Работы по совершенствованию истребителей наземного базирования в период с 1946 по середину 1950-х годов. Часть 1. Дневные истребители для Королевских ВВС. Часть 1
Работы по совершенствованию истребителей наземного базирования в период с 1946 по середину 1950-х годов. Часть 1. Дневные истребители для Королевских ВВС. Часть 1
Содержание:
Данный цикл статей представляет собой перевод Главы 3 книги Энтони Баттлера «British Secret Projects — Jet Fighters since 1950».
Какие факторы нужно было учитывать при разработке истребителя в начале 1950-х годов? Для палубных истребителей большое значение имели большой диапазон скоростей с упором на управляемость и устойчивость на малых скоростях особенно для действий с палубы авианосцев как в дневное, так и в ночное время. Для самолетов, имевших доступ к длинным бетонным взлетно-посадочным полосам, данные требования не имели большого значения. С точки зрения расхода топлива наиболее экономичный режим эксплуатации реактивных самолетов находился в районе практического потолка, и достижение наилучших характеристик на максимальной высоте имело первостепенную важность для обеспечения превосходства на высоте. Небольшой вес был еще одним важным фактором, к достижению которого следовало стремиться несмотря на мощность и качества двигателя. Истребитель с минимальной удельной нагрузкой на крыло должен был обладать превосходством в маневренности на всех высотах вне зависимости от тяговооруженности; эффект на больших значениях числа Маха мог быть заметно выраженным. Критериями для истребителя-перехватчика 1950-х годов были достижение больших значений числа Маха в сочетании с низкой нагрузкой на крыло, что давало максимальное преимущество.
Новые двигатели развивали большую мощность, что увеличивало скорость горизонтального полета и скорость набора высоты; но, с другой стороны, значения характеристик зависели от качества конструкции планера, в том числе и от формы крыла. Исследователи, сразу после окончания войны изучавшие документы нацистской Германии, нашли результаты испытаний – летных или в аэродинамической трубе – стреловидных и дельтавидных крыльев, которые могли оказать помощь в создании высокоскоростных самолетов. Стреловидные крылья в качестве средства снижения сопротивления были впервые предложены немецким аэродинамиком Адольфом Буземаном (Adolf Busemann) на проходившем в 1935 году в Риме конгрессе, посвященном исследованию высоких скоростей полета. Четыре года спустя проживавший в Швейцарии немецкий физик и пионер теории и технологии ветрогенераторов Альберт Бетц (Albert Betz) обнаружил, что стреловидность крыла может задержать сжимаемость воздуха во время трансзвукового полета, и к концу войны многие проекты немецких истребителей получили стреловидные крылья. Дельтавидное крыло было еще одним новшеством, разработанным немецкими инженерами, а именно Александром Липпишем. Данное крыло при улучшенной маневренности обеспечивало полет на высоких скоростях за счет снижения темпов роста трансзвукового сопротивления.
Имея столь большой объем ценной информации, конструкторы всего мира стали внедрять данные особенности в свои новые проекты, и спустя год или два британские инженеры также перешли от своих ранних «консервативных» реактивных истребителей к машинам, полностью впитавшим немецкие достижения. Информация о немецких исследованиях позволила сэкономить время и деньги. До начала 1950-х годов у британских конструкторов не было необходимости размещать на самолетах такое новое оружие, как ракеты «воздух-воздух», и оснащать самолеты радарами и прочим радиоэлектронным оборудованием (авионика), однако именно в это время был сделан задел для создания ряда прекрасных самолетов.
В те годы разработка истребителей для Королевских ВВС велась по двум основным направлениям: дневные и ночные истребители. За самым первым реактивным британским истребителем Королевских ВВС Gloster Meteor последовал de Havilland DH.100 Vampire, а затем более скоростной истребитель-бомбардировщик DH.112 Venom. Первый полет этой машины, разработанной в соответствии со спецификацией F.15/49 и оснащенной крылом с меньшей относительной толщиной, состоялся 2 сентября 1949 года.
В 1949 году компания Armstrong Whitworth в соответствии с требованиями спецификации F.24/48 превратила «метеор» в ночной истребитель модификации NF Mk.II. Но это была временная замена до появления более перспективных истребителей, работы над которыми шли полным ходом. Повествование становится взаимосвязанным после того, как в январе 1947 года были одновременно выпущены спецификации F.43/46 и F.44/46 на дневной и ночной истребители. Сначала будут рассмотрены проекты дневных истребителей.
Спецификация F.43/46 (и Оперативные требования OR.228)
Основной задачей перехватчиков, создававшихся в соответствии с требованиями спецификации F.43/46, было уничтожение высокоскоростных высотных бомбардировщиков противника как можно скорее после их обнаружения с помощью радаров. С момента взлета истребитель должен был достичь высоты 45 000 футов (13 717 м) не более чем за шесть минут. Превышение скорости над бомбардировщиком противника вряд ли было большим, и поэтому основным вооружением истребителя должна была стать пушка с большой дальностью стрельбы, а именно 4,5-дюймовая (115 мм) безоткатная автоматическая пушка. В штабе Королевских ВВС придают большое значение этому оружию, но на случай, если разработка безоткатной пушки окажется проблемной или неконтактные взрыватели ее снарядов окажутся подверженными помехам со стороны систем РЭП, был предусмотрен альтернативный вариант в виде двух 30-мм пушек. Предпочтительным было стреловидное крыло, но было признано, что это может привести к задержке разработки; в результате было решено, что конструкция крыла могла быть изменена на более поздних моделях. Максимальная скорость на высоте 45 000 футов (13 717 м) должна была составлять приблизительно 547 узлов (630 миль в час; 1014 км/ч; М=0,953) или 500 узлов (575 миль в час; 925 км/ч) для конструкции с прямым крылом в случае возникновения трудностей при проектировании стреловидного крыла; практический потолок должен был составлять 50 000 футов (15 240 м). Создававшийся по спецификации F.43/46 самолет должен был заменить «метеор».
Ранние реактивные двигатели имели несколько ограничений, но наиболее серьезными были:
I) большой расход топлива, особенно на малых высотах (полет на большую дальность требовал значительного запаса топлива);
II) ограниченные условия эксплуатации, в которых обеспечивается максимальная эффективность. Реактивный двигатель мог быть сравнительно эффективным при условии, что он работал в благоприятных условиях: при полете на больших высотах и скоростях. Хотя с ростом высоты тяга двигателя уменьшалась, но с другой стороны сопротивление самолета уменьшалось в гораздо большей степени при одновременном росте как тепловой, так и общей эффективности двигателя.
На конструкцию истребителей конца 1940-х годов повлияла информация о новейших боевых самолетах, поступившая из поверженной Германии вскоре после окончания войны. Полученные знания в той или иной мере опирались на изучение первого серийного реактивного истребителя Messerschmitt Me 262
Как следствие, первые реактивные бомбардировщики также имели ограничения, вызванные недостатками первых реактивных двигателей. Таким образом, разработанные в Советском Союзе реактивные бомбардировщики также должны были атаковать с больших высот. Огромная угроза, создаваемая реактивными бомбардировщиками, была также вызвана возможностями созданного компанией English Electric превосходного тактического бомбардировщика Canberra. Быстрый перехват вражеских бомбардировщиков, летящих на больших высотах, стал первостепенной задачей.
Максимальные значения, обычно приводящиеся для боевых самолетов (максимальная скорость, практический потолок и т.д.) обычно не имели никакого значения для летчика-истребителя. Более важными были скорость набора высоты и характеристики самолета на разных высотах по сравнению с самолетами вероятного противника. У реактивных истребителей первого поколения Meteor и Vampire преимущества использования реактивных двигателей в отношении скороподъемности были не столь велики, как можно было ожидать. Поршневые истребители с очень мощными двигателями, такие, например, как de Havilland Hornet, могли подниматься вертикально и «висеть на своих пропеллерах», тогда как первым реактивным самолетам приходилось набирать высоту с меньшим углом атаки, что сводило на нет преимущество в большей скорости. Только после появления следующего поколения реактивных истребителей с большей тяговооруженностью вновь стал возможным почти вертикальный набор высоты.
В конце 1940-х и начале 1950-х годов были достигнуты значительные успехи в разработке пушек для реактивных истребителей. С середины Второй Мировой войны основу вооружения британских истребителей составляли весьма совершенные 20-мм пушки Hispano. Однако вес и прочность конструкций планеров самолетов постепенно увеличивались, и в конечном итоге мощи 20-мм пушек стало недостаточно для нанесения самолетам противника катастрофических повреждений. Требовалось новое вооружение, и научно-исследовательский центр вооружений и государственный завод стрелкового оружия в Энфилде (Armament Development Establishment and Royal Small Arms Factory, Enfield – AD and EN) работали в тесной связи, чтобы обеспечить отечественную авиацию современными автоматическими пушками. Результатом работ стала 30-мм пушка Aden, которая вскоре стала стандартным стрелковым оружием Королевских ВВС. Первоначально планировалось в пушках Aden использовать и 20-мм и 30-мм снаряды, заменяя ствол и систему подачи боеприпасов, причем 20-миллиметровые снаряды при меньшей разрушительной силе благодаря гораздо более высокой скорости у дульного среза должны были иметь большую точность.
Компания Hispano ответила своей 30-мм пушкой «тип 825», которая была испытана в 1952 году на шестом серийном истребителе Swift F Mk.I (военный номер WK199). Эта машина технически считалась полноценным прототипом и никогда не летала с пушкой компании Hispano, поскольку проведенные поздней осенью испытания пушки 825 на истребителе «метеор» показали, что создаваемая при выстреле ударная волна значительно превышает ударную волну от пушки Aden. В течение небольшого интервала времени, когда исследовались эффекты воздействия ударной волны и от этих результатов зависела судьба британских вооружения и истребителей-перехватчиков, пушка Hispano 825 рассматривалась в качестве запасного варианта, но в конечном итоге она была заброшена. Вооружение WK199 была изменено с двух пушек на четыре, и время, потраченное на эту модификацию, вызвало критику в отношении компании Supermarine. Опыт компании в проведении производственных работ в исследовательских целях был описан как «очень плохой».
4,5-дюймовая (11,5 см) безоткатная пушка была детищем главного инженера и управляющего НИИ разработки вооружений в Форт-Холстеде (Chief Engineer and Superintendent of Armament Design [CFAD], Fort Halstead) и в мае 1947 года была представлена в виде макета. Фактически пушка представляла собой трубу, в которой отдача выстрела поглощалась выбросом в противоположную сторону противомассы. Боезапас пушки должен был состоять из семи оснащенных неконтактными взрывателями снарядов, способных наносить катастрофические повреждения конструкции самолета вероятного противника в круге диаметром 100 футов (30,5 м). Ствол пушки имел длину 10 футов (3,05 м), но его трудно было изготовить, и как следствие это орудие никогда не было доведено до рабочего состояния. В свою очередь главный конструктор компании de Havilland Рональд Эрик Бишоп (Ronald Eric Bishop) заявил, что 4.5-дюймовая (115 мм) безоткатка нуждается в некоторой доработке, прежде чем она вообще будет пригодна для установки в самолете. Бишоп считал, что диаметр механизма подачи (вращающийся барабанный магазин) должен быть уменьшен.
Четыре авиастроительные компании были приглашены для участия в конкурсе по спецификации F.43/46, и три из них – Gloster, Hawker и Supermarine – представили свои проекты.
Проект истребителя Gloster P.234
Дальнейшее развитие «метеора» представляло собой самолет с треугольным крылом и V-образным хвостовым оперением также треугольной формы. Два турбореактивных двигателя Rolls-Royce AJ.65 были расположены внутри фюзеляжа и оснащались крупными боковыми воздухозаборниками, а 4,5-дюймовая безоткатная пушка устанавливались внутри фюзеляжа на оси самолета. Согласно расчетам компании P.234 был способен развивать сверхзвуковую скорость.
Схема проекта истребителя Gloster P.234, разработанного в соответствии с требованиями спецификации F.43/46 (февраль 1947 года)
Гипотетический вариант окраски проекта истребителя Gloster P.234
ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Тип: Gloster P.234
Назначение: дневной истребитель
Статус: проект
Экипаж: 1 чел.
Силовая установка: два турбореактивных двигателя AJ.65 с тягой по 6500 фунтов (28,9 кН)
Размеры:
размах крыла 41,0 футов (12,5 м)
длина 48,0 футов (14,6 м)
площадь крыла 615 кв. футов (57,1 м²)
Масса:
общая 15 600 фунтов (7076 кг)
Летные характеристики:
максимальная скорость М=1
Вооружение:
стрелковое – одна 4,5-дюймовая (115 мм) безоткатная самозарядная пушка
источник: Anthony Leonard Butller «British Secret Projects — Jet Fighters since 1950», стр.25-27
