикального оперения. Поворотная, но не управляемая носовая стойка шасси убиралась поворотом вперед, а основные стойки шасси убирались в направлении оси симметрии самолета. Выпуск и уборка основных стоек шасси осуществлялись при помощи гидравлической системы. При длине основных стоек около 1,8 метра шасси было достаточно высоким, чтобы обеспечить клиренс воздушному винту. Шасси имело большую колею шириной 4,56 метров, но колесная база была короткой – всего 3,11 метра. Короткая колесная база в сочетании с высокими стойками шасси и высоким центром тяжести самолета могли придать истребителю J7W1 нежелательные характеристики управляемости при выполнении взлета и посадки.
Истребитель J7W1 имел размах крыла 11,11 метров, длину 9,76 метров и высоту 3,92 метра. Самолет должен был иметь максимальную скорость 750 км/ч на высоте 8700 метров, крейсерскую скорость 444 км/ч и скорость сваливания 172 км/ч. Истребитель J7W1 должен был подниматься на высоту 8000 метров за 10 минут 40 секунд и иметь практический потолок 12 000 метров. Масса пустого самолета составляла 3465 кг, нормальная масса составляла 4928 кг и максимальная – 5228 кг. На крейсерской высоте дальность полета истребителя J7W1 составляла 850 километров. Самолет был рассчитан на максимальную скорость 926 км/ч и перегрузку 7g.
В мае 1944 года, когда компания Kyushu еще изготавливала прототип J7W1, штаб авиации Императорского флота заказал серийное производство истребителей данного типа, чтобы противостоять неминуемой угрозе американских тяжелых бомбардировщиков Boeing B-29 Superfortress. В конечном счете, производственный график предусматривал, что компания Kyushu должна изготавливать по 30 самолетов в месяц, а компания Nakajima Aircraft Company, Ltd (Nakajima Hikoki KK) – по 120 самолетов в месяц. В июне 1944 года тяжелые бомбардировщики B-29 из состава ВВС армии США начали наносить удары по целям на территории Японии. Перехват этих бомбардировщиков и срыв этих налетов были теми задачами, для выполнения которых создавался J7W1. В сентябре 1944 года макет J7W1 был проинспектирован представителями Императорского флота, а проведенные в аэродинамической трубе испытания масштабной модели дали положительные результаты.
Прототип J7W1 был изготовлен на заводе компании Kyushu, расположенном на железнодорожной станции Засшонокума (Zasshonokuma), пригород Фукуока. В январе 1945 года – первоначально запланированной даты первого полета – постройка планера самолета была близка к завершению. Бомбардировочные налеты задержали поставку двигателя Ha-43 Model 42, который, наконец, был получен в апреле 1945 года. Прототип окончательно был изготовлен 10 июня 1945 года. Затем 15 июня машина была частично разобрана и перевезена на аэродром Мусирода (Mushiroda; ныне аэродром Фукуока). После повторной сборки самолет был проинспектирован 19 июня, но американские бомбардировки привели к некоторым задержкам. Вскоре были проведены наземные испытания, которые показали тенденцию к перегреву двигателя из-за недостатка охлаждающего воздуха. Цуруно планировал совершить первый полет J7W1 в июле 1945 года, но во время разбега крутящий момент двигателя развернул самолет вправо. Нос машины задрался слишком высоко, в результате чего законцовки лопастей ударились о землю и загнулись назад.
Первый прототип был отремонтирован, и на J7W1 был установлен винт второго прототипа. Чтобы во время чрезмерного подъема носа самолета лопасти винта не ударяли о землю, на нижние части шайб вертикального оперения были установлены хвостовые стойки учебного самолета Kyushu K11W Shiragiku (белая хризантема). Летные испытания прототипа J7W1 были поручены Ёситака Мияиси (Yoshitaka Miyaishi), который начал с пробежек с целью оценки управляемости самолета. J7W1 совершил свой первый полет 3 августа 1945 года. Отрыв от взлетной полосы произошел на скорости 204 км/ч, и самолет не поднимался выше 400 метров. Скорость не превышала 259 км/ч, полет длился менее 15 минут, и затем самолет приземлился на скорости 185 км/ч. Тенденция к развороту самолета вправо сохранилась, и для его компенсации необходимо было отклонять левый элерон. Однако в остальном машина вела себя неплохо. Еще два полета были совершены 6 и 8 августа, каждый продолжительностью около 15 минут. Во время полетов была произведена оценка базовой управляемости самолета, и во время испытаний шасси никогда не убиралось. Крен вправо усилился из-за выпущенных закрылков и двигателя, который вследствие необходимости поддерживать скорость полета создавал больший крутящий момент. J7W1 демонстрировал тенденцию к опусканию носа, для компенсации которой необходимо было постоянно отклонять на себя ручку управления. Двигатель, удлинительный вал и редуктор воздушного винта вызывали постоянные вибрации.
Предполагалась модернизация самолета с целью нейтрализации крутящего момента воздушного винта и улучшения его управляемости. Было предложено увеличить угол установки переднего горизонтального оперения до трех градусов и изменить угол отклонения закрылков крыла до 30 градусов. В дополнение к этому нужно было усовершенствовать масляный радиатор. Было решено, что испытания на определение скоростных характеристик будут проведены 17 августа во время следующего полета. Однако 15 августа в связи с капитуляцией Японии все работы по истребителю J7W1 были прекращены, а на следующий день большая часть документации была сожжена.
До конца войны второй прототип J7W1 был почти завершен и ждал своего двигателя Ha-43 Model 42, а планер третьего прототипа находился на этапе изготовления. Никакие другие экземпляры не были доведены до какого-либо значимого уровня готовности. Третий прототип J7W1 должен был получить ПГО с углом установки 3 градуса и двигатель Ha-43 Model 43, который на взлете развивал на 130 л.с. (97 кВт) большую мощность. Этот двигатель был оснащен двухступенчатым нагнетателем, первая ступень которого имела единственную крыльчатку с бесступенчатым регулированием. Воздухозаборник для двигателя был перемещен на внутреннюю часть заборника охлаждающего воздуха. Четвертый прототип J7W1 и более поздние самолеты должны были включать изменения по сравнению с третьим прототипом и также должны были иметь четырехлопастный воздушный винт диаметром 3,5 или 3,6 метра. Четырехлопастный пропеллер имел более широкие лопасти, был проще в изготовлении и предназначался для устранения некоторой склонности J7W1 к развороту вправо. Начиная с восьмого самолета на машины должны были устанавливаться 2250-сильные (1678 кВт) двигатели Ha-43 Model 51. Данный двигатель был оснащен одноступенчатым трехскоростным нагнетателем вместо двухступенчатого с первой ступенью, имевшей бесступенчатое регулирование.
Второй и третий J7W1 были уничтожены после капитуляции Японии. Первый прототип с общим полетным временем около 45 минут был захвачен американскими морскими пехотинцами, которые обнаружили, что остекление кабины пилота снято, а некоторые панели обшивки повреждены (возможно тайфуном). В течение многих лет считалось, что первый прототип был уничтожен, а второй самолет был захвачен войсками США, но позже выяснилось, что это неверно. По приказу американских оккупационных властей самолет был отремонтирован и перекрашен еще в Японии. Большинство фотографий J7W1 сделаны сразу после ремонта или вскоре после его покраски. Почти на всех фотографиях остекление кабины пилота отсутствует. В октябре 1945 года J7W1 был разобран и отправлен в Соединенные Штаты.
Уцелевшему J7W1 был присвоен номер FE-326 (Foreign Evaluation; оценка иностранного [вооружения]), впоследствии был изменен на T2-326), и были предприняты попытки привести самолет в состояние пригодности к полетам. Считается, что большая часть этих работ, включая установку нового остекления кабины пилота и нескольких американских пилотажно-навигационных приборов, была проведена в середине 1946 года на авиационной ремонтно-складской базе Мидлтаун (ныне международный аэропорт Гаррисберг), штат Пенсильвания. В сентябре 1946 года самолет был переведен в специальный склад полевого аэропорта Орландо (ныне аэропорт О’Хара) в Парк-Ридж, штат Иллинойс. В инструкциях указывалось, что J7W1 можно было бы сделать пригодным для полетов, если бы был обнаружен отремонтированный двигатель. Однако этого не произошло, и самолет в Соединенных Штатах не летал. В 1960 году J7W1 был передан Национальному музею авиации и космонавтики Смитсоновского института. Самолет сохраняется в разобранном и невосстановленном состоянии, и двигатель Ha-43 Model 42 по-прежнему установлен в фюзеляже. Удивительно, но на видеохостинге YouTube можно найти видео о прерванной первой попытке полета самолета и возможном первом полете.
Примерно в 2016 году Хитоши Сакамото (Hitoshi Sakamoto) построил полноразмерную модель J7W1. Модель была представлена на специальной выставке в музее космонавтики в Йоити, остров Хоккайдо, но неизвестно, находится ли она там до сих пор.
С самого начала рассматривался вариант самолета с силовой установкой в виде турбореактивного двигателя, но даже к концу войны в Японии не было изготовлено турбореактивного двигателя подходящей мощности. Реактивный самолет, получивший обозначение J7W2 Shinden-Kai, скорее всего имел бы более короткие стойки шасси и дополнительные топливные баки в консолях крыла, которые должны были занимать пространство, ранее использовавшееся более длинными стойками шасси. Нет никаких признаков того, что до конца войны J7W2 продвинулся дальше этапа предварительного проектирования.
Источники:
- Zoukei-mura Concept Note SWS No. 1 J7W1 Imperial Japanese Navy Fighter Aircraft Shin Den by Hideyuki Shigete (2010)
- Japanese Secret Projects by Edwin M. Dyer III (2009)
- Japanese Aircraft of the Pacific War by René J. Francillon (1979/2000)
- “Kyushu Airplane Company” The United States Strategic Bombing Survey, Corporation Report No. XV (February 1947)
- Encyclopedia of Japanese Aircraft 1900–1945 Vol. 4: Kawasaki by Tadashi Nozawa (1966)
- The XPlanes of Imperial Japanese Army & Navy 1924–45 by Shigeru Nohara (1999)
- War Prizes by Phil Butler (1994/1998)
- https://www.secretprojects.co.uk/threads/kyushu-J7W1-shinden-J7W2-shinden-kai.16914/
- https://airandspace.si.edu/collection-objects/kyushu-j7w1-shinden-magnificent-lightning
источник: https://oldmachinepress.com/2020/05/20/kyushu-j7w1-shinden-interceptor-fighter/