Зеркальный самолет инженера И.И. Варшавского. Угол отражения
О нетрадиционных способах маскировки самолетов в воздухе
Михаил ОРЛОВ(с) «Стелсы» 1930-х
Зеленый верх и голубой низ – стандартная маскировочная окраски советских самолетов в 30-х годах. Камуфляж, уже применявшийся на самолетах других стран, пока еще был непривычен для глаз советских пилотов. Но сейчас речь не о нем. Методы маскировки, о которых будет рассказано ниже, остались «нетрадиционными» до сих пор. Причины этого различны: для осуществления одних не было в то время подходящих материалов, другие снижали летные качества самолета, третьи были попросту «завиральными». Тем не менее, некоторые идеи (именно идеи, а не конкретные технические решения), заложенные в этих изобретениях, были частично использованы позднее. При этом они так видоизменились, что порой трудно увидеть связь между первоначальным предложением и тем, что сейчас становится уже обычным.
В 1932 году в УВИ обратился некто И.И. Варшавский с заманчивым предложением, сделать самолеты невидимыми в воздухе для наземного наблюдателя. И все, что для этого было необходимо, по мнению изобретателя, это отполировать поверхности самолета до зеркального блеска.
Для экспериментальной проверки при поддержке М.Н. Тухачевского была создана лаборатория, которую в 1933 году передали Научному Институту Военного Кораблестроения (НИВК). Начальником лаборатории, получившей номер 12, и был назначен Варшавский. Располагалась она в Петропавловской крепости в Ленинграде. Тематика, кроме зеркальной маскировки, включала работы по защите металлов от коррозии по заданию НИВК.
Сперва предполагалось, что эффект невидимости будет работать и днем и ночью. Но опыты с моделями остудили пыл изобретателя и задачу ограничили невидимостью самолета в лучах прожектора, что тоже считалось весьма важным.
Из-за отсутствия немедленного результата, лаборатория Варшавского очень скоро стала в тягость, как НИВК, так и УВИ. Особенно нелогично вело себя УВИ. Исполняющий обязанности начальника управления Я. Терентьев, считая, что подчиненность Варшавского НИВК и УВИ «помимо лишнего расходования сил и денежных средств, отражается и на самой работе по маскировке самолета, темпы которой, как показала практика, не соответствуют ее значению», предлагал передать лабораторию целиком в ведение… НИВК. Начальник Управления Военно-морских сил (УВМС) Лудри был против этого, мотивируя свое мнение тем, что «Варшавский выполняет работы УВМС в небольшом объеме и вероятно скоро не будет их выполнять».
Двойная подчиненность лаборатории не способствовала работе. Через два года трудов в активе И. Варшавского были только лабораторные испытания моделей самолета ТБ-1, видоизмененных согласно требованиям зеркальной маскировки, опыты с зеркалами, установленными на вышке и освещаемые прожектором, а также «Теория зеркального самолета», разработанная сотрудником Государственного Оптического Института АЛ. Гершуном, временно привлеченного к работам лаборатории № 12.
В результате этих работ начали яснее прорисовываться принципы и возможности зеркальной маскировки. Попробуем и мы разобраться в этом.
Итак, для достижения маскировочного эффекта предполагалось сделать зеркальными нижние и боковые поверхности самолета. Тогда, при захвате самолета лучом прожектора, свет отражался бы от зеркальных крыльев, стабилизатора и фюзеляжа под углом равным углу его падения и «зайчик» падал на землю на некотором расстоянии от прожекторной станции. Таким образом, считал Варшавский, самолет будет виден только с отдельных участков земли, на которые падает отраженный поверхностями самолета луч. А так как самолет перемещается, то и эти участи будут постоянно меняться.
Кроме того, увеличению маскировочного эффекта способствовали:
– скорость перемещения «зайчика» по земле равняется удвоенной скорости самолета;
– вогнутая поверхность зеркала, уменьшавшая размеры «зайчика»;
– освещенность земли в районе «зайчика» в два раза меньше, чем освещенность самолета;
– если самолет наклонился (например, вошел в вираж), то при некоторых углах отраженный луч мог уходить в небо.
Короче говоря, если обычный самолет, попав в луч прожектора, рассеивал свет более- менее равномерно в разные стороны и был соответственно виден со всех точек; самолет, окрашенный черной матовой краской – часть света поглощал и рассеивал уже гораздо меньше и это уменьшало его видимость; то зеркальный – отражал весь свет только в одном направлении, оставаясь невидимым из всех мест, кроме того, куда падал отраженный луч.
На основании теоретических выкладок А.А. Гершуна Варшавский сформулировал требования к конструкции зеркального самолета:
1. Самолет должен представлять собой «моноплан с низкорасположенным свободнонесущим крылом, обладающий минимальным количеством различно наклоненных плоскостей, отсутствием закруглений на дне и бортах фюзеляжа, хвостовым оперением, построенным заподлицо с дном фюзеляжа и убирающемся в полете шасси».
2. Самолет должен иметь обшивку из нержавеющей стали или фанеры, армированной нержавейкой. Поверхность должна быть совершенно гладкой и не иметь гофра.
3. Нижние поверхности крыльев и дно фюзеляжа должны представлять собой правильные плоскости без закруглений и вмятин. Вмятины и общий изгиб обшивки не должны иметь стрелу прогиба более миллиметра на длине один метр. Иначе, как считали Гершун и Варшавский, свет будет рассеиваться не в одном направлении, а диффузно и самолет будет хорошо виден.
Конечно, легко комментировать эти требования с позиции сегодняшнего уровня техники, но… удержаться от этого трудно. Итак, какой самолет больше всего отвечает первому пункту? С той или иной степенью соответствия такие самолеты существовали и в 1930-х годах, но наиболее полно – «невидимый» для радиолокаторов F-117 фирмы «Локхид», совершивший свой первый полет в 1981 г. Впрочем, это логично. В конце концов, свет – те же электромагнитные волны, только другой, гораздо большей, частоты, чем та, на которой сейчас работают РЛС.
Так или иначе, но планы работ на 1934 год предусматривали проведения экспериментов уже не с моделями, а с натуральным самолетом, для чего выделили 70 000 руб. на его перешивку и испытания.
20 июля 1934 года в Москве состоялось совещание, целью которого было дать оценку работе, проделанной Варшавским и наметить дальнейшие пути реализации зеркальной маскировки. В работе совещания участвовали представители УВВС, НИИ ВВС, ЦАГИ, ЦИАМ, авиазаводов № 22 и № 39 и, конечно же, УВИ.
Совещание началось с доклада И. Варшавского, который охватывал как теоретические основы зеркальной маскировки, так и результаты практических опытов с моделями, и был настолько подробным, что А. Гершун отказался от своего запланированного содоклада. После доклада посыпались вопросы. Участники совещания, не сомневаясь в самом факте действенности такой маскировки, осторожненько касались факторов, которые могли уменьшить ее эффективность. Что случится, если в воздухе будет 30 таких самолетов – не дадут ли они сплошное сияние, которое будет видно не только на земле, но и в воздухе, не ослепит ли оно летчиков, учтены ли эксплуатационные обстоятельства – трудность поддержания полировки, запотевание, обледенение и т.д.?
Но у Варшавского на все есть ответы: «во Франции самолеты полируются и содержатся в идеальной чистоте. Летный состав должен будет знать, что безопасность находится в полной зависимости от состояния поверхности. Необходимо отметить, что запотевание безусловно будет портить дело. Бороться с запотеванием можно, смазывая поверхности тончайшим слоем вазелина».
Совещание отнеслось к идее зеркального самолета положительно и даже отметило в своем решении, что «основное требование зеркальной маскировки (простота конструкции, отсутствие лишних выступающих частей, полировка поверхности и т.п.) полностью совпадает с новыми тенденциями самолетостроения» (Петровский, представитель ЦАГИ). А раз так, то следует «считать необходимым в кратчайший срок осуществить силами промышленности опытный зеркальный самолет …, на котором провести все опыты для окончательной оценки зеркальной маскировки» и даже более того – «считать необходимым через соответствующие инстанции дать указание авиапромышленности учитывать при проектировании новых самолетов- бомбардировщиков требования зеркальной маскировки».
28 сентября 1934 года решение совещания, пройдя все положенные бюрократические этапы и не изменив при этом своего фактического содержания, превратилось в письмо заместителя Наркома Обороны М.Н. Тухачевского руководителю НКТП Серго Орджоникидзе. По распоряжению Орджоникидзе в ноябре подготовили заключение, в котором заместитель Начальника ЦАГИ Туполев предлагал использовать для натурных экспериментов самолет И-14 или СБ. Окраску или лакировку предполагалось смыть, а нижние поверхности отполировать.
Считая на этом свое дело сделанным, руководители авиационной промышленности не стали включать постройку опытного зеркального самолета в план 1935 года, мотивируя свое решение тем, что для этого нужно постановление правительства, а также тем, что требования зеркальной маскировки противоречат требованиям для … скоростных машин.
Однако, И-14 и СБ никак не могли удовлетворить И. Варшавского – уж больно они не были похожи на самолет с «минимальным количеством различно наклоненных плоскостей, отсутствием закруглений на дне и бортах фюзеляжа, хвостовым оперением, построенным заподлицо с дном фюзеляжа». Варшавский упорно продолжал поиски и не безуспешно.
Сейчас трудно установить, как именно произошла встреча И. Варшавского с исполняющим обязанности начальника КБ-2 при НКО СССР Г.М. Заславским, но уже в январе 1935 года они вдвоем представили в Отдел изобретений НКО записку с предложением спроектировать и построить легкий бомбардировщик с зеркальной маскировкой. Все работы предлагалось разбить на два этапа: проект бомбардировщика с возможностью приспособления его под зеркальную маскировку и серию работ по самой маскировке с возможностью ее применения к бомбардировщику КБ-2. В результате авторы обещали выдать «проект маскировочного самолета с прекрасными летными данными» и «не в ущерб его летным качествам осуществить жесткие требования к размерам и деформациям, предъявляемой светомаскировкой Варшавского».
Такой оптимизм был основан на том, что Заславский, более сведущий в авиации, нашел все-таки в качестве прототипа для своего бомбардировщика самолет, чей внешний вид хотя и был необычен для тех лет, но более всего подходил к требованиям Варшавского. И этот самолет уже летал! Правда, обшит он был не сталью, столь удобной для получения зеркальной поверхности, а фанерой. Он так и назывался – «Фанера-2 >. Чтобы сделать его поверхность зеркальной, нужен был специальный материал – армированная фанера.
Перед проектированием специального самолета было решено в качестве опыта переделать один из уже построенных самолетов «Фанера». Для этого предполагалось произвести небольшие изменения конструкции крыла для придания конструкции большей жесткости, чтобы уменьшить прогиб обшивки, и заменить обычную фанеру на армированную отполированной сталью.
Все работы предлагалось провести на базе КБ-2, где проектом заинтересовались Л.С. Бас-Дубов, Ларионов и Н. Ильин. В НИВК же маскировочная тематика планомерно свертывалась и часть сотрудников Варшавского, занимавшихся экспериментальной разработкой зеркальной маскировки, в это время уже была уволена.
В июне 1935 года Главное Управление ГВФ согласилось временно выделить для проведения опытов самолет «Фанера-2». Все работы по переделке и испытаниям самолета планировалось провести в Учебном Комбинате ГВФ в Ленинграде до октября того же года. Но когда дошло до дела, возникли вопросы: кто предоставит мотор и кого считать виновником аварии, если таковая случится? В результате договор об аренде самолета так и не был заключен.
Но главная проблема была в материале для обшивки – армированной фанере. Суть нового материала состояла в том, что к обычной авиационной фанере приклеивалась тонкая (0,15-0,2 мм) фольга из нержавеющей стали. Разработать технологию изготовления материала поручалось ВИАМ.
Построенный в Ленинградском научно- исследовательском аэроинституте в1933 году самолет НИАИ-1 («Фанера-2») в тот период наиболее полно отвечал требованиям зеркальной маскировки. Для этих работ мог быть использован первый опытный экземпляр, имевший к тому времени опознавательный знак «СССР-Ш349» (Ленинградского Учебного Комбината ГВФ), или пятый серийный самолет «СССР-Л1304» (Лаборатории летных испытаний Ленинградского института инженеров ГВФ).
По ряду причин (ремонт пресса, болезнь специалиста) к работе в ВИАМ приступили только в августе 1935 г. Первые образцы получились неудачными. Они были покрыты волнами и вмятинами из-за того, что при прессовке сталь вдавливается в дерево, имеющее неоднородную твердость по годичным кольцам.
Отработка армированной фанеры в ВИАМ затянулась на весь 1935-й, т.к. технология оказалась неожиданно трудной, и только к концу года этот вопрос можно было считать решенным. Но после этого выяснилось, что нержавеющей стали для самолетостроения в стране недостаток, а, следовательно, применять ее для армирования нецелесообразно и Варшавскому предложили подумать о «зеркальном оксидировании» дюраля.
К этому времени деятельность Варшавского в отношении маскировки самолетов перешла уже в вялотекущую фазу. В 1937 году он, видя все более угасающий интерес к нему у военных, обратился в Наркомат Оборонной промышленности, куда и были пересланы все материалы о его работах.
Последние сведения о работах И.И. Варшавского относятся к июлю 1937 г. В справке Отдела Изобретений НКО сказано: «Результаты в этом направлении у нас ничтожны. Таким образом, отсутствие необходимого материала для покрытия плоскостей самолета и недостаточная оценка этой работы со стороны ГУАП привела к тому, что данная проблема и до сих пор практически (постройка самолета) не решена».
Конечно, трудно точно сказать дала бы зеркальная маскировка какой-либо эффект или нет. Но опыты показали, да и сам Варшавский не отрицал того, что луч, отраженный от самолета, хорошо виден ночью. Не менее заметен и прямой луч от прожектора. А, следовательно, по месту излома луча, можно определить и точку, в которой находится самолет. В пользу такой маскировки можно отметить лишь то, что удержать в луче прожектора самолет было бы сложнее. Ориентируясь на звук моторов, можно наткнуться лучом прожектора на самолет и засечь его положение но появлению излома луча. Но, не видя самолета, нельзя определить направление, в котором он легат, и, следовательно, труднее сопровождать его лучом.
И еще одно обстоятельство. В то же время были начаты первые экспериментальные работы по радиолокации. Уже в 1935 году изготовили первый экспериментальный макет зенитного «радиоискателя», а в 1940-м приняли решение о развертывании системы радиообнаружения под Ленинградом. Со временем развитие радиолокации отодвинуло проблему оптической видимости самолетов на второй план.
Однако в 1938 году произошел рецидив зеркальной маскировки, причем совершенно искажающий саму ее идею. В этом году в НИИ ВВС были проведены испытания зеркального материала для маскировки самолетов, предложенного профессором Я. Каждан. Материал, представлял собой слой никеля, нанесенный гальваническим способом на медную основу, приклеенную к пластмассовой подложке. Из-за низкой прочности он не мог использоваться как самостоятельный материал для обшивок самолетов. Во время испытаний половину самолета У-2 обтянули зеркальной пленкой и сфотографировали с разных высот. Производились и визуальные наблюдения. При всех условиях самолет был хорошо заметен, т.к. внимание наблюдателей приковывали яркие блики, отбрасываемые зеркальным покрытием
