Немного прикладной баллистики

У познакомившихся с приключениями «торпед-пацифисток» могло сложиться впечатление, что на пресловутой Тор­пед­ной станции ВМС в Ньюпорте служили ис­клю­чи­тель­но криворукие вредители, ме­с­то которым в американском Гулаге. Однако по­лез­ны­ми делами они тоже занимались. Например, на фотографиях ниже – про­во­дившиеся там ис­пы­та­ния мер по улучшению параметров сброса ави­а­тор­пед Mark 13 в виде объ­е­ди­нён­ных кадров скоростной кинокамеры.

«За­чёт­ны­ми», естественно, считались лишь те сбросы, после которых у торпеды запускался дви­га­тель, она не рикошетила от воды или, наоборот, не уходила ко дну (или в цир­ку­ля­цию), а выходила на выставленную глубину хода и про­дол­жа­­­ла движение на заданном курсе, или «runs hot, straight and normal».

Прогресс в улучшении параметров сброса (а это позволяло пилотам торпедо­но­с­цев работать в менее рискованных ус­ло­ви­ях, плюс повышало надёжность тор­пед) хорошо виден в таблице ниже. Две средние строки – параметры сбро­сов с фотографий.

А достигалось это с помощью нехитрых, на первый взгляд, деревянных при­спо­соб­лений, показанных на кадрах ниже. И если заднее было честно позаим­ство­ва­но у японцев и тоже служило дополнительным аэродинамическим стабилиза­то­ром, до­по­л­ня­в­шим рассчитанные на более плотную среду штатные, то перед­нее – это уже оригинальное know-how конструкторов Торпедной станции.

Иногда можно встретить утверждение, что эта деталь (которую все, конечно же, называли просто «бочонок»), предназначалась ещё и для сни­же­ния скорости па­дения за счёт увеличившегося сопротивления воз­ду­ха. Но, как учит нас наука физика, тело, брошенное горизонтально на какой-то высоте, будет при наличии гравитации падать по параболической траектории, но вот по оси x про­ле­тит ро­в­но то же расстояние как если бы гравитации не было и оно про­должало дви­га­ть­ся горизонтально с первоначальной скоростью. Это всё, ес­тес­т­вен­но, в идеа­ле, без учёта сопротивления воздуха.

А теперь смотрим на реальную съёмку падающих вполне себе в земной ат­мо­с­фере торпед и видим, что в обоих случаях торпеда пролетает рас­сто­я­ние, где-то на половину длины фюзеляжа «Авенджера» (то есть около 6 м) меньшее, чем са­молёт. Вот и всё вли­я­ние со­про­ти­в­ления воздуха в случае сброса тупоносого ци­линдра 900 кг весом с высоты около 100 м на скоростях 257 и 420 км/ч. И это мы ещё не учитываем, что после сброса торпеды скорость полегчавшего почти на тонну самолёта несколько возрастает.

На самом же деле, на воздушном этапе траектории это устройство было пред­на­з­­начено для того же, для чего и аэ­ро­ди­на­ми­че­с­кие кольца (или аналогично за­ту­­пленная носовая часть) у многих современных свободнопадающих авиа­бо­мб. Есть много съё­мок из бомболюков времён Второй Мировой и вы, наверное, об­ра­щали внимание, что сразу после сброса хвостовые ча­с­ти бомб начи­нает се­рь­ёзно болтать.

Это происходит из-за того, что у цилиндрических объектов со скруглённой но­со­вой частью и малым соотноошением длина/диаметр такое аэродинамическое явление как «срыв потока» происходит в основном в задней части корпуса. В ре­зультате стабилизаторы оказываются в зоне пониженного давления и вся­чес­ких турбулентностей, из-за чего их эффективность резко падает (почти по той же причине, кстати, горизонтальные стабилизаторы самолётов никогда не на­хо­­дят­ся в той же плоскости, что и крыло).

Затупленная носовая часть или аэродиномические кольца провоцируют срыв по­тока уже в носовой части, в результате в рай­о­не стабилизаторов действие да­н­ного эффекта ослабляется, и снаряд летит более стабильно. Альтер­натив­ным способом яв­ля­ет­ся вынос стабилизаторов достаточно далеко за переднюю про­е­к­цию снаряда, как это сделали те же японцы на своих до­пол­ни­тель­ных де­ре­в­ян­ных стабилизаторах торпед (хотя для их длинных и тонких торпед это было менее актуально), но в аме­ри­кан­с­ком случае такая конструкция просто не по­ме­стилось бы в бомбоотсек.

Не менее важную роль этот «бочонок» играл и при входе в воду. Если дополни­те­льные стабилизаторы, державшиеся на па­ре деревянных шпилек, срывало мгновенно, то носовой элемент был достаточно прочным и имел, как мы ви­дим на фото, спе­ци­а­ль­ные рёбра жёсткости. При ударе он начинал работать ещё и как одноразовый аммортизатор – на его разрушение тратилась часть ки­не­ти­че­с­­кой энергии падающей торпеды. Утверждается, что таким образом гасилось до 40% набранной в полёте скорости.

В связи со всем этим возникает закономерный вопрос, а почему американские конструкторы озаботились параметрами сбро­са лишь весной 1942 г., при том, что торпеда Mark 13 была принята на вооружение в том же самом 1937 г., в ко­тором япон­цы разработали деревянные аэродинамические стабилизаторы для своих торпед обр. 91. Ответ будет достаточно не­о­жи­дан­ным – тогда это было попросту неактуально.

Низкая энерговооружённость тогдашнего основного американского торпе­до­но­с­ца TBD-1 «Девастейтор» просто не позволяла ему с торпедой на подвеске раз­го­няться более тех 110-120 узлов, на которые и была из­на­чаль­но рассчитана пе­рвая американская авиаторпеда специальной разработки. Поэтому увеличе­ни­ем скорости и высоты сброса серьёзно занялись лишь с появлением новой, бол­ее мощной машины TBF-1 «Авенджер» в конце 1941 г. В результате они даже ус­пели, и в свой первый боевой вылет 4 июня 1942 г. шестёрка «Авенджеров» по­ш­ла уже с доработанными торпедами. Хотя это им не особо помогло.

Проблемы подлодочных и корабельных торпед авиационные Mark 13 к счастью не коснулись. Магнитных взрывателей там не было, а низкая скорость поз­во­ли­ла избежать проблем как с контактным взрывателем, так и с глубиной хода из-за ги­д­ро­ди­на­ми­чес­кого давления. Однако у них хватало и своих собственных, эксклюзивных слабых мест.

В результате анализа 105 сбро­сов торпед на скоростях в пределах 280 км/ч, про­ве­дённого в середине 1943 г., выяснилось, что на 36% не за­пу­сти­ли­сь двигатели, 20% затонули, на 20% наблюдались проблемы с гироскопом (ух­од с курса), ещё на 20% – проблемы с глубиной хода. Цифра уже прибли­жа­ет­ся к сот­не, но это в данном случае означает, что на всех глючных торпедах на­б­лю­да­лось более одн­ой проблемы одновременно. На успешные сбросы пришлось только 31%. Как и в случае с остальными торпедами, этот букет был прео­до­лён ли­шь к концу 1943 г.