Взгляд из Великобритании 1945 года на реактивные самолеты поверженной Германии

Винтажная статья из выпуска от 14 июня 1945 года журнала «Flight», которая, думаю, заинтересует читателей и коллег.

Немецкий реактивный самолет

Некоторые наблюдения и краткие сведения о реактивных силовых установках компаний Junkers, He-Hirth and B.M.W. 

Содержание:

В предыдущих наблюдениях за развитием реактивного движения было ясно, что несмотря на отсутствие подробностей в Германии с самых первых дней проявлялся самый пристальный интерес к реактивным двигателям. Среди данных, собранных со Дня Победы, есть свидетельства того, что экспериментальный турбореактивный самолет немецкого производства He 178 совершил свой первый полет 27 августа 1939 года. Немцы быстро осознали возможность быстрого производства, предоставляемую простыми турбореактивными двигателями, и, следовательно, когда наши бомбардировки заставили их перейти к обороне, они сосредоточились на реактивных истребителях и на самолетах-разведчиках. В 1941 и 1942 годах, после успешной разработки конструкций газотурбинных двигателей компаниями Junkers, Heinkel и Hirth (последние две объединили свои усилия) деятельность практически всех признанных производителей авиационных двигателей была переведена на работы по силовым установкам нового типа. Как мы теперь знаем в течение последних восемнадцати месяцев войны рассредоточенные предприятия и подземные заводы были заняты производством реактивных истребителей. Многие из этих заводов были захвачены союзниками в целости и сохранности.

Помимо турбореактивных самолетов, немцы также успешно разработали настоящий ракетный самолет Me 163, который был чрезвычайно быстрым – более быстрым, чем турбореактивные самолеты. Создание этого оснащенного жидкостным ракетным двигателем истребителя, который имел только вертикальное оперение и не имел рулей высоты – практически самолет-бесхвостка, – было приписано Александру Липпишу, который до войны создал серию машин Delta примерно такой же конструкции, но оснащенных поршневыми двигателями. Дальность полета Me 163 была чрезвычайно ограничена, и чтобы максимально эффективно использовать запас ракетного топлива пилоты быстро набирали высоту и планировали в течение некоторого времени, используя дополнительный ракетный двигатель для восстановления высоты. Существовало два типа Me 163: Me 163A, который использовался в качестве учебного, и истребителя Me 163 B, который мог развивать скорость 550 миль в час (885 км/ч).

оснащенный ракетным двигателем Me 163B является одним из самолетов-«бесхвосток». Первоначально его ошибочно называли летающим крылом

Первый в этой области

Летом 1944 года на Западном фронте на турбореактивные самолеты были переоснащены первые подразделения немецких ВВС. Сначала «люфтваффе» получили Me 262 («Ласточка») с двумя двигателями Junkers Jumo 004, а позднее бомбардировщик-разведчик Arado 234 с высокорасположенным крылом и также с двумя двигателями. На высоте обычного потолка полета 28000 футов (8534 м) они были на 100 км/ч (62,5 миль в час) быстрее, чем Me 109 с поршневым двигателем. В это же самое время британские истребители Gloster Meteor с двумя турбореактивными двигателями типа Whittle вступили в бой над Английским каналом (пролив Ла-Манш) и добились первых успехов в борьбе с самолётами-снарядами V-1. Нет никаких свидетельств о встречах реактивных истребителей противоборствующих сторон, но несколько немецких реактивных самолетов были сбиты пилотами Королевских ВВС над Западным фронтом.

снимок трофейного истребителя Me 262 – первого немецкого реактивного самолета, принявшего участие в боевых действиях. Он оснащен двумя двигателями Jumo

Arado 234 представляет собой бомбардировщик-разведчик с высокорасположенным крылом и с двумя турбореактивными двигателями Jumo

Турбореактивный двигатель Jumo имеет диаметр примерно 2 фута 9 дюймов (0,84 м), длину 11 футов 9 дюймов (3,58 м) и массу около 1600 фунтов (726 кг). Он имеет восьмиступенчатый осевой компрессор и одноступенчатую турбину, работающую с частотой вращения 8800 оборотов в-минуту. Что касается характеристик, то данному двигателю приписывают статическую тягу 1980 фунтов (898 кгс) и потребление от 300 до 330 галлонов (1364-1500 л) топлива в час. Для запуска используется оппозитный двухцилиндровый двухтактный двигатель с диаметром и ходом цилиндров 70 и 35 миллиметров соответственно. Неясно, почему для запуска был выбран небольшой двухтактный поршневой двигатель. На земле такой двигатель, без сомнения, функционировал бы идеально. Однако на больших высотах нельзя полностью исключить возможность полного выключения турбореактивного двигателя, и безнаддувный поршневой двигатель будет нелегко запустить, чтобы дать новый старт турбине. В целом электрический стартер представляется более предпочтительным. Jumo заменили двигатели Heinkel, которые первоначально предназначались для установки на Me 262. Аналогичным образом He 280 – сейчас является устаревшим – первоначально должен был оснащаться двумя двигателями Heinkel, но из-за их медленной разработки были установлены двигатели Jumo.

к концу 1944 года появилось изображение реактивного истребителя He 280 (ныне устаревший)

Heinkel-Hirth

Более современный двигатель Heinkel-Hjrth имел немного больший диаметр, но меньшую длину – фактически около 3 футов (0,9 м) диаметром и 8 футов 6 дюймов (2,6 м) длиной, – и уменьшенную массу примерно 1050 фунтов (476 кг). Особенности конструкции двигателя заключались в компрессоре, имеющем первую радиальную ступень с осевым выходом на три осевые ступени и двухступенчатую турбину, работающую с частотой вращения 9000 оборотов в-минуту. Для обеспечения вращения вала в районе компрессора использовались шариковые подшипники, а в районе турбины использовались роликовые подшипники. С самого начала моторостроители стран континентальной Европы использовали многоступенчатую систему, особенно для компрессоров.

на данном чертеже тип турбореактивного двигателя, разработанного компанией Heinkel-Hirth. Он имеет четырехступенчатый компрессор и двухступенчатую турбину

Трофейные двигатели были оценены как чрезмерно тяжелые и не отличающиеся выдающейся эффективностью. Сообщается, что их «межремонтный» срок службы довольно короткий – менее 25 часов, что контрастирует с 250-часовым межремонтным сроком эксплуатации современного авиационного двигателя поршневого типа. По сравнению с поршневыми двигателями турбины более просты в обслуживании и ремонте, но немцы, похоже, не воспользовались этим основным фактом. Вместо этого они, как представляется, были нацелены скорее на быстрый демонтаж и замену двигателей, нежели на быстрый капитальный ремонт. Это соответствует политике Германии в отношении обычных поршневых двигателей, которые в течение нескольких последних лет проектировались для установки в виде автономных блоков, которые были легко отсоединяемыми и взаимозаменяемыми.

Что касается способности развивать скорость, то согласно ряда сообщений Me 262 на дистанции 12 километров он развивает скорость 745 км/ч. (463 мили в час) и способен набрать высоту 12000 метров (39000 футов) за 4,5 минуты. Однако на такой высоте он летал. Согласно сообщениям «н высоте» максимальная приборная скорость составляла 800 км/ч (546 миль в час). Самолет-разведчик, также оснащенный двигателями Jumo, нес 3000 литров (660 галлонов) топлива весом 5610 фунтов (2545 кг).

Большая часть высокой скорости Me 262 объясняется улучшенными аэродинамическими характеристиками конструкции планера и отсутствием вибрации хвостового оперения. Me 262 имеет чрезвычайно тонкое крыло для минимизации факторов сжимаемости. Очевидно, что противник высоко оценил важность конструкции крыла и фюзеляжа, идущих рука об руку с достижением скорости с помощью современных турбореактивных двигателей.

Конструкция реактивных двигателей заслуживает особого интереса. Их основные недостатки – большая масса большая, короткий срок службы и недостаточные характеристики – в значительной степени могут быть отнесены на счет некачественных материалов и, особенно в случае двигателей Jumo, срочной необходимости запуска реактивных двигателей в серийное производство. Следует помнить, что Германии серьезно мешали постоянные бомбардировки союзников, особенно на завершающем этапе войны. Их результатом стало сворачивание производства и исследований, и проблемы в металлургии у противника были очень велики. Таким образом, отсутствие высококачественных жаропрочных сталей, которые необходимы для повышения эффективности турбокомпрессорных агрегатов, не позволило полностью раскрыть их потенциал.

Не только компании Junkers и Hirth занимались производством реактивных двигателей. Интересную конструкцию имел проходивший испытания двигатель N.A.G. компании Bussing, но он и ряд других конструкций были более сложными, чем их ранние британские аналоги. Двигатель N.A.G. имеет независимый компрессор поршневого типа. Самым новейшим турбореактивным двигателем, который был запущен в серийное производство и которому противник придавал большое значение, был B.M.W. 003, конструкция которого включала в себя семиступенчатый компрессор в сочетании с одноступенчатой турбиной. Он развивал статическую тягу 1760 фунтов (798 кгс). Данными двигателями были оснащены истребители He 162 Volksjager, и ряд прототипов компаний Focke-Wulf и Junkers, которые летали до Дня Победы. Казалось бы, при типичном тевтонском подходе к техническим проблемам наивысший механический коэффициент полезного действия, игнорирующий сложность конструкции, был основной целью немецких проектировщиков. Однако проблемы в металлургии стали тем средством, которое серьезно затруднило им достижение большей части их целей.

чертёж турбореактивного двигателя с восьмиступенчатым осевым компрессором и одноступенчатой турбиной. Реактивные двигатели компаний Junkers и B.M.W. имеют подобную компоновочную схему

В попытке преодолеть нехватку жаропрочных металлов, подходящих для рабочих колес турбин, немецкие инженеры экспериментировали с полыми для облегчения охлаждения лопастями. Можно напомнить, что несколько лет назад швейцарский инженер Бухи (Buchi) запатентовал систему подачи воздуха из ступицы через переднюю кромку лопаток турбокомпрессора.

На данном этапе, возможно, более интересным является сообщение немецкого эксперта по ракетам и реактивным двигателям о том, что в январе 1945 года в Японию на трех подводных лодках были отправлены два новейших немецких реактивных самолета, двенадцать турбореактивных двигателей, а также ракетные двигатели. Сообщается, что данное оборудование сопровождали двадцать два инженера компании Messerschmitt и три инженера компании Junkers.

Из штаба верховного командования союзных экспедиционных сил (Supreme Headquarters Allied Expeditionary Forces – SHAEF) приходили сообщения, что немцы находятся на пороге совершенствования четырёхмоторного реактивного бомбардировщика – Me 264, – предназначенного для высокоскоростных полетов на больших высотах. Предполагалось, что эта большая машина будет готова через три месяца после Дня Победы.

Также сообщалось, что был обнаружен экспериментальный истребитель, оснащенный пульсирующим воздушно-реактивным двигателем, – аналогичным тому, который использовался на самолете-снаряде V-1. Вероятно, это был Dornier Do 17Z. На первых этапах пульсирующий воздушно-реактивный двигатель проходил испытания с использованием грузовика. Я видел отснятые фотографии грузовика, который участвовал в испытаниях экспериментального образца и который приводился в движение одним из установленных на достаточной высоте двигателей. Водитель выглядел очень встревоженным, как можно было предположить по длинному пылающему выхлопу из хвостовой части и оглушительному шуму двигателя от самолета-снаряда V-1.

Из приведенного выше краткого обзора очевидно, что еще многое можно многое почерпнуть из изучения немецкой практики. В равной степени верно и то, что конструкторы стран континентальной Европы могли бы многому научиться, изучая отличающиеся высокими характеристиками британские двигатели. Когда можно будет рассказать полную историю наших достижений, будет продемонстрировано, что Великобритания внесла большой вклад в мировые знания и в успешное развитие реактивных двигателей, которые открывают перспективу новым и революционным типам самолетов и, несомненно, представляют собой важный «фазовый переход» в науке о полетах летательных аппаратов с силовыми установками и выработка энергии в её более широком смысле.

Реактивный двигатель представляет собой тепловую машину, разработанную в соответствии с общеизвестными и общепринятыми тепловыми и динамическими законами. Однако в условиях войны между воюющими странами обычные технические связи, устанавливаемые учеными обществами, прессой и торговыми каналами, распадаются. Как следствие, преследуя одну и ту же цель и используя одни и те же принципы, ученые в воюющих странах могут подходить к проблеме и выработать ее решение радикально разными способами. Британские и немецкие конструкторы стремились к эффективности реактивных силовых установок за счет конструктивной простоты и сложности соответственно.

простота базовой конструкции реактивного двигателя Фрэнка Уиттла хорошо иллюстрируется на данном рисунке, взятом из американского источника. Центробежный компрессор с двойным входом приводится в действие одноступенчатой турбиной

источник: G. Geoffrey Smith, M.B.E. «German Jet Aircraft» «Flight» June 14th, 1945, pages 631-633

перевод впервые опубликован — https://vk.com/@710541705-vzglyad-iz-velikobritanii-1945-goda-na-reaktivnye-samolety-p