Проект бомбардировщика R-класса образца 1917 года с паротурбинной силовой установкой Рудольфа фон Вагнера

Данный материал, переведенный уважаемым коллегой NF и немного доработанный мной, выкладывается на сайт в продолжение темы немецких самолетов R-класса, поднятой в цикле статей «Тяжелые бомбардировщики Кайзера».

Предисловие

Из изобилия литературы о проектировании, постройке и применении во время Первой Мировой войны немецких самолётов R-класса выделяются 3 издания, которые в отношении этой темы имели свои различные взгляды.

Так майор Фредетт (Fredette) в своей книге «The sky on fire» описывает развитие стратегических бомбовых ударах, которые наносили бомбардировщики «Gotha» и гигантские самолёты R-класса, в то время как авторский коллектив в составе Офферманна (Offermann), Ноака (Noack) и Вейла (Weyl) в книге «Riesenflugzeuge» («Гигантские самолёты») отдаёт предпочтение очень детальным описаниям применявшихся образцов и их вариантов. Вопросы применения самолётов в этой книге рассматриваются мимоходом. О проектах упоминаётся в исключительных случаях.

Совершенно иначе к теме подошли авторы Дж. У. Хэддоу (G. W. Haddow) и Петер М. Грош (Peter M. Grosz) в своей появившейся в 1962 году книге (частично материал взят из книги Оффермана и К°) «The German Giants». Они обратили внимание на технические и практические аспекты, которые в обоих первых названных произведениях к счастью упомянуты. Это было несколько больше чем короткое освещение проектов в произведении Оффермана и Хэддоу и Грош довольно серьёзно отнеслись к своей работе (насколько позволяла найденная ими документация).

Рис.1. Так должен был выглядеть предложенный Рудольфом Вагнером в 1917 году руководству Idflieg бомбардировщик с силовой паротурбинной установкой высокого давления мощностью 1000 л.с. Биплан с размахом крыльев 40 метров. Воздушные винты противоположного вращения. Своеобразная форма фюзеляжа. Пилот находился в верхней секции фюзеляжа, бомбардир в нижней секции. Слева и справа от нижней секции можно увидеть конденсаторы

На основании этого распределения по части освещения материалов выходит, что возможно наиболее необычный проект гигантского самолёта обоих последних лет войны в книге Офферманна упомянут очень коротко, а в книге Хэддоу и Гроша ему не нашлось места. При этом оба автора являются признанными специалистами, которые с большим успехом в течении длительного времени прилагали все свои силы и заботились о том, чтобы информация о неизвестных проектах и прототипах освещалась в печати.

Гигантский самолёт R-класса, о котором пойдёт речь, выглядел не только внешне крайне необычно, он так же имел совершенно необычную силовую установку: паровую турбину высокого давления мощностью 1000 л.с.

Предыстория

Создание гигантских самолётов началось удивительно рано, примерно в начале Первой Мировой войны, причем инициатором и главной движущей силой этого процесса был граф Цеппелин. Немного позднее этой темой заинтересовались в фирме Siemens-Schuckert-Werke. Вскоре после предложения со стороны Idflieg (Inspektion der Fliegertruppen — инспекторат подразделений авиации) данной темой начали заниматься фирмы DFW, Linke-Hofmann и с 1916 года AEG.

В то время как в начавших работы вышеназванных фирмах были задействованы многочисленные опытные конструкторы, доктор Рудольф Вагнер (Rudolf Wagner) из Гамбурга в 1917 году предложил Idflieg готовые расчеты и чертежи сконструированного им гигантского самолёта с силовой установкой в виде паровой турбины. Специалистам этого ведомства доктор Вагнер был несколько, если не полностью, не известен. При этом в других областях конструктор показал себя в качестве отличного специалиста.

Кем, в конце концов, был этот Рудольф Вагнер?

Он родился 23 февраля 1872 года в Кайзерслаутерне (Kaiserslautern) в семье фабриканта. Еще в юном возрасте он с успехом занимался паром и приводимым в движение при его помощи транспортным средствам. Еще в возрасте 14 лет он вместе со своим братом сконструировал и построил паровой автомобиль, который позднее был признан гениальной конструкцией и первым пригодным для использования транспортным средством такого типа.

После основательного практического обучения на предприятии отца Вагнер в 1895 году поступает в цюрихский университет, затем он учится в аспирантуре и в 1900 году получает звание доктора философии (по аналогии с советской системой он стал кандидатом наук). В том же году он получает место конструктора на известной фирме Vulcan в городе Штеттин (Stettin), где занимается проектированием паровых силовых установок для торговых и быстроходных судов. Вагнер стал специалистом по особенно лёгким силовым паротурбинным установкам. В качестве существенной предпосылки их реализации он уже тогда предвидел использование необычно высокого давления пара. Так же он работал над улучшением форм рулей и винтов кораблей. В ходе этих поисков возник так называемый Вагнеровский винт противоположеного вращения (называемый так же контра-винт), который вскоре нашел своё применение в кораблестроении.

Вскоре после начала Первой Мировой войны Вагнер уходит из фирмы Vulcan для того, чтобы сосредоточить свои силы на собственных разработках. К этому времени возникли первые предложения по созданию ультра лёгкой, очень компактной паросиловой установки для самолета, которая стала основанием для проведения дальнейших работ и в улучшенной форме должна была стать силовой установкой для проекта самолёта R-класса 1917 года.

Вагнер стал успешным первооткрывателем высокоэкономичных лёгких паровых турбин перегретого пара высокого давления. Он сделал очень многое для развития этой сравнительно малогабаритной техники корабельных силовых установок и оказал значительное влияние на создание турбин многочисленными верфями. После интенсивной подготовки в 1927 году в Гамбурге он создал «Wagner-Hochdruck-Dampfturbinen AG», в котором разработанные им ранее идеи и открытия могли быть воплощены на практике. В 1928 году техническое кораблестроительное общество выпустило памятную серебряную монету в честь доктора Вагнера. В 1933 году высшая техническая школа города Данциг присвоила ему титул почётного доктора-инженера (по аналогии с советской системой он стал доктором технических наук).

***

Человек, который в 1917 году предложил на рассмотрение Idflieg свой невероятный проект паротурбинного самолёта не был авантюристом, а многосторонне развитым специалистом. По крайней мере в том, что имело отношение к силовым установкам. Вагнер точно знал где находится граница, которая в соответствии с уровнем развития техники того времени была реальностью и знал как и что можно без риска развивать дальше. Он имел так же и перспективные предложения по этой новой техникe. Еще в 1915 году он предложил разработку паровых котлов с рабочим давлением 30-80 атмосфер, перегревом пара до 350-450°С и величиной оборотов турбин 10000-30000 об/мин. Эти значения по мере продолжения работ такжее могли быть значительно увеличены.

По мнению Вагнера предложенная им для установки на проект гигантского самолёта R-класса паросиловая установка имела ряд преимуществ перед существующими образцами:

• а) Более высокая безопасность и больший ресурс силовой установки (отсутствие возвратно-поступательно движущихся деталей, только вращающиеся, меньшее количество деталей).
• б) Возможность использования более дешевых, чем бензин и менее пожароопасных видов топлива в виде сырой нефти и мазута.
• с) Возможность изготовления сравнительно мощных установок мощностью в несколько тысяч лошадиных сил, при этом их величина могла быть ограничена только той мощностью, которую способен перенять воздушный винт. К этому времени (1917 год) самый мощный из производившихся авиационных двигателей развивал мощность в 260 л.с., что в случаях необходимости получения более высокой мощность вынуждало устанавливать на самолет множество двигателей.
• д) Постоянная мощность вплоть до больших высот, так что скорость полета по мере увеличения высоты возрастала. Для двигателей внутреннего сгорания необходим был нагнетатель для того чтобы, по крайней мере, до высоты в 4 километра иметь мощность примерно равную той, что развивалась на уровне земли.
• е) Начальный довольно высокий удельный вес порядка 3 кг/л.с. можно при соответствующей целенаправленной доработке силовой установки значительно снизить. Вагнер добился для силовой установки мощностью в 1000 л.с. удельного веса в 2 кг/л.с. Его цель позднее была достигнута другими: Мюнцигер (Münzinger) добился для силовых уcтановок мощностью от 2000 л.с. до 3000 л.с. очень низкого удельного веса примерно 1 кг/л.с.

Представления Вагнера в отношении предложенной им для самолёта силовой установки — внешний вид самолёта в ходе постоянных улучшений агрегата постоянно менялся — оставляют поле для технических фантазии. Количество запатентованных Вагнером в период с 1915 по 1920 год изобретений, касающихся воздухоплавания говорят сами за себя: 12 имеют отношение к компактной силовой установке, чья концепция была разработана в 1915 году, 5 касались данного самолёта, а многие другие имели отношение к дирижаблям.

Мы рассмотрим некоторые варианты разработанных Вагнером силовых установок.

Развитие силовых установок в 1915-1919 годах

Проект 1915-347.009

Оба изображения показывают компактно смонтированную в носовой оконечности маленького самолёта силовую установку с расположенными вверху турбиной и понижающим редуктором и расположенными ниже котлом, подогревателем воздуха и пароперегревателем.

Сравнительно маленький воздухозаборник расположен прямо под немного выступающим из обшивки носовой части самолёта валом винта. Два конденсатора подвешены по обеим сторонам передней части фюзеляжа выше крыльев.

Рис.2. Четыре изображения задокументированных пятилетних работ по развитию паротурбинных силовых установок в самолётостроении в 1915-1919-х годах. Возможно самой интересной является самая левая схема, на которой изображена силовая установка на низкоплане со свободнонесущим крылом. Такая конструктивная форма в то время полностью собиралась из рам

Технические характеристики: давление пара в котле 30-80 атмосфер, перегрев пара до 350-450°С, обороты турбины 10 000-30 000 об/мин. Толщина стенок труб 0,3-0,5 мм, разрежение 55 %.

Интересным было предложение по приводу расположенных по бортам вспомогательных механизмов при помощи дополнительных двигателей внутреннего сгорания. Эти двигатели при выполнении полёта на экономичном режиме могли бы служить заменой основной силовой установке.

Имеет смысл обратить более пристальное внимание на оба чертежа не столько из-за решения вопросов аэродинамики, которая в последующем всё больше улучшалась, а из за того что Вагнер для своего первого самолёта с паротурбинной силовой установкой решил использовать свободнонесущее низко расположенное крыло. Такая схема в то время для самолётов практически никем еще не рассматривалась. Можно вспомнить, что Junkers J 1 Blechesel (жестяной осел) начали разрабатываться 4 месяца спустя 12 декабря 1915 года!

В проекте 1917 года — 334.286 Вагнер отошел от своего первоначального намерения по размещению компактной силовой установки в носовой части фюзеляжа. Новая конфигурация была более удачна, поскольку силовая установка должна была устанавливаться вблизи центра тяжести самолёта, что было более предпочтительно с точки зрения размещения агрегатов котельной и отопительной установок. Также было изменено начальное, менее выгодное с точки зрения аэродинамики, расположение конденсаторов выше крыльев: теперь конденсаторы располагались в носовой части фюзеляжа.

Решающее отличие от первого проекта состояло в том, что было найдено более удобное место для размещения котла, чья цилиндрическая верхняя часть располагалась перпендикулярно к направлению полёта. В то время как вся арматура вытягивалась под углом назад и удлинённые боковые стенки котла одновременно служили фундаментом для турбины и понижающего редуктора, что позволяло снизить вес силовой установки.

Проект 339.292 вновь сильно напоминал по конфигурации один из проектов 1915 года, но имел значительные улучшения по части аэродинамики. Внешне эти изменения мало заметны за исключением немного увеличенного воздухозаборника. Конденсаторы вновь (или еще) располагались на старом месте над крыльями.

Проект 334.287 был разработан всего на 5 дней раньше предыдущего и у него было несколько иное решение по части аэродинамики, которое было связано с большим по размеру воздухозаборником и потому изменило «лицо» самолёта.

Проект 398.239 от 1 апреля 1916 года. В данном проекте Вагнера впервые идёт речь о том, чтобы котельную установку расположить в отсеке с внутренним давлением. Турбины и конденсаторы располагались отдельно друг от друга в крыле вдоль размаха. Вагнер предусмотрел выполнить стенки фюзеляжа двойными или выполнить фюзеляж с внешне расположенными вытянутыми в направлении полёта трубами охлаждения, которые по сравнению с ранее принятым решением позволяли получить значительно меньшее сопротивление набегающему потоку воздуха.

Примерно четырьмя неделями позже 23 апреля 1916 года поступил проект 301.639, согласно которому турбины и конденсаторы должны быть распределены по длине крыла (принцип разгруженного крыла). Силовая передача должна была преднамеренно выполняться через приводные валы и гребные валы.

Рис.3. Этот проект четырехмоторного гидросамолёта с паротурбинной силовой установкой высокого давления доктора Вагнера 1916 года. У этого самолёта парогенератор и конденсаторы располагаются в фюзеляже отдельно от находящихся в крыльях турбин с понижающим редуктором

Этот короткий обзор показывает, как доктор Вагнер систематически в течение четырех лет работал над улучшением паротурбинных агрегатов и их соответствием требованиям, предъявляемым к силовым установкам. То же самое можно показать и в отношении проектов его самолетов.

Проекты самолётов доктора Вагнера

В своём первом проекте 347.009 сделанном в 1915 году конструктор сделал ставку на низкоплан с толстым свободнонесущим крылом с необычной для того времени конфигурацией. Самолёты такой схемы, за редким исключением, не разрабатывались. Оба рисунка хотя и показывают только внешний вид самолёта, последний из которых без больших затрат был приемлем с точки зрения технической фантазии. Это должен был быть двухместный самолёт, в котором сиденья располагались рядом друг с другом и немного напоминающий Tipsy Junior. ТТХ и данные о его геометрических размерах не сохранились.

В то время как это первое изображение самолёта с паротурбинной силовой установкой 1915 года выглядело невероятно современным, к следующим, датированным восемью месяцами позже чертежам большого самолёта с паросиловой установкой проекта 398.239 это вряд ли имеет отношение. Обтянутый полотном биплан всем внешним видом во многом соответствовал тогдашнему состоянию техники. При этом необходимо отметить, что этот большой самолёт был не сухопутным, а гидросамолётом с обычными поплавками. Помимо недостатка в виде тяжелой силовой установки он еще имел и большой вес шасси.

С хорошо продуманной аэродинамикой, удобной кабиной, расположенным в середине фюзеляжа нижним крылом и четырьмя рассредоточенными по длине крыла сравнительно малогабаритными турбинами и редукторами этот гидросамолёт внешне выглядел не так уж необычно как это можно себе было представить глядя на несколько необычный продольный разрез.

Почти все детали, столь необычно выглядевшей паросиловой установки, должны были быть скрыты от глаз в фюзеляже. С точки зрения аэродинамики конфигурация выглядела ничуть не хуже, чем у других больших самолётов того времени. Интересным в этом проекте было размещение силовой установки в герметичном отсеке под давлением для того, чтобы обеспечить возможность полётов на большой высоте.

6 сентября 1917 года впервые появился проект 334.340. Касался он самолёта с совершенно необычной формой фюзеляжа: над и под центральным фюзеляжем, чей поперечный разрез как раз был рассчитан под проект, сделанный в марте 1917 года, должны быть присоединены узкие и предпочтительные с точки зрения аэродинамики секции. Одни из них предназначались для размещения экипажа, другие вместо стоек должны были соединять центральную часть фюзеляжа с верхней и нижней палубами.

Вагнер считал, что сопротивление набегающему потоку воздуха предложенной им формы фюзеляжа в любом случае будет таким же большим, если и не меньшим чем у традиционных фюзеляжей самолётов тех лет со стойками и растяжками между верхним и нижним крыльями. С другой стороны это решение давало значительные преимущества в части более лёгкого обслуживания силовой установки, большего свободного пространства, меньшей нагрузки на каркас фюзеляжа и создавало более удобный обзор для пилотов.

Что касается последнего пункта, то тут доктор Вагнер допустил ошибку. Из-за большого расстояния между землёй и высоко сидящим в самолёте пилотом с уверенностью можно утверждать, что пилот имел определённые проблемы при старте и посадке, что имело место и у Linke-Hofmann R.II.

Рис.4. Фрагмент трех проекций схемы предложенного в 1917 году доктором Рудольфом Вагнером руководству Idflieg гигантского самолёта R-класса. Пилот располагался в верхней секции фюзеляжа, бомбы (на виде с боку) находились в нижней секции. Воздушный винт здесь изображен очень маленьким как и хвостовое оперение, которое должно быть значительно больше

Прочие решения по части компоновки, такие как размещение вооружения над верхней несущей палубой, размещение экипажа и бомб в нижней секции фюзеляжа были неплохо выполнены для того времени.

В этом чертеже, который предположительно был идентичен тому, что был предоставлен Idflieg в 1917 году бросается в глаза удачное с точки зрения аэродинамики необычно большое расстояние между несущими плоскостями, небольшая длина фюзеляжа, незначительные габариты вертикального и горизонтального хвостового оперения и, наверное, слишком маленький для силовой установки мощностью в 1000 л.с. воздушный винт и всё еще как и на проекте 1915 года оригинальное расположение конденсаторов.

Рис.5. Этот вариант показанного на рис.4 бомбардировщика имел фюзеляж прямоугольного сечения, соосные винты противоположного вращения с расчетным диаметром и неповторимое подрессование основного шасси при помощи сжатого воздуха

В тот же период времени 06 сентября 1917 был разработан аналогичный проект 343.304, который отличается от предыдущих своим прямоугольным вместо круглого поперечным сечением фюзеляжа, применением двух воздушных винтов с противоположными направлениями вращения со значительно большим диаметром и интересное подрессоривание основных стоек шасси при помощи воздушных амортизаторов. Шасси представляло собой воздушные баллоны своей формой напоминающие торпеду и два обтекателя соответствующей формы. Один из обтекателей был соединён стойкой с основным шасси, другой соединён с креплением шасси. Благодаря такому исполнению подрессоривающих элементов и обтекателей была получена довольно удачная для того времени форма шасси с малым сопротивлением воздушному потоку.

Рис.6. Гигантский паротурбинный самолёт R-класса Вагнера разработанный в 1917 году. Реконструкция выполнена по описанию из патента. Силовая установка располагалась в фюзеляже (окрашен тёмной краской). Вид снизу показывает совершенно не достаточные вертикального хвостового оперения

Если скомбинировать особенности этих двух проектов, то получится картина одного гигантского самолёта R-класса, у которого не только конструкция фюзеляжа и крыльев, но и шасси с пневматической амортизацией и еще в большей степени силовая установка (паровая турбина высокого давления), воздушные винты противоположного вращения. Всеми этими элементами данный самолёт полностью отличается от других гиганских самолётов R-класса того времени. Таким образом становится понятно какие весомые обстоятельства повлияли на Idflieg в части предпочтения этому проекту уже традиционных проектов самолётов.

Краткое описание проекта бомбардировщика Вагнера с паротурбинной силовой установкой высокого давления образца 1917/1918 годов

Самолёт R-класса конструкции Вагнера представлял собой биплан с фюзеляжем новой формы и не традиционной силовой установкой.

Несущие плоскости

Бипланная коробка с большим количеством стоек и с аэродинамически выгодным большим расстоянием между плоскостями, обтянута полотном. Верхнее крыло имеет больший размах, чем нижнее.

Фюзеляж

Фюзеляж круглого или шестиугольного поперечного сечения подобран с учетом размещения внутри него силовой установки. Верхние и нижние секции фюзеляжа более узкие. В них размещались экипаж и военное снаряжение. Также они используются для размещения точек крепления бипланной коробки.

Управляющие поверхности

Элероны, вероятно, установлены только на верхнем крыле. Хвостовое оперение имеет крестообразную форму, при этом верхнее и нижнее оперение имеют одинаковые размеры. Размеры вертикального хвостового оперения слишком малы для такого самолёта.

Рис.7. На рисунке изображены два других вида гигантского паротурбинного самолёта Вагнера 1917 года. В одном следующем варианте окрашенный здесь тёмной краской фюзеляж должен был иметь шестиугольное сечение. Основное шасси с пневматическим подреcсориванием должно было иметь интересные с точки зрения аэродинамики обтекатели

Шасси

Было сделано несколько вариантов конструкции основных стоек шасси, в одном из которых шасси было выполнено со сдвоенными колёсами (всего 4 группы с 8-ю колёсами). В одном из других вариантов шасси было с обычными одинарными колёсами и с размещенной в обтекателе пневматической подвеской. Хвостовой костыль.

Силовая установка

Силовая установка состоит из котла, парогенератора, редуктора и воздушного винта. Она размещалась в центральной части фюзеляжа, где у оба вышеназванных блока располагались вблизи центра тяжести. Для данной силовой установки была предусмотрена закрытая циркуляция, при этом поначалу для проекта были предусмотрены достаточно примитивные, создающие очень большое сопротивление набегающему потоку воздуха конденсаторы. Позднее было найдено более подходящее для этой цели решение по их размещению.

Так как обороты турбины были слишком велики для прямого привода между турбиной и винтом, то необходимо было смонтировать понижающий редуктор. Вследствие того, что на этом самолёте были смонтированы более эффективные воздушные винты очень большого диаметра потеря мощности в понижающем редукторе была вполне компенсирована.

В нескольких проектах самолёта Вагнера или отдельных его деталей можно увидеть одинарные воздушные винты. В другом случае имеются два винта противоположного вращения смонтированные на двух осях.

Отсеки для экипажа

Пилот располагался в узкой верхней секции фюзеляжа. Там же находился стрелок. Бомбардир находился в передней нижней секции фюзеляжа, моторист или моторист ы располагались в центральной части фюзеляжа.

Вооружение

Одна огневая точка с вращающимся лафетом располагалась на верхней палубе и имела хороший сектор обстрела.

Технические данные

Технические данные бомбардировщика Вагнера не известны. Если судить по сохранившимся чертежам то можно заключить, что размах крыльев должен был составлять около 40 метров. Это примерно соответствовало самолётам R-класса того времени.

Рис.8. Так же и на этом изображении гигантского самолёта Вагнера хорошо видны карликовые размеры вертикального хвостового оперения. Хотя в то время иногда летали с таким маленьким вертикальным оперением, но тут конструктор слишком уменьшил его размеры

У конкурентов так же велись работы…

В то время как ответственные за развитие ВВС отделы военного ведомства очень скептически отнеслись к проекту Вагнера, не в последнюю очередь из-за необычной конфигурации биплана, другие авиастроительные фирмы так же имели свои планы в отношении самолётов R-класса с паротурбинной силовой установкой. Tак авторы Хэддоу и Грош (4) упоминают о проекте бомбардировщика с четырьмя турбинами, размахом крыла 60 метров и взлётным весом 25 тонн, разработанном в 1918 году фирмой Siemens-Schuckert-Werke. В разработанном инженером Канном проекте в фюзеляже и в крыле были установлены два парогенеpaтора подававшие пар на 4 паровые турбины общей мощностью 3000 л.с. Между турбинами и четырьмя воздушными винтами диаметром 4,85 метра вращавшимся со скоростью около 800 об/ мин находились понижающие редукторы. Консоли крыла в корневой части имели ширину 10 метров, расстояние от крыльев до поверхности земли составляло 7,2 метра. Площадь одной консоли крыла была около 500 м². В крыле располагались не только силовые установки и бомбы весом до 3 тонн, но и топливные баки. Их содержимого было достаточно для выполнения полёта продолжительностью в 5,5 часов, что позволяло вести боевые действия против метрополии Британской империи. Некоторые самолёты R-класса в то время могли находиться в воздухе до 8 часов (расстояние от Гента до Лондона составляло по прямой 170 миль (273,57 км)).

От этого опытного образца конкурента SSW «Kann» сохранился только фрагмент внешнего вида с некоторыми размерами и разрез крыла. Высота крыла составляла 1,6 метра. Можно предположить, что в данном случае речь идёт о свободнонесущем или полусвободнонесущем моноплане с хорошими с точки зрения аэродинамики формами. Чисто внешне этот самолёт имеет определённую схожесть с построенным позже значительно более меньшим четырехмоторным самолётом Staaken, высота профиля крыла которого составляла только 0,6 метра.

Перемирие заключенное в 1918 году означало для многих других текущих работ как и для проекта SSW «Kann» прекращение всех исследований.

……и Рудольф Вагнер бодро продолжает работать дальше

8 марта 1918 года Вагнер сообщает о разработанном им для установки на кораблях контра-винте. Этот винт по задумкам изобретателя мог так же использоваться и на самолётах. Контра-винт представлял собой неподвижно смонтированное направляющее устройство, на которое направлялся поток воздуха от пропеллера и, таким образом, сопротивление набегающему потоку воздуха должно было значительно снижаться. Это так же давало определённое преимущество и при выполнении полётов на большой высоте.

Улучшения так же имелись и в других областях. 15 июня 1917 года Вагнер сделал проект по размещению топливных баков: они должны были иметь круглую или u-образную форму и располагаться у парогенератора или вокруг турбины с целью создания дополнительной защиты этих агрегатов от обстрела.

После того как вскоре стало ясно, что первоначальный вариант и расположение конденсаторов имело ряд недостатков и размеры конденсаторов были малы, Вагнер решил использовать часть верхней поверхности крыльев в качестве конденсаторов. В одном из таких вариантов носовая часть самолёта имела многочисленное оребрение системы охлаждения, вытянутое вдоль фюзеляжа по направлению полёта. В одном из дальнейших проектов было предусмотрено выполнение оребрения системы охлаждения на каждой из сторон в виде не больших оребрений, канавок или выступов в форме точек. Этот проект для аналогичных целей актуален и сегодня. В 1976 году фирма General Extrusion Incorporated в Янгстоуне (Youngstown), Огайо/США разработала головку цилиндра такого типа для мотоцикла. Эта головка цилиндра «Fan Dancer» в сравнении с нормальным гладким вариантом имела большую на 40 % площадь охлаждающей поверхности.

За три месяца перед революцией Вагнер представил свои последние, созданные во время Первой Мировой войны, чертежи еще одного самолёта с паротурбинной силовой установкой. На этих чертежах изображен гидросамолёт, у которого паровые турбины и редукторы утоплены в крыле, прилагающиеся к ним конденсаторы находятся рядом снизу и сверху, в то время как котёл размещен отдельно от турбин в фюзеляже.

Данный гидросамолёт имел совершенные формы, верхнее расположение крыла, клинообразный фюзеляж и два боковых поплавка.

Рис.9. Этот разработанный в 1918 году проект гидросамолёта Вагнера внешне выглядит вполне современно. Пароиспаритель в данном случае был расположен в фюзеляже, конденсаторы находились между фюзеляжем и крылом. Турбины с понижающими редукторами утоплены в крыле

Рис.10. Двухмоторный самолёт наземного базирования так же разработанный в 1918 году имел схожее расположение основных элементов силовой установки, как и гидросамолет, показанный на рисунке под номером 9. Своим внешним видом спереди этот образец сильно схож с появившимися на 10-12 лет позже самолётами Do 13 и Do 23

То же самое касается и двухмоторного самолёта наземного базирования, для которого Вагнер предусмотрел аналогичное расположение силовой установки. Вид спереди этого самолёта напоминает появившиеся примерно десятью годами позже Do 13 или Do 23 (на верхней части рисунка с традиционными силовыми установками).

Послевоенные планы

В следующем 1919 году Вагнер предложил еще ряд усовершенствований своей силовой установки. Он принял в своё конструкторское бюро много известных специалистов и вместе с ними в 1919-1921 годах завершил свои работы по авиационной теме, поскольку из-за ограничений, наложенных Версальским договором, реализовать эти планы не представлялось возможным.

В мае 1920 года во время одного вечернего выступления в Берлине на тему использования паровых турбин в воздухоплавании, со слов дипломированного инженера Ноака – соавтора книги Офферманна «Гигантские самолёты» доктор Рудольф Вагнер сделал доклад. Бывшие его сотрудники так же приняли участие в данной дискуссии. Лекция Вагнера на тему «Паровые турбины в авиационной технике» была опубликована в издании «Wissenschaftlichen Gesellschaft» («Hаучное общество» за 1922 год ). В данной лекции были описаны силовые установки мощностью 500, 1000, 1500 л.с., которые по данным Вагнера были им разработаны и к изготовлению которых можно было приступать.

После 1922 года о самолётах Вагнера с паротурбинной силовой установкой ничего не было слышно. После того как в 1927 году Офферманн опубликовал в виде рукописи свою написанную в мае 1926 года книгу «Гигантские самолёты» вопрос о том, имели ли шансы самолёты с паротурбинной силовой установкой победить в противостоянии с самолётами, имеющими силовые установки в виде двигателей внутреннего сгорания, остаётся открытым. Но в то же время в одном коротком комментарии на эту тему были высказаны явные сомнения.

Совершенно иначе поступил Вагнер, который поначалу упорно держался за свою идею и работая над которой он всё время находил что то новое, улучшенное, регистрировал свои улучшения в качестве патентов и его проекты от этого становились всё более фантастичными. При этом его ближайшим сотрудникам в середине 1928 года стало ясно, что осуществить на практике предложения Вагнера по части авиастроения на возрождённой «Wagner Hochdruck-Dampfturbinen A.G.», техническим руководителем которой был Вагнер, невозможно, так как к тому времени двигатели внутреннего сгорания стали более совершенными и достичь их характеристик не представлялось возможным.

Рис.11. Три проекции паровой турбины высокого давления мощностью 1000 л.с. с понижающим редуктором, разработанной доктором Рудольфом Вагнером в начале 20-х годов

То же самое касается и плана Вагнера в отношении постройки трансокеанского самолёта с трапецевидным крылом, силовая установка и конденсаторы которого были бы полностью утоплены в крыле. Вагнер pазрабатывал такой самолёт с размахом крыла не меньше 140 метров. Этот самолёт должен был перевозить 140 пассажиров с багажом от английского или от испанского побережья до Ньюфаундлендаа или Нью-Йорка. В качестве топлива предусматривалось использование мазута в количестве 60 тонн. Общая мощность силовой установки 10000 л.с.: две установки мощностью по 5000 л.с. приводили во вращение воздушные винты большого диаметра. Вагнер утверждал, что этот проект был как следует проработан.

Рис.12. Разрез разработанной в 1921 году турбины высокого давления Вагнера мощностью 1000 л.с.

Однако время работало против доктора Вагнера и ему не удалось реализовать свои многочисленные проекты. Он умер после тяжелой продолжительной болезни 15 февраля 1935 года.

Летали когда либо самолёты с паросиловым приводом?

Как это не вероятно звучит да! В 1933 году Уильям Беслер (William Besler) после полутора лет работ переделал биплан Typ Travel Air 2000 в Окленде (Oakland), Калифорния, который много раз летал перед большим скоплением людей. Обычная силовая установка в виде авиационного двигателя была заменена паросиловой. Однако этот самолёт имел силовую установку состоящую не из паровой турбины, а из двухцилиндрового парового двигателя весом в 180 фунтов (81,648 кг). Котёл, конденсаторы и прочее весили еще 300 фунтов (136,08 кг). Таким образом общий вес такой силовой установки составлял 480 фунтов или около 220 килограммов. Примерно столько же весил установленный до этого на самолёте авиационный двигатель. Удельная нагрузка на мощность двигателя была довольно низкой. Данная силовая установка отработала 30 часов на испытательном стенде, затем 20 часов на земле будучи установленной на самолёт. После этого Беслер выполнил первый полёт. Вся установка работала очень надёжно и невероятно тихо. При старте и разгоне был слышен только шум вращающегося винта. Самолёт взлетел после 8 секунд разгона и летел на малой высоте без звука подобно планеру. При приземлении самолёт благодаря реверсу винта остановился через 20 метров пробега. Эта методика торможения к радости прессы и кинооператоров применялась и в полёте и, как можно себе представить, с сенсационным успехом!

Рис.13.Фрагмент двух проекций спроектированного в 1930 году гигантского моноплана для трансокеанских перелётов с размахом крыльев 140 метров, двумя утопленными в крыле силовыми установками общей мощностью 10000 л.с.

Через 3 года после смерти доктора Вагнера впервые удалось поднять в воздух летательный аппарат с паротурбинной силовой установкой. Речь идёт о модели Херберта Шолля (Herbert Scholl) из Пфорцхайма (Pforzheim), которая в своём первом полёте достигла высоты в 80 метров. Продолжительность полёта составили почти 3 минуты. Полёт закончился раньше времени, так как через 100 секунд подъёма из-за поломки штифта винт перестал вращаться. Турбина без нагрузки начала быстро набирать обороты, которые достигли величины значительно превышающей 1000 об/сек. Турбина к удивлению перенесла и это, и модель вскоре снова была подготовлена для полётов. Во время выполнения второго полёта модель столкнулась в воздухе с планером, при этом вал винта был погнут и Шоллю пришлось прекратить полёт.

Рис.14.Схема построенной в 1938 году Хербертом Шоллем из Пфорцхайма модели самолёта с паротурбинной силовой установкой, которая была продемонстрирована во время соревнований моделистов

Имеет паровая турбина еще шансы?

Вопрос о том, могут ли паровые турбины не только устанавливаться, но и реально использоваться в качестве силовых установок для самолётов, подробно рассмотрел в своей книге «Leichte Dampfantriebe» («Легкие паровые турбины») Фридрих Мюнцигер (Friedrich Münzinger). При этом он опять таки ответил утвердительно со ссылкой на результаты работ проделанных Вагнером. Он был склонен считать, что такой тип силовой установки, по крайней мере, в некоторых аспектах, имел шансы и подкрепил своё мнение соответствующими расчетами.

До практического применение силовой установки такого типа в авиации тем не менее дело не дошло. Через несколько лет после появления книги Мюнцигера они были «выброшены в окно». В многолетнем состязании за получение более низкой удельной нагрузки на мощность паровые турбины, не смотря на периодически получаемые значительные улучшения, всегда оставались лишь вторым номером с большим отставанием позади двигателей внутреннего сгорания. Критические изменения возникли после того, как появились газовые турбины и вытеснили силовые установки применявшиеся ранее. В то же время двигателя внутреннего сгорания и сегодня находят применение в небольших самолётах и в дальнейшем с большой долей вероятности будут так же применяться. Было бы ошибкой ожидать возвращения паровой турбины. Всё больше данная ситуация выглядит так, что вся огромная работа проделанная в своё время доктором Вагнером в отношении использования паровых турбин в авиатехнике была и останется напрасной.

Список патентов доктора Рудольфа Вагнера, имеющих отношение к паровым турбинам высокого давления в воздухоплавании

• GB — Великобритания
• D – Германия
• US — США

Источники (Verzeichnis empfehlenswerter einschlägiger, teilweise für diese Ausarbeitung benutzter Literatur)

1. Offermann, E„ Noack und Weyl „Riesenflugzeuge", 1927 Richard Carl Schmidt & Co, Berlin W 62, S. 461/64
2. Baumann, Prof. A. „Die Entwicklung des deutschen Riesenflugzeugbaues während des Krieges", Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, Nr. 22, 31. Mai 1919, Bd. 63, S. 497-504 ff.
3. Fredette, Raymond H., Major/USAF „The sky on fire — the first battle of Britain", Holt, Rinehart & Winston, Inc., 383 Madison Avenue, New York, USA
4. Haddow, G. W. und Grosz, Peter M. „The German Giants" The story of the R-planes 1914-1919; Putnam, London, 2nd edition, April 1969
5. Jahrbuch der WGL, 1923, Teil III: Kurzer Bericht über den Verlauf der XI. Ordentlichen Mitglieder-Versammlung vom 17. bis 21. Juni 1922, S. 16, Hinweis auf Vortrag Dr. R. Wagner „Die Dampfturbine im Luftfahrzeug" (vollständiger Vortragstext in Teil I, S. 58-70).
6. Weskd, John „Light-weight high-pressure steam turbines" Marine Engineering and shipping age, Oktober 1930, S. 528/32
7. „Steam-driven Flying Boat to cross Atlantic" Populär Mechanics, June 1913, p. 773
8. „Dampfturbinen als Flugzeugmotoren", Wissen & Fortschritt, 1930, S. 143
9. Fitzgerald, H. J. „World's first steam-driven airplane" Populär Science Monthly, July 133, Vol. 123, No. 1, p. 9-11, 92
10. Boyne, Walter J., „Besler's Steam Plane", Flying, December 1962, Vol. 71, No. 6, p. 30, 71, 72
11. Hö. „Dampfantrieb in Flugzeugen", Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, 1934, S. 1456
12. R. S. „Grundsätzliches über Dampftriebwerke für Luftfahrzeuge", Luftwissen, Nr. 4 (1. Jahrg. 1934), S. 95/96
13. Thomsen, Otto R. „Dampfturbine für Luftfahrzeuge", Luftwissen, Nr. 4 (1. Jahrg. 1934), S. 97 (mit Diskussionsbeitrag Dr. Rudolf Wagner)
14. B. u. H. v. Römer / Durch die weite Welt „Kraftwagen ohne Benzin", Franckh'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 13. Jahrg. 1935, S. 290-93
15. R. T. (Dallas Texas) „When we go steaming through the Stratosphere", Populär Science, June 1936, p. 9
16. A. E. Th. „Dampfkraftanlage für Flugzeuge", ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 1937, Heft 24, S. 613
17. Münzinger, Friedrich „Leichte Dampfantriebe an Land, zur See, in der Luft", Verlag Julius Springer, Berlin, 1937, S. 92-102
18. Wissen & Fortschritt 1934 „Fliege mit Dampf", S. 50
19. Modellflug Bd. 2, 1937, Heft 10, S. 255 „Reichsmodellwettbewerb für Motorflugmodelle 1937"
20. Scholl, Herbert „Dampfturbinen als Antrieb für Flugmodelle", Modellflug Bd. 3,1938, Nr. 12, S. 256-263
21. „Neue Dampfkraftanlagen für Fahrzeuge" ATZ Automobiltechnische Zeitschrift, 1939, Heft 17, S. 485/86
22. Knörnschild, Dr.-Ing. E., Berlin „Dampftriebwerke für Flugzeuge", Luftwissen 1941, Bd. 8, Nr. 12, S. 366-373 (mit umfangreichen Literaturangaben)
23. Vordermayer, Dr.-Ing., Essen, „Stratosphärenflug mit Dampfantrieb", Luftwissen 1944, Bd. 11, Nr. 1, S. 16-18
24. Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft 1936, S. 76/77
25. Wagner, Rudolf, „Experimentelle Untersuchungen auf dem Gebiete der inneren und äußeren Wärmeleitung", Dissertation, 1899/1902
26. Anzeige General Extrusions Inc., Youngstown, Ohio, USA in Machine Design, No. 16, 8. Juli 1976, S. 107 (vergl. Pat. 383.409 vom 3. 6.1917)
27. Rabinovitch, Ing. B. und Precoul, Michel „L'Utilisation des turbines ä vapeur dans l'Aeronautique", L'Air, Juni 1936, S. 132/133, Juli 1936, S. 154-158. 

• модель: др-инж. Петер Гарганц (Dr.-Ing. Peter Garnatz)
• фотографии модели: Гюнтер Куш (Günter Kusch)

источник: "Dampfturbinen-Riesenflugzeug von Wagner" Luftfahrt international 24