Защита планеров самолетов
Статья «Flugwerkschutz» из журнала «Luftfahrt International» 7 была переведена уважаемым коллегой NF и немного доработана мной. Перевод был выполнен в октябре 2016 года.
Содержание:
Предисловие
При обстреле самолетов в первую очередь, естественно, повреждаются их крылья, т.е. обшивка, лонжероны, нервюры и т.д.. Однако приведение самолета в небоеспособное состояние или непригодное к полетам состояние редко достигалось посредством обстрела планера самолета из бортового оружия самолета-противника; почти во всех случаях победа достигалась повреждением важнейших систем летательного аппарата или нанесением ударов по членам экипажа с последующими ранениями или гибелью людей. В ходе боевых действий было определено, что обстрел бортовым оружием малого и среднего калибра сравнительно редко наносил значительные повреждения планеру самолета. Летательные аппараты, получившие большое количество попаданий, вследствие высокой прочности несущих элементов планера не испытывали особых проблем в результате этих повреждений, которые не приводили к статическим разрушениям конструкции самолета. Несмотря на увеличение вероятности разрушения поврежденных элементов конструкции летательного аппарата, что в случаях, когда поврежденному самолету удавалось совершить посадку, полученные повреждения как правило устранялись в ходе ремонта и обычно эти разрушения оказывали в полете незначительное влияние.
Бризантные гранаты тяжелого автоматического вооружения, использующегося сухопутными войсками, наоборот могли привести к разрушению планера самолета. Эти разрушения лишь в малой степени причинялись осколками разорвавшегося рядом с самолетом снаряда; основные повреждения наносились ударной волной от взорвавшегося снаряда. Одним из повреждений, наносимых ударной волной, был отрыв обшивки самолета на площади до нескольких квадратных метров. На основе опыта, полученного в ходе боевых действий, стало разрабатываться бортовое вооружение, калибр которого был 2 см и более (например, автоматические пушки MG-151/20, MG-FF, MK-108). Доля взрывчатого вещества в этих осколочных снарядах в сравнении с нормальными снарядами была увеличена с 1/20 до ¼ веса снаряда.
Во время начальных испытаний, в ходе которых осколочный снаряд взрывался сразу же при попадании во внешнюю обшивку самолета, стали использовать взрыватели замедленного действия. В результате снаряды стали взрываться уже после того как они пробивали внешнюю обшивку самолета и в этих случаях повреждения наносимые конструкции самолета были более значительными. Такие исследования были проведены в 1940-1942 годах в Тарневице (Tarnewitz) в расположенном в этом городе испытательном центре.
Экспериментальные выстрелы и испытания на разрыв взрывом
Находившиеся под открытым небом конструктивные элементы самолетов различных типов (в частности фюзеляжи и консоли крыльев) подвергались обстрелу фугасными снарядами из 2- и 3-см автоматических пушек с последующим исследованием характера полученных повреждений: поскольку применявшиеся в ходе испытаний самолеты имели разную конструкцию, то обстрел приносил различные результаты. Были проведены следующие виды исследований:
1) измерения импульса и давления, возникавших при подрыве самолета осколочного снаряда с 50-100 граммами взрывчатого вещества в отсеках, соответствующих крылу и хвостовому оперению. Эти исследования должны были послужить в качестве основы для расчетов на прочность;
2) подрывы взрывчатого вещества внутри различных по типу конструкции узлов самолетов, что позволяло получить представление о влиянии типа конструкции на объемы разрушений;
3) подрывы у полос внешней обшивки, состоявшей из тонких металлических листов, производились с целью выявления восприимчивости этих элементов к повреждениям и пригодности их при постройке невосприимчивых к обстрелам планеров самолетов;
4) статические и динамические испытания поврежденных подрывами элементов конструкции;
5) теоретические исследования прочности для проведения в последующем расчетов на прочность невосприимчивых к обстрелам планеров самолетов.
Осколочные снаряды (M-Munition) 2- и 3-см пушек увеличивали долю практически полностью поврежденной внешней поверхности у самолетов-истребителей примерно до 60 % и у бомбардировщиков примерно до 30 % от всей поверхности. Попытки защитить внешнюю поверхность броней были невозможны из-за увеличения веса. Вследствие этого было принято решение разработать новые конструктивные формы, благодаря которым самолет, обстрелянный фугасными гранатами, был бы по-прежнему боеспособен или смог бы продолжать полет.
В ходе испытаний выяснилось, что у самолетов со стальным силовым набором и тонкой внешней обшивкой, т.е. монококовой конструкцией (как, например, у истребителей Me 109), удалось существенно снизить объемы повреждений. У истребителей FW 190 при попадании в вертикальное оперение осколочного снаряда, киль (монококовой конструкции) полностью разрушался, носок фюзеляжа отлетал, а стабилизатор разрушался полностью. Обшитые полотном рули высоты и направления при обстрелах повреждались меньше, и этому имелось объяснение: матерчатая внешняя обшивка была более эластичной, и возникающее при подрыве снаряда повышенной давление распределялось по поверхности руля более равномерно и при этом область повышенного давления постепенно рассеивалась по внешней обшивке. В замкнутом пространстве наоборот возникало давление, приводившее к разрушениям.
Во время второго серии испытаний был специально рассмотрен вопрос разрушений в смежных элементах конструкций и их предотвращения. При помощи стальных полос было произведено усиление верхней части крыла Ju 88, а также усиление пограничных участков элемента, в котором должен был быть произведен подрыв. После подрыва 100 грамм взрывчатого вещества были исследованы повреждения. В ходе исследования было установлено, что возникшие в результате взрыва повреждения конструкции не распространились за пределы усиленного стальными полосами отсека. В частности было обнаружено, что:
1) конструкция крыла образца 1942 года (лонжерон, решётчатая конструкция и монококовая оболочка) получили небольшие повреждения;
2) имелась возможность ограничить разрушения до небольших по площади участков и за пределы этих поврежденных участков трещины и разрывы не распространялись;
3) применение подкосов внутри конструктивных узлов должно было сделать как можно меньшими места, которые уязвимы к давлению газа взрывчатого вещества. Применением стали в авиастроении можно получить конструкции с малой площадью поперечного сечения;
4) легкая внешняя обшивка позволяла значительно снизить величину давления, возникающего в результате взрыва внутри крыла.
Рис. 1 Консоль крыла Hs 124, обстрелянная осколочными снарядами из 2-см и 3-см автоматических пушек. Слева видны участки крыла, получившие повреждения в результате попадания снаряда калибра 3 см
Рис. 2 Нижняя сторона консоли крыла Hs 124, обстрелянная осколочными снарядами из 3-см автоматической пушки. Секция крыла по всей длине разрушена и консоль не способна выдерживать нагрузки, возникающие в полете
Рис. 3 Консоль крыла Ju 160, обстрелянная осколочными снарядами из 3-см автоматической пушки. Разрушения обширные, силовой набор крыла, воспринимавший нагрузки на крыло и придававший ему прочность, получил небольшие повреждения, легкая внешняя обшивка разорвана
Рис. 4 Прочность различных полос дюраля при подрывах взрывчатого вещества на открытом пространстве. Была поставлена задача определить расстояние от места взрыва до полос из дюраля, при котором разрывов внешней обшивки не наблюдалось. Размеры полос: длина 250 мм и ширина 50 мм
Рис. 5 Верхняя часть консоли крыла Ju 88. В средней части консоли (в закрытом пространстве) был подорван заряд взрывчатого вещества весом 100 грамм, у законцовки крыла (нижняя поверхность не защищена) был подорван заряд взрывчатого вещества весом 80 грамм. Разрушения охватили лонжерон. В консоли две усиленные нервюры предотвратили разрушение обшивки
Рис. 6 Нижняя сторона крыла Ju-88 (верхняя показана на рис. 5). Тут сорванным оказался целый лист обшивки консоли крыла, крепившийся к силовому набору крыла при помощи шурупов. Разрушение не распространилось за пределы участка, где обшивка крепилась к крылу и соседние участки внешней обшивки не получили повреждений
Рис. 7 Задняя часть фюзеляжа истребителя Bf 109, рядом с которой подорвали 100-граммовый заряд взрывчатого вещества. В результате подрыва оказалась сорванной не только внешняя обшивка, но оказались разрушенными продольные элементы конструкции и статические соединения. Попадание снаряда с таким зарядом взрывчатого вещества вне всякого сомнения уничтожило бы самолет
Рис. 8 Элементы конструкции истребителей Me 109 и Me 110. И передние секции консолей крыльев были специальным образом усилены, чтобы иметь возможность выдержать воздействие на них повышенного давления, возникшего в результате взрыва
Рис. 9 Верхняя часть консоли крыла Ju 88 с усилением посредством стальных полос. При подрыве заряда весом 100 грамм разрушения оказались не значительными и распространения не получили
Рис. 10 Консоль крыла Ju 88 без придававших дополнительную прочность стальных полос. Можно увидеть, что разрушения были значительными
Рис. 11 Верхняя часть консоли крыла Ju 88 с усиленными кромками участка обшивки: разрушения не распространились за пределы данного участка обшивки
Рис. 12 Хвостовое оперение Do 17 после подрыва заряда весом 100 грамм. Разрушения ограничились листом обшивки между лонжеронами киля вертикального оперения и не пошли далее. Кроме этого кромки лонжероны представляют собой естественный элемент усиливающий крыло
Источник
Dr. Georg Gerber, RLM: Aus dem Gebiet des Flugwerkschutzes, 23. 4. 1942.
