Опытный высотный истребитель Focke-Wulf FW 190 Höhenjäger 2. Германия

Данный материал был переведен уважаемым коллегой NF. Перевод был выполнен в сентябре 2013 года.

Предисловие

Фирма Hirth вместе с DVL (Deutsche Versuchsanstalt für Luftfahrt – немецкий авиационный испытательный центр) занимались разработкой нагнетателей воздуха, особенно турбокомпрессоров, работающий на выхлопных газах. В 1941 году силовая установка одного бомбардировщика Dornier Do 215 была переоборудована, и на данном самолёте были установлены два турбокомпрессора Hirth-TK9. 1 октября этого же года данный самолёт совершил первый полёт с новой силовой установкой.

Переоборудование силовой установки доставило ряд неудобств, причиной которых было недостаточное для установки турбокомпрессоров пространство двигательного отсека. Вследствие этого в ходе дальнейших работ по этой тематике – в рамках так называемой J-программы – было решено устанавливать турбокомпрессор отдельно от двигателя в задней части мотогондолы по типу размещения на Do-217. Это значительно упростило регулировку и обслуживание турбокомпрессоров. Двигатель и турбокомпрессор связывали между собой двумя трубами, по одной из которых от двигателя к турбокомпрессору подавались отработанные газы, а по второй в обратном направлении от турбокомпрессора к двигателю нагнетаемый воздух.

Расположенный под турбокомпрессором специальный охладитель воздуха значительно снижал его температуру и, тем самым, повышал КПД силовой установки.

Расчетная высота такой силовой установки составляла 11000 метров при возможной полезной нагрузке самолёта в 2000 кг.

Через пять месяцев после начала переоборудования Do-217 можно было приступать к серийному производству турбокомпрессоров.

В 1940 году в испытательном центре Luftwaffe Рехлин начались исследования, целью которых было создание герметичных кабин для выполнения высотных полетов. Конструкторам было выдвинуто требование по достижению самолётами рабочих высот более 10000 метров, для чего и нужны были эти прочные герметичные кабины. Новые турбокомпресоры вместе с гермокабинами позволяли значительно увеличить высоту и продолжительность полёта самолётов, выполненных в вариантах бомбардировщиков и разведчиков.

За рубежом тем временем уже началось серийное производство высотных бомбардировщиков и самолётов-разведчиков, что соответственно потребовало от немецкой стороны разработки эффективных высотных истребителей для обороны Германии.

Разработка высотных истребителей

В сентябре 1942 года под обозначением 1. Höhenjäger (1-й высотный истребитель) началось переоборудование трёх истребителей FW 190 A в облегченный вариант высотного истребителя FW 190 A-3/U-7. Вооружение состояло лишь из двух пушек MG- 151, установленных в корневой части крыльев. Под обозначением FW 190 B-0 и B-1 летало несколько машин с герметичными кабинами и c системой GM-1, позволявшей увеличивать летно-технические характеристики самолётов на больших высотах (см. выпуск «Luftfahrt international» №1), и с обычным крылом FW 190 A. В отличие от высотных истребителей программы Höhenjäger 1 данные машины помимо двух пушек MG 151 имели установленные в фюзеляже пулемёты MG 17. Такой состав вооружения предусматривался в дальнейшем и для высотных истребителей программы Höhenjäger 1.

Совершенно другое направление в развитии высотных истребителей было исследовано на Fw 190 V 13. Этот истребитель был первым самолётом типа FW 190 с двенадцатицилиндровым V-образным двигателем DB 603 A. Из-за смещения вперёд центра тяжести крыло у данного самолёта так же было смещено вперёд. FW 190 V19-V21 и V25-V27 представляли собой предсерийные FW 190 для планировавшихся к производству вариантов C-1 и C-2. Они, в отличие от прототипов FW 190 V13, V15 и V16, представляли собой чистые опытные истребители с высотными кабинами и двигателями DB-603. Внешне эти истребители от прочих предсерийных машин отличались радиаторами, установленным в нижней части фюзеляжа. Предсерийные машины в соответствии с обликом будущих серийных истребителей получили лобовые радиаторы с малым аэродинамическим сопротивлением. Кроме этого предсерийные самолёты FW 190 V21, V25-V 27 получили в качестве стандартного комплекта вооружения два фюзеляжных пулемета MG 131 и две пушки MG 151, расположенные в корневых частях крыла. В случае необходимости предусматривалась дополнительная установка в каждой консоли крыла ещё по одной пушке MG 151.

Планировавшиеся к запуску в производство Focke-Wulf FW 190 серии C-1 начиная c Nr. 190.0310.0001 не имели герметичных кабин. Гермокабины планировалось устанавливать на FW 190 серии C-2 начиная с Nr. 190.0320.0001.

Параллельно этому направлению развития высотных истребителей началась постройка чистого высотного истребителя, оснащенного турбокомпрессором, т работавшим на отработавших газах и повышавшим характеристики. Прототип высотного самолета Höhenjäger 2 был получен переоборудованием FW 190 V 18 в V 18/U-1.

Служившие для исследований силовых установок FW 190 V13, V15 и V16 и предсерийные и серийные машины FW 190 C оснащались крыльями самолётов FW 190 A с площадью 18,2 м². Для новых высотных истребителей требовалось крыло большей площади, вследствие чего во Франции на основе уже производившихся крыльев планировалось изготовить новые крылья с большей площадью в 20,3 м². Новое крыло было получено путем увеличения его размаха с 10,5 м до 12,3 м.

Помимо увеличения прочности конструкции крыла также в длину были  соответственно увеличены и элероны.

Во Франции новые более длинные крылья для высотных истребителей не успели вовремя изготовить, и во время испытаний самолёты летали с крыльями нормальных размеров.

Капоты для двигателей DB-603 предусматривали установку бортового вооружения, но на испытывавшихся машинах оно не устанавливалось за исключением FW 190 V32 и V33, имевших в корневых частях крыла с две пушки MG 151.

Использование двигателя DB-603 в качестве силовой установки для FW 190 привело к параллельной разработке трех вариантов высотного истребителя, внешне различавшихся капотами и установленными на самолётах турбокомпрессорами. Общим на всех трёх вариантах были использование в различных целях одной и той же силовой установки.

Предсерийные машины Focke-Wulf FW 190 серии B получили обозначение B-0, однако уже изготовленные опытные FW 190 V19-21 и V25-V27 не получили обозначение FW 190 C-0 и так и остались с литерой V (опытные).

Опытные машины варианта Höhenjäger 2 также не получили какого либо отдельного обозначения и представляли собой отдельное направление в развитии FW 190 с двигателями DB-603. Это направление развития FW 190 должно было в дальнейшем стать самолётами серии С.

Различные варианты FW 190 с двигателями DB-603, предназначенные для выполнения различных задач, указаны в общей таблице.

Дальнейшее развитие FW 190 с двигателями DB-603 было прекращено, так как к тому времени FW 190 D с Jumo-213 – двигателем моторостроительного отделения фирмы Junkers – продемонстрировал лучшие летно-технические характеристики.

Как уже было упомянуто, что к тому времени был разработан план по установке на серийные самолёты Focke-Wulf FW 190 C и FW 190-D турбокомпрессора в виде стандартного комплекта. FW 190 серии D было решено разработать на базе FW 190 V19. Для установки на самолет предлагались два альтернативных варианта турбокомпрессоров: BMW P 8.035 и турбокомпрессор фирмы Hirth. В июле 1942 года RLM решило, что на самолёты должны быть установлены турбокомпрессоры фирмы Hirth.

Турбокомпрессоры

21 июля 1942 года на предприятии фирмы Focke-Wulf в Бад-Айлзене (Bad Eilsen) в присутствие ее представителей директора Курта Танка и господина Каетхера (Kaether)состоялось обсуждение между представителями RLM с одной стороны и фирмы Friebel/Schwarz с другой. В ходе обсуждения было принято решение выполнить ряд пунктов:

1. Спроектировать турбонагнетатель и турбокомпрессор для FW 190 с двигателем DB-603 (Nr. 1013188);
2. Спроектировать и построить макет турбокомпрессора FW 190 с двигателем DB-603 (Nr. 1013189);
3. Переоборудовать FW 190 V15 и V16 в высотный истребитель с турбонагнетателем и турбокомпрессором.

В документах датированных 23 июля 1942 года директор Курт Танк принял решение оценить летно-технические характеристики FW 190 с двигателем DB-603 на базе FW 190 V13. Ожидалось, что применение турбокомпрессора позволило бы получить соответствующие увеличение мощности силовой установки и практического потолка на 2000 метров. Таким образом, можно было бы, наконец, получить истребитель, способный бороться с высотными бомбардировщиками противника. В тот же день RLM выдало заказ на изготовление шести прототипов истребителей. Заказу была присвоена категория срочности DE (Dringliche Entwicklung – срочная разработка). Вопрос применения двигателей фирмы BMW или турбокомпрессоров фирмы Hirth оставался открытым. К тому времени FW 190 V15 и V16 уже получили двигатели DB 603, и было необходимо произвести дальнейшее переоборудование самолётов для установки турбокомпрессоров. Заказом RLM предусматривалось переоборудование шести машин, и потому был выдан заказ на постройку еще четырех самолётов. Из-за радиатора большего размера необходимо было изготовить новые капоты двигателей. Два последних самолёта из этих шести прототипов должны были получить полагавшийся самолёту комплект вооружения.

Переделка крыльев должна быть произведена во Франции в Шатийоне (Chatillon). Таким образом, во время испытаний прототипы могли летать как с нормальными крыльями, так и с высотными. Для первого из этих шести самолётов срок завершения работ по переоборудованию был назначен на 15 ноября 1942 года. После чего должны были быть завершены остальные пять машин.

Основное направление работ сводилось к возможности переоборудования серийных самолётов в вариант, в который были переделаны прототипы V13 и V 19. В том же документе были зафиксированы следующие пункты:

1. Трубопровод, по которому от двигателя к турбокомпрессору должны направляться выхлопные газы, должен был иметь круглое сечение. Температура и давление отработанных газов должны были составлять примерно 800°C и 2,0 атм, скорость перемещения газа по трубе – примерно 100 м/с. Фюзеляж на обе стороны от трубы с выхлопными газами должен получить дополнительную специально выполненную изоляцию, изготовленную из тонких листов легкого сплава. Внешняя изоляция самой трубы во избежание температурных потерь должна быть выполнена из тонких листов металла, расположенных на расстоянии 5 мм от основной трубы. Труба диаметром примерно 200 мм, по которой от турбокомпрессора к двигателю подавался нагнетаемый под давлением примерно 1 атм воздух, должен изготавливаться из лёгких сплавов.
2. Доступ к турбине должен осуществляться через съёмный люк в нижней части фюзеляжа. При этом необходимо снять радиатор системы водяного охлаждения и металлический короб воздухозаборника. Площадь сечения радиатора для охлаждения нагнетаемого воздуха должна составлять примерно 10 дм², площадь сечения водяного радиатора – примерно 14 дм².
3. Вся обшивка для обеспечения удобного доступа к турбокомпрессору и для быстрого замена турбины турбокомпрессора должна сниматься легко и по частям (это касалось так же быстросъёмных люков у трубы, подающей нагнетаемый воздух к двигателю и трубок системы водяного охлаждения). Короб воздухозаборника на передней части должен иметь специальный защитный клапан, предотвращавший при взлете и посадке попадание в воздухозаборник посторонних предметов. На этом же варианте силовой установки должна быть предусмотрена возможность замены входного короба воздухозаборника на тропический вариант, у которого при открытом защитном клапане воздухозаборника так же предотвращалось попадание в него посторонних предметов при взлете и посадке. Во время взлета воздух в воздухозаборник должен засасываться через жалюзи, расположенные на трубе воздухозаборника за радиатором. Регулировка выходного сечения для выхода охлаждающего воздуха должна осуществляться при помощи клапана с гидравлическим приводом и термостатом.
4. От размещения радиостанции FuG 25 на прежнем месте необходимо отказаться и установить радиостанцию между шпангоутом 8 и сиденьем пилота. Доступ к радиостанции должен осуществляться после демонтажа сиденья пилота. Так же необходимо было переместить компас в другое место.
5. Удобный доступ к установленной на самолёте турбине и её быстрая замена должны быть обеспечены через люки на нижней части фюзеляжа. Герметичный шпангоут герметичной высотной кабины из-за установки радиостанции в ином месте вместо шпангоута 7 должен быть перемещён на место шпангоута 8.
6. Лобовой радиатор должен быть увеличен с 48 дм² до 67 дм². Также изменениям должна подвергнуться передняя часть силовой установки, включая и жалюзи системы охлаждения. Должен быть установлен четырехлопастный винт фирмы VDM. На случай если новый четырехлопастный винт и радиатор не будут вовремя поставлены предусмотреть проведение испытаний V15 со старыми трехлопастным винтом и радиатором (таким образом, высотный вариант истребителя не был взаимозаменяем с V19 и создаваемой на его базе серией C [элементы крепления фюзеляжа]). Для серии С необходимо создать новую заднюю часть капота и мотораму для получения возможности установки на самолётах данной серии турбокомпрессора.
7. В случае необходимости на фюзеляже в месте установки турбокомпрессора выполнить ряд доработок касающихся систем управления агрегатами.
8. Деревянный макет задней части фюзеляжа изготовить к 31 июля 1942 года.

27 июля 1942 года выдать заказ на изготовление в высотном варианте с турбокомпрессором и турбиной (№№ 1013190 и 1013191) FW 190 V29, заводской номер 0054, V30, заводской номер 0055, V 31 заводской номер 0056, V32 заводской номер 0057. Переоборудованный FW 190 V18 получил № 1013197. Первоначально запланированное переоборудование V25 и V26-V28 было прекращено.

30 июля 1942 года было решено, что работающий на бензине марки С3 с октановым числом в 95-100 единиц двигатель DB-603 с взлетной мощностью 2000 л.с. для FW 190 должен получить турбину фирмы Hirth. К этому времени V15 и V16, которые уже были переоборудованы подобным образом и получили двигатели DB 603, предусматривалось испытать в исследовательском центре Luffwaffe в Рехлине. Поэтому для дальнейших переделок оставались в наличии только V13, V17 и V18, на которых до этого планировалось установить и испытывать двигатели Jumo-213.

Оказалось, что с использованием дюраля была возможна переделка в высотный истребитель FW 190 V19, и в сентябре была выдана соответствующая ведомость с указаниями сроков, основанная на документации V19.

8 августа1942 года было решено, что FW 190 V 18 с заводским номером 0040 следует переоборудовать в высотный истребитель FW 190 V18/U-1 с турбокомпрессором и турбиной приводимой выхлопными газами двигателя.

Облегченный вариант обычного истребителя FW 190 V13 с крылом увеличенной площади и двигателем DB 603A с турбокомпрессором фирмы Hirth был выполнен 12 августа 1942 года на базе обычного истребителя FW 190 A с крылом увеличенной площади, с двигателем BMW 801 D и на базе облегченного варианта обычного истребителя FW 190 V13 с крылом увеличенной площади и двигателем BMW 801 D с турбокомпрессором, работающим за счет использования отработанных газов. 

Важнейшие технические характеристики указаны ниже:

Технические данные

Спецификация № 252 содержала точные технические характеристики высотного истребителя FW 190 с двигателем DB 603 A с турбокомпрессором. В том же месяце эти технические характеристики были указаны в прочих официальных документах.

Тогда же и были установлены новые сроки переоборудования FW 190 V18 и FW 190 V29-V33. Первая система выпуска отработанных газов имела срок поставки 15 октября 1942 года. В дальнейшем каждый комплект турбокомпрессора должен был поставляться фирмой Theodor Klatte по одному комплекту каждые 10 дней для установки на FW 190.

8 сентября 1942 года программе по переоборудованию в высотные истребители была присвоена категория срочности исполнения «SS 1940».

Фирме Hans Windhoff в Берлине в начале сентября 1942 года были заказаны необходимые для переделки высотных истребителей 16 водяных радиаторов и 8 масляных радиаторов стальной конструкции. Первый комплект (два водяных радиатора и один масляный радиатор) должен был быть поставлен к 15 октября 1942 года. Остальные семь комплектов должны были поступать по одному с интервалом в неделю.

18 сентября 1942 года для переоборудования FW 190 в высотные истребители с турбокомпрессорами были заказаны шаблоны и вспомогательные приспособления.

Трудоёмкость переоборудования в Fw190 V18/U-1 была оценена 2 октября 1942 года:

1. Изготовление хвостового оперения: 4000 часов,
2. Изготовление элеронов: 300 часов,
3. Изготовление силовой установки, включая предварительную сборку и сам монтаж: 8000 часов,
4. Изготовление и монтаж прочего оборудования: 2000 часов,
5. Изготовление турбокомпрессора: 2000 часов,
6. Время необходимое на выполнение переоборудования прочих элементов конструкции одного самолёта: 6000 часов.

Итого: 22300 часов.

Для V29-V33 всё необходимое должно быть изготовлено с «нуля», для серийных самолётов должны были использоваться только следующие элементы конструкции: шасси, хвостовой костыль, посадочные щитки и для обеих последних машин еще необходимо было изготовить два комплекта крыльев без элеронов. Для переоборудования прототипа V29 предусматривались следующие затраты рабочего времени:

1. Изготовление фюзеляжа: 7000 часов,
2. Изготовление полного комплекта хвостового оперения: 4000 часов.
3. Изготовление силовой установки: 8000 часов,
4. Изготовление элеронов: 300 часов,
5. Изготовление элементов системы управления: 600 часов,
6. Изготовление оборудования и элементов для их крепления в фюзеляже: 2000 часов,
7. Изготовление турбокомпрессора: 2000 часов,
8. Время необходимое на выполнение всего комплекса переоборудования одного самолёта: 6000 часов.

Итого: 29900 часов.

Всего на изготовление агрегатов и переоборудование пяти самолётов в сумме необходимо было затратить 149500 часов.

Было предусмотрено установить на шесть самолётов усиленное шасси, но оно не было поставленo в установленный срок, и машины в ходе испытаний летали с обычными серийными шасси.

В Штутгарте в отделении фирмы Hirth-Motoren-Bau в 6 ноября 1942 года состоялось совещание, на котором от фирмы Focke-Wulf  присутствовали господа Зандер (Sander), Клауэр (Klauer) и Лових (Lovich). На совещании рассматривался вопрос об установке на FW 190турбин фирмы Hirth. На основании данных, полученных в ходе стендовых испытаний фирмы Hirth, для установки турбокомпрессоров на FW 190 в конструкции самолётов необходимо было внести ряд изменений. Bо время испытаний первого опытного образца FW 190 V18/U-1 выявилась зависимость работы турбокопрессора от расположения  турбины, поскольку первая из поставленных для испытаний турбин оказалась восприимчивой к месту своего расположения на фюзеляже самолёта. Для регулировки параметров работы турбины предусматривался соответствующий автоматический регулятор. В ходе испытаний турбины, установленной в турбокомпрессоре на стенде, аналогичном по своему исполнению двигателю DB-603 на FW 190 выявилось следующее:

1. Фланцы выхлопного коллектора должны быть непременно усилены так как из-за высокого давления выхлопных газов возможен их прорыв и прогар уплотнений, вследствие чего возможно повреждение двигателя.
2. Для предотвращения дожигания выхлопных газов за турбиной при смешивании их с охлаждающим холодным воздухом необходимо установить специальный направляющий щиток, оптимальная форма которого была подобрана фирмой Hirth. Соответствующие чертежи были направлены фирмам Klatte и Focke-Wulf.

Группа теплотехников фирмы Focke-Wulf рассчитала следующие данные для турбокомпрессора работающего на высоте 11 км:

• Расход воздуха: 1,23 кг/с,
• Температура нагнетаемого воздуха: + 45 °C,
• Давление нагнетаемого воздуха: 64 атм,
• Расчетные потери давления воздуха в двух изгибах трубы: 365 кг/м²,
• в расширении: 335 кг/м².

14 января 1943 года фирма Focke-Wulf в своём официальном сообщении № 2147 уведомила RLM о ходе работ по установке на FW 190 с двигателем DB-603 турбокомпрессора и газотурбинной установки. Сообщение сопровождалось счетом за проведение предварительных исследований и разработку турбокомпрессора и газотурбинной установки для двигателя DB-603, установленного на опытном образце FW 190 V18 в размере 1745 000 RM:

25 января 1943 года FW 190 V18/U-1 с опознавательными знаками CF + OY совершил полёт на аэродроме фирмы Daimler-Benz в Штутгарт-Эхтердигене (Stuttgart-Echterdingen). Для выполнения этого полёта фирмой Focke-Wulf был направлен пилот капитан Зандер (Sander). Зандер по итогам 4-12-го полётов на опытном образце высотного истребителя составил подробный доклад в котором содержались следующие замечания:

1. Самолёт во время совершения полёта, особенно в процессе набора высоты, имел значительно перетяжеленную хвостовую часть и, не смотря на увеличение угла установки стабизатора с + 2,5° до + 3,5° и бугеля кромки триммера руля высоты, при даче полного газа начиная с высоты 7,7 метра перетяжеление не могло быть компенсировано. Самолёт в полёте с набором высоты показал общую неустойчивость по всем осям и был в полёте тяжелым. При полёте на скорости в 280 км/ч на руле высоты возникла лёгкая вибрация. Нагрузка на рули высоты при пикировании очень сильно зависела от оборотов двигателя. При посадке самолёт несколько проседал в направлении хвоста, при этом хвостовое колесо сильно вибрировало. При использовании в начале испытаний стального костыля хвостового оперения самолёт постоянно тянуло вправо, и только полное одностороннее торможение не позволяло самолёту развернуться. После установки нормального хвостового костыля это явление исчезло.
2. Необходима установка более эффективного масляного радиатора.
3. Максимальные обороты турбокомпрессора ограничены величиной в 20000 об/мин. Поломки лопаток турбины наблюдались уже при достижении 17500 об/мин.
4. В ходе полётов можно было набрать максимальную высоту только в 10200 метров.

Сроки готовности опытных машин выглядели следующим образом:

• Focke Wulf FW 190 V18/U-1, заводской номер 0040: к 14.01.1943 года.
• Focke Wulf FW 190 V 29, заводской номер 0054: к 27.02.1943 года.
• Focke Wulf FW 190 V 30, заводской номер 0055: к 07.03.1943 года.
• Focke Wulf FW 190 V 31, заводской номер 0056: к 05.04.1943 года.
• Focke Wulf FW 190 V 32, заводской номер 0057: к 20.04.1943 года.
• Focke Wulf FW 190 V 33, заводской номер 0058: к 07.05.1943 года.

Эти самолёты поступали для проведения испытаний в испытательный центр Luftwaffe в Рехлине. В докладе о ходе испытаний от 4 февраля 1943 года FW 190 с двигателем DB-603 фирмы Daimler-Benz использовался для исследования протекания процесса циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Система охлаждения была переделана и стала более простой. В ней не возникало колебаний давления и перепадов температуры охлаждающей жидкости до температуры в 120°C.

Вышеуказанный счет фирмы Focke Wulf к RLM со стоимостью разработок в размере 1745000 RM и с объёмом проведенных работ величиной в 149500 часов были отклонены и во внимание были приняты только 50000 часов, затраченные на разработку турбокомпрессора. FW 190 с опознавательными знаками CF + OW с 29 марта 1943 года продолжил полёты с двигателем DB-603 A фирмы Daimler-Benz с нагнетателем от DB-603G. Полёты производились с аэродрома Штутгарт-Эхтердиген.

В апреле 1943 года проводились сравнения по дальности полёта истребителя FW 190 оборудованного турбокомпрессором и системой GM-1. Замерялись продолжительность полёта, дальность полёта, скорость на режиме набора высоты и на боевом режиме работы двигателя для следующих вариантов:

1. FW 190 с двигателем BMW P 8035,
2. FW 190 с двигателем DB-603A с турбокомпрессором,
3. FW 190 с двигателем BMW-801F.

Все три варианта имели крылья одинаковой площади в 20,3 м², вооружение из двух автоматических пушек MG-151 с боекомплектом по 200 снарядов на ствол, одинаковое бронирование и практически одинаковый запас топлива. Испытания показали, что FW 190 с двигателем BMW P8035, работающим в режиме набора высоты и на боевом режиме на высоте 12 километров, имел продолжительность горизонтального полёта 22 минуты. За эти 22 минуты самолёт на скорости 652 км/ч пролетел 240 км. Для набора высоты 12 км от момента отрыва от земли при взлёте было затрачено 18,8 минут, при этом в процессе набора высоты самолёт теоретически преодолел расстояние 120 км. FW 190 с двигателем BMW-801F с системой GM-1 на высоте 10 км и с включенной системой GM-1 пролетел в горизонтальном полёте также 22 минуты до полного израсходования закиси азота в баке системы GM-1. Оставшегося после выполнения полёта на выше описанном режиме в топливных баках при нормальной заправке топлива было достаточно для продолжения горизонтального полёта на этой высоте еще в течение 24,5 минут. В общем самолёт имел возможность выполнять полёт на высоте 10 километров в течение примерно 47 минут. При отключенной системе GM-1 продолжительность горизонтального полёта на высоте 10 километров составляла 54,5 минуты. Горизонтальная скорость при включенной системе GM-1 составляла 684 км/ч, без этой системы горизонтальная скорость составляла 620 км/ч. При включении системы GM-1 на высоте 10 километров и последующим за этим набором высоты 12 километров  самолёт с работающей системой GM-1 имел возможность продолжать полёт на высоте 12 километров еще в течение 15 минут до полного израсходования находившейся на борту закиси азота. Затем высота была снижена до 11 км, что позволяло продолжать полёт без использования системы GM-1; сам же полёт на высоте 11 км продолжался еще в течение 36 минут. Таким образом, самолёт на высоте 12 км пролетел расстояние 160 км и затем на высоте 11 км еще 360 км. Скорость полёта с использованием системы GM-1 на высоте 12 километров составляла 640 км/ч и без системы GM-1 на высоте 11 километров 580 км/ч.

Результаты испытаний показали, что до высоты полёта в 11 км самолёт с двигателем BMW-801F с системой GM-1 имел некоторое превосходство над самолётом с двигателем BMW P 8035. На высотах от 11 до 12,2 км было наоборот: самолёт с двигателем BMW P 8035 имел некоторое превосходство над самолётом с двигателем BMW-801F. И только при полётах на высотах 12,2-13 км самолёт с двигателем BMW P 8035 имел значительное превосходство над самолётом с двигателем BMW-801F. Так же было предусмотрено проведение сравнения  высотных характеристик самолёта с DB-603A и турбокомпрессором фирмы Hirth и самолёта с двигателем DB-603G и системой GM-1.

Сравнить расход топлива для самолётов с двигателем BMW-801F и GM-1 и с двигателем DB-603 A с турбокомпрессором фирмы Hirth не представлялось возможным из-за разного удельного расхода топлива этими силовыми установками. 7 мая 1943 года Focke-Wulf FW 190 V16 с опознавательными знаками CF + OW, находившийся в распоряжении фирмы Daimler-Benz, выполнял полёты с обычным двигателем DB-603A и c двигателем DB-603A с нагнетателем от DB-603G. Так как этот самолёт не имел герметичной кабины, замеры горизонтальной скорости могли производиться только на высотах до 12 км. Мощность на режиме работы двигателя при наборе высоты и на боевом режиме замерялась на высотах до 12,5 км. Так же самолёт не получил воздушный винт с широкими лопастями. Поэтому в среднем полученная скороподъёмность была ниже на 1-1,5 м/с чем у самолёта, силовая установка которого имела воздушны винт с широкими лопастями. Установленный на самолёте трехлопастный винт диаметром 3,5 м был изготовлен из лёгких сплавов. Самолёт при работе двигателя развивавшего 2700 об/мин на высоте 11 километров с нагнетателем от DB-603G развивал скорость 690 км/ч, в то время как самолёт с обычным двигателем DB-603A на этой же высоте мог разгоняться только дo 640 км/ч.

11 мая 1944 года фирма Focke-Wulf направила в RLM окончательный счет в размере 2123500 RM за разработку и испытания турбокомпрессоров.

К тому времени фирмой Daimler-Benz в Штутгарт-Эхтердигене были выполнены 44 полёта Focke-Wulf FW 190 V18/U-1 с турбокомпрессорами общей продолжительностью в 31 ч.

В ходе выполнения последних полётов самолёт имел следующие данные:

Планер:

площадь крыла: 18,3 м²
без вооружения
без герметичной кабины
хвостовое оперение от FW 190 C
взлётный вес: 3950 кг.

Силовая установка:

двигатель DB 603 A-1
два небольших радиатора площадью 2×24дм²
большой масляный радиатор площадью 12 дм²
без перепускного трубопровода
с фильтром центробежной очистки масла и высотным зажиганием
четырехлопастный металлический винт диаметром 3,5 м
без автоматического регулятора оборотов
угол атаки лопастей воздушного винта 8,6 %
система управления для распределительного насоса нагнетателя двигателя в агрегатном отсеке.

Турбина с агрегатами: 

старая турбина без устройства ограничения величины оборотов
новый охладитель нагнетаемого воздуха
система регулирования площади сечения на всасывающем патрубке турбокомпрессорa.

В ходе выполнения полётов на больших высотах было установлено, что при наборе высоты необходимые для нормальной работы турбины обороты рабочего колеса турбины не развивались. С помощью измерительных приборов, установленных для указания положения выхлопных клапанов, было определено, что по мере увеличения высоты клапаны закрывались не полностью. После доработки клапанов газораспределительный механизм работал безотказно.

По расчетам высотность на режиме набора высоты и боевом режиме должна была составлять 11400 м. В реальности высотность оказалась равной 10750 м. Разница в данных объяснялась тем, что температура нагнетаемого воздуха в охладителе снижалась только на 13°, что приводило к снижению высотности примерно на 250 м. Дальнейшие потери высотности происходили из-за некоторого снижения давления на участке подачи нагнетаемого воздуха между выходом турбокомпрессора и входом нагнетателя двигателя. К тому же не в полной мере использовался скоростной напор воздуха.

На уровне земли самолёт развивал максимальную скорость 493 км/ч. Скорость на высоте полного напора 11 км составляла 680 км/ч. Значительные потери скорости были вызваны установкой турбокомпрессора. На уровне моря потери составляли примерно 65 км/ч, на высоте 7000 м даже 100 км/ч в сравнении с FW 190 с двигателем DB-603 A и нагнетателем от варианта DB-603G. При использовании этого нагнетателя в горизонтальном полёте высотность двигателя составляла 9000 м. Нa высотах более 11000 м максимальная скорость самолёта была примерно равна той, которую самолёт развивал с турбокомпрессором. На больших высотах самолёт был неустойчив по всем осям. Нагрузки на рули высоты были сравнительно большими. При возникновении колебаний самолёта его раскачивало и погасить эти колебания при помощи рулей было сложно. Самолёт имел явное смещение центра тяжести к хвосту которое, по-видимому, было вызвано неудачным обтеканием воздушными потоками фюзеляжа из-за установки турбокомпресора.

Проблем с двигателем после выполнения самолётом полётов общей продолжительностью 31 час не возникало. В ходе полётов выяснилось, что в шлангах, подходящих к хвостовой стойке шасси, под воздействием выбрасываемых из турбокомпрессора горячих отработанных газов двигателя образовывались поры. В ходе вышеуказанных полётов пришлось 6 раз менять эти шланги. Затем поступило предложение установить защитный щиток на хвостовом колесе.

25 апреля 1944 года были опубликованы сравнительные летно-технические данные высотного истребителя фирмы Focke-Wulf с различными вариантами силовой установки с механическим нагнетателем и с турбокомпрессором. Далее были произведены замеры развиваемой двигателями мощности с учетом величин реактивной тяги, создаваемой реактивными выхлопными патрубками силовой установки с механическим нагнетателем и силовой установки с турбокомпрессором. Замеры показали, что силовая установка с реактивными выхлопными патрубками имеет преимущество до высот в 17 км как при наборе высоты, так и при полёте по горизонтали.

Поскольку FW 190 D с двигателем Jumo-213 продемонстрировал лучшие летные характеристики, то это стало причиной прекращения дальнейших разработок программы Höhenjäger 2, основу которой составлял высотный истребитель FW 190 с двигателем DB-603 и турбокомпрессором, что было официально подтверждено решением комиссии от 19 апреля 1944 года.

В заключительном докладе по выполненным ранее полётам с турбокомпрессором 9-2281 было сказано о перспективе дальнейшего производства силовых установок с турбокомпрессорами для самолётов-бомбардировщиков, например Heinkel He 111, Dornier Do 217, Junkers Ju 88 A-4, Henschel Hs 130, Henschel Hs 128 и Heinkel He 274.

Краткое описание

В местах расположения моторного капота мягкие эластичные соединения выполняли роль соединительных муфт для различных участков  трубопроводов. Трубы, по которым к турбокомпрессору от двигателя поступали выхлопные газы, имели круглое сечение диаметром 200 мм. Выхлопные газы с температурой 800ºС перемещались по данной трубе от двигателя к турбокомпрессору со скоростью порядка 100 м/с под давлением 2 атм. Герметичные трубы были расположены слева и справа от фюзеляжа над крылом. Для изоляции этих труб от фюзеляжа на расстоянии 5 мм от труб были установлены специальные защитные щитки, выполненные из тонкого металла. Турбокомпрессор устанавливался на нижнем несущем люке. Первые опытные образцы высотного истребителя получили установленный в нижней части фюзеляжа радиатор. После отказа от использования подобного радиатора на самолётах данной малой серии (V18/U1, V29 – V33) площадь лобового радиатора была увеличена с 48 дм² до 67 дм², для чего была изготовлена новая передняя часть обтекателя двигателя с лобовым радиатором. На самолётах V13, V15 и V16 применялись трехлопастные воздушные винты. Для серийного производства в дальнейшем было решено использовать четырехлопастные винты.

A. Переделка крыла

Площадь крыла была увеличена за счет удлинения его внешних секции. Вследствие этого размах и площадь крыла были увеличены с 10,5 м до 12,3 м и с 18,3 м² до 20,3 м² соответственно. При этом вес крыла увеличивался примерно на 40 кг. Поскольку внутренние секции крыльев не усиливались, то коэффициент эксплуатационной перегрузки крыла уменьшился примерно до 5,1.

B. Турбокомпрессор

Для установки на самолёт предполагалось использовать турбокомпрессоры Hirth 9-2281. Выхлопные газы двигателя через трубы по обеим его сторонам поступали в соединительный коллектор и далее вне фюзеляжа по дополнительно изолированной трубе диаметром 200 мм к турбокомпрессору. При этом набегающий поток воздуха частично охлаждал поток выхлопных газов. Из турбокомпрессора выхлопные газы через специальное отверстие под фюзеляжем выводились наружу без контакта с фюзеляжем. Специальный защитный клапан, связанный с приводом шасси, предотвращал попадание в турбокомпрессор посторонних предметов.

После сжатия нагнетаемого воздуха в турбокомпрессоре он проходил через охладитель, где температура его снижалась на 10°. Данный охладитель располагался под фюзеляжем под люком, обеспечивающим доступ к топливным бакам. При длине 0,7 м охладитель имел площадь поверхности примерно 0,81 м². Охладитель воздуха автоматически регулировался при помощи специального устройства, установленного на входе в нагнетатель двигателя. Дополнительное регулирующее устройство, совмещенное с регулятором давления, располагалось на клапане отвода воздуховода.

Охлаждение турбокомпрессора осуществлялось свежим воздухом, который забирался через специальный воздухозаборник, установленный на нижней части фюзеляжа. Воздух после охладителя по воздуховоду, расположенному с наружной стороны фюзеляжа на его центральной оси за нишами шасси, поступал к нагнетателю двигателя. Для всех воздуховодов между силовой установкой, противопожарной перегородкой и турбокомпрессором предусматривалась установка сочленений и скользащих деталей, делая возможным тепловое расширение воздуховодов.

C. Фюзеляж

Фюзеляж получил незначительные изменения по сравнению с фюзеляжем планировавшегося к серийному производству FW 190 B-1. Кабина пилота была герметичной. Из-за установки на самолёте турбокомпрессора и связанного с этим значительного нагрева рядом расположенных элементов конструкции возникла необходимость изоляции части фюзеляжа от турбокомпрессора и переноса установленного в этой части фюзеляжа оборудования.

D. Шасси

Шасси было без изменений взято с FW 190 V13.

E. Хвостовое оперение

На самолёте было установлено хвостовое оперение от FW 190 V13 с увеличенным вертикальным оперением. Размах посадочных щитков был увеличен, элероны были увеличены по длине в направлении к законцовкам крыла.

F. Управление

В фюзеляже в основном переняты элементы системы управления от FW 190 V13. На участке фюзеляжа, где был установлен турбокомпрессор, имелись небольшие изменения. Из-за смещения элеронов элементы системы управления в крыле так же были немного изменены.

G. Оборудование

Оборудование и контрольно-измерительные приборы в основном соответствовали тому комплекту, который был установлен на FW 190 A-3. Вместо радиостанции Fu G VII была установлена FuG 16.

H. Вооружение

Высотные истребители FW 190 V32 и V33 получили установленные в корнях крыла две автоматические пушки MG 151 с боекомплектом по 250 снарядов на ствол.

I. Бронирование

Бронирование высотного истребителя состояло из бронеплит, защищавших моторный капот, общим весом 60 кг и бронированного стекла весом 16 кг. Прочее бронирование и защита топливных баков отсутствовали.

FOCKE-WULF FW 190 С ДВИГАТЕЛЕМ DB 603

Изготовление высотных истребителей Höhenjäger 2 V16/U-1 V29–V 33 было за планировано на период с декабря 1942 года по февраль 1943 года.

ВЫСОТНЫЙ ИСТРЕБИТЕЛЬ FW 190 HÖHENJÄGER 2*

данные по состоянию на май 1943 года

Рис.1. FW 190 V18/U1, регистрационный номер CF + OY, заводской номер 0040, был первым опытным образцом высотного истребителя созданного по программе Höhenjägers 2. Самолёт имел герметичную кабину с дополнительными подкосными соединениями

Рис.2. Поперечное сечение мотогондол He 111 с двигателем DB-601 и TK-9 и Do-217 с двигателем DB-603 и с работающим на выхлопных газах турбокомпрессором, разрабатываемым для программы J (Projekt J)

Рис.3. FW 190 V13 первый самолёт данного типа, использовавшийся для испытаний двигателя DB-603 A-0

Рис.4. Вид спереди FW 190 V13, регистрационный номер SK+JS, и с масляным радиатором под фюзеляжем

Рис.5. Двигатель DB-603 A-0 на FW 190 V13. Вид справа

Рис.6. Тот же самый двигатель DB-603 A-0 на FW 190 V 13. Вид слева

Рис.7. FW 190 V13 с установленным под фюзеляжем макетом бомбодержателя

Рис.8. FW 190 V15, регистрационный номер CF + OV, c двигателем DB-603 A-2

Рис.9. FW 190 V15 в процессе монтажа выхлопных труб при еще не установленном турбонагнетателе

Рис.10. Выхлопные трубы с дополнительной изоляцией

Рис.11. FW 190 V16, регистрационный номер CF + OW, так же использовался как опытная платформа для испытаний двигателя DB-603 A

Рис.12. Воздухозаборник масляного радиатора под фюзеляжем FW 190 V16

Рис.13. FW 190 V 18/ U 1, регистрационный номер CF + OY, с герметичной кабиной и с турбокомпрессором. Для более полного использования на больших высотах высокой мощности двигателя было решено применить четырехлопастный воздушный винт

Рис.14. Вид спереди FW 190 V18/U1. Под фюзеляжем от нагнетателя к двигателю проходит воздуховод, по которому от турбокомпрессора подаётся сжатый воздух

Рис.15. Вид слева на FW 190 V18/U1. Хорошо заметен воздуховод под фюзеляжем

Рис.16. FW 190 V18/U1, регистрационный номер CF + OY, с двигателем DB 603 S-1 и с турбокомпрессором TKL под фюзеляжем

Рис.17. Вид сзади на FW 190 V18/U1. Различимы обе выхлопные трубы, установленные рядом с фюзеляжем

Рис.18. Схематический продольный разрез турбокомпрессора TK 9 AC.

Рис.19. Чертежи общего вида высотного истребителя FW 190 с двигателем DB-603 и с турбокомпрессором; чертёж № 101005-610 от 8 августа 1942 года

Рис.20. Продольный разрез FW 190 с двигателем DB-603 и с турбокомпрессором; чертёж № 101005-611 от 10 августа 1942 года (соответствует Fw 190 V18/U1 и V29- V33)

Focke-Wull Flugieugbau GmbH. Nr. 26 a

Focke-Wull Flugzeugbau GmbH  Nr. 26a

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Размеры:

размах крыла 12300 мм
длина 9500 мм
высота 3950 мм
площадь крыло 20,3 м²
удельная нагрузка на крыло 209 кг/м²

Весовые нагрузки:

фюзеляж 310 кг
шасси 289 кг
хвостовое оперение 121 кг
система управления 35 кг
крыло 485 кг
силовая установка 1940 кг
вооружение 260 кг
специальное оборудование 145 кг
вес самолёта без горючего 3585 кг
пилот 90 кг
топливо 430 кг
масло 35 кг
боекомплект 110 кг
общий вес нагрузки 665 кг
полётный вес 4250 кг

Летные характеристики:

практический потолок 14000 м
максимальная скорость на высоте 11800 м с режимом работы силовой установки
боевая мощность 670 км/ч
максимальная мощность 685 км/ч
дальность полёта на высоте 11800 метров 430 км
удельный расход топлива 240 гр/л.с.×ч
время набора высоты 12000 метров 19,3 мин

Источники:

• Mitteilung: Fw 190 mit Abgasturbine und als Höhenjäger; 23. 7.1943
• Auftragsanforderungen für Fw 190 mit Turbolader; 27. 7.1943
• Mitteilung: Fw 190 mit Abgasturbine und als Höhenjäger; 30. 7.1942
• Mitteilung: Fw 190 mit Abgasturbine als Höhenjäger; 4. 8.1942
• Änderungsbesprechung Nr. 49 vom 5. 8.1942
• Auftragsanforderung für Fw 190 mit Turbolader; 8. 8.1942
• Höhenjagdflugzeug Fw 190: Erleichterte Fw 190 V 13 mit DB 603 A und Hirth-Abgasturbo-ladersatz; 12. 8.1942
• Baubeschreibung Nr. 252: Höhenjagdflugzeug Fw190 mit Triebwerk DB 603 A und Abgasturbolader; 17. 8.1942
• Schwerpunktslage Fw190 Höhenflugzeug mit DB 603 mit Turbolader und großer Fläche; 14.8.1943
• Terminliste Umbaumaschine Fw 190 V 18 Höhenjäger mit Abgasturbine; 19. 8.1942
• Terminliste Fw 190 V 29-33 Höhenjäger mit Abgasturbine; 1942
• Bestellung von Abgasanlagen für Fw190 bei der Fa. Theodor Klatte in Bremen-Huchting; 29. 8.1942
• Bestellung von Wasser- und Schmierstoffkühlern bei der Fa. Hans Windhoff in Berlin; 8. 9.1942
• RLM Gl/C-E 2: Schreiben an Focke-Wulf in Bremen, betr.: Fw 190-Abgasturbine; 11.9. 1942
• Bestellung von Ladeluftkühlern bei der Fa. Neue Kühler- und Flugzeugteile-Fabriken in Berlin; 23. 9.1942
• Auftragsanforderung für Fw 190 Höhenjäger mit Turbolader; 18. 9.1942
• Stundenaufwand für Konstruktion Fw 190 mit Abgasturbine; 24. 9.1942
• Flugleistungen Fw 190-DB 603 A mit Hirth-Abgasturbolader; 1.10.1942
• Stundenaufwand für Bau der Fw 190 Höhenjäger; 2.10.1942 Leistungen Fw 190 mit DB 603; 5.11.1942
• Reisebericht über die Besprechung bei der Fa. Hirth-Motoren in Stuttgart, betr.: Einbau der Hirth-Turbine in Fw 190; 10.11.1942
• Fw 190 Ausführungsübersichtsliste Nr. 003 vom 18.11.1942
• Angebot für den Einbau der Turbolader in Baumuster Fw 190; 14.1.1943
• DB Terminliste für V- und Nullreihen-Motoren Nr. 10; 1.1.1943
• Flugbericht Fw 190 W.Nr. 0040 von Flugkapitän Sander; 25.1.1943
• Fw 190/0040 Höhenjäger, Erprobungsübersicht vom 4. bis 12. Flug; 28.1.1943
• Liefertermine und Kostenliste für Fw 190 V 18/U1 und V 29-33; 14.1.1943
• Kühlerkreislauf DB 603 in Fw 190; 4. 2.1942
• RLM GL/C-e 2: Schreiben an Fa. Focke-Wulf in Bremen, betr.: Fw190 Höhenjäger; 20. 2.1943
• Versuchsbericht Fw 190 W.Nr. 0038 vom 29. 3.1943
• Reichweitenvergleich zwischen Abgasturbolader und GM I-Betrieb im Höhenjäger Fw190; 12. 4.1943
• Schreiben an das RLM GL/C-E2, betr.: Fw 190 Höhenjäger; 15. 4.1943
• RLM Auftragsbestätigung über den Bau von Turbolader-Musterflugzeugen; 17. 5.1943
• Geschwindigkeits- und Steigleistungswerte des Flugzeuges Fw190 Werk Nr. 0038; 8.5. 1943
• RLM Auftragsabrechnung über die Entwicklung und den Bau der Turbolader in Fw190; 11.5.1943
• Focke-Wulf Bericht Nr. 03043: Vergleich zwischen Getriebelader und Abgasturbine für einen Höhenjäger; 25. 4.1944
• Auftragsanforderung: Bau von 4 Flugzeugen Fw 190 V 30-33; 19. 4.1944 Erprobungsbericht Fw 190 Werk Nr. 0040 mit Turbolader; 10. 5.1943
• Erfahrungsbericht über den bisherigen Betrieb der Abgasturbolader 9-2281; 21. 4.1944 Übersicht der Baureihen Fw 190; Mai 1943.

источник: «Focke-Wulf FW 190 Höhenjäger» LUFTFAHRT international 10