Планирующая бомба Blohm und Voss BV 143 A. Германия. Часть 1

Данный материал был переведен уважаемым коллегой NF и немного доработан мной.

Предисловие

Ценность автоматического оружия даже с учетом сложности по его разработке тем ценнее, чем меньше усилий требуется для его применения в критические моменты.

BV 143 представляла собой планирующую бомбу с большой дальность полёта. Для упрощения наведения этой системы вооружения на цель была использована хорошо отработанная автоматика и оставалась только немного корректировать курс при помощи радиосигналов. Противодействие противника процессу радионаведения было малоэффективным, поскольку бомба при стабильном полёте по прямой удерживала один раз заданный курс.

Самостоятельный полёт бомбы параллельно к поверхности воды давал преимущество, касающееся более простого управления относительно только одной оси («влево-вправо»), и при старте с катапульты корабля теоретически позволял наносить удары по кораблям противника. То же самое касалось и случаев защиты собственного побережья.

I Разработка

Весной 1939 года в компании Blohm und Voss приступили к разработке оснащенной силовой установкой бомбы, предназначенной для борьбы с кораблями противника. Эта бомба должна была после сброса с самолёта-носителя самостоятельно планировать до минимальной высоты и поражать корабли противника. Удержание на определённой высоте над поверхностью воды осуществлялось механическим чувствительным элементом. Корректировка направления полёта тогда еще не предусматривалась. Через 3 года проектно-конструкторских работ цели были достигнуты. Во время практических испытаний с использованием 126 различных приборов для проведения испытаний было выполнено 78 пусков.

Общий срок разработки составил почти четыре года. Сначала производились многочисленные лабораторные исследования, разрабатывалась конструкция, изготовление и перевозка в испытательный центр в Пенемюнде (Peenemünde). Всё это отняло очень много времени, которое при более продуманной организации ведения работ можно было бы значительно сократить.

Разработка более простого варианта планирующей бомбы получившей обозначение В 143 В позволила получить необходимый для дальнейшего совершенствования конструкции бомбы опыт. Бомбу BV 143 B можно было запускать как с самолёта-носителя, так и с корабля или с наземной пусковой установки.

II Реализация

1 Общие данные

Система вооружения BV 143 представляла собой носитель бомбы весом в 500 кг (рис. 1 и 2) с ракетным двигателем Walter, позволявшим достичь скорость в 200 м/с. Первый изготовленный вариант планирующей бомбы получил прибор, позволяющий при достижении малой высоты над уровнем моря регулировать положение рулей высоты, и, таким образом, регулировать высоту полёта. Система управления Anschütz, работающая в трех плоскостях по принципу «черное-белое», в ходе полёта обеспечивала устойчивое положение по всем трём осям. Принудительное сближение с водяной поверхностью должно быть обеспечено при помощи вариометра и гироскопа, управлявшего положением бомбы по вертикальной оси.

2 Регулятор высоты

Особенно тщательно начиная уже с первого варианта бомбы был испытан механический чувствительный элемент, позволявший удерживать малую высоту над водной поверхностью. В принципе это и было основной целью проведения всех работ по данной теме. Первоначальный вариант данного регулятора высоты был закреплён на фюзеляже и при помощи подвижных шарниров должен был сглаживать резкие изменения направления полёта. В нижней части регулятора высоты имелся шток длиной примерно 0,5 м с шарнирным соединением; шток должен был контактировать с водной поверхностью и удерживать планирующую бомбу на этой минимальной высоте. В ходе испытаний достигалась скорость полёта планирующей бомбы в 200 м/с. Специально подобранная форма штока позволила успешно проводить испытания по наведению на цель планирующей бомбы.

Быстрое отклонение закрылков в направлении «вверх» обеспечивалась за счет открытия клапана баллона со сжатым воздухом. При этом на приводе закрылков возникало усилие в 200 кг. В более современном варианте системы управления планирующей бомбой (рис. 3) открывающий воздушный баллон клапан был соединён с элеронами.

Прежде чем в Пенемюнде начались испытания регулятора высоты бомбы над поверхностью моря были устранены нежелательные резкие отклонения закрылков, возникавшие в момент сброса бомбы. Это устранили еще при сбросах бомбы BV 143 над поверхностью земли. Положение бомбы относительно сторон горизонта сохранялось благодаря системе управления, регулировавшей положение бомбы по всем осям. В ходе проводимых позднее испытаний BV 143 (рис. 4) бомба снижалась до поверхности воды со скоростью 8 м/с и контакт регулятора высоты бомбы с водной поверхностью нельзя было наблюдать из-за наклона траектории. Для того чтобы добиться более оптимальных условий контакта штока регулятора с водной поверхностью на бомбе был установлен высокочувствительный высотомер Zeiss (рис. 5). У этого прибора излучаемый модулированный луч света рефлектировал от водной поверхности и улавливался приемником, когда высота полёта соответствовала заданной. Частота излучения луча света была столь высокой, что приёмник не реагировала на солнечный свет. Высотомер при снижении до высоты 25 м подавал на систему управления сигнал, и система управления заранее уменьшала скорость снижения бомбы.

При моделировании полетов и во время испытаний такая система работала безотказно. Для отклонений траектории полёта бомбы от заданной высоты было предусмотрено использование в системе управления бомбы гироскопа, который при кратковременных контактах с водой возвращал бомбу на параллельный поверхности воды курс. При более длинных временных интервалах между двумя приближениями к поверхности воды временной интервал укорачивался.

3 Испытания с системой управления фирмы Anschütz

Первые опытные образцы BV 143 имели электрическую систему управления по трем осям Anschütz с электромагнитами (рис. 6). В ходе испытаний BV 143 выявилось, что при скоростях полёта выше 150 м/с проявилась склонность к нежелательному набору высоты. В ходе дальнейших испытаний выяснилось, что передняя часть крыла на участках вблизи корпуса бомбы из-за превышения скорости звука изгибалась. Для устранения возникающих на элементах конструкции бомбы колебаний при испытаниях в аэродинамической трубе горизонтальное оперение было немного смещены вверх (фото 8). Кроме этого в опытовом бассейне гамбургского научно-исследовательского кораблестроительного центра были проведены буксировки, которые  показали, что для привода рулей необходимо применять электромагниты.

Несмотря на выполненные в конструкции изменения нежелательные наборы высоты бомбы при полёте на предельно малых высотах продолжались. Вследствие этого была предпринята попытка применения дополнительных устройств, при помощи которых рассчитывали увеличить эффективность руля высоты. При статических испытаниях выявилось постоянное небольшое перетяжеление хвоста. После изменения положения рулей BV 143 были проведены еще три испытания, которые показали, что имевшееся ранее лёгкое перетяжеление хвоста было устранёно. Далее вместо системы управления фирмы Anschütz для управления бомбой была применена более плавно работавшая пневматическую систему управления фирмы Askania.

4 Испытания системы управления бомбы от фирмы Askania

В отличие от системы управления фирмы Anschütz разработанная фирмой Askania система управления (рис. 11) постоянно управляла процессом наведения. Для управления относительно каждой из осей имелись два демпфирующий гироскоп и  два штекера. Импульсы, подаваемые на исполнительные элементы системы управления, передавались двумя пневматическими рабочими цилиндрами. Гироскопы стабилизировали бомбу только относительно двух плоскостей, и потому возник вопрос: необходимо ли установить дополнительно еще один гироскоп, который выполнял бы функции стабилизации бомбы относительно продольной оси, или же использовать естественную стабилизацию с помощью метода удельных объёмов пара (V-Stellung). Когда появились данные, касающиеся корректировки направления полёта бомбы, было решено первые испытания проводить с дополнительно установленными гироскопами фирм Anschütz или Horn. Позднее система управления фирмы Askania была доработана; она управляла и рулями высоты и элеронами и уже не было необходимости в установке дополнительного гироскопа.

Доработанные таким образом бомбы BV 143 в ходе проведения нового цикла испытаний показали себя с лучшей стороны, чем это имело место ранее с более ранней системой фирмы Anschütz (рис. 12). При сбросе бомбы элементы управления по вертикали сначала отклонялись на максимально возможную величину, затем постоянно медленно приводились в положение ближе к нейтральному. Это привело к значительному искривлению траектории полёта (рис. 13, 14 и 15).

По мере увеличения сбросов с носителя стало явно проявляться ступенчатое снижение бомбы (рис. 16). Это было вызвано тем, что после подачи команды «тянуть» («Ziehen») слабая пружина зажима у гироскопа недостаточно плотно прижимала зажим к валу системы управления. После установки более мощной пружины траектория полёта ракеты стала более гладкой. В ходе дальнейших испытаний у некоторых из сброшенных бомб на рулях возник флаттер, который не удалось устранить установкой весовой компенсации. Избавиться от флаттера удалось лишь изменением конструкции рабочих цилиндров привода системы управления и компенсацией руля направления.

Рис. 1 Внешний вид BV 143 V1

Рис. 2 Поперечное сечение BV 143 с деревянным штоком регулятора высоты

Рис. 3 Клапан пневматической системы управления нового типа для элеронов

Рис. 4 Попытка «захвата» бомбы (Abfangversuch mit Fühlstrebe)

Рис. 5 Оптический высотомер фирмы Zeiss

Рис. 6 Посадочное гнездо элемента системы управления фирмы Anschütz, управляющего одной осью

Рис. 7 На участке перехода от фюзеляжа бомбы к крылу возмущения потока воздуха не возникали. для более полного получения картины возмущений воздушного потока при испытаниях модели использовался дым. Истечение потока воздуха при опущенной передней кромке крыла у его корневой части

Рис. 8 BV 143 с перемещенным вверх горизонтальным оперением. Первоначально оно крепилось ниже по бокам фюзеляжа

Рис. 9 Типичный полёт с набором высоты при полёте бомбы с системой управления фирмы Anschütz

Рис. 10 Траектории полёта бомбы с системой управления фирмы Anschütz

Рис. 11 Установка системы управления компании Askania в BV 143

Рис.12 Испытания с системой управления фирмы Askania. В капсуле, прикреплённой к фюзеляжу бомбы BV143, находится самописец, регистрирующий параметры полёта

Рис.13 Незначительное изменение траектории полёта при частично выдвинутых посадочных щитках

Рис.14 Значительное изменение траектории полёта при полностью выдвинутых посадочных щитках

Рис.15 Сброс планирующей бомбы BV 143 A с выдвинутыми посадочными щитками, в результате чего заметно значительное изменение траектории полёта

Рис.16 Ступенчатый набор высоты при применении системы управления фирмы Askania

источник: "Die Entwicklung der BV143 A" "LUFTFAHRT International 6"