Тяжелые бомбардировщики Zeppelin-Werke Lindau G.m.b.H. Летающая лодка Dornier Rs.II. Германия

Подстегнутые внезапной потерей Rs.I, Дорнье и его сотрудники энергично работали, чтобы завершить свою вторую летающую лодку — Dornier Rs.II. Проект и строительные чертежи самолета были подготовлены в течение 1915 года, и относительно короткие сроки строительства предполагают, что до разрушения Rs.I частичто Rs.II был уже завершен. Несмотря на то, что Rs.II был построен из тех же материалов — стали и алюминия, его конструкция имела немного общего со своим предшественником. Наиболее важным изменением являлся широкий корпус, который стал первым шагом к характерной для Dornier практичной и изначально устойчивой конструкции корпуса. Другие изменения включали широкое верхнее крыло малого удлиннения, открытую структуру хвостовой балки и необычную конфигурацию хвостового оперения.

Было бы интересно поразмышлять о том, почему Дорнье продолжил проектировать самолет с установленной в фюзеляже системой двигателей после того, как потерпел неудачу Rs.I. Предполагается, что трансмиссия была уже изготовлена и даже прошла стендовые испытания, а также рассмотрение затраченных средств и целесообразность гарантировали предоставление установленной в фюзеляже системе двигателей еще один шанс. Тем не менее, Дорнье не был удовлетворен дистанционно управляемой системой винтов и в начале 1916 года начал серию экспериментов по тщательному изучению возможностей установки других винтов и двигателей. Первый эксперимент по анализу эффективности работы тандемной установке двигателей был проведен давним товаищем Дорнье дипломированным инженером Шульте-Фролинде (Schulte-Frohlinde). В ходе испытаний двигатели были установлены спина к спине на большом стенде и тяга отдельных тянущих и толкающих винтов сравнивалась с тягой винтов, установленных тандемом.

Вопреки ожиданиям было установлено, что расположение двигателей тандемом дает незначительную потерю тяги и этот факт имел важные последствия для Rs.II и многих последующих самолетов Дорнье. Эта система использовалась на многих самолетах Dornier на протяжении тридцатых годов и до конца Второй Мировой войны.

Первоначальный вид Dornier Rs.II с размещенными в фюзеляже двигателями

Первоначально Rs.II оснащался тремя установленными внутри корпуса 240-сильными двигателями Maybach HS (или Mb.IV) и приводящими в движение три толкающих винта, установленных на расположенном между верхним крылом и корпусом решетчатом каркасе из балок. Радиаторы двигателей были установлены в виде широкой плиты в верхней части корпуса позади кабины пилотов.

Верхнее крыло было с очень малым удлинением 5:1, с тем чтобы распределить большой вес самолета по малой длине балки. Крыло было установлено над центральной частью корпуса на двух больших N-образных стойках. В нижних вершинам N-образных стоек были опорные точки, из которых шли две V-образные стойки, которые поддерживали консоли крыла. Как и у Rs.I, длина передней балки N-образной стойки могла быть изменена, чтобы изменить угол атаки крыла. По словам Дорнье небольшое нижнее крыло в первую очередь использовалось для поддержки подкрыльевых поплавков, но начальные испытания на плавучесть показали ненужность этих поплавков и потому они были удалены. Это положило начало устойчивым корпусам летающих лодок Dornier, которым в течение многих лет было суждено стать фирменным знаком Dornier. Небольшое крыло малого удлинения и сужения были сохранены для суммирования предоставленной дополнительной подъемной силы, но в последующих проектах летающих лодок от них отказались.

Три сборных ферменных лонжерона треугольного сечения формировали основную конструкцию крыла, которая включала примененные Дорнье алюминиевые нервюры, раставленные достаточно широко друг от друга. К полотну крыла были пришиты специальные проушины, прикрепленные к каркасу через равные промежутки. Этот метод фиксации полотна оказался очень успешным, и впоследствии нашел применение в дирижаблестроении. Элероны были несбалансированными. Для улучшения поперечной управляемости на скорости сваливания угол атаки законцовок крыла был уменьшен.

Экипаж находился рядом с носовой оконечность в большой открытой кабине, защищенной поднятым обтекаемым комингсом. Центральная и задняя части корпуса содержали в себе двигатели и топливные баки.

Корпус воздушного судна был построен стальных переборок и стрингеров. Днище и боковые стенки корпуса были покрыты дюралюминием, в то время как полотно было использовано для части настила. Хвостовое оперение поддерживалось непокрытым коробчатым каркасаом, состоящий из четырех трубчатых лонжеронов хвостовой фермы, соединенных серией вертикальных и горизонтальных стоек, усиленных диагональными тросами. Два нижних лонжерона шли непосредственно из конца корпуса, в то время как два верхних были прикреплены к сборной решетчатой балке с конструкцией из V-образных стоек. Решетчатые балки продолжали лонжероны и были закреплены в глубине корпуса. Хвостовое оперение было оставлено непокрытым, чтобы избежать вибрации от водяных брызг, которые, как показали рулежечные испытания Rs.I, были неприятно высокими и тяжелыми. Хвостовое оперение состояло из небольшого фиксированного хвостового стабилизатора, прикрепленного к верхним лонжеронам. Два руля направления, которые были достаточно малы для самолета такого размера, были шарнирно закреплены между лонжеронами под хвостовым стабилизатором. Полностью управляемая бипланная коробка была неудобно закреплена за рулями направления и заняла место рулей высоты. Хвостовое оперение, кажется, не было тщательно разработано и его появление означало, что простота конструкции была утрачена ради сомнительных преимуществ управляемости.

схемы Dornier Rs II (первая версия)

Таков был внешний вид Dornier Rs.II, когда он 17 мая 1916 года покинул ангар в Зеемоосе для проведения рулежечных испытаний. Летчик-испытатель Шрётер вспоминал об этом событии:

Граф Цеппелин присутствовал, чтобы наблюдать за спуском. С ним на борту его катера Вюртемберг были Дорнье, главный инженер Дюрр (Dürr), главный директор (Generaldirektor) Колсман (Colsman), директор Винц (Winz) и доктор Экенер (Eckener). По моей просьбе инженер Шульте-Фролинде занял место второго пилота. С уменьшенными оборотами двигателей я вырулил к швейцарской стороне озера, там развернулся и, направляясь на умеренный ветер, дал полный газ. Rs.II мчался вперед, но полученная скорость было недостаточной, чтобы ы условиях спокойной воды поднять корпус на его редан. Позже Вюртемберг пытался разбить для нас зеркало воды, но это было бесполезно и Rs.II был доставлен обратно в ангар.

В общей сложности были проведены шесть испытаний на воде, в ходе которых для улучшения маневренности возникла необходимость увеличить площадь руля направления. Это было сделано путем добавления высокого третьего руля направления между хвостовыми лонжеронами и управлявшегося с помощью кабелей, прикрепленных к двум наружным рулям направления. Rs.II был готов к своему первому полету.

Шрётер продолжал:

В следующей попытке (30 июня 1916 года) у нас было достаточно ветра. На борту, кроме меня, были Шульте-Фролинде, доктор-инженер Адольф Рорбах (Adolf Rohrbach), инженер Линднер (Lindner) и четыре механика-моториста. После маневрирования для выхода на исходную позицию я прибавли газу и мы помчались над озером. Я слегка потянул рычаги управления, и Rs.II поднялся на редане. Ветер помогал нам.

С точным движением я осторожно оттянул руль к моей груди. Теперь были упругие прыжки с волны на волну. Толчки прекратились, мы были в воздухе. Как все просто, почти как если бы я держал в руках полностью проверенный самолет.

С осторожностью я готовился к посадке. С задросселированными двигателями Rs.II охотно опустил нос и направился к посадочной площадке. Внезапный всплеск, крен вперед, и мы остановились.

Механик Dornier Триллер (Triller), который также был на борту Rs.II, события своего первого полета описывал несколько иначе:

30 июня 1916 года Rs.II был готов к своему первому полету. На борту были Шрётер, Шульте-Фролинде и я. Самолет в то время весил 7045 кг. Первые две попытки взлета были сделаны с углами атаки, установленными в один и два градуса соответственно. В третьей попытке с углом атаки, увеличенным до трех градусов, Rs.II в 07 часов 30 минут поднялся в воздух в свой первый полет. В тот же день были сделаны два других полета.

17 июля 1916 года модифицированный Rs.II был готов продолжить свою программу испытаний. Эти испытания были не вполне удовлетворительными. Различными установками угла атаки пытались улучшить взлетные характеристики. В полете самолет хорошо реагировала на рули высоты и направления, но реакция на элеронах была вялой. С задросселированным правым двигателем не наблюдалось ни опускания, ни срыва потока, тем не менее, в этом состоянии площади руля направления недостаточно для поддержания прямого направления полета. Проблема была с регулярно вибрировавшей левой трансмиссией, и это было провалом, положившим конец истории первого варианта Rs.II.

Модифицированный Dornier Rs II с увеличенной площадью киля и руля направления и с использованием трубчатой хвостовой балки

Шульте-Фролинде сообщал:

На высоте 10-12 метров после 1/2 минуты полета левый винт сломался. Г-н Шрётер быстро убрал газ, и мы сразу очутились на воде. Поскольку корпус оставался водонепроницаемым, то нам ничего не угрожало.

Шрётер позже писал об этом инциденте:

Мы плыли и снова поднялись в воздух, когда средняя трансмиссия винта вырвалась и серьезно повредила хвостовую балку. Нам посчастливилось благополучно приземлиться в путанице разорванных и изогнутых стоек и болтающихся проводов.

Было принято решение полностью перестроить Rs.II; и работа, которая была начата в июле, была закончена 5 ноября 1916 года. На следующий день Бруно Шрётер, к настоящему времени самый опытный летчик-испытатель гигантских гидросамолетов, поелтел в свой первый полет на новом Rs.II. Перестроенный Rs.II был практически новым самолетом, теперь оснащенным установленными над фюзеляжем в тандемной конфигурации четырьмя двигателями. Эта конфигурация была тщательно исследована и испытана Шульте-Фролинде. винты приводились в движение с помощью редукторов, а двигатели первоначально были незакапотированными. Изменение расположения двигателей потребовало изменения расположения конструкции верхних хвостовых лонжеронов, чтобы избежать зоны ометания винтов. Поэтому лонжероны были прикреплены к двум углам треугольной трубчатой рамы, третий угол которой был присоединен к одной трубе, крепящейся к центру настила корпуса. Необычная бипланная коробка руля высоты была сохранена, но для улучшения маневренности на воде были установлены широкие киль и руль направления значительно увеличенной площади. По этой же причине был доработан корпус с реданом, перенесенным дальше к корме. Данное перемещение было сделано, чтобы сократить разбег, который, несмотря на эти изменения, по-прежнему оставался слишком длинным.

Перестроенный Dornier Rs.II с четырьмя двигателями

Межплоскостное расстояние было уменьшено и крыльевые стойки теперь соединялись с корпусом на серединах его боковых сторон, а не на вершинах. Единственным изменением в верхней части крыла была установка аэродинамических балансировочных поверхностей элеронов. Нижнее крыло малого удлинения и сужения было полностью переделано  закругленными законцовками и уменьшенной хордой. Они были размещены в задней части корпуса с явновыраженным положительным поперечным V-крыла для предотвращения их погружения в воду. Испытания показали, что Rs.II имел достаточную устойчивость при силе ветра в 5 баллов, хотя в этих экстремальных условиях нижнее крыло соприкоснулось с водой.

Старые экспериментальные двигатели Maybach на Rs.II в ходе программы испытаний к большому раздражению военно-морского летчика-испытателя лейтенанта Тилле (Tille) продолжали давать массу хлопот. Он жаловался на заедание поршней и утечки крышек цилиндров. Причины последних неудач были связаны с принудительным охлаждением в воздушном потоке незакапотированных двигателей Maybach — парадокс, ибо, как правило, большой проблемой этих двигателей был перегрев. Однако, когда двигатели были закапотированы и испытаны, были высказаны жалобы на то, что радиаторы были слишком малы. Кроме того, давала о себе знать и нехватка сырья, свечи зажигания перегорали, седал клапанов и клапанные части регулярно выходили из строя, тем самым тормозя программу полетов.

Dornier Rs.II проходит летные испытания

Лейтенант Тилле, после того как он летал на Rs.II в ноябре 1916 года, написал об этой машине отчет:

Летно-технические характеристики, за исключением нескольких незначительных моментов, совешенно удовлетворительные. За исключением взлета и приземления. Мореходность удовлетворительная. Для увеличения поперечной устойчивости рекомендуется небольшое расширение корпуса. Для обеспечения отвечающих требованиям взлетных характеристик абсолютно необходима полная реконструкция корпуса. И последнее, но не менее важное, должно быть исчерпывающе исследовано влияние морской воды на дюралюминий.

Лейтенант Тилле был убежден в будущем летающих лодок R-класса, когда он пришел к выводу, сказав: "Новая летающая лодка, построенная с использованием накопленного опыта и опыта, который можно извлечь, обещает в начале цикла разработки летающую лодку с характеристиками значительно превышающими современные". Пророческое утверждение для летающих лодок стало реальностью через несколько лет , когда первые машины тяжелее воздуха перекли Атлантику. С другой стороны такой же оптимизм был показан офицерами штаба сухопутных войск, в то время как командующий Флотом Открытого Моря адмирал фон Капелле (von Capelle) преждевременно ожидая появления Rs.II на побережье, писал 28 декабря 1916 года: "Предполагается, что, проходящая сейчас на Боденском озере испытания, летающая лодка R-класса скоро появится на побережье для дальнейших испытаний. После этого будет видно, как могут развиваться гидросамолеты R-класса и в каком направлении". Как выяснилось, надежды верховного командования флота так и не были выполнены, так как во время войны только один гидросамолет R-класса был взят в ограниченной оперативное использование.

Используя много ценных данных, полученных от программы испытаний Rs.II, Дорнье и его сотрудники начали работать над своей третьей гигантской летающей лодкой. В мае 1917 года во время отработки посадки Rs.II рухнул на воду, сломав опору крепления центрального лонжерона. Пилот не заметил, что хвост висел только четырех кабелях и попытался взлететь снова. Провисший хвост вынудил Rs.II вернуться на воду, в результате чего кабели разорвались. Нижние лонжероны сломались и хвост опустился на дно Боденского озера. Но в этой жесткой посадке корпус остается абсолютно водонепроницаемым, доказав Дорнье правильность его конструкции.

Рулежка Dornier Rs.II на Боденском озере

В июле 1917 года громоздкое хвостовое оперение было заменено более совершенной конструкцией, состоявшей из одного хвостового стабилизатора с небольшой формы рулями высоты и направления, установленных на конце каждого лонжерона. Структура новой балки была намного прочнее и имела более простую конструкцию. Позднее размах крыла был слегка удлинен для увеличения подъемной силы; эффект был во включении элеронов в контур оконечностей крыла.

До лета 1917 года Rs.II провел большое количество опытных полетов. В период 23-26 июня 1917 года он был тщательно оценен SVK (Seeflugzeugs-Versuchs-Kommando — командование испытаний гидропланов (Seaplane Testing Command)). В ходе этих полетов Rs.II был использован для изучения влияния различных конфигураций выключенных двигателей на летные характеристики. Например, на Боденском озере была установлена возможность взлета и медленного подъема с одним передним выключенным двигателем. Также было доказано, что эффективность толкающих винтов с отключенным передними двигателями была выше эффективности тянущих винтов с отключенными задними двигателями.

Dornier Rs.II на поворотном круге в Зеемоосе

Rs.II легко маневрировал на воде и взлетал после пробега в 20-30 секунд, но в горизонтальном полете хвост оказался очень тяжелым. Тем не менее, летные характеристики были признаны вполне достаточными для дальних разведывательных полётов. Максимальная горизонтальная скорость была очень замечательной: над Боденским озером были достигнуты 128 км/ч.

К августу 1917 года были закончены приготовления к доставке Rs.II на военно-морскую базу гидросамолетов в Нордерней (Norderney) для мореходных испытаний в Северном море. На случай вынужденной посадки в Дуйсбурге на Рейне была создана аварийная база снабжения с инструментами, запасными частями и топливом. По существу, в соответствии с требованиями  руководства Флота, Rs.II оставалось для завершения испытаний воспроизвести 6-часовой перегоночный полет над Боденским озером. Измученныая незначительными, но повторяющимися отказами двигателей (особенно клапанов) и ухудшающимся качеством авиационного топлива программа затянулась. Топливо было настолько плохим, что обороты двигателя были снижены на 50 — 70 об/мин, помешав Rs.II достигнуть оптимального состояния для перегоночного полета. С большим трудом было собрано достаточно высококачественное топливо, и где-то в августе 1917 года Rs.II, наконец, поднялся в небо для практического перегоночного полета. Он был в воздухе около 2 часов, когда на высоте 1100 метров двигатель №4 дал сильную вспышку пламени. Флотский механик Блюме (Blume) пошел узнать причину, но был брошен в угол корпуса летящим осколком винта.

схемы Dornier Rs.II (вторая версия)

Двигатели №4 и №1 (который полностью потерял свой винт) были отключены, и Rs.II благополучно спустился в медленном планировании.

Из-за значительного ущерба, понесенного двигателями, корпусом и крыльями градом осколков винта, компания Dornier рекомендовала утилизировать Rs.II. Его части были систематически испытаны и результаты были применены для проектирования и расчета нового самолета R-класса.

Хотя Rs.II, построенный до Rs.III, до конца апреля 1917 года не получил флотского регистрационного номера, он был заказан через несколько месяцев после Rs.III. Поэтому Rs.II получил больший военно-морской номер (1433), чем Rs.III (1431).

Окончательный вид летающей лодки Dornier Rs.II

Dornier Rs.II никогда не достиг предназначенной для него роли: эксплуатационных испытаний на Северном море. Тем не менее, он был очень полезным испытательным стендом. Ценные уроки, извлеченные из всех его модификаций, имели большое влияние на будущие работы компании Dornier. Широкий корпус, тандемная установка двигателей, сложные металлические конструкции и приспособляемость проектов стали отличительным признаком Dornier.

Цветовая схема и Обозначения

Опознавательные знаки Dornier Rs.II состояли из крестов Пате на квадратном белом поле. Крыльевые знаки были относительно небольшими и занимали не более трети хорды крыла. Хот ранняя четырехдвигательная версия имела опознавательные знаки на хвосте, в окончательном варианте Rs.II хвостовые опознавательные знаки отсутствовали.

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип: Dornier Rs.II (первая версия)
Производитель: Zeppelin-Werke Lindau G.m.b.H., Зеемоос, Боденское озеро
Двигатели: три 240-сильных двигателя Maybach HS (или Mb.IV)
Размеры:
размах верхнего крыла 33,2 м
хорда верхнего крыла 6,5 м
размах нижнего крыла 15,96 м
хорда нижнего крыла 3,58 м
длина 23,88 м
Площадь:
крыла 257 м²
Масса:
пустого 6475 кг
с полной нагрузкой 7323 кг
Летные характеристики:
максимальная скорость 100-105 км/ч
Топливо: 2000 л
Применение: нет

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип: Dornier Rs.II (вторая версия)
Производитель: Zeppelin-Werke Lindau G.m.b.H., Зеемоос, Боденское озеро
Двигатели: четыре 245-сильных двигателя Maybach Mb.IVa
Размеры:
размах верхнего крыла 33,2 м
хорда верхнего крыла 6,5 м
размах нижнего крыла 16,0 м
хорда нижнего крыла 3,58 м
длина 23,88 м
высота 7,6 м
длина корпуса 11,8 м
длина балки 4,15 м
высота корпуса 2,15 м
Площадь:
верхнего крыла 234,25 м²
нижнего крыла 41,75 м²
хвостового оперения 18,8 м²
рулей высоты 8,1 м²
рулей направления 11,6 м²
элеронов 14 м²
Масса:
пустого 7278 кг
с полной нагрузкой 9158 кг
удельная нагрузка на крыло 33 кг/м²
Летные характеристики:
максимальная скорость 128 км/ч
подъем на высоту 2500 м за 50 мин
Топливо: 2000 л
Применение: нет

источник: G W Haddow, Peter M Grosz "The German Giants. The German R-Planes 1914-1918"