Пионеры: человек и самолет. Ханс-Иоахим Пабст фон Охайн и экспериментальный самолет Heinkel He 178. Германия

Хотя Сэр Фрэнк Уиттл справедливо считается отцом-основателем реактивных двигателей — 50-летие его достижения было отмечено в июньском выпуске «The Aeroplane» за 1991 год — в то же самое время независимо от него в Германии были разработаны реактивные двигатели. Автор статьи Брайан Джонсон (BRIAN JOHNSON) в начале 80-х для создания документального фильма для BBC TV брал интервью у немецкого пионера реактивного движения Пабста фон Охайна (Pabst von Ohain), создававшего двигатели такого типа на собственные средства компании Heinkel.

В Великобритании существует глубокое убеждение, что Фрэнк Уиттл изобрел реактивный двигатель и что первый полет реактивного самолета Gloster E.28/39 состоялся 15 мая 1941 года. Это правда, что Фрэнк Уиттл (позже сэр Фрэнк Уиттл) был одним из пионеров реактивных полетов, и что его вклад был и остается огромным. Но факты истории говорят, что состоявшийся майским вечером в Кранвилле первый полет самолета компании Gloster был лишь третьим полетом реактивного самолета.

Уиттл начал свои исследования возможности полета самолета с газотурбинной силовой установкой еще в 1929 году, еще будучи курсантом в Кранвилле. Как это часто бывает с по-настоящему оригинальными концепциями, идея вполне может прийти в головы к двум людям в одно и то же время совершенно независимо: реактивный двигатель не был исключением. В то время как в Англии Фрэнк Уиттл боролся со своей хорошо документированными скуднооплачиваемыми исследованиями, в Германии в начале 1936 года на волне явного расширения люфтваффе и нацистского перевооружения производитель самолетов Эрнст Хейнкель получил письмо от профессора Поля (Pohl). В те годы Поль, признанный как ученый на международном уровне, был главой престижного отделения науки Геттингенского университета и был занят исследованиями аэродинамических поверхностей и аэродинамикой в целом. Профессор писал Хейнкелю, что он хотел бы узнать, может ли он помочь его молодому геттингентскому ассистенту Пабсту фон Охайну, который работал «над не требовавшим винта новым типом силовой установки для самолетов». Профессор уверял Хейнкеля, что молодой человек был очень способен: его идеи абсолютно здравы, но, к сожалению, у университета не средств, чтобы гарантировать разработку предлагаемой силовой установки. Быть может, он, профессор Хейнкель, будет достаточно заинтересован в проекте и поддержит постройку практического прототипа двигателя?

Ханс-Иоахим Пабст фон Охайн (Hans-Joachim Pabst von Ohain), примерно 1939 год

Теперь, когда это случилось, профессор не мог выбрать более плодотворное время для письма Хейнкелю. На его фирму не только посыпались контракты на военные самолеты: бюджеты НИОКР были вполне достаточны, и в этот же момент еще один молодой человек был вовлечен в проект Хейнкеля по безвинтовым полетам. Имя этого молодого человека впоследствии стало широко известным, его звали Вернер фон Браун. Еще студентом он был увлечен ракетным автомобилем, построенным профессором Обертом и работающим на жидком ракетном топливе. Еще в 1929 году Фриц фон Опель (Fritz von Opel) продемонстрировал оснащенный ракетным двигателем самолет, хотя этот аэроплан представлял собой немногим больше, чем простой планер с силовой установкой; и после зажжения запала его твердотопливная ракета не предоставляла бесстрашному пилоту возможности управления мощностью.

Экспериментальный турбореактивный двигатель HeS 2A, разработанный Охайном в Геттингенском университете в 1936 году. Когда в сентябре 1937 года этот потреблявший водород маленький реактивный двигатель был впервые успешно запущен, он развивал всего 80 кг статической тяги

Ракетный двигатель, над которым работал фон Браун, в целом имел отличный от этого подход: будучи жидкотопливным (метиловый спирт и жидкий кислород), двигатель был снабжен некоторыми средствами управления (всего лишь «Вкл/Выкл») и, конечно, мог быть повторно использован. Первоначально ракета была испытана в полете в качестве вспомогательного двигателя на He 112, а затем на специально построенном самолете — малоизвестном Heinkel He 176. Суть рассказа в том, что идея безвинтового полета не была неизвестной в расположенном в Варнемюнде (Warnemünde) конструкторском бюро Хейнкеля. Фактически вполне возможно, что во время испытаний оснащенного ракетным двигателем He 112, с осторожностью проводимых на удаленном аэродроме Нойбранденбург (Neubrandenburg), по меньшей мере два самолета были списаны в результате взрыва двигателя, что посеяло в душе доктора Хейнкеля зерно сомнения в практической эксплуатации довольно ненадежных пилотируемых самолетов (как мы теперь знаем, вскоре фон Браун забросил пилотируемые полеты и разработал ракету V2).

Ища возможную альтернативу непредсказуемым пиротехническим ракетам, Хейнкель ответил профессору Полю и предложил фон Охайну пройти в Варнемюнде собеседование, дата которого была назначена на 17 марта 1936 года. Двадцатичетырехлетний молодой человек фон Охайн познакомился с известным авиаконструктором. С энтузиазмом молодости он убедил пожилого человека в технико-экономической выполнимости его идеи газовой турбины, и когда ему были заданы неизбежные вопросы «Сколько?» и «Как долго?», фон Охайн ответил: «50 000 марок» и «Через несколько месяцев». Эрнст Хейнкель в своей автобиографии «He 1000» писал:

«… на самом деле на это потребовались годы, и вместо 50 000 были привлечены сотни тысяч, а затем миллионы марок. Я был столь же не осведомлен об этом, как он был тогда».

Однако фон Охайн, вместе с его геттингенским помощником Ханом (Hahn), был нанят Хейнкелем и, таким образом, ресурсы одного из крупнейших авиастроительных концернов в мире дали поддержку его реактивному двигателю. Тем временем, практически ничего не зная друг о друге, пилот сквадрон-лидер (майор) Фрэнк Уиттл, будучи единственным сотрудником дышащей на ладан и нуждавшейся во всем, особенно в деньгах, компании Power Jets Ltd, на полученные от Королевских ВВС отпускные собирался построить свой первый двигатель.

В противоположность этому для сохранения тайны на заводском аэродроме Мариэнэ было возведено специальное здание, в котором фон Охайн совместно с Ханом начали работы над проектом газовой турбины. Проект целиком финансировался из собственных средств компании Heinkel: Берлин и Имперское Министерство авиации (Reichs Luftfahrt Ministerium – RLM), которые, теоретически, имели полный контроль над всей авиацией и связанными с ней событиями, на данной стадии никак не были проинформированы.

Фон Охайн получил свой первый, работающий на водороде, двигатель в сентябре 1937 года (Уиттл свой первый двигатель для стендовых испытаний запустил 12 апреля того же года). Хейнкель писал:

 «Я никогда не забуду, как Хан, который, как и Охайн, работал днем и ночью, радостно позвонил мне в 1:00, сказав, что устройство впервые заработало».

Затем Хейнкель прыгнул в свою машину и поехал к испытательной станции.

«Четверть часа спустя я слышал своими ушами эти замечательные вой и свист …, от которых вздрагивала мастерская … и которые сегодня являются обычным делом».

После стендовых испытаний первого двигателя он был адаптирован для потребления керосина, после чего начались работы над двигателем для полетов HeS 3. Он, как и первоначальный двигатель, был центробежного типа (как и у Уиттла) – с приводимым в действие турбиной большим компрессором. Два двигателя, получившие обозначение S3B, были построены по стандартам годности к полетам и тщательно испытаны на стенде. Один S3B был установлен для летных испытаний на He 118, выбранном из-за его двухместной компоновки и значительного клиренса, обеспечиваемого шасси с хвостовым колесом.

Первый полет был совершен летчиком-испытателем компании Heinkel Варзицем (Warsitz) и сидевшим на заднем месте наблюдателя бортинженером компании Вальтером Кунцелем (Walter Kunzel) – дата этого полета теперь неизвестна; скорее всего он состоялся в начале 1939 года. В отчетных документах компании  Heinkel сказано, что полет с целью сохранения тайны был проведен с заводского аэродрома в Marienehe в четыре утра, поскольку «в это время завод был еще пуст и безлюден». (Интересно отметить, что такие жизненно важные военные авиазаводы, как Heinkel, в течение нескольких месяцев после начала Второй Мировой войны, по-видимому, не работали ночью; в то время как в Британии вводились в строй «фабрики-тени»*).

He 118 взлетел, используя обычный поршневой двигатель, а затем Кунцель запустил турбину, и, как писал Хейнкель,

«… это было краткое, но неописуемое представление, мы увидели … выстрелившую в воздух голубоватую реактивную струю, а затем почти сразу же самолет развил огромную скорость».

He 118 продолжал испытательные полеты в качестве летающей лаборатории для реактивного двигателя с Кунцелем на борту, собиравшим ценные технико-эксплуатационные данные экспериментальной силовой установки S3B, которая развивала тягу до 380 кг до тех пор, пока, неминуемо, не прогорел установленный ранее тугоплавкий металл турбины; к счастью, это произошло при заходе самолета на посадку. Тем не менее, во время испытательных полетов была получена достаточная информация для принятия решения об установке второго HeS3B на только что изготовленный He 178 – первый в мире реактивный самолет.

схемы Heinkel He 178

He 178 был чисто экспериментальной машиной, хотя позднее американская разведка описала его как «истребитель». Это был маленький одноместный высокоплан с размахом крыла 7,2 метра. Он имел убирающееся шасси с хвостовым колесом и выглядел лаконично и целеустремленно. Если бы он оснащался шасси с носовой стойкой, то это было бы явно не в те дни. Реактивный двигатель Heinkel HeS3B был помещен позади пилота с приточным каналом, идущим к нему от носа и под сиденьем летчика; выхлопное сопло было размещено в предельно задней части фюзеляжа под килем.

Историческое утро

После запуска двигателя на земле и рулежечных испытаний тест-пилот компании Heinkel капитан Варзиц решил выполнить на рассвете 27 августа 1939 года. Хейнкель описал то историческое утро:

«Это было ясное и красивое утро без дыхания ветра, когда со Шварцлизером, Гюнтером и фон Охайном мы выехали на аэродром [в Мариэнэ]. Варзиц ждал с несколькими монтажниками из экспериментальной группы».

В интервью для документального телевизионного фильма BBC, которое Пабст фон Охайн в 1981 году дал мне в своем доме в Дейтоне, штат Огайо, он вспомнил, что вопреки воспоминаниям Хейнкеля

«это было раннее утро. Было слегка туманно, но именно слегка. У нас [в Мариэнэ] был короткий аэродром; за день до этого Варзиц уже выруливал на самолете и думал, что он мог сделать это».

в полете Heinkel He 178 (современный рисунок)

Реактивный двигатель крошечного самолета, неокрашенного и немаркированного, был запущен и стал увеличивать обороты. Варзиц, сидевший в маленькой кабине, был удовлетворен работой двигателя и дал сигнал механику убрать колодки; Эрнст Хейнкель бросился к самолету и, желая ему «счастливого приземления», схватил одетую в перчатку руку Варзица; реактивный двигатель завывал, а самолет набирал скорость, разгоняясь по короткой взлетной полосе. Фон Охайн вспомнил, что:

«Он ускорился … выглядело все без каких-то проблем; он взлетел и затем мы потеряли его, потому что он пошел прямо, и больше мы ничего не слышали. Мы ждали минут пять: это было очень долгое время. Потом он вернулся и совершил облет аэродрома, и мы удивлялись, почему он не садится. Мы сказали: ого, он чувствует себя там очень хорошо и еще не хочет идти на посадку. На самом деле он не мог видеть аэродрома, из-за яркого света [слишком низкого ранним утром] солнца в тумане, который, как он позже сказал, был ужасен … Так что он должен был сделать несколько циркуляций, прежде чем смог благополучно приземлиться».

Посадки не было, согласно Хейнкелю:

«Он [Варзиц] выключил двигатель, затем оказалось, что он недооценил свой заход на посадку [скорость была превышена] и ему пришлось выполнить скольжение на крыло. Скольжение на крыло на новой, опасной и сложной машине! Мы затаили дыхание, но He 178 приземлился отлично … это был великолепный момент … мы все бросились к Варзицу и монтажники подняли нас на свои плечи…».

Летчик-испытатель Варзиц, Хейнкель, фон Охайн и другие отправились в столовую Мариэнэ отпраздновать завтраком с шампанским. Всего пять дней спустя Германия вступила в войну…

Эрнст Хейнкель выступает на праздничном завтраке в столовой Мариэнэ после первого в мире успешного полета реактивного самолета, 27 августа 1939 года. Фон Охайн слева от Хейнкеля. Задумчивый молодой человек справа от компании — летчик-испытатель Эрик Варзиц, пилотировавший самолет во время знаменательного полета

Хотя He 178 был продемонстрирован генералам Удету и Мильху, заказов не последовало, поскольку последние считали, что Люфтваффе сможет выиграть войну с существующими поршневыми самолетами. Позднее, после Битвы за Британию, произошла переоценка приоритетов. и Хейнкелю было разрешено закупить Hirthmotoren GmbH в Цуффенхаузене (Zuffenhausen) для производства S8 и перспективного осевого реактивного двигателя HeS30. Второй, слегка увеличенный, He 178 был построен, но никогда не летал.

Вид спереди на второй прототип Heinkel He 178 V2 

Другой ракурс на He 178 V2, показывающий прямое трапециевидное крыло – на первом прототипе задняя кромка была эллиптической

Ещё один ракурс на He 178 V2. Самолет был оснащен двигателем HeS6, спроектированным развивать 550 кгс тяги на 13 000 об/мин 

В качестве протокола, в 1941 году в ходе последующих испытательных полетов с форсированным двигателем HeS6 с тягой 590 кг первоначальный He 178 показал, что имеет максимальную скорость 700 км/ч.

На фотографии якобы изображен первый прототип Heinkel He 178, однако представляется более вероятным, что это макет возможного третьего самолета. Многие показанные особенности являются общими со вторым прототипом, но машина имеет удлиненный фонарь и увеличенные киль и руль направления

Двухмоторный Heinkel He 280, являвшийся развитием проекта и оснащавшийся двумя HeS8, впервые полетел 5 апреля 1941 года – за 40 дней до полета Gloster-Whittle E.28/39. Первый амери­канский реактивный самолет Bell P-59A, оснащавшийся двигателями, в основе которых лежала конструкция Уиттла, впервые полетел 1 октября 1942 года.

Прототип Heinkel He 280 взлетает с заводского аэродрома компании Heinkel (Росток, Мариэнэ) впервые с работающими реактивными двигателями, 2 апреля 1941 года (некоторые источники дают дату 30 марта). Первые 40 или около того полетов были выполнены в качестве планера с буксировщиком Heinkel He 111H. Во время первого полета капоты двигателей He 280 были сняты в качестве меры предосторожности против пожара, так как во время наземных испытаний по включению двигателей несгоревшее топливо скапливалось в их нижних частях

He 280 взял несколько первенств: первый в мире реактивный истребитель, первый реактивный с носовым колесом, первый двухдвигательный реактивный самолет, первый самолет, который был оснащен, а потом и использовал, катапультируемое кресло. Производство его не было заказано, поскольку был выбран более аэродинамически совершенный, хотя и менее совершенный, Messerschmitt Me 262.

ЛТХ:

* «shadow factory» – предприятие, легко переводящееся с мирного производства на военное

источники:

1. BRIAN JOHNSON «THE FIRST OF THE JETS» Aeroplane Monthly, July 1992
2. таблица с характеристиками взята с http://www.airwar.ru/enc/xplane/he178.html