Одномоторные истребители, 1930-1945 гг. - [3]
Первые истребители-монопланы выпуска 1933-35 г.г. – И-14, И-16, И-17, Мессершмитт Bf-109В – оснащались двигателями мощностью 680-800 л.с., имели удельную нагрузку на крыло 100-120 кг/м 2 и развивали скорость 440-480 км/ч. Размеры самолетов были небольшие, а у И-14 и И-16 – предельно малые. Среди них резко выделялся габаритами – достаточно большими даже для 1945 г. – «Харрикейн» Мк. 1. По весу он тоже был почти на тонну тяжелее, но и двигатель имел значительно более мощный (1030 л.с.), что позволило получить скорость 507 км/ч. Выглядела машина довольно громоздкой, и не случайно через год аэродинамически более совершенный «Спитфайр» Мк 1, с таким же мотором и одинаковым вооружением (8x7,7 пулеметов) при скорости 560 км/ч весил почти на 200 кг меньше. Примерно такую же скорость имел и Мессершмитт Bf-109D в 1938 г., получив мотор DB-601A (1150 л.с.).
Все эти годы конструкторам скоростных истребителей приходилось искать компромисс между скоростью и маневренностью. В целях улучшения маневренных качеств И-16 сознательно спроектировали недостаточно устойчивым (центр тяжести практически совпадал с аэродинамическим фокусом), с малыми размерами и, соответственно, малыми моментами инерции вокруг всех осей, что соответствовало тогдашним воззрениям наших ученых. Но уже следующий истребитель Поликарпова, И-17, такого переноса не имел, был и маневренным, и устойчивым.
Ki-27. Архив редакции
А6М3. Архив редакции
Следует отметить, что минимальные размеры, обеспечивая лучшую маневренность и меньший вес, одновременно делали истребитель и менее перспективным, ограничивая возможности применения новых, более мощных, но и более тяжелых двигателей. Это хорошо видно на примере И-16, на котором даже установка первых, сравнительно легких (650- 700 кг), двухрядных моторов воздушного охлаждения была довольно затруднительной, требовала некоторого изменения геометрических параметров. Так в 1938 г. появился И-180. А под двухрядную «звезду» мощностью 1600-2000 л.с. (вес таких двигателей 850-1100 кг) необходим был уже совершенно новый самолет, и в 1940 г. Поликарпов проектирует И-185.
В. Мессершмитту и Р. Митчеллу в 1935-36 г.г. сразу удалось создать выдающиеся перспективные истребители Bf-109 и «Спитфайр», которые прошли 10-летний цикл модернизации без радикальных изменений базовой геометрии и конструкции, и в течение всех этих лет они постоянно входили в число самых совершенных боевых машин данного класса.
В середине 30-х годов усилия конструкторов были направлены на повышение летных данных, усиление вооружения, улучшение эсплуатационных качеств. Увеличение скорости достигалось установкой более мощных двигателей, оснащенных одно- и двухскоростными нагнетателями, а потом и турбокомпрессорами, применением винтов изменяемого шага (ВИШ), улучшением аэродинамики. Применение более мощных, но и более тяжелых моторов, расходующих больше топлива, усиление вооружения, увеличение веса конструкции более скоростного самолета, расширение состава оборудования – все это неизбежно приводило к росту веса истребителя (такая закономерность имела место не только в 30-е, но и в последующие годы, вплоть до наших дней).
Однако мощность двигателей повышалась быстрее, чем возрастал их собственный вес, т. е. снижался удельный вес двигателя. Если у лучших моторов середины тридцатых годов этот параметр равнялся 0,6-0,7 кг/л.с., то к концу войны – 0,5 кг/л.с. и даже менее. Говоря об удельном весе двигателя нельзя иметь в виду СУ (силовую установку), так как она объединяет и двигатель, и винт, и систему охлаждения, и мотораму, и все агрегаты и приборы контроля.
Мы уже говорили о соперничестве двух типов истребителей – бипланов и монопланов. Не менее острым было соперничество и двух видов поршневых моторов – жидкостного и воздушного охлаждения. Но если в первом случае «победитель» определился еще до войны, то во второе он не был выявлен даже к ее окончанию. И только в послевоенные годы предпочтение отдали мотору воздушного охлаждения. А в предвоенные годы чаши весов колебались… И когда казалось, что приоритет будет отдан двигателям жидкостного охлаждения (по крайней мере, для истребителей, лучшие образцы которых – Мессершмитт Bf-109Е, «Спитфайр» – оснащались именно ими), создатели моторов воздушного охлаждения вдвое повысили их мощность, разработав двухрядные «звезды». При этом мидель моторов не увеличился, а в ряде случаев, когда удавались «коротко- ходовые звезды» (ход поршня равен или меньше диаметра цилиндра: такими были М-82 в СССР, американский Пратт/ Уитни R-1830, германский BMW-801), даже уменьшился.
Конструкторы двигателя жидкостного охлаждения пошли таким же путем, наращивая число цилиндров, чаще всего устанавливая один-два 6-цилиндровых блока на существующую базовую конструкцию (Y, X и Н-образные схемы). Но при этом резко возрастали поперечные габариты, что сводило на нет основное преимущество моторов жидкостного охлаждения.
В 1934-39 г.г. на истребители чаще всего устанавливались двигатели воздушного охлаждения, хотя налицо был явный успех Bf-109 и «Спитфайра». Несмотря на больший мидель эти моторы обладали рядом преимуществ, главными из которых являлись простота эксплуатации и высокая живучесть как самого мотора, так и всей ВМГ. Прямое попадание и даже разрушение одного-двух цилиндров не обязательно приводили к остановке двигателя. К этому следует добавить наличие только одной системы охлаждения – масляной. Кроме того, сам по себе звездообразный мотор являлся своеобразным щитом для летчика при атаках с передней полусферы. Понятно, что с такой силовой установкой истребитель (при прочих равных условиях) получался в несколько раз более живучим. А снижение аэродинамического сопротивления достигалось хорошим капотированием, в частности, применением капотов NACA.
