Трансатлантический пассажирский самолёт компании Flugzeugbau Schütte-Lanz. Германия

Данный материал, переведенный уважаемым коллегой NF и доработанный мной, выкладывается на сайт в продолжение темы, поднятой в статьях, посвященных проектам тяжелых немецких бомбардировщиков Первой Мировой войны компании Luftschiffbau Schütte-Lanz.

Предисловие

В наше время, когда воздушное движение не является чем то необычным мы со временем забыли, что когда то были времена, когда пересечение Атлантики требовало человеческих жертв и люди подобные Линдбергу, Броку (Brock) и Шлее (Schlee) благодаря совершенным им смелым перелётам через океан вызывали восхищение во всём мире. Перелёты через Атлантику этих океанских лётчиков — так их тогда называли — разрабытывали старые и новые планы для регулярного трансатлантического воздушного сообщения. Благодаря удавшимся перелётам внезапно всё стало казаться совсем простым, само собой разумеющимся. Конструкции гигантских самолётов с размахом крыльев более 100 метров разрабатывались несмотря на недостаточно высокий уровень развития технологий тех лет. Девизом было: «Атлантический самолёт просто должен быть огромным». Шеф-конструктор фирмы Schütte-Lanz доктор-инженер Вильгельм Хилльманн (Wilhelm Hillmann) принадлежал к числу тех немногих, кто разработал вполне реальный по тем временам проект самолёта, способного совершать регулярные трансатлантические рейсы.

Мы хотим внести свою лепту и подробно рассказать про этот самолёт и одновременно о представлениях по возможной организации перелётов через океан.

Предпосылки к созданию самолёта

Предложенный для трансатлантических перелётов самолёт должен был иметь такие размеры, которые позволяли бы реализовать данный проект с технической точки зрения и наличия необходимых для этого средств. Тогда постройку самолётов с размахом крыльев более 100 метров осуществить на практике было не возможно.

Доктор Хилльманн оценивал ожидаемое количество пассажиров меньше чем 100 в неделю. Вес перевозимой самолётом почты было предложено принять равным двум тоннам. В соответствии с этими оценками читалось достаточным выполнение в неделю двух перелётов между США и Европой.

К самолёту предъявлялись следующие требования:

1. Компоновка самолёта в виде летающей лодки для обеспечения более высокого уровня безопасности благодаря способности в случае аварии садиться на воду. Требование абсолютной мореходности было отклонено, поскольку часть стоимости, которую необходимо было бы затратить на усиление корпуса для обеспечения этого излишнего требования, сделала бы данный проект нерентабельным.
2. Возможность ремонта всех важнейших агрегатов и доступ к двигателям во время полёта
3. Раздельное расположение ёмкостей для хранения топлива и отсеков с двигателями для снижения пожароопасности.
4. Наличие двойного дна и противопожарных перегородок.
5. Наличие на борту надувных лодок.

Требования

Самолёт должен был с 40-50-ю пассажирами и двумя тоннами груза на борту совершать перелёты с приемлемой крейсерской скоростью между Бременом или Гамбургом и Нью-Йорком. При этом на выбор имелись 2 маршрута:

Линия проходящая через Азорские острова:

Бремен/Гамбург — Хорта 3400 км,
Хорта — Нью-Йорк 3 900 км,
7300 км.

Или:

Бремен/Гамбург — Хорта 3400 км,
Хорта — Галифакс 2800 км,
Галифакс — Нью-Йорк 1300 км,
7500 км.

Или:

Бремен/Гамбург — Плимут 1000 км,
Плимут — Хорта 2500 км,
Хорта — Галифакс 2800 км,
Галифакс — Нью-Йорк 1300 км,
7600 км.

Северная (прямая) линия:

Бремен /Гамбург — Куинстаун 1350км,
Куинстаун – Сент-Джонс 3300 км,
Сент-Джонс — Нью-Йорк 1850 км,
6500 км.

Из экономических соображений для перелётов было решено использовать Северную линию. Продолжительность полёта составляла бы 40 часов. Стартовать планировалось в обед. Таким образом, пассажиры прибывали бы в Нью-Йорк рано утром.

Время полёта на участке Бремен-Куинстаун при средней скорости полёта 190 км/ч составляло примерно 7 часов. Для участка Куинстаун — Сент-Джонс при скорости в 165 км/ч время полёта составляло примерно 20 часов, а для оставшихся 1850 км при скорости в 185 км /час полетное время было 10 часов. Промежуточные посадки общей продолжительностью в 3 часа. Из этих трех часов 1 час предусматривалось затрачивать на посадку, швартовку и старт .Оставшиеся 2 часа предполагалось тратить на дозаправку.

Сокращение продолжительности полёта по мнению доктора Хилльманна не было необходимостью, так как пассажирам было всё равно где провести ночь: в самолёте или в Нью-Йорке. Вес полезной нагрузки рассчитывался на 7 тонн. Для выполнения перелёта над Атлантикой со средней скоростью в 225 км/ч и продолжительностью в 20 часов самолёту необходимо было иметь 6 двигателей со стартовой мощностью в 1000 л.с. и мощностью, допускаемой при длительной нагрузке, в 650-700 л.с. При расходе топлива 205 гр/л.с.×ч требовалось примерно 15 тонн топлива, при этом средний запас топлива на борту составлял примерно 8 тонн.

Описание самолёта

Самолёт состоит из двух лодочных корпусов, соединённых так называемым мостом. Крыло расположено выше корпуса и крепится к двум башнеподобным сооружениям. Конструкция самолёта цельнометаллическая.

Лодочный корпус

Каждый из двух корпусов состоял из 41 шпангоута, из которых шпангоуты 14, 20, 26, 34 и 38 выполнены виде переборок, а шпангоуты 22, 26 и 30 выполнены в виде рам для башен, на которые опиралось крыло. Палубы и профили придавали данной конструкции необходимую прочность. Расстояние между шпангоутами составляло около метра. Промежуточные шпангоуты служили для придания необходимой жесткости внешней обшивке.

Примерно на ⅓ длины корпуса, где днище корпуса испытывало наибольшие напряжения имелось двойное дно с многочисленными переборками, закрывающими герметичными люками проемами, в которых обеспечивался доступ к отдельным отсекам.

Киль на протяжении 6 метров под башнями для плоскостей имел прямолинейную форму, что облегчало докование. Редан на киле не предусмотрен, но конструкция киля позволяла выполнить его в дальнейшем.

Киль имел особую форму, сделанную в целях обеспечения центровки при выполнении поворотов, когда центр тяжести смещался. Киль имел форму обеспечивающую достижение гидродинамической и аэродинамической подъемных сил.

Двойное дно выполнено особенно прочным с люками обеспечивающими доступ к расположенным в нём отсеках.

Между двойным днищем (нижняя палуба) и верхней палубой (палуба корпуса лодки) на протяжении ¾ длины проходила основная палуба. К рамным шпангoутам, служащим для упрочения корпуса лодки, крепилось крыло вместе с палубами и переборками кабин.

Лодочные корпуса предназначались для размещения пассажиров в кабинах класса «Люкс», отсеков для экипажа и грузов.

Благодаря высоте лодки 5,75 м и ширине 3 м было возможно двухярусное размещение пассажиров и экипажа. Расположение кабин c одним общим выходом наружу было аналогичным тому, какое имеет место в пассажирских вагонах. Люки для доступа в отсеки двойного днища были выполнены в проходе к кабинам для того, чтобы не тревожить пассажиров при проверках этих отсеков.

В носовой части каждого из корпусов имелся якорь весом около 100 кг и лёгкий кран для его подъёма и для погрузки и разгрузки багажа. Багажные отделения и грузовые отсеки располагались в закрываемых помещениях. На каждой из палуб в конце прохода к кабинам расположены по 2 туалета. Палубы были соединены при помощи лестницы. Кабины для пассажиров имели высоту 2,5 м, в то время как высота туалетов из за более высокого пола составляла только 1,9 м. Проходы у основного рамного шпангоута выполнены герметичными с переборками.

Задняя часть корпуса оставалась пустой и могла быть заполнена каким-либо грузом. У основного рамного шпангоута имелась кабина, в которой размещались два бортмеханика. Бортмеханики через специальные шахты в крыле могли пробираться к двигателям.

Кабины и прочие помещения имели большие иллюминаторы с электрическим подогревом.

Межкорпусная платформа (мостик)

Конструкция межкорпусной платформы соответствует корпусу. В нижней части мостика так же имеется двойное дно. В передней части мостика расположен центр управления и радиорубка. Средняя часть корпуса размером 8×8 м и высотой 2,5 м служила в качестве камбуза и танцзала для пассажиров. К ней примыкала кухня с помещениями для хранения продуктов, слева и справа от нее находились две лестницы к главной палубе. В задней части мостика находились надувные лодки вместимостью 15 человек каждая.

Профильная форма мостика создавала подъемную силу. Сочленение с корпусом лодки образовывало единую жесткую конструкцию. Благодаря ей также создавался экранный эффект, от которого можно было ожидать определённую пользу на взлёте.

Крыло

Обе расчаленные башни служат для крепления крыла с максимальной толщиной профиля 1,82 м. Средняя часть крыла в основном служит для размещения силовых установок. В передней части находится отсек управления. Силовая установка состоит из 6 двигателей с редукторами, которые при помощи длинных валов вращают винты переменного шага диаметром 5,3 м. Два двигателя приводят во вращение тянущие и еще четыре двигателя — толкающие винты. Расположение двигателей между лонжеронами обеспечивало хороший доступ для обслуживания и ремонта, в том числе и во время полёта. Топливные баки располагаются во внешних консолях крыла.

Крыло обычного типа было выполнено из лонжеронов и нервюр. Вследствие большой высоты профиля крыла для придания ему соответствующей прочности были необходимы 6 лонжеронов. Обшивка крыльев между лонжеронами выполнена из металла. На прочих участках обшивка полотняная. Располагающийся впереди мостик имел хороший круговой обзор. На земле окна были открыты, что позволяло получить хороший обзор вниз. Общение между командиром и рулевым обеспечивалось слуховыми окнами в полу и электрическим телеграфом. Для управления могло применяться обычное двойное управление или механическая система управления.

За рубкой расположены вспомогательные механизмы, генераторы, отопительные приборы и радиорубка.

Хвостовое оперение

Хвостовое оперение состоит из лонжеронов и нервюр с металлической обшивкой в передней части и полотняной в задней. Угол атаки переменный. Отклоняющиеся части оперения служат для управления. Руль направления имеет малые размеры и служит для корректировки отклонений от курса. Благодаря близкому расположению силовых установок отказ одного из моторов не должен был создавать проблем со устойчивостью при поддержании курса.

Расположение хвостового оперенияна высоте 6 метров над уровнем моря обеспечивает отсутствие воздействия на него масс воды.

Экономический аспект Трансатлантических перелётов

При регулярном использовании раз в неделю на трансатлантической линии между Бременом/Гамбургом и Нью-Йорком двух летающих лодок требуется постановка лодок в док в следствии необходимости проведения регламентных и ремонтных работ на одной из лодок. В случае неисправности обеих лодок перевозка пассажиров по данному маршруту окажется не возможной. В итоге для обеспечения бесперебойного сообщения необходимо наличие трех лодок .Таким образом, одну из этих лодок всегда можно было бы ремонтировать. Из-за сокращения промежутков времени между полётами при сохранении интенсивности перелётов возможно выполнение порядка 200 рейсов в год .При выполнении данных перелётов необходимы следующие затраты:

1. Горюче-смазочные материалы: 10000 марок.
2. Питание для пассажиров и команды: 1000 марок.
3. Зарплата экипажа:1400 марок.
4. Затраты на оплату за выполнение перелётов 3600: марок.
5. Амортизация самолёта:4000 марок.
6. Техническое обслуживание самолёта: 2000 марок.
7. Амортизация двигателей: 4000 марок.
8. Техническое обслуживание двигателей: 4000 марок.
9. Прочие расходы: 5000 марок:

Итого: 35000 марок.

Амортизация двигателей рассчитывалась исходя из расчета их ресурса в 2000 часов. Замена двигателей должна была осуществляться после выполнения 50 полётов. Стоимость самолёта и комплекта двигателей оценивалась по 1 млн. марок. Ресурс самолёта при совершении им в среднем 50 полётов в год по данному маршруту был принят равным пяти годам.

Дальнейшие непредвиденные расходы рассчитывались исходя из следующего:

• Затраты гидроавиабаз и ремонтных мастерских.
• Страховка.
• Затраты на управленческий песонал.
• Пропаганда.
• Прочие расходы.

Ожидаемый доход при полной заполняемости самолёта:

• Стоимость билета (1460 марок на пассажира) 70000 марок.
• Стоимость перевозки 1 тонны почты (50000 писем весом в 20 грамм каждое) 25000 марок.
• Стоимость перевозки 1 тонны груза 10000 марок.

Итого:105000 марок.

Стоимость выполнения самих полётов составляла бы примерно половину всех издержек. Поэтому указание остальных затрат так же является важным. Стоимость каждого из доков составляла бы 2-2,5 млн. марок.

Тем не менее, это оборудование необходимо иметь только в основных, конечных точках маршрута — там, где предполагалось выполнять основные работы по ремонту и техническому обслуживанию летающих лодок. В других базах достаточно было иметь небольшие доки стоимостью в 200000 тыс. марок. Доки предполагалось эксплуатировать примерно в течение 16-17-ти лет. Стоимость амортизации доков в данном случае составляла бы порядка 600000 марок в год. Дальнейшие 800000 марок в год должны были бы тратиться на содержание доков, закупку необходимых материалов и прочего оборудования.

Страховка этих доков и самолётов с двигателями составляла бы примерно 1300000 марок.

Амортизационные расходы выглядели бы следующим образом:

• Затраты на доки в год: 3130000 марок
• Затраты на материалы в год: 9260000 марок
• Проценты кредита: 390000 марок

Итого: 12780000 марок.

Годовые доходы ожидались в 21000000 марок при выполнении в течение года 200 полётов с полной загрузкой. Рентабельными полёты могли бы быть только при ожидаемой загрузке порядка 80-85%.

Летно-технические характеристики трансатлантического самолёта Schütze-Lanz

Размеры

Максимальный размах крыла с элеронами 66,00 м 
Максимальная длина с хвостовым оперением 41,50 м
Максимальная высота от киля до оконечностей лопастей винтов 12,00 м
Высота от киля до палубы на которой расположено крыло 10,52 м
Расстояние от низшей точки винта до ватерлинии 5,70 м
Высота оконечностей крыла над ватерлинией 8,70 м
Наибольшая ширина по погруженным в воду корпусам 14,00 м
Межцентровое расстояние лодочных корпусов 11,00 м
Максимальная ширина корпусов лодок 3 м
Средняя высота мостика 18,5 м
Осадка 0,98 м
Высота надводного борта 4,60 м
Максимальная толщина крыла 1,82 м
Максимальная хорда крыла 9,00 м
Средняя хорда крыла 7,25 м
Максимальный размах хвостового оперения 22,00 м
Толщина хвостового оперения 0,50 м
Средняя длина профиля хвостового оперения 3,7 м
Высота хвостового оперения над ватерлинией 6,25 м
Габаритная высота хвостового оперения над ватерлинией 9,25 м
Длина элеронов 9,00 м
Средняя длина профиля элерона 1,25 м
Длина руля высоты 5,70 м
Длина руля направления 5,40 м
Толщина руля 1,40 м
Площадь крыла 450,0 м²
Площадь несущей поверхности межкорпусной платформы 50,0 м²
Общая площадь элеронов с балансирами 26,0 м²
Общая площадь горизонтального хвостового оперения 70,0 м²
Общая площадь руля высоты с балансирами 16,5 м²
Общая площадь вертикального хвостового оперения 33,0 м²
Площадь руля направления с балансирами 16,2 м²
Удельная нагрузка на крыло120,0 кг/м²
Удельная нагрузка на мощность 10 кг/л.с.

Вес

Корпусов летающих лодок 15,00 т
Крыла 5,01 т
Хвостового оперения 0,71 т
Приборов системы управления 0,21 т
Силовой установки 8,31 т
Электрического оборудования 0,70 т
Приспособлений и оборудования для обеспечения удобств при совершении перелёта 4,00 т
Продуктов 0,3 т
Воды 1,00 т
Снаряжения для швартовки 0,80 т
Резервных запчастей и инструментов 0,40 т
Экипажа 1,30 т
Горючего 15,00 т
Смазочных материалов 0,30 т
Пассажиров (48 персон) 4,80 т
Грузов 2,21 т
Полётный вес:60,01 т

Данные по двигателям

Мощность на старте (6 двигателей): 6000 л.с.
Мощность допускаемая при длительной нагрузке4000 л.с.
Расход топлива: 205 г/л.с.×ч
Максимальная скорость 250 км/ч
Крейсерская скорость 210-225 км/ч

Источник:

Der Flugzeugbau Schütte-Lanz von Dipl.-Ing. Wilhelm Hillmann, 1928 (Самолётостроительная фирма Шутте-Ланц, шеф-конструктор дипломированный инженер Вильгельм Хильман,1928 год).

источник: "SCHÜTTE-LANZ Überseeverkehrsflugzeug" Luftfahrt International №02/1974