Страницы истории реактивного истребителя Messerschmitt Me 262. Часть 1 Рождение легенды
Начало цикла статей историка авиации Вольфганга Мюльбауэра, который, думаю, заинтересует читателей и коллег.
Предисловие редакции: Этот самолет, конструкция которого включала в себя множество передовых технологий, внес решающий вклад в прорыв реактивной авиации. В этой вступительной статье серии, состоящей из множества статей, автор, Вольфганг Мюльбауэр, описывает первые шаги к созданию самолета, который станет реактивным истребителем.
Обертраублинг, Бавария, 14 января 1945 года. Гейнц Ломанн, летчик-испытатель компании Messerschmitt GmbH Regensburg [1] с нетерпением ждал своего первого взлета на самом совершенном боевом самолете в мире: реактивном истребителе Me 262. Десятилетия спустя Гейнц Ломанн так вспоминал эти события:
«Описанию этого самолета предшествовали легенды. Огромная скорость, реактивная тяга, трехопорное шасси с носовой стойкой – все это были потрясающим новшеством. Для меня до сих пор остается незабываемым опытом, когда я впервые летал на реактивном истребителе.»
Шеф-пилот компании Венделин Тренкл дал ему последние инструкции.
«Мягкой посадки»,
– говорит он перед тем, как закрыть фонарь кабины.
«У меня бешено колотилось сердце. Я в последний раз помахал своим товарищам, а затем мы отправились на взлетную полосу.»
Затем изящный истребитель занял позицию для взлета.
«Как и было рекомендовано, я медленно передвинул вперед рычаги управления двигателями. Когда машина тронулась, я включил полную мощность, и Me 262 оторвался от земли и плавно взмыл, набирая скорость и высоту.»
Затем наступил настоящий момент озарения:
«Не было слышно ни шума двигателя, ни звука воздушного винта. Меня окружал лишь нежный шепот, словно ангелы подталкивали меня. С чувством счастья я поднялся навстречу солнцу.»
«Величественное чувство»
Мимолетная роскошь, потому что
«К сожалению, суровая реальность не позволила мне в полной мере насладиться этим незнакомым, новым ощущением. Летные характеристики, маневренность, скороподъемность и скорость – мне пришлось пережить все эти новые впечатления от полета. (…) Прежде чем я смог со всем этим ознакомиться, я уже преодолел большое расстояние и сделал разворот.»
Он снова предался восторженным воспоминаниям:
«Это было величественное чувство, когда Me 262 входил в разворот. Затем я пролетел над деревнями и лесами со скоростью 900 км/ч (…), снова резко набрал высоту и был полон гордости от возможности управлять этим самым быстрым и красивым самолетом в мире.»
Вне всякого сомнения, «Turbo», как называли Me 262 в военно-воздушных силах, воплощал в себе передовые новейшие технологии: во-первых, саму конструкцию, а во-вторых, инновационный реактивный двигатель, который был разработан и запущен в серийное производство параллельно с самолетом. Летные характеристики и боевая мощь Me 262 внушали уважение до самого конца войны. Понятно, что это Me 262 был одним из самых желанных трофеев победителей. Разумеется, они еще более интенсивно занимались изучением результатов фундаментальных и прикладных научных исследований, а также результатов испытаний, что привело в движение их общее развитие. Американцы были особенно искусны в захвате технологических и научных трофеев. Они не только оставили себе лучшие наработки, но и вскоре с выгодой применили зарубежные знания в разработке машин для собственной военной авиации.
При этом оборотная сторона медали с радостью забывается. Например, большое количество потерь, которое было связано с не до конца отработанными технологиями в сочетании с недостаточной подготовкой в германских военно-воздушных силах. И, не в последнюю очередь, следует сказать о производстве Me 262, которое велось зачастую в откровенно бесчеловечных условиях, унесших жизни более пятнадцати тысяч человек!
Однако никто в расположенном в Аусбурге конструкторском бюро компании Messerschmitt AG не мог и предположить об этом, когда 1 апреля 1939 года в его стенах официально начались работы по проекту P 1065 (часто проект именовали просто P 65). В конструкторском бюро о турбореактивном двигателе как новом типе силовых установок впервые услышали двумя годами ранее. Между тем предел эффективности винтовых движителей был очевиден и находился в районе 800 км/ч. Обстоятельство, на которое профессор Адольф Буземанн обратил внимание ещё четырьмя годами ранее. В свое время он выступил с докладом на специализированном конгрессе о стреловидном крыле как средстве снижения сопротивления. Хотя основная тема доклада уже была новаторской, было наглядно продемонстрировано, что достижение околозвуковых или даже сверхзвуковых скоростей с помощью поршневого двигателя невозможно.
Точная оценка
Это мнение разделял не только профессор Адольф Буземанн. Например, начиная с 1936 года, Немецкий научно-исследовательский авиационный институт (Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt –DVL) проводил расчетно-теоретические исследования в области специальных силовых установок. Ключевой фигурой в этих исследованиях стал Гельмут Шельп, который в следующем году устроился на работу в технический отдел Имперского министерства авиации (Reichsluftfahrtministeriums – RLM). В RLM Шельп совместно со специалистом по специальным силовым установкам Гансом Маухом к началу осени 1938 года смог инициировать официальную программу разработки турбореактивного двигателя. Вскоре после этого в Институте разработки двигателей Штутгартского технического университета состоялась секретная конференция, на которой ведущие представители авиастроительной промышленности были официально проинформированы о разработке турбореактивного двигателя.
На конференции также присутствовал Роберт Люссер, руководитель проектного бюро компании Messerschmitt AG, Аугсбург. Сразу после этого, в октябре 1938 года, Роберт Люссер, консультируясь с Вилли Мессершмиттом, начал первые исследования осуществимости создания подходящего по параметрам самолёта. Десятилетия спустя Роберт Люссер вспоминал, среди прочего, что для этих предварительных исследований была доступна лишь крайне расплывчатая, чисто устная информация о мощности, развиваемой двигателем, и его габаритных размерах. Поэтому первым шагом стало определение предпочтительной конфигурации силовой установки: с одним или двумя двигателями. Исходя из продолжительности полета в 30 минут и максимальной скорости 850 км/ч, проектное бюро рассчитало требуемую тягу для планируемого истребителя примерно в 615 кгс. Оснащение истребителя двумя газовыми турбинами с тягой по 315 кгс каждая представлялось руководству наиболее разумным вариантом.
В конце 1938 года RLM официально выдало заказ на разработку с рекомендацией придерживаться технических характеристик двигателей компании BMW и сформировать
«Южногерманский центр разработок».
4 января 1939 года техническое управление RLM выпустило весьма общие предварительные технические рекомендации по созданию скоростных истребителей с реактивными двигателями. Основные требования включали максимальную скорость 900 км/ч. Кроме того, самолет должен был иметь
«самую простую и дешевую конструкцию».
Несколько недель спустя RLM повысило свои требования к тяге турбореактивной силовой установки до 600 кгс.
Простой в управлении и прощающий ошибки пилотирования?
Роберт Люссер хотел создать, как он выразился, «надежный» экспериментальный самолет – максимально безопасный и управляемый, с хорошими характеристиками устойчивости и управляемости. Разработанная Люссером конструкция отражала его идеи: малое удлинение крыла, аэродинамические профили НАКА средней относительной толщины, двигатели, вписанные в консоли крыла, лонжероны которого проходят выше и ниже силовой установки, и размещение основных стоек шасси во внешних консолях крыла. Люссер, по-видимому, как и Вилли Мессершмитт, отклонил предложения конструкторской группы уменьшить относительную толщину крыла и сделать крыло стреловидным с ламинарным профилем. Тем не менее, дальнейшее влияние Роберта Люссера на более поздний Me 262 длилось недолго: в феврале 1939 года он покинул компанию.
Заместитель Люссера Вольдемар Фойгт занял место своего бывшего шефа и взял на себя ответственность за все дальнейшие проектные работы.
«Руководитель проекта (…) нес личную ответственность за правильность и своевременное выполнение принятых решений»
– вспоминал Фойгт более чем 35 лет спустя. И Вольдемар Фойгт прекрасно знал,
«что испытания этого принципиально нового самолета по-настоящему начнутся только тогда, когда он взлетит с пилотом в кабине.»
Несмотря на то, что RLM увеличило тягу турбореактивного двигателя, Фойгт по-прежнему придерживался концепции двухмоторной силовой установки. Хотя по словам Вольдемара Фойгта
«в конце концов нам пришлось иметь дело с конструкцией, которая имела в значительной степени завышенные размеры, а ее силовая установка развивала избыточную мощность. Хотя позднее мы обнаружили, что этот избыток мощности можно было выгодно преобразовать в повышение боевой эффективности»
– что было немаловажным для потенциала развития более позднего Me 262.
Разрабатывая реактивный истребитель инженеры из Аугсбурга осваивали ранее малоизученные области в аэродинамике и технике. Первоначально компания BMW могла предоставить лишь очень приблизительные характеристики планируемой силовой установки: планируемая статическая тяга составляла 600 кгс, максимальный диаметр – 60 сантиметров. Поэтому Вольдемару Фойгту и его команде приходилось иметь дело с оценочными значениями, которые, например, можно рассчитать – чисто теоретически – на основе тяги с учетом размеров и массы. Существовавшие на тот момент данные по аэродинамике высоких скоростей были еще более скудными. В то время в Германии существовала только одна специализированная аэродинамическая труба, которая находилась в Геттингене в Аэродинамическом научно-исследовательском институте (Aerodynamische Versuchsanstalt Göttingen e.V. – AVA) и которая позволяла проводить измерения на скоростях, близких к звуковым. Однако диаметр этой трубы был небольшим; в этой трубе можно было измерить только крылья с размахом около дюйма и длиной хорды в одну треть дюйма.
Соответственно, результаты были восприняты с соответствующим скептицизмом. К счастью, непреднамеренная помощь поступила из США: в отчете № 492 Национального консультативного комитета по аэронавтике (НАКА) были приведены обширные результаты исследований для определенных аэродинамических профилей крыла в диапазоне высоких скоростей. Американские и немецкие данные показали высокую степень совпадения. На основе этих исходных данных группа проектировщиков смогла определить ряд эпюр распределения моментов, подъемной силы и лобового сопротивления. Скудный, но в принципе правильный теоретический фундамент для последующей разработки проекта реактивного истребителя P 1065.
Овальный или треугольный?
Среди ключевых фигур в конструкторской группе Фойгта был Ганс Хорнунг, руководитель отдела предварительного проектирования. Ему помогали Вольфганг Дегель и его правая рука Карл Альтхофф, а также Рудольф Зайтц, который позже возглавил разработку высокоскоростных самолетов. За аэродинамику и механику полета отвечал Риклеф Шомерус, ключевыми сотрудниками его отдела были Вальтер Айзенманн (устойчивость полета), Ганс-Йоахим Пуфферт (испытания в аэродинамической трубе) и Людвиг Бёльков (высокоскоростные аэродинамические профили крыла). С другой стороны, Курт Фрей (расчеты характеристик) и Вильгельм Гедульдиг занимались вопросами силовой установки. Вопросы вооружения находились в ведении Фридриха Шварца. Вилли Мессершмитт, который в основном участвовал в работе совета директоров компании, конечно же, также принимал активное участие в разработке.
7 июня 1939 года в Имперское министерство авиации поступило первое проектное предложение по программе P 1065. Проект самолета имел двухмоторную силовую установку, овальное поперечное сечение фюзеляжа, хвостовую стойку шасси и трапециевидное крыло. Согласно расчетам, максимальная скорость составляла 950 км/ч. Максимальная тяга двигателей, встроенных в консоли крыла, составляла 600 кгс.
В проекте особенно выделяется хвостовая стойка шасси, поскольку всем хорошо известны преимущества с носовой стойкой, однако ее размещение требовало слишком много места в узкой передней части фюзеляжа. Поэтому поиск наилучшего поперечного сечения фюзеляжа имел первостепенное значение. Вилли Мессершмитт по-прежнему отдавал предпочтение овальной форме с наименьшим возможным сопротивлением. В этом случае самая серьезная проблема заключалась в том, что ширина колес основных стоек шасси была больше высоты аэродинамического профиля крыла и как следствие должны были быть размещены в узкой овальной части фюзеляжа. Это было возможно только в том случае, если во время выпуска и уборки основные стойки шасси поворачивались на 50 градусов вперед и назад соответственно. Со своей стороны Вольфганг Дегель, Рудольф Зайтц и особенно Карл Альтхофф выступали за треугольное поперечное сечение фюзеляжа. Оно обеспечивало лучшие аэродинамические и статические характеристики, а также значительно упрощало установку и эксплуатацию основных стоек шасси.
В конце концов Вилли Мессершмитт сдался. Поскольку колеса основных стоек шасси теперь располагались внутри относительно широкого треугольного фюзеляжа, крыло удалось сделать сравнительно тонким, легким и, следовательно, более скоростным. Чтобы окончательно определить форму профиля крыла до конца 1941 года в AVA были проведены аэродинамические измерения. В этом контексте Людвиг Бёльков вычислил и спроектировал высокоскоростной аэродинамический профиль крыла, который и получил обозначение 009-E4 который впоследствии был широко распространен. Кроме того, вместо обычных предкрылков он разработал так называемый
«откидной носок»
– отклоняющийся носок крыла, что делало крыло еще тоньше. Несмотря на то, что ни одна из этих технических новинок не нашла себя в Me 262, после окончания войны они активно использовались во многих самолетах.
Чистая случайность
9 ноября 1939 года RLM получило пересмотренное проектное предложение I; десять дней спустя в Аугсбурге состоится самый первый официальный осмотр макета кабины пилота. 1 марта 1940 года последовал заказ на постройку трех прототипов и экземпляра для испытаний на прочность. В тот же день был определен состав оборудования P 1065 V1, включавший в себя аэродинамические тормоза, протектированные топливные баки, тормозной парашют, герметичную кабину без герметичной сдвижной секции и катапультное сиденье Heinkel.
Тем временем в конструкции прототипа произошли значительные изменения: масса и габаритные размеры реактивные двигателей компании BMW оказались намного больше, чем предполагали даже самые пессимистичные прогнозы. Это создало серьёзные проблемы для запланированного центра тяжести P 1065. Однако поскольку разработка самолёта продвинулась уже достаточно далеко в качестве своего рода экстренной меры для восстановления положения центра тяжести были введены стреловидные внешние консоли крыла.
«Таким образом, благодаря чистой случайности Me 262 стал первым в мире принятым на вооружение реактивным истребителем со стреловидным крылом»
– сказал Вольдемар Фойгт. Как позднее вспоминал Фойгт, в то время в проектном бюро никто ещё не до конца понимал истинные преимущества стреловидного крыла для предполагаемого диапазона скоростей.
Где разместить двигатели?
Измененный проект был представлен 15 мая 1940 года в качестве проектного предложения II. Однако на этом история отнюдь не закончилась. Как вспоминал Вольдемар Фойгт:
«Мы никогда не были полностью довольны размещением двигателей в центре консолей крыла. С самого начала было ясно, что такое крепление двигателей будет довольно тяжёлым и дорогим. Постоянно растущие оценки размеров и массы двигателя привели к тому, что диаметр гондол стал настолько большим, что Проект 1065 перестал казаться таким аэродинамически выгодным, как предполагалось изначально.»
После обширных испытаний в аэродинамической труб, проведенных в июне-июле 1940 года, Вольдемар Фойгт и его команда окончательно определились следующим образом:
«Низкорасположенное крыло имеет стреловидную форму и к его нижней поверхности присоединены моторные гондолы. В такой конфигурации верхняя поверхность крыла остается полностью свободной от гондол двигателей, в то время как нижняя поверхность крыла оставалась аэродинамически идеально выровненной с фюзеляжем.»
Кроме того, в такой компоновке фюзеляж опирается на центральную часть крыла, поднимая его и обеспечивая достаточное расстояние между двумя гондолами, что значительно уменьшает любые нежелательные взаимодействия.
Поршневой двигатель вместо турбореактивного
1 ноября 1940 года RLM получило соответствующим образом измененное проектное предложение III, которое одновременно являлось основой для изготовления первых опытных самолетов. В феврале 1941 года проект P 1065 получил официальное обозначение 8-262. Изготовление первого прототипа Me 262 V1 шло довольно быстрыми темпами, и к марту он приобрел свои формы. Однако разработка турбореактивных двигателей, ведшаяся в компании BMW параллельно с разработкой и изготовлением планера, значительно отставала. До заданного значения статической тяги в 600 кгс было еще далеко. Компания Junkers, работавшая над турбореактивным двигателем, который рассматривался в качестве альтернативной силовой установки истребителя Me 262, также сталкивалась со значительными трудностями.
Таким образом, в обозримом будущем не стоило рассчитывать на появление готовых к летной эксплуатации реактивных двигателей – кошмар для команды из Аугсбурга, которая хотела как можно скорее увидеть свой первый прототип в воздухе. Однако идея установить под консолями крыла двух жидкостных реактивных двигателей Walter с тягой по 750 кгс каждый была отвергнута. Теоретически это позволяет развивать максимальную скорость 690 км/ч, но время работы силовой установки – семь минут – было слишком маленьким. Чтобы хоть как-то провести предварительные испытания компания Messerschmitt предложила другой компромисс: установку в носовой части самолета поршневого двигателя Jumo 210 G мощностью 730 л.с.. Это позволило провести ограниченные предварительные испытания по определению характеристик управляемости. В дальнейшем самолет можно было легко оснастить реактивными двигателями. Кроме того, поршневой двигатель мог бы предотвратить потерю машины в случае отказа реактивных двигателей, что, учитывая уровень развития технологий того времени, было вполне разумным решением. Как следствие проектное предложение III было постепенно доработано соответствующим образом.
Таким образом, вечером 18 апреля 1941 года в 19:35 первый прототип Me 262 V1 впервые поднялся в воздух с аэродрома Аугсбург-Хаунштеттен, будучи оснащенным только поршневым двигателем. В кабине пилота сидел флюгкапитан Фриц Вендель, один из самых опытных летчиков-испытателей компании Messerschmitt. Полет прошел без происшествий. С оценкой Венделя после посадки можно будет ознакомиться в следующей части этого цикла статей.
Проектные данные – Messerschmitt P 1065 (июнь 1939 г.)
Длина 8,30 м
Высота 2,80 м
Размах крыла 9,40 м
Площадь крыла 18,00 м²
Силовая установка: два турбореактивных двигателя компании BMW, каждый с номинальной тягой 600 кгс
Максимальная взлетная масса 4321 кг
Максимальная скорость
• 840 км/ч на высоте 3000 м (100% мощности)
• 950 км/ч на высоте 3000 м (130% боевой мощности)
Вооружение: два 15-мм пулемета MG 151
Экипаж: один человек
Источники (выборочно)
Lohmann, H.: Mein letzter Start mit dem Strahljäger Me 262. Selbstverlag, o. Jg.
Voigt, W.: Gestation of the Swallow. In: Air International, März 1976
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Ведущие специалисты компании Messerschmitt AG
Роберт Люссер, изобретательный руководитель проектного бюро
Роберт Люссер (1899-1969) сам был пилотом и с 1926 года успешно проектировал спортивные самолеты для компании Klemm, а с 1932 года – для компании Heinkel. Год спустя он переехал в Аугсбург и стал руководителем проектного бюро компании Bayerische Flugzeugwerke AG (с 1938 года Messerschmitt AG). Среди прочего Роберт Люссер с исключительным чутьем придал самолетам Bf 108, Bf 109 и Bf 110 характерный облик, который в конечном итоге обеспечил этим машинам оглушительный успех. Внеся значительный вклад в разработку Me 262, Люссер в 1939 году вернулся в компанию Heinkel. С 1942 года Роберт Люссер в компании Fieseler занимался разработкой крылатой ракеты V-1. После войны он работал консультантом в ВМС США, а с 1959 по 1963 год занимал должность технического директора консорциума Entwicklungsring Süd.
Вольдемар Фойгт
Первоначально Вольдемар Фойгт (1907-1980) работал в компаниях Klemm и Siebel инженером-проектировщиком, а затем в 1932 году он переехал в Аугсбург и устроился на работу в компанию Bayerische Flugzeugwerke AG. В качестве преемника Роберта Люссера он с февраля 1939 года возглавлял проектное бюро и помимо прочего отвечал за окончательную разработку Me 262. После окончания Второй Мировой войны Вольдемар Фойгт в рамках операции «Скрепка» был завербован американскими войсками в качестве учёного. До самой своей смерти Фойгт оставался в США.
Людвиг Бёльков
В 1939 году Людвиг Бёльков (1912-2003) присоединился к проектному бюро Messerschmitt AG в качестве аэродинамика. В компании Бёльков возглавлял отдел высокоскоростной аэродинамики. По собственным словам Людвига Бёлькова его вклад в создание Me 262 включал в себя
«профили крыла и фюзеляжа, а также расположение хвостового оперения и аналогичные аспекты.»
После этого он возглавил разработку Bf 109K, а также других проектов. После войны он проявил себя как весьма успешный предприниматель и в 1969 году стал одним из основателей компании Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH (MBB).
Риклеф Шомерус, ведущий специалист в области аэродинамики
В 1933 году Риклеф Шомерус (1909-1945) присоединился к проектному бюро Messerschmitt AG и возглавил отдел аэродинамики. Он пользовался отличной репутацией в своей области знаний и оказал значительное влияние на
на разработку «Turbo». В начале 1945 года Риклеф Шомерус стал ответственным за сопровождение лицензионного производства в Японии истребителей Me 163 и Me 262. С этой целью Шомерус был отправлен на подводной лодке U 864 в Японию. В феврале 1945 года U 864 была потоплена со всем экипажем.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Детские болезни двигателей BMW P.3302 и P.3304
Первоначально предполагалось, что в качестве силовой установки P 1065 будут использованы турбореактивные двигатели с осевыми компрессорами, разработанные компанией BMW по заказу RLM. Первые исследования начались в 1938 году как в компании BMW, так и в компании Brandenburgischen Motorenwerken (BRAMO). В 1939 году после слияния компаний проекты были объединены в один, получивший обозначение P.3302, – проект турбореактивного двигателя с кольцевой камерой сгорания, осевым компрессором и осевой турбиной. Параллельно компания BMW совместно с изобретателем Хельмутом Вайнрихом работала над проектом P3304 с соосными лопастями компрессора, вращавшимися в противоположные стороны, однако в 1942 году разработка этого технически сложного была прекращена. Первые стендовые испытания двигателя P.3302 состоялись лишь в феврале 1941 года; его размеры и масса постоянно увеличивались. К лету 1942 года стало ясно, что имеющиеся прототипы двигателя не смогут развить статическую тягу 600 кгс без полного перепроектирования его конструкции. К концу года были готовы модернизированные экземпляры, которые вскоре смогли развить требуемую RLM максимальную тягу 800 кгс и которые проложили путь к более позднему серийному двигателю BMW 003.
[1] дочернее предприятие авиастроительной компании Messerschmitt AG, основанное в Регенсбурге (Бавария, Германия) в 1936 году. Завод стал одним из ключевых центров производства самолётов во время Второй мировой войны — ru.wikipedia.org
источник: Wolfgang Mühlbauer «Die Grosse Entstehungsgeschichte. Geburt einer Legende» «Flugzeug Classic» 2017-02, Seiten 14-21