Проект скоростного бомбардировщика Blohm und Voss BV P 170. Германия

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

Предисловие

Главный конструктор компании Blohm & Voss, дипломированный инженер и доктор технических наук Рихард Фогт был известен тем, что иногда он конструировал необычные самолёты, наиболее известным из которых был BV 141. Доктор Фогт попытался объединить серийно производимые агрегаты (например двигатели) и новейшие методы проектирования и постройки (например трубообразный лонжерон, асимметричная конструкция силового набора) для оптимального решения поставленных перед ним задач. Мы покажем Вам этот метод на основе оригинальных чертежей проектировавшегося скоростного бомбардировщика P 170 с выдающимися летными характеристиками. Схемы были изготовлены на основе оригинальных чертежей. Мы хотим упомянуть здесь о том, что на чертежах изображены три различных варианта кабины пилотов. К сожалению, описание не слишком подробное.

I. Общее

Задача проектирования скоростного бомбардировщика, который явно превосходил бы по скорости истребители, при использовании обычных методов невозможна.

В отличие от истребителя скоростной бомбардировщик несёт бомбы, больший по численности экипаж, больший набор оборудования и имеет увеличенную дальность полёта. Всё это вместе взятое требует значительного увеличения мощности силовой установки.

Со своей стороны истребители также имеют тенденцию к использованию всё более мощных моторов, что для скоростного бомбардировщика означает необходимость увеличения мощности силовых установок и увеличения количества самих двигателей.

Мы хотим упомянуть тут особенные размышления, чтобы показать, что до сих пор опробованный путь создания скоростного бомбардировщика, превосходящего по скорости истребители, в виде двухмоторного самолета обычной конструкции на долгое время был бесперспективен. Решение данной задачи при этом было не совсем удачным. Не представлялось возможным, используя второй двигатель, перекрыть увеличение полезной нагрузки. Если было необходимо, то это вынуждало использовать и третий элемент конструкции фюзеляжа для размещения экипажа.

Для выполнения действительного шага вперёд необходимо было найти метод, при котором наибольшая из возможных мощностей, развиваемых силовой установкой, была бы скомбиниро­вана с абсолютно не связанным с этим минимальным сопротивлением набегающему потоку воздуха.

Для получения минимального сопротивления необходимо было снижать сопротивление всего, что только возможно. Это в первую очередь означало получение абсолютного поперечного сечения, потом абсолютного размера омываемой потоками воздуха поверхности самолёта и, наконец, также и интерференции возникающих при этом аэродинамических потерь.

Результатом столь радикальной калькуляции стала вариация так называемого обычного проекта. Необходимо было быть готовым к тому, что придется пойти на определённые компромиссы для достижения основной цели.

В итоге всех вышеупомянутых размышлений возникла идея создания трехмоторного бомбарди­ровщика. Таким образом, можно было достичь поставленную перед конструктором цель, которая явно превосходила бы ожидаемые летные характеристики истребителей.

Его основные примечания можно кратко изложить следующим образом:

1. Отказаться от особенного фюзеляжа, в котором должен был бы размещаться экипаж, и, таким образом, в данном случае при разработке конструкции отказаться от основной части обычного многомоторного самолета, создававшей аэродинамическое сопротивление.
2. Аналогично истребителям кабина экипажа была скомбинирована с элементами, снижающими аэродинамическое сопротивление двигателя.
3. Для проектирования кабины для размещения экипажа необходимо было добиться как можно более низкого аэродинамического сопротивления, для чего необходимо было разместить кабину пилотов как и на истребителе – далеко позади за крылом и перед хвостовым оперением. Таким образом, площадь омываемой поверхности была значительно сокращена и было получено значительное снижение помех, связанных с расположением воздушного винта и несущих плоскостей.
4. Если кто-либо хотел проектировать самолёт, выполненный по асимметричной схеме, то тут возникала необходимость проектирования трехмоторного бомбардировщика. При этом следовало принимать во внимание, что три простых авиационных двигателя воздушного охлаждения при любых обстоятельствах имели преимущество перед двигателями с водяным охлаждением, скомбинированными в виде двух спаренных агрегатов.
5. Для реализации требования к получению минимального аэродинамического сопротивления при наличии различных вырезов и скруглений оба внешних двигателя силовой установки были размещены на законцовках крыла.
6. Применение воздушных винтов противоположного вращения стало причиной возникновения потока возмущенного воздуха, который оказывал положительное влияние на поток воздуха, обтекающий несущие поверхности. Другими словами, это означало улучшение идеального соотношения сторон и в итоге создавало снижение индуцированного сопротивления воздушному потоку. Это преимущество не столько увеличивало максимальную скорость полёта, сколько увеличивало скороподъёмность самолёта.
7. Воздушные винты с противоположным вращением, вращаемые установленными на законцовках крыла двигателями, позволяли значительно увеличить скороподъёмность. Половина площадей, ометаемых воздушными винтами этих двигателей, располагалась напротив несущих поверхностей, что также увеличивало скороподъёмность. В то время как вторая половина площадей, ометаемых воздушными винтами, располагавшаяся на внешней стороне, не создавала аэродинамическое сопротивление.
8. Сборка стала очень простой. Вместо обычных центроплана крыла и двух трапецие­видных консолей крыла появились только две взаимозаменяемые консоли. Подобная конструкция занимала место, меньшее не одну треть в сравнении с обычным крылом.
9. Элероны и посадочные щитки также были сконструированы таким образом, что они выдвигались и убирались без труда и, кроме того, были взаимозаменяемыми. Это также позволило совершить некоторую экономию.
10. Удачное распределение нагрузок по длине крыла делало его лёгким, и хотя крыло было прямоугольным, оно, тем не менее, не имело каких либо вырезов и точек креплений, и лонжерон мог располагаться в месте, где профиль крыла имел наибольшую толщину.
11. Несущая часть крыла могла быть полностью изготовлена из стальных конструкций, включая и прочную внешнюю обшивку. Внешняя обшивка толщиной примерно 1 мм при длительной эксплуатации самолёта оставалась бы гладкой и без вмятин.
12. За силовой установкой в подобном гондоле фюзеляже должны были располагаться стальные топливные баки.
13. Простая по конструкции и сборке топливная система обеспечивала каждому из двигателей наличие своего собственного и только одного топливного бака.
14. Шасси было выполнено в виде трех одинаковых по исполнению конструкций, которые при помощи клёпки крепились к топливным бакам.

Значительным возражением, касающимся данного проекта, мог стать вопрос относительно того, как будет вести себя данный самолёт при выходе из строя одного из расположенных у законцовок крыла двигателей.

К этому следовало бы сказать следующее: у тяжело нагруженного двухмоторного бомбарди­ров­щика скорость при выходе из строя одного из двигателей и связанной с этим потерей 50% суммарной мощности силовой установки, снижается значительно. Удержание самолёта на курсе становится трудной задачей. У трехмоторного самолёта нагрузка на одну из силовых установок ниже, и при выходе из строя одной из этих силовых установок общая мощность снижается только на 33%. Снижение скорости менее значительно и при всём этом удержание самолёта на курсе несколько проще, так как для этого для парирования возникающего разворачивающего момента необходимо отклонять руль направления на меньший угол.

Так, например, на высоте в 7000 метров при максимальной длительной мощности силовой установки скорость снизилась бы с 675 км/ч до 570 км/ч, и руль направления необходимо будет отклонить только на 10°. Далее следующие общие данные, касающиеся летных характеристик, свидетельствуют, что цель, к которой стремился конструктор: возможность ухода от истребителя была таким образом достигнута.

Эти высокие летные характеристики были достижимы с имеющимися в распоряжении конструктора силовыми установками.

На самолёте, основные элементы конструкции которого в основном выполнены из доступной стали, только небольшая доля должна была приходиться на лёгкие металлы.

Наконец-то был найден такой метод изготовления, который значительно упрощал процесс производства, использовал минимальное количество оснастки и оборудования и создавал минимальные проблемы с заготовкой использованного при производстве сырья.

II.Технические ссылки

Типовое обозначение:

Скоростной бомбардировщик BV P170

1 Назначение

Скоростной бомбардировщик и разведчик.

2 Конструкция

Трехмоторный самолет, один двигатель которого расположен в середине и по одному двигателю находятся на законцовках крыла.

Обе – левая и правая консоли крыла – взаимозаменяемые, равномерных длины хорды относительной толщины профиля крыла.

Стальной лонжерон должен был быть расположен на месте наибольшей толщины профиля, который окружала мощная стальная обшивка. Элероны и посадочные щитки обеих консолей крыла должны были быть выполнены из деревянных конструкций и лёгких сплавов и должны были быть взаимозаменяемыми.

Одинаковые стойки шасси должны были быть размещены за каждым из двигателей, что создавало большую ширину колеи.

Колёса шасси размером 1015×380 мм должны были убираться в направлении назад (в данном случае при этом отпадала необходимость в вырезах в крыле для их размещения в убранном состоянии).

Кабина экипажа должна была быть расположена в фюзеляже далеко позади перед самым килем.

Вертикальное оперение должно было быть двухкилевым и располагаться в гондолах в потоке воздуха воздушного винта. Вследствие этого решения должна была отсутствовать вибрация хвостового оперения.

3 Экипаж

Экипаж должен был состоять из двух членов экипажа (пилот и радист/наблюдатель) и размещаться в кабине, расположенной в кабине расположенной перед стабилизатором.

4 Силовая установка

Силовая установка должна была состоять из трех двигателей типа BMW-801, два из них должны были быть расположены на законцовках крыла и иметь правое и левое направления вращения. Топливные баки ёмкостью примерно по 2000 литров каждый должны были быть расположены за двигателями.

5 Дальность полёта и полезная нагрузка

На максимальном длительном режиме работы силовой установки с бомбовой нагрузкой в 1000 кг дальность полёта должна была составлять 2000 км. При перегрузке вес бомб должен был составлять 2000 кг. Бомбы должны были подвешиваться под консолями крыла вне потоков воздуха, отбрасываемых воздушными винтами.

6 Летные характеристики

Взлётный вес: 13,3 т
Максимальная скорость полёта на высоте 8000 метров: 820 км/ч
Скороподъёмность при среднем полётном весе:
на уровне земли – 18 м/с
на высоте 6000 метров – 15 м/с

7 Вооружение

7.1 Сбрасываемое вооружение

Нормальная нагрузка должна была состоять из следующих вариантов:

• a) справа под крылом – 1×SC 1000 (1000 кг);
• b) справа и слева под крылом – по 1×SC 500 (1000 кг);
• с) справа и слева под крылом – по 2×SC 250 (1000 кг).

Нагрузка в режиме перегрузки должна была состоять из следующих вариантов

• a) справа и слева под крылом – по 1×SC 1000 (2000 кг);
• b) справа и слева под крылом – по 2×SC 500 (2000 кг).

7.2 Стрелковое вооружение

При скорости полёта скоростного бомбардировщика с нормальной бомбовой нагрузкой, превосходящей скорость полёта истребителей, необходимости в оборонительном вооружении не было.

Однако в случае возникновения угрозы в проекте была предусмотрена возможность установки в задней части фюзеляжа одной оборонительной огневой точки с хорошим сектором обстрела.

8 Кабина для размещения экипажа

В задней части фюзеляжа перед стабилизатором должна была быть расположена оснащавшаяся стеклянными панелями кабина для размещения экипажа. При высоком расположении крыла обзор из кабины для экипажа в направлении вперёд должен был быть лишь немного затруднённым. Перед пилотом должен был быть расположен наблюдатель с оборудованием.

схемы скоростного бомбардировщика Blohm und Voss BV P 170

компоновка скоростного бомбардировщика Blohm und Voss BV P 170

скоростной бомбардировщик Blohm und Voss BV P 170 в полете (современный рисунок)

источник: «BLOHM & VOSS BV P 170 SCHNELLBOMBERPROJEKT aus dem Jahr 1942» // LUFTFAHRT International 3