Проекты необычных боевых самолетов Ноэля Пембертон-Биллинга. Часть 1 Дальний бомбардировщик

Данная статья представляет собой начало цикла статей, опубликованных в последних выпусках журнала «Flight» за 1940 год и посвященных проектам необычных боевых самолетов, разработанных Ноэлем Пембертон-Биллингом – эксцентричным авиатором, изобретателем, конструктором, издателем и депутатом палаты общин.

ДАЛЬНИЙ БОМБАРДИРОВЩИК

«Никогда Не Поздно Исправиться – Не Так Ли?»

Автор: НОЭЛЬ ПЕМБЕРТОН-БИЛЛИНГ

Содержание:

Предисловие редакции: Когда в прошлом выпуске журнала «Flight» капитан Норман Макмиллан (Capt. Norman Macmillan) изложил свой взгляд на идеальные технические характеристики перспективного дальнего бомбардировщика – пять тонн бомб, дальность полета пять тысяч миль (8045 км) и максимальная скорость 400 миль в час (646 км/ч) – мы не ожидали, что задача, стоящая перед промышленностью по достижению таких характеристик, может быть решена в течение пяти или даже десяти лет. Однако г-н Пембертон-Биллинг проявил инициативу и показал нам, как, по его мнению, это можно сделать немедленно.

По нашему приглашению он написал две статьи, первая из которых описывает самолет, соответствующий техническим требованиям, а вторая — метод, с помощью которого его можно успешно поднять в воздух. Перед публикацией второй статьи он попросил нас представить ее в Министерство авиации, чтобы выяснить: представляет ли содержимое статьи интерес для Министерства и подлежит ли оно засекречиванию. Если ответ Министерства авиации будет отрицательным, то вторая статья появится в выпуске журнала «Flight» на следующей неделе.

Принимая приглашение редактора предоставить чертежи и характеристики самолета, соответствующего требованиям, изложенным капитаном Макмилланом в выпуске журнала «Flight» от 31 октября, я понимаю, что это задание может вызвать

«смех дураков и кудахтанье куриц.»

Доказывая, что это возможно, я полагаю, что напрягаю воображение, а не доверчивость тех, кто несет ответственность за определение нашей политики в области авиации.

Капитану Макмиллану, возможно, будет интересно узнать, что в настоящее время в Манчестере на заводе компании F. Hills & Sons близится к завершению изготовление летной модели самолета, способного обеспечить достижение заданных им характеристик. Пользуясь предоставленной возможностью, я хотел бы выразить свою признательность управляющему директору этой компании г-ну У. Р. Чауну (W. R. Chown) за активное сотрудничество, которое, несмотря на трудности военного времени, сделало возможным создание этой машины без официальной помощи. Я также хотел отметить умелую помощь г-на К. Р. Теннанта (C. R. Tennant), который отвечал за все расчеты, и нескольких видных технических специалистов, которые подтвердили мои утверждения.

Прежде всего позвольте мне признать, что достижение этих на первый взгляд фантастических характеристик возможно только при помощи обеспечивающих взлет вспомогательных средств. Подробное и иллюстрированное описание метода, при условии получения разрешения от Министерства авиации, появится в следующем выпуске журнала «Flight». Здесь и сейчас я предлагаю описать только сам самолет.

Когда кто-то рассматривает характеристики уже существующих бомбардировщиков или даже самые оптимистичные оценки проектов, которым еще предстоит сойти с чертежной доски, то представляется, что существует какое-то оправдание тому недоверию, с которым скептически настроенный читатель берется за прочтение данной статьи. Самый эффективный бомбардировщик, который в настоящий момент находится на вооружении, может нести одну тонну бомб на расстояние 3000 миль (4827 км) при крейсерской скорости менее 200 миль в час (322 км/ч). Новые типы бомбардировщиков, которые еще не приняты на вооружение, могут удвоить массу бомбовой нагрузки, и добавить 50 миль в час (80 км/ч) к крейсерской скорости, но все это намного ниже требований капитана Макмиллана по всем трем направлениям – бомбовой нагрузке, скорости и дальности полета.

Бомбовая нагрузка в 10000 фунтов (3048 кг) – это больше, чем могут поднять наши самые большие бомбардировщики даже при полете на самую короткую эффективную дальность действия; расстояние в 5000 миль (8045 км) – это предельное значение, которого они могут достичь при полете без бомб и с попутным ветром; крейсерская скорость 400 миль в час (644 км/ч) на 30 миль в час (48 км/ч) превышает максимальную скорость нашего самого быстрого истребителя и примерно на 200 миль в час (322 км/ч) выше крейсерской скорости наших лучших бомбардировщиков.

Долгосрочная политика

Создается впечатление, что существует постоянно растущая группа людей, чей страх перед ближайшим будущим таков, что даже половина одного процента наших человеко-часов, затрачиваемых на предвидение разработок противника, – это больше, чем они могут выделить на технический прогресс. Но г-н Черчилль в своей последней речи сказал нам, что мы должны составить бюджет не только на 1941 год, но и на 1942, 1943 и 1944 годы. Несомненно, этого времени достаточно для долгосрочных разработок в области проектирования. И премьер-министр, и министр авиационной промышленности тем бесценным даром воображения. Данный дар должен указывать на настойчивое стремление к реализации идей, которые в отличие от официальных лиц могут получить поддержку ответственных ученых и которые должны быть, по крайней пере, опробованы. Предпринимаемые в настоящее время усилия по повышению летных характеристик за счет незначительных улучшений традиционной конструкции очень быстро достигают своего верхнего предела.

Хотя я чувствую, что принципы, которые я отстаиваю здесь, будут во многом способствовать успешному завершению войны, на мой взгляд, их следует воспринимать не более чем как ступеньку к дальнейшим и более амбициозным усилиям. Скорости, которых можно достичь простым прикреплением пропеллера к двигателю, быстро приближаются к своим пределам. Спрятанная внутри самолета силовая установка с дистанционным приводом к воздушным винтам является единственным способом отсрочить возникновение скачков уплотнения. На самом деле, я настолько увлечен этой разработкой, что вопреки «здравому смыслу» многих моих друзей-экспертов воплотил ее в прототипе, который в настоящее время строится в Манчестере. В данном случае два малооборотных толкающих винта приводятся в движение высокооборотным валом от среднеоборотного двигателя через редуктор с двумя скоростями и реверсом. Двигатель полностью размещен в центральной части фюзеляжа позади пилота, что позволяет сочетать обеспечиваемую пилоту исключительную обзорность с максимально возможной аэродинамической эффективностью.

Я не желаю, чтобы применение моего принципа к требованиям капитана Макмиллана наводило на мысль, что я каким-либо образом отхожу от мнения, которое я отстаиваю с 1914 года: истинное назначение бомбардировщика – это дальнобойная пушка огромного калибра. Это, естественно, предполагает принцип одной большой бомбы, одного большого двигателя и одного маленького человека; и позвольте мне еще раз повторить, что единственной эффективной защитой бомбардировщика является скорость, а не вооружение. Бомбардировщик не должен ввязываться в ближний маневренный воздушный бой, также как не дело самолету-разведчику наблюдать за этим боем. Бомбардировщик, который бомбит и убегает, живет, чтобы бомбить в следующий день. Позвольте мне повторить еще одно утверждение, которое на первый взгляд может показаться поразительным, и я беру на себя смелость предсказать, что оно останется в силе на все времена, поскольку основано на естественных законах природы: поскольку требования к бомбардировщику не включают в себя маневренность и стрелковое вооружение, которые в первую очередь необходимы истребителям, то всегда можно будет построить бомбардировщик, который как минимум на 50 миль в час (80 км/ч) будет быстрее истребителя.

Колоссальный или соответствующий требованиям?

Принимая все это во внимание и даже допуская наличие воображения, столь заметного у авторов нетехнической прессы и столь незаметного у технического чиновника, может показаться, что, по крайней мере, у них есть одно общее убеждение: спасение страны заключается в «летающей крепости». Действительно, было бы трагедией, если бы это предубеждение в отношении колоссальных самолетов в ущерб самолетам, соответствующим требованиям, стало бы причиной уничтожения нашей империи, подобно тому, как Испанская империя была потеряна из-за их веры в «плавучие крепости» Великой Армады. Но я отвлекся, или нет?

Упоминание об удельной нагрузке на крыло в 90 фунтов на кв. фут (439 кг/м²), которую я сейчас предлагаю использовать в разработке, так же разрушительно для сегодняшних взглядов официальных лиц, как и упоминание о 30-40 фунтах на кв. фут (146-195 кг/м²) воздействовало на взгляды официальных лиц двадцать лет назад, когда удельная нагрузка на крыло в 8 фунтов кв. фут (39 кг/м²) считалась безрассудно необычной. И это несмотря на тот факт, что любой студент, серьезно изучающий аэродинамику, должен знать, что при прочих равных условиях самолет может взлететь и достичь рабочей высоты при удельной нагрузке на крыло 30 фунтов на кв. фут (146 кг/м²) и затем наиболее эффективно продолжать свой полет, используя треть площади своего крыла т.е. с удельной нагрузкой на крыло 90 фунтов на кв. фут (439 кг/м²). Другими словами, полную массу самолета можно умножить на три без увеличения его размеров.

Поскольку секрет успешного бомбометания заключается в большой нагрузке и высокой скорости, вполне можно задаться вопросом, почему эта идея не вызвала энтузиазма у официальных лиц. Не будет оправданием сказать, что прошлые эксперименты со взлетом с использованием вспомогательных средств, обеспечивающих его, оказались непрактичными в условиях войны. Если мне будет позволено на мгновение опуститься до парламентской фразеологии, я мог бы предположить, что от этой идеи следует ожидать

«предпринятия всех необходимых мер», «[действий, которые] не оставят камня на камне», «изучения всех возможностей» и «последнее, но не менее важное», «чтения, выделения важного, изучения и составления краткого изложения»

официальным органом Королевского аэроклуба, прежде чем окончательно лишить Великобританию этого неоценимого преимущества. Но я снова отвлекся, или нет?

А теперь давайте рассмотрим, в нетехнических терминах, замечательные требования спецификации капитана Макмиллана. Прежде всего, к возможному удивлению капитана Макмиллана, я утверждаю, что это может быть сделано не через десять или двадцать лет, а сегодня, с использованием существующих двигателей, существующих материалов и существующих методов производства и единственным препятствием к созданию такого самолета является существующее мнение официальных лиц.

Предполагая наличие двух двигателей жидкостного охлаждения самого большого типа из существующих в настоящее время (мощностью по 2000 л.с.) и удельную нагрузку на крыло 98 фунтов на кв. фут (478 кг/м²; будет уменьшена до 32 фунтов на кв. фут [156 кг/м²] при взлете и 39 фунтов на кв. фут [191 кг/м²] при посадке), то получается следующая спецификация. (Предполагалось, что самолет имеет обычные толкающие пропеллеры, соединенные с крылом двигатели и центральный фюзеляж. Такие необходимые и неизбежные разработки, как утопленные в крыло или фюзеляж двигатели и передача мощности от двигателей на пропеллеры при помощи валов позволят значительно повысить летные характеристики.)

схема проекта дальнего бомбардировщика

Бомбовая нагрузка составляет 10000 фунтов (3048 кг). Дальность полета 5000 миль (8045 км) при крейсерской скорости 400 миль в час (644 км/ч) означает продолжительность полета 12½ часов. Предполагая, что при средней крейсерской мощности двигателя 1350 л.с. и расходе топлива 0,43 фунта на л.с. в час (0,195 кг/л.с.×ч) потребуется 14000 фунтов (6350 кг) топлива и, скажем, 1000 фунтов (454 кг) масла. С учетом экипажа из трех человек и 500 фунтов (227 кг) охлаждающей жидкости общая полезная нагрузка составит 26200 фунтов (11884 кг).

Необходимая площадь крыла составляет всего 420 кв. футов (39 м²), так что это довольно небольшой самолет, который по своим размерам меньше половины размеров бомбардировщика Vickers Wellington. Расчет собственной массы самолета показан ниже. Масса конструкции может показаться небольшой по сравнению с полезной нагрузкой, но существующими на сегодняшний день пропорции можно полностью пренебречь благодаря эффективности высокой нагрузки на крыло. Относительно размеров самолета приведенные ниже значения являются консервативными.

• • • Крыло (420 кв. футов [39 м²] при 7 фунтах на кв. фут [34 кг/м²]) 2940 фунтов (1334 кг)
    • Фюзеляж 2300 фунтов (1043 кг)
    • Хвостовое оперение (110 кв. футов [10,2 м²] при 2 фунтах на кв. фут [9,8 кг/м²]) 220 фунтов (100 кг)
    • Ходовая часть (5 процентов взлетной массы) 2000 фунтов (907 кг)
    • Общая масса планера самолета 7460 фунтов (3384 кг)
    • Двигатели 4000 фунтов (1814 кг)
    • Воздушные винты 1000 фунтов (454 кг)
    • Радиаторы и т.д. 1000 фунтов (454 кг)
    • Топливная и масляная системы 800 фунтов (363 кг)
    • Общая масса силовой установки 6800 фунтов (3084 кг)
    • Вспомогательное оборудование различного назначения 1000 фунтов (454 кг)
    • Масса пустого самолета 15260 фунтов (6922 кг)

Если добавить полезную нагрузку, то общая масса составит 41390 фунтов (18775 кг). К моменту посадки масса уменьшится до 16000 фунтов (7258 кг) за счет израсходования или сброса топлива и бомб, в результате чего при приземлении удельная нагрузка на крыло составит 38 фунтов на кв. фут (186 кг/м²). Это означает, что скорость сваливания ниже, чем у новых самолетов с носовой стойкой шасси и удельной нагрузкой на крыло до 40 фунтов на кв. фут (195 кг/м²), которая теперь считается разумной и входящей в ограничения, предъявляемые к военным аэродромам.

схема, показывающая, как предлагается размещать бомбы и топливо в дальнем бомбардировщике Пембертон-Биллинга: A) первый пилот; B) второй пилот и бомбардир; C) штурман и радист; D) колесо носовой стойки шасси; E) восемь 1250-фунтовых (567 кг) бомб; F) бомбы; G) топливо; H) масло

Вот бомбовая нагрузка, которая требуется капитану Макмиллану. Можно ли также получить заданные им скорость и дальность полета? Общее сопротивление на уровне моря оценивается в 207 фунтов (94 кг) плюс вынужденное сопротивление, которое составляет следующее:

Сопротивление профиля крыла, составляет 75 фунтов (34 кг); фюзеляжа – 70 фунтов (32 кг); хвостового оперения – 25 фунтов (11 кг); моторных гондол – 27 фунтов (12 кг); сопротивления интерференции – 10 фунтов (4 кг).

Эквивалентное индуктивное сопротивление для полета в крейсерском режиме варьируется от 75 фунтов (34 кг) в начале полета до 13 (4 кг) фунтов в его конце. Максимальная скорость на высоте 20000 футов (6096 м) при 4000 л.с. и полной нагрузке составляет 435 миль в час (700 км/ч) и разгоняется до 460 миль в час (740 км/ч) после достижения своей цели. При полной нагрузке для крейсерской скорости 400 миль в час (644 км/ч) мощность силовой установки должна составить 3100 л.с.. После 2500 миль (4023 км) полета снижение массы из-за расхода топлива мощность силовой установки снизится до 2750 л.с.. После сброса пяти тонн бомб мощность снизится до 2500 л.с., а в конце полета в обратном направлении, с учетом всего израсходованного топлива, уменьшится еще до 2340 л.с.. Таким образом, для полета к цели требуется 7800 фунтов (3538 кг) топлива, для полетов обратно на базу – 6450 фунтов (2926 кг), что в общей сложности составляет 14250 фунтов. Таким образом, самолет полностью удовлетворяет требованиям спецификации капитана Макмиллана – скорости, дальности полета и бомбовой нагрузке.

Скорость в 400 миль в час (644 км/ч) желательна при пролете над вражеской территорией, но если будет дано разрешение летать на более низких скоростях, когда самолету не будет грозить опасность со стороны противника, дальность полета будет увеличена примерно до 8000 миль (12872 км) путем точного регулирования скорости и мощности силовой установки, чтобы поддерживать индуктивное сопротивление достаточно постоянном оптимальном уровне. В качестве альтернативы можно увеличить бомбовую нагрузку при полете на ту же дальность.

20000 фунтов бомб для Берлина

Хотя эта дальность полета может быть полезной, если мы когда-нибудь будем вынуждены перенести наши военные операции на базы в Канаде, большинство наших нынешних целей находятся в пределах от 200 до 1000 миль (от 322 до 1609 км) от Великобритании. Для полетов на такое расстояние топливный бак может быть заменен на бомбы, и на Берлин можно будет сбросить 20000 фунтов (9072 кг) взрывчатки или 16000 фунтов (7258 кг) на Рим.

Данные величины основаны на удельной нагрузке на крыло 98 фунтов на кв. фут (478 кг/м²), которая в настоящее время считается максимально допустимой величиной. Предварительные испытания могут быть проведены в более щадящих условиях с удельной нагрузкой 40 фунтов на кв. фут (195 кг/м²) и постепенным увеличением массы.

Чтобы существенно улучшить эти показатели, мы вынуждены перейти к размещению силовой установки вдоль плоскости симметрии самолета по схеме, над которой я сейчас экспериментирую в Манчестере. И здесь я хотел бы выразить благодарность г-ну Ф. М. Аспину (F. M. Aspin), чей революционный двигатель с золотниковыми клапанами сейчас начинает получать заслуженное признание, за его помощь в монтаже этой нестандартной силовой установки в экспериментальную машину.

Не существует ни теоретической причины, по которой удельная нагрузка не должна повышаться, ни, тем более, никакой очевидной практической причины. Если конструкция по своей сути правильна, простое увеличение нагрузки не должно влиять на устойчивость, хотя, конечно, снижает маневренность и увеличивает скорость сваливания. Это значительно снижает воздействие порывов ветра и воздушных возмущений. Исследования, проведенные компанией Lockheed Aircraft, показывают, что при увеличении удельно нагрузки опасность обледенения скорее снижается, чем увеличивается.

Таким образом, может оказаться возможным увеличить нагрузку до теоретически оптимальной, которая в разрабатываемом самолете в начале полета на полной мощности двигателей может превышать 100 фунтов на кв. фут (488 кг/м²), что позволяло бы еще больше увеличить дальность полета или бомбовую нагрузку.

В заключение позвольте мне сказать, что хотя я периодически разрабатывал этот принцип с 1912 года, когда я получил свои первоначальные патенты (см. техническую прессу того периода), это первый раз с начала войны, когда я взялся за перо по этому вопросу.

В январе 1916 года в ответ на настоятельную просьбу редактора газеты «Дейли Мейл» (Daily Mail; в то время налеты были в самом разгаре) предоставить ему на следующее утро статью о недостаточности нашей защиты от ночных нападений. Я начал эту статью со слов:

«Пока я пишу, бомбы падают. Англия снова в осаде».

Сегодня вечером я пишу те же слова, но эти бомбы крупнее и лучше.

СПЕЦИФИКАЦИЯ

Размах крыла 61 фут (18,6 м)
Длина 40 футов (12,2 м)
Высота 18 футов (5,5 м)
Площадь крыла (общая) 420 кв. футов (39 м²)
Масса пустого самолета 15280 фунтов (6931 кг)
Полезная нагрузка 20200 фунтов (9163 кг)
Общая масса 41460 фунтов (18806 кг)
Посадочная масса 16000 фунтов (7258 кг)
Удельная нагрузка на крыло 98 фунтов на кв. фут (478 кг/м²)
Удельная нагрузка на мощность 10 фунтов на л.с. (4,5 кг/л.с.)
Удельная нагрузка на крыло посадочная 38 фунтов на кв. фут (186 кг/м²)
Максимальная скорость (с полной нагрузкой; 20000 футов [6096 м]) 435 миль в час (700 км/ч)
Крейсерская скорость (20000 футов [6096 м]) 400 миль в час (644 км/ч)
Скорость сваливания (с полной нагрузкой) 130 миль в час (209 км/ч)
Скорость сваливания (посадочная) 82 мили в час (132 км/ч)

источник: Noel Pemberton-Billing «That long-range bomber» «Flight» November 14, 1940, pages 413-415

перевод впервые опубликован — https://vk.com/@710541705-proekty-neobychnyh-boevyh-samoletov-pemberton-billinga-01