Д. Соболев - История самолётов 1919 – 1945

В истории военной техники развитие средств поражения всегда активизировало совершенствование средств защиты. Защитой против пуль и снарядов служит броня. На истребителях, однако, бронирование долгое время не применяли, полагая, что лучше усилить его вооружение, чем утяжелять самолет броней. Опыт воздушных боев (еще в Испании) продемонстрировал, что бронезашита летчика значительно повышает живучесть истребителя, ведь второго пилота, который в чрезвычайной ситуации мог бы взять управление в свои руки, на самолетах этого класса не было. Немаловажное значение имел и психологический аспект: защищенный броней летчик чувствовал себя уверенней в бою, смелее шел в атаку.

Вначале бронирование истребителя ограничивалось установкой пуленепробиваемого лобового стекла толщиной 50–70 мм и бронеспинки кресла толщиной 4–8 мм. Затем добавили бронеплиту под сидением и бронированный заголовник (так как последний ухудшал обзор назад, на немецких и советских истребителях вместо него устанавливали бронестекло). Впоследствии конструкторы стали также защищать броней некоторые жизненно важные агрегаты самолета. Те зоны, которые при атаках поражаются обычно под косым углом (например верхняя и нижняя поверхности капота двигателя), защищали более легкими дюралюминиевыми панелями-отражателями толщиной до 4 мм.

По мере увеличения калибра оружия приходилось повышать толщину брони. Так, после появления у немцев самолетов с крупнокалиберными пулеметами 4-мм бронеспинку на «Спитфайре» заменили на две 6-мм бронированые плиты, с промежутком

15 см между ними. Эта мера не гарантировала защиту от авиационных пушек (противопушечная броня на истребителях вообще не применялась из-за своего веса: против снаряда 20-мм пушки требовалась бы бронеспинка толщиной 45 мм и весом более 150 кг [20, с.39], но служила надежным препятствием для пуль.

Естественно, что с усилением брони рос и ее вес. Так, если первые «Спитфайры вообще не имели брони, то на модели Mk.V ее вес составлял 59 кг, а на Mk.IX — уже 92 кг [14].

Боевой живучести истребителей способствовало также применение мягких (фибровых) протектированных баков. При простреле обычных алюминиевых баков бензин вытекал через выходное пулевое отверстие, которое не закрывалось протектором из сырой (не вулканизированной) резины из-за выступающих металлических краев дырки, что часто вызывало пожар. Фибра же при простреле разрушалась, не образовывая заусенцев. Это позволяло резине при контакте с бензином набухать и затягивать отверстие [8, с. 340].

Как правило, „платой“ за улучшение полетных и боевых качеств истребителей было увеличение веса самолетов. Повышение мощности двигателя и введение форсажных режимов требовало (при условии сохранения той же дальности или времени полета) большего запаса топлива, увеличения размеров пропеллера для снятия возросшей мощности, более габаритных радиаторов. Выше уже писалось о весовых издержках, связанных с усилением вооружения и бронированием. Применение гермокабины, усложнение прицельного, пилотажно-навигационного и радио-связного оборудования также влияли на вес самолетов.

В результате взлетный вес „Спитфайров“ возрос за годы войны в 1,6 раза, „Мессершмиттов“ — в 1,3 раза. Соответственно увеличилась нагрузка на крыло (см. табл. 4.4). Нагрузка на мощность при номинальном режиме работы двигателя оставалась у них практически неизменной, рост скорости происходил, в основном, благодаря увеличению мощности на единицу площади крыла, повышению высотности двигателей и снижению лобового сопротивления (V пропорционально [N/C x pS] 1/3).

Для советских истребителей эти тенденции были менее выраженными. Так, например, взлетный вес Як-9 и Як-3 оказался даже меньше, чем у прототипа — Як-1. Это объясняется тем, что „Яки“ и „Лa“ появились на несколько лет позднее „Спитфайров“ и „Мессершмиттов“ и имели больший резерв для улучшений по сравнению с уже отработанными английскими и немецкими машинами. В частности, как уже отмечаюсь, значительный выигрыш в весе удалось получить в результате замены деревянных силовых элементов крыла металлическими.

Поэтому процесс модификации советских истребителей не сопровождался резким увеличением нагрузки на крыло (она сохранялась в пределах 170–190 кг/м²), а нагрузку на мощность удалось уменьшить с 2,8–3,0 кг/л.с. до 2,1–2,0 кг/л.с.

Проявлением увеличения нагрузки на крыло было ухудшение маневренности самолетов в горизонтальной плоскости (радиус виража, как известно, прежде всего зависит от m/S). Благодаря большой площади крыла у „Спитфайра“ даже на поздних модификациях этого самолета вес, приходящийся на единицу площади, был сравнительно невелик, и маневренные свойства самолета продолжали оставаться удовлетворительными. Значительно более остро эта проблема ощущалась на „Мессершмиттах“, нагрузка на крыло у которых уже в 1942 г. достигла 191 кг/м 2 (Bf. 109G-2). Чтобы обеспечить маневренность самолета, конструкторы установили на крыле автоматические предкрылки, иногда практиковалось также отклонение закрылков для увеличения Су во время боя. До поры это давало результаты: испытания в НИИ ВВС продемонстрировали, что радиус виража Bf. 109G-2 составляет 290 м. Як-1 — 275 м, Як-9Д — 290 м, Лa-5 — 310 м, Ла-5ФН — 295 м (наиболее маневренным оказался „Спитфайр“: Mk.IX, имевший m/S=146 кг/м 2, выполнял виражи с радиусом всего 235 м) [8, с. 257]. Однако, когда нагрузка на крыло превысила 200 кг/м 2 (модификации G-10, К), „Мессершмитт“ уже не мог состязаться на виражах с истребителями противника.

Еще одним отрицательным последствием увеличения нагрузки на крыло стаю ухудшение пилотажных характеристик. Особенно сильно это проявлялось во время высотных полетов, когда из-за малой плотности воздуха самолет должен был лететь на больших углах атаки. Так, на последних модификациях „Мессершмиттов“ заметно возросли усилия на ручке управления, при перетягивании ручки на виражах и при вертикальном маневре самолет часто срывался в штопор [8, с. 91]. С проблемами ухудшения устойчивости столкнулись и создатели „Спитфайра“. Хотя нагрузка на крыло у него была меньше, но из-за удлинения передней части фюзеляжа, обусловленного установкой более габаритного и тяжелого двигателя с новым 4-лопастным пропеллером, и вызванного этим прироста продольного момента инерции и дестабилизирующего путевого момента, потребовалось увеличить площадь вертикального и горизонтального оперения [14]. Позднее конструкторам пришлось полностью заменить крыло во избежание опасности реверса элеронов.

Таким образом, в процессе развития истребителей повышение одних свойств обычно происходило за счет ухудшения других. Главными требованиями военных были скорость и мощность вооружения, но наступал момент, когда дальнейшее улучшение этих параметров приводило к резкому ухудшению других свойств самолета. Это означаю, что возможности модификации истребителя полностью исчерпаны.