Д. Соболев - История самолетов 1919 – 1945
Рис.3.55. Рекорды высоты полета (1 – Ньюпор 29D; 2-3 – Райт "Апаш"; 4 – Юнкерс W-341; 5 – Райт "Апаш"; 6 – Виккерс "Веспа"; 7 – Потез 50; 8 – Капрони 114; 9 -Локхид "Вега"; 10 – И-153; 11 – Потез 50; 12 – Бристоль 138. 13 – Капрони 161; 14 – Бристоль 138; 15 – Капрони 161 bis).
Устранить многие неприятности могло применение на самолете гермокабины, в которой поддерживались бы близкие к обычным температура, давление и состав воздуха.
Идея гермокабины не нова. Еще в XIX веке Д. И. Менделеев предложил конструкцию гермоотсека для высотных подъемов на аэростатах [42]. В начале нашего века во Франции Р. Эсно-Пельтри разработал проект самолета с гермокабиной [43]. Но практические работы начались значительно позднее, когда в результате повышения высотности авиамоторов в этом возникла реальная необходимость.
Первым шагом явилось создание специальных экспериментальных самолетов. В 1931 г. Г.Юнкерс построю первый в истории авиации самолет с гермокабиной Ju-49. Двухместная гермокабина из алюминия имела двойные стенки, давление в ней поддерживалось специальным компрессором. Из-за отсутствия подходящего двигателя больших высот достигнуть не удавалось. Тем не менее, советское руководство проявляло большой интерес к этому самолету, и даже обсуждался вопрос о финансовой поддержке для продолжения этих работ [44], но фирма Юнкерс вскоре окончательно обанкротилась, и Ju-49 так и не стал "стратопланом". В январе 1936 г., самолет, снабженный новым двигателем фирмы "Юнкерс", потерпел катастрофу, погиб немецкий летчик Нейнхофен. бывший рекордсмен в полетах на высоту.
Неудача постигла и французов: моноплан с гермокабиной Фарман F-1000 не смог подняться на большую высоту, а последовавший за ним F-1001 разбился в августе 1935 г. в одном из первых испытательных полетов.
Самым удачным среди первых "стратопланов" оказался советский БОК-1, сконструированный в Бюро особых конструкций в 1935 г. под руководством В. А. Чижевского (рис. 3.57). Самолет строился как экспериментальный, но мог быть в будущем и бомбардировщиком. Двигатель – М-34РН, с нагнетателем и редуктором. Двухместная герметическая кабина регенерационного типа была выполнена в виде цилиндра с выпуклыми днищем и фонарем. Она обогревалась от радиатора в пату, при 3tov обеспечивалась температура плюс 15-18 градусов.
Рис 3.56 В. Пост и его авиационный скафандр
Испытания БОК-1 начались осенью 1936 г. В одном из полетов была достигнут.: высота 14100 м. Гермокабина работала надежно, однако летать на самолете было трудно: мешал ограниченный обзор и запотевание иллюминаторов в кабине. Эти недостатки были, в основном, устранены на новом образце – БОК-7 (1938 г. Разрабатывался также военный вариант самолета – бомбардировщик БОК-8. дистанционно управляемыми пулеметными турелями, установленными вне контуров гермокабины [12. с. 80-81].
Для более легких самолетов в СССР испытывались гермокабины "мягкого типа – из воздухонепроницаемых тканей. Иногда их размешали внутри легкого дюралюминиевого корпуса. В 1937-1939 гг. такие кабины были опробованы на разведчик. P-Z, истребителях И-15, И-15бис [22. с. 365].
Обосновывая необходимость создания стратосферных боевых самолетов, Чижевский писал:
"…Если предположить, что авиация противника будет обладать стратопланами могущими совершать полеты на высоте 12000 м с технической дальностью 2000 км хотя бы в количестве 100 штук, то это значит, что эти 100 самолетов в любое время дня и ночи, и при любых атмосферных условиях, господствующих в стратосфере пользуясь благоприятной обстановкой, ориентируясь посолнцу и звездам, незаметно и беспрепятственно проникнут на нашу территорию и с точностью, достаточной для нападения, в наши крупные промышленные центры сбросят тонны фугасных, зажигательных и отравляющих бомб.
Противопоставить что-либо этому нападению в настоящий момент мы не можем, да и, пожалуй, единственным средством к защите в подобном случае будет активный и немедленный переход от зашиты к нападению на территорию противника, на его воздушные базы, а для этого необходима, в свою очередь, сильная и еще более высотная авиация, могушая не только производить бомбометание, но и выдерживать сложный бой в стратосфере, бой на дальних дистанциях, бой сосредоточенного огня, бой, ведущийся из герметических кабин…" [45. с. 22].
Рис.3.57. Экспериментальный самолет с гермокабиной БОК-1
Опыт боевого применения авиации в 30-е годы показал ошибочность предположений, что будушая воздушная война будет происходить в стратосфере. Задачи прицельного бомбометания и поддержки наземных войск требовали использования самолетов на сравнительно небольших высотах, порядка 3-5 км. В этом случае летчик при необходимости мог обходиться обычным кислородным прибором. В то же время заманчивость высотных полетов пассажирских самолетов, способных летать выше зоны турбулентной атмосферы и с большей рейсовой скоростью, активизировала усилия по созданию авиалайнеров с герметизированной пассажирской кабиной.
Появлению таких самолетов предшествовал эксперимент уже известного читателю В. Поста. Вскоре после опробования скафандра и установления рекорда высоты Пост решил добиться нового рекордного достижения, на этот раз в трансконтинентальном перелете над США на большой высоте. Для перелета летчик выбрал ту же "Бегу". Он максимально облегчил машину, в частности применил сбрасываемое после взлета шасси (посадка производилась на специальную лыжу». 15 марта 1935 г. Пост вылетел из Лос-Анжелоса в Нью-Йорк. Полет проходил на высоте 9000 м. Из-за недостаточного запаса топлива и кислорода летчик был вынужден приземлиться в 700 км от Нью-Йорка. Но рекорд дальности полета в стратосфере был установлен. Он убедительно доказал, что на больших высотах самолет может развивать намного большую скорость. Так, скорость "Веги" у земли – чуть более 300 км/ч, а при той же мощности на высоте 9000 м самолет летел со средней скоростью 432 км/ч [41, с. 77].
Первым многоместным пассажирским самолетом с гермокабиной был Локхид ХС- 35, представляющий собой высотный вариант известного авиалайнера Локхид "Электра". При проектировании самолета, испытания которого начались в мае 1937 г., пришлось провести огромную работу по герметизации всех отверстий и заклепочных соединений фюзеляжа, т.к. внезапная разгерметизация пассажирского салона на высоте 8-9 тыс. м, на которой должен был эксплуатироваться самолет, привела бы к гибели людей. Хотя самолет не пошел в производство из-за не вполне удачной конструкции механизма поддержания давления внутри фюзеляжа и некоторых других технических недостатков (в частности, так и не удалось решить проблему запотевания стекол; были случаи когда экипаж был вынужден выламывать стекла при подходе на посадку [3, с. 140]), опыт его создания не пропал даром. Было установлено, что герметизация всего фюзеляжа технически возможна, а увеличение веса конструкции при этом не так уж велико. Это стимулировало развитие пассажирских высотных самолетов с гермокабинами.
В 1938 г. в США появился первый серийный пассажирский самолет с герметическим фюзеляжем – Боинг-307. Он был построен по заказу авиакомпаний Пан Америкен и TWA. В отличие от ХС-35 на Боинге-307 имелась более совершенная и, в то же время, более простая система регуляции давления. Если на самолете фирмы Локхид атмосферное давление в фюзеляже почти не зависело от высоты полета, то фирма Боинг предпочла устройство, которое обеспечиваю заданный перепад меж давлением в салоне и за бортом. На крейсерской высоте окаю 5000 м давление f кабине должно было соответствовать атмосферному давлению на высоте 2400 м, чтг практически не влияло на самочувствие пассажиров. Принцип регулирования деления, предложенный специалистами фирмы Боинг, позволял снизить нагрузки н. фюзеляж и уменьшить перепад давлений в случае разгерметизации. Поэтому ot получил широкое распространение в послевоенной авиации.
Боинг-307 представлял собой четырехдвигательный самолет для перевозки 3.: пассажиров на высоте 5-7 км со скоростью около 350 км/ч (рис. 3.58). Было построено только 10 таких машин, т.к. нормальному развитию пассажирской авиации помешана вторая мировая война. Но историческое значение этого самолета фирмы Боинг состоит в том, что он послужил родоначальником целого семейства высотных тяжелых самолетов. В частности, опыт создания Боинга-307 был использован при постройке четырехмоторного бомбардировщика с герметизированными отсеками экипажа В-29 – одного из самых известных самолетов периода второй мировой войны.
Конечно, нельзя представить себе развитие самолетов без прогресса в области двигательных установок. В 30-е годы увеличение мощности двигателей внутреннего сгорания происходило в основном за счет повышения числа оборотов и степени сжатия. Развитию этого процесса препятствовала недостаточная детонационная стойкость авиационного топлива. Проблема детонации особенно обострилась после того, как двигатели стали снабжать нагнетателями для повышения их высотности, т.к. предварительное уплотнение воздуха на входе в двигатель приводило к возрастанию степени сжатия при воспламенении смеси в цилиндрах.