detali, otvodyashchie teplo, -- radiatory i rebristye cilindry -- byli zaklyucheny v special'nye kanaly, skorost' potoka v kotoryh byla znachitel'no nizhe skorosti osnovnogo vozdushnogo potoka. |to byli kol'cevye kapoty, prikryvayushchie zvezdoobraznye dvigateli, v kotoryh primenyalos' regulirovanie skorosti protekayushchego potoka, ili vozdushnye tunneli, v kotoryh pomeshchalis' rebristye cilindry dvigatelej vozdushnogo ohlazhdeniya s ryadnym raspolozheniem cilindrov, ili radiatory. Vnachale eti tunneli predstavlyali soboj naruzhnye nadstrojki, a zatem ih stali vse bol'she i bol'she ubirat' vnutr' fyuzelyazha ili kryl'ev. Esli vzyat', naprimer, samolet "YAk-3" (1943 g.), to o nalichii u nego vnutrennih tunnelej mozhno bylo sudit' lish' po nebol'shim vozduhozabornikam. S poyavleniem turboreaktivnyh dvigatelej neobhodimost' v sistemah ohlazhdeniya pochti ischezla, tak kak vozduh, sluzhashchij dlya ponizheniya temperatury v kamere sgoraniya, prohodit cherez osnovnoj kanal dvigatelya, a ego massa ispol'zuetsya dlya povysheniya reaktivnogo effekta dvigatelya. Eshche odnim krupnym istochnikom soprotivleniya samoletov yavlyalas' otkrytaya kabina ekipazha, zashchishchennaya tol'ko speredi kozyr'kom bolee ili menee gruboj formy. Obtekanie kozyr'ka i vyreza v fyuzelyazhe privodilo k sil'noj turbulizacii potoka i uvlecheniyu nekotoroj massy vozduha vsled za samoletom. |to uvlechenie i yavlyaetsya istochnikom soprotivleniya. Dlya ego likvidacii stali primenyat' zakrytye kabiny, vnachale dovol'no grubye po forme, a zatem vse bolee obtekaemye. Posle togo kak ubrano shassi, snizheno soprotivlenie sistemy ohlazhdeniya, sdelana obtekaemaya kabina, nachinaet dominirovat' soprotivlenie treniya, obuslovlennoe bol'shimi poverhnostyami kryl'ev i ih nedostatochnoj gladkost'yu. Poetomu sleduyushchim meropriyatiem bylo umen'shenie ploshchadi kryl'ev putem perehoda ot biplanov k monoplanam, ili vernee, uvelichenie udel'noj nagruzki na krylo G/S. Odnako razmah kryl'ev pri etom ne dolzhen byt' umen'shen vo izbezhanie umen'sheniya pod®emnoj sily. Prakticheski eto privelo k sohraneniyu razmaha kryl'ev pri umen'shenii ih ploshchadi S, chto dalo uvelichenie ih udlineniya l=12/S. Perehod k svobodno nesushchim monoplanam osvobodil samolety ot soprotivleniya stoek i raschalok. Problema gladkosti obshivki vstala osobenno ostro dlya kryl'ev s metallicheskoj obshivkoj. Vnachale otkazalis' ot gofrirovannoj obshivki i pereshli na gladkuyu i bolee tolstuyu obshivku. Zatem pereshli na zaklepki s potajnymi golovkami, chto mozhno bylo sdelat' lish' pri eshche bolee znachitel'nyh tolshchinah obshivki i, nakonec, stali primenyat' takuyu tehnologiyu proizvodstva i obrabotki poverhnosti kryl'ev, kotoraya obespechivala udovletvoritel'nuyu ih gladkost'. Optimal'naya -- "zerkal'naya" gladkost' trebovala znachitel'nogo uslozhneniya tehnologii i ne nashla shirokogo primeneniya. Perehod na povyshennuyu udel'nuyu nagruzku na krylo dlya istrebitelej -- s 40-60 kG/m2 do 100-150 kG/m2 -- potreboval razrabotki i primeneniya sredstv mehanizacii kryl'ev s cel'yu uvelicheniya ih Cymax. |to bylo dostignuto primeneniem zakrylkov, shchitkov, predkrylkov i razlichnyh v raznyh secheniyah profilej kryl'ev. Estestvenno, chto naibol'shij uspeh imeli te meropriyatiya, kotorye davali poleznyj effekt v raznyh otnosheniyah ili, vo vsyakom sluchae, ne imeli ser'eznyh otricatel'nyh svojstv. Na ris. 5 priveden grafik izmeneniya znachenij F0 dlya istrebitelej po godam. V period pervoj mirovoj vojny vnachale nablyudalos' nekotoroe umen'shenie vrednoj ploshchadi s 1 m2 do 0,7-0,8 m2, dostignutoe blagodarya nekotorym aerodinamicheskim uluchsheniyam; odnako k koncu vojny vmeste s rezkim uvelicheniem moshchnostej dvigatelej uvelichilos' i znachenie F0. V period 1920-- 1930 gg. nablyudalos' nebol'shoe umen'shenie F0, a posle 1934 g. ego znachenie snizilos' bolee chem v dva raza, i dlya monoplanov perioda vtoroj mirovoj vojny bylo harakterno znachenie F0, ravnoe 0,35-0,3. Kak my pokazali, umen'shenie F0 slabo uvelichivaet maksimal'nuyu pod®emnuyu silu; tak, esli F0 budet umen'sheno v tri raza, to pod®emnaya sila uvelichitsya tol'ko na 20%. Pishnoff-150.gif Ris. 5. Grafik izmeneniya privedennoj vrednoj ploshchadi F0 manevrennyh istrebitelej po godam Dlya uvelicheniya maksimal'noj peregruzki pri manevre vazhnejshee znachenie imelo primenenie vysotnyh dvigatelej. Princip raboty vysotnyh dvigatelej sostoit v sleduyushchem. Ves dvigatelya opredelyaetsya ego maksimal'noj moshchnost'yu i shemoj konstrukcii. Osnovnuyu dolyu vesa sostavlyayut sistema szhatiya i rasshireniya gazov i sistema peredachi energii na vint. U obychnogo nevysotnogo dvigatelya raschetnym po prochnosti i vesu parametrom yavlyaetsya rabota na maloj vysote, t. e. pri maksimal'noj plotnosti vozduha. Po mere pod®ema na vysotu dvigatel' vse bolee i bolee razgruzhaetsya i, takim obrazom, okazyvaetsya izlishne prochnym i izlishne tyazhelym dlya etih vysot. Proshche vsego sdelat' dvigatel' vysotnym, t. e. prisposoblennym dlya raboty na zhelaemoj vysote, esli rasschitat' ego razmery i prochnost' po usloviyam raboty na raschetnoj vysote, a na men'shih vysotah ne dopuskat' raboty na polnoj moshchnosti putem ogranicheniya podachi topliva. Takoj dvigatel' nazyvaetsya pererazmerennym, i pri opredelennom vese na raschetnoj vysote on okazhetsya bolee moshchnym, chem nevysotnyj dvigatel'. Poskol'ku uvelichenie razmerov dvigatelej dlya samoletov yavlyaetsya nezhelatel'nym, to dlya uvelicheniya moshchnosti stali primenyat' povyshenie chisla oborotov dvigatelya i predvaritel'noe szhatie vozduha ili rabochej smesi pered podachej v cilindr. Realizaciya etih meropriyatij proishodila postepenno po mere uluchsheniya konstrukcionnyh materialov, sozdaniya legkih kompressorov dlya predvaritel'nogo szhatiya i razrabotki topliv, kotorye davali sgoranie pri povyshennom davlenii bez yavleniya detonacii. Naibolee effektivnym sredstvom predvaritel'nogo szhatiya smesi okazalsya centrobezhnyj nagnetatel'. On i nashel samoe shirokoe primenenie v period 1935-- 1945 gg. Ego osnovnoe preimushchestvo zaklyuchaetsya v nebol'shom vese, a osnovnoj nedostatok -- v izlishnem nagrevanii smesi, v svyazi s chem ponizhaetsya ee plotnost'. Pri rabote na maloj vysote, kogda effekt szhatiya ne ispol'zuetsya, moshchnost' dvigatelya okazyvaetsya ponizhennoj kak vsledstvie zatraty chasti moshchnosti na vrashchenie nagnetatelya, tak i v rezul'tate nenuzhnogo nagrevaniya smesi. Pri bol'shoj vysotnosti dvigatelya padenie ego moshchnosti na malyh vysotah privodilo k sushchestvennomu uhudsheniyu letnyh harakteristik samoleta na etih vysotah, i osobenno ego manevrennosti. Dlya ustraneniya etogo nedostatka byli skonstruirovany ustrojstva dlya izmeneniya peredatochnogo chisla privoda centrobezhnogo nagnetatelya. Drugim nedostatkom dvigatelya s nagnetatelem bylo uhudshenie ekonomichnosti, t. e. povyshenie udel'nogo rashoda dvigatelya. Prichina etogo zaklyuchaetsya v tom, chto esli szhatie rabochego tela proishodit dvazhdy -- v nagnetatele i v cilindre, to rasshirenie ego proishodit tol'ko v cilindre, t. e. proishodit kak by nedorasshirenie rabochego tela, i vyhlopnye gazy vybrasyvayutsya v atmosferu eshche s bol'shim zapasom energii. |tot nedostatok mozhno ustranit', esli podavat' vyhlopnye gazy na turbinu, a s turbiny peredavat' moshchnost' cherez special'nyj reduktor na val dvigatelya. Takaya sistema primenyalas' na porshnevyh dvigatelyah vo vtoroj polovine sorokovyh godov, odnako s poyavleniem turbovintovyh dvigatelej eta sistema otpala. Znachitel'no bol'shee primenenie nashla neskol'ko inaya sistema: moshchnost', kotoruyu poluchala turbina ot vyhlopnyh gazov, podavalas' na privod nagnetatelya, i dvigatel' osvobozhdalsya takim obrazom ot dopolnitel'nyh zatrat moshchnosti na vrashchenie nagnetatelya. Dostoinstvo podobnyh turbokompressornyh agregatov zaklyuchalos' v osnovnom v obespechenii imi bol'shoj vysotnosti dvigatelya i primenyalis' oni poetomu na special'nyh vysotnyh samoletah -- rekordnyh ili voennyh razvedchikah i istrebitelyah. Dlya sravneniya manevrennyh harakteristik samoletov s nevysotnymi i vysotnymi dvigatelyami neobhodimo prinyat' nekotoruyu sistemu sravneniya. Ochevidno, chto na maloj vysote samolet s nevysotnym dvigatelem budet bolee manevrennym. Na bol'shih vysotah, naoborot, bolee manevrennym budet samolet s vysotnym dvigatelem. Odnako vysotnosti byvayut raznye i poetomu trudno vybrat' vysotu dlya sravneniya. Mozhno proizvodit' sravnenie po maksimal'nym peregruzkam, nezavisimo ot vysoty. Mozhno provesti i takoe uslovnoe sravnenie: znaya moshchnost' vysotnogo dvigatelya Np na raschetnoj vysote, nahodim zatem ego moshchnost' na maloj vysote Ne, kak esli by on byl nevysotnym, ili, inache govorya, prodolzhaem ego harakteristiku moshchnosti po vysotam do vysot, men'shih raschetnoj, vplot' do urovnya zemli. Po etoj moshchnosti nahodim peregruzku nue i dlya samoletov s vysotnymi dvigatelyami. Sleduet eshche ukazat', chto vysotnost' dvigatelej zavisit takzhe i ot skorosti poleta, esli zabornik vozduha postavlen protiv potoka i v nem ispol'zuetsya szhatie ot skorostnogo napora. Perejdem k obzoru manevrennyh samoletov perioda 1932-- 1938 gg. Osnovnye harakteristiki rassmotrennyh samoletov dany v tabl. 3. Poskol'ku oni imeli vysotnye dvigateli s vintami izmenyaemogo shaga, znacheniya Y i nu dany dlya moshchnostej Nr i Ne. Harakteristiki virazhej privedeny dlya malyh vysot, no pri uslovii, chto peregruzka sootvetstvuet moshchnosti na raschetnoj vysote. Na samom dele moshchnost' u zemli neskol'ko men'she, chem na raschetnoj vysote, no zato plotnost' vozduha vyshe, i poetomu v oblasti vysot ot zemli do raschetnoj pod®emnaya sila, a sledovatel'no, i peregruzka primerno postoyanny. Samymi zamechatel'nymi po manevrennym harakteristikam dlya vtoroj poloviny tridcatyh godov yavlyayutsya samolety konstrukcii N. N. Polikarpova -- "I-15", "I-16" i ego modifikacii i samolet "I-153". Poslednij samolet mozhno rassmatrivat' kak samoe vysokoe dostizhenie v oblasti konstruirovaniya manevrennyh samoletov s porshnevymi dvigatelyami. Samolet "I-153" imel maksimal'nuyu peregruzku na maloj vysote okolo 4, a po ekvivalentnoj moshchnosti -- bolee 5. |to pozvolyalo samoletu vypolnyat' pilotazh s vysokimi peregruzkami v techenie dlitel'nogo vremeni bez poteri energii. Samolet "I-153" yavlyaetsya dal'nejshim razvitiem samoletov "I-5" i "I-15". Snachala byl sdelan perehod ot samoletov "I-5" k samoletam "I-15"; oba oni predstavlyayut soboj biplany primerno s odinakovymi razmahami i ploshchadyami kryl'ev. Moshchnost' dvigatelya u samoleta "I-15" v poltora raza vyshe, a ekvivalentnaya dazhe v dva raza vyshe, chem u "I-5"; odnako ves pustogo samoleta "I-15" uvelichen primerno na 30%, a poletnyj ves na 20% po sravneniyu s vesom samoleta "I-5". Maksimal'naya pod®emnaya sila uvelichilas' na 30% i koefficient peregruzki na maloj vysote -- primerno na 8%, dostignuv velichiny okolo 3,5. Na vysotah bolee 2,5 km preimushchestvo v manevrennoj peregruzke sostavlyaet okolo 30%. Na samolete "I-15" byli sdelany takzhe nekotorye aerodinamicheskie uluchsheniya shassi, kapota dvigatelya i dr. Samolet "I-153", vypushchennyj primerno cherez 4 goda posle samoleta "I-15", imel eshche bolee moshchnyj vysotnyj dvigatel', na nem byli ustanovleny ubirayushcheesya shassi i zakrytaya kabina. |to dalo uvelichenie aerodinamicheskogo kachestva s 9,7 do 11. Na manevrennyh harakteristikah, estestvenno, skazalos' v osnovnom uvelichenie moshchnosti dvigatelya primerno na 30% pri uvelichenii poletnogo vesa primerno na 17%. V rezul'tate manevrennaya peregruzka uvelichilas' primerno na 15%, a na bol'shih vysotah -- na 30% blagodarya bolee znachitel'noj vysotnosti dvigatelya. Samolet "I-153" byl poslednim istrebitelem-biplanom s porshnevym dvigatelem i imel naibolee vysokie harakteristiki po sravneniyu so svoimi predshestvennikami i s nahodivshimisya v ekspluatacii odnovremenno s nim manevrennymi biplanami. Vysokie harakteristiki samoleta "I-153" polucheny v rezul'tate bol'shogo opyta konstruktorskoj deyatel'nosti N. N. Polikarpova, celeustremlenno napravlennoj na sozdanie manevrennogo istrebitelya. N. N. Polikarpovym byl postroen celyj ryad samoletov-biplanov, kotorye imeli vysokie harakteristiki dlya svoego vremeni. Odnako on ponimal, chto biplanam prisushchi organicheskie nedostatki i chto perehod na monoplany neizbezhen. V 1934 g. N. N. Polikarpov vypuskaet svoj znamenityj samolet "I-16", v kotorom on stremilsya sovmestit' skorostnye i manevrennye svojstva. Hotya k 1934 g. istrebiteli-monoplany stali stroit' i drugie konstruktory, otechestvennye i inostrannye, tem ne menee, samolet "I-16" byl ves'ma originalen po svoim formam; on kazalsya chrezmerno korotkim i tuponosym. Hvostovoe operenie raspolagalos' pochti vsled za krylom, i eto vyzyvalo somnenie po povodu ustojchivosti samoleta. Byli opaseniya i otnositel'no nadezhnosti ego vyhoda iz shtopora. Samolet ispytyval zamechatel'nyj master vysshego pilotazha -- Valerij Pavlovich CHkalov; pri ispytaniyah samolet pokazal zamechatel'nye dlya togo vremeni skorostnye i manevrennye kachestva. Imenno vo vremya etih ispytanij bylo pokazano, chto skorost' yavlyaetsya vazhnejshim faktorom manevrennosti, tak kak samolet, poluchiv razgon, priobretaet dopolnitel'nuyu kineticheskuyu energiyu i pri malom lobovom soprotivlenii eta energiya sohranyaetsya dlitel'noe vremya. Iz materialov, privedennyh v tabl. 3, vidno, chto po harakteristike vesa pustogo KG0 samolet "I-16" malo ustupal luchshim istrebitelyam-biplanam, a ego harakteristika soprotivleniya byla pochti vdvoe men'she, chem u nih (F0=0,4). Koefficient peregruzki u samoleta "I-16" byl bolee 3, a s bolee moshchnym dvigatelem -- bolee 3,5 na maloj vysote. Somneniya v otnoshenii ustojchivosti samoleta "I-16" bystro rasseyalis'. Pravda, pervye serii samoleta, na kotorom byl ustanovlen otnositel'no legkij dvigatel', imeli zadnyuyu centrovku i nedostatochnuyu ustojchivost' po peregruzke. Nekotorym letchikam eto dazhe nravilos', tak kak gradient usiliya po peregruzke byl mal i samolet byl ochen' "rezvym". Odnako to, chto bylo horosho pri manevrirovanii v horoshuyu pogodu, okazalos' plohim pri polete v slozhnyh meteorologicheskih usloviyah pri otsutstvii vidimosti. V etih usloviyah letchik ne mog kontrolirovat' povedenie samoleta po uglovoj skorosti tangazha. Posle ustanovki bolee tyazhelyh dvigatelej centr tyazhesti samoleta sdvinulsya vpered, i samolet stal prost v pilotirovanii, nesmotrya na svoj korotkij hvost. Udalenie hvostovogo opereniya ot centra tyazhesti samoleta skazyvaetsya na dempfiruyushchem effekte prodol'nogo dvizheniya; odnako eto ne edinstvennyj faktor; dempfirovanie v bol'shoj mere opredelyaetsya dejstviem kryla. Pri harakteristikah plotnosti rsam=G/gSl, prisushchih samoletu "I-16", dempfirovanie prodol'nyh dvizhenij dostatochno veliko. Samolet "I-16", buduchi blizkim k biplanam po peregruzke, imel znachitel'no men'shuyu ploshchad' kryl'ev i, sledovatel'no, bolee vysokuyu udel'nuyu nagruzku. |to ne otrazilos' sushchestvenno na ego vzletno-posadochnyh harakteristikah, osobenno na posleduyushchih modifikaciyah samoleta, snabzhennyh posadochnymi shchitkami, odnako radiusy krivizny traektorii pri manevre s maksimal'noj peregruzkoj uvelichilis', chto vidno iz tabl. 3. Samolet "I-16" yavilsya kak by promezhutochnym zvenom dlya perehoda k skorostnym istrebitelyam-monoplanam perioda vtoroj mirovoj vojny. Na nem stal vozmozhen vysshij pilotazh v vide kombinacii i vrashchenij i dvizhenij v vertikal'noj ploskosti, chto yavlyaetsya harakternym dlya sovremennoj programmy vysshego pilotazha. Opaseniya v otnoshenii trudnosti vyhoda samoleta iz shtopora ne opravdalis'. Poslushav spory uchenyh, v kotoryh prinimal uchastie i avtor, V. P. CHkalov reshil ispytat' samolet, i okazalos', chto dazhe pri zadnej centrovke samolet legko vyhodil iz shtopora, chego ne nablyudalos' u samoletov-biplanov "I-15" i "I-153". V. P. CHkalovym byla dazhe predlozhena novaya figura -- voshodyashchij shtopor. Samolet razgonyalsya putem snizheniya, vyvodilsya na vertikal'nuyu voshodyashchuyu traektoriyu, i zatem, kogda skorost' v dostatochnoj mere umen'shalas', ruli stavilis' v shtopornoe polozhenie i samolet delal shtopor vverh, poka ne issyakal zapas skorosti. Usloviya nachala shtopora opredelyalis' dopustimoj peregruzkoj po prochnosti samoleta. Preimushchestvo samoleta "I-16" v otnoshenii manevrennosti opredelyalos' takzhe bolee vysokim urovnem kineticheskoj energii pri polete na maksimal'noj skorosti. Tak, esli dlya samoletov "I-5" i "I-15" znacheniya hk byli sootvetstvenno 310 i 400 m, to dlya samoleta "I-16" i ego modifikacii 1938 g. eti znacheniya byli sootvetstvenno ravny 630 i 700 m. Kak my uzhe ukazyvali, s nachalom vtoroj mirovoj vojny ot razdeleniya samoletov-istrebitelej na skorostnye i manevrennye otkazalis', poskol'ku dominiruyushchim faktorom pri vypolnenii vertikal'nyh manevrov stal zapas kineticheskoj energii. Otsutstvie podrazdeleniya istrebitelej na skorostnye i manevrennye nuzhno ponimat' v smysle osobennostej ih aerodinamiki. Odnako sama po sebe bol'shaya skorost', opredelyayushchaya zapas kineticheskoj energii, eshche ne harakterizuet manevrennye svojstva v manevrennom boyu, tak kak dazhe ochen' bol'shoj zapas kineticheskoj energii, ili vernee polnoj energii (vklyuchaya i nachal'nuyu vysotu poleta), mozhet byt' izrashodovan pri manevrirovanii s bol'shimi peregruzkami. Po svoej aerodinamike i po moshchnosti dvigatelej istrebiteli SSSR, Germanii, Anglii i SSHA byli dovol'no blizki drug k drugu; eto obstoyatel'stvo bylo obuslovleno vzaimnym oznakomleniem s konstruktivnymi ideyami, kotoroe imelo mesto i do vojny i eshche bolee usililos' vo vremya vojny blagodarya zahvatu sbityh samoletov. Manevrennost' kazhdogo istrebitelya mozhno bylo povysit', umen'shiv ego poletnyj ves. Tak, naprimer, izvestnyj nemeckij istrebitel' Messershmidt Me-109" imel dve modifikacii: odnu s bolee moshchnym vooruzheniem i, sledovatel'no, bolee tyazheluyu -- "G" i vtoruyu -- legkuyu, manevrennuyu -- "F". Raznica v vesah etih modifikacij samoletov i sootvetstvenno v znacheniyah nu sostavlyala 15-20%. Oblegchenie samoletov dostigalos' v osnovnom putem umen'sheniya zapasa topliva, boepripasov, chisla stvolov oruzhiya i t. p. |ti meropriyatiya v znachitel'noj mere uhudshali boevye kachestva samoletov. CHem men'she byl ves pustogo samoleta ili, vernee, chem men'she byla velichina Y/G0, tem bol'she byla vozmozhnost' oblegchit' samolet. Ne vpadaya v preuvelichenie dostizhenij otechestvennoj nauchnoj i konstruktorskoj mysli, mozhno utverzhdat', chto v otnoshenii vesa konstrukcii sovetskie istrebiteli byli sredi luchshih. V dannoj rabote my ne budem analizirovat' harakteristiki istrebitelej vtoroj mirovoj vojny. V tabl. 3 privedeny harakteristiki samoleta "YAk-1M", special'no oblegchennogo dlya povysheniya manevrennyh harakteristik. Esli rassmatrivat' znacheniya KG0 i nu etogo samoleta, otnesennye k dejstvitel'noj moshchnosti u zemli, to ves konstrukcii u nego okazyvaetsya vyshe, a nu men'she, chem u luchshih istrebitelej-biplanov. Odnako, esli otnesti eti harakteristiki k ekvivalentnoj moshchnosti, to konstrukciya dolzhna byt' ocenena kak ochen' legkaya, a znachenie nu kak dostatochno vysokoe. Dlya illyustracii razvitiya manevrennyh samoletov v period 1913-- 1938 gg. my postroili na ris. 6 i 7 grafiki, dayushchie izmenenie osnovnyh pokazatelej manevrennyh samoletov po godam. Na ris. 6. dano izmenenie maksimal'nogo znacheniya koefficienta peregruzki nu. Kak vidno, v period pervoj mirovoj vojny znachenie nu vozroslo primerno na 30%, chto sootvetstvuet uvelicheniyu gorizontal'noj sostavlyayushchej peregruzki na 40%. V period 1920-- 1930 gg. znachenie nu povyshalos' sravnitel'no medlenno, a zatem temp rosta uvelichilsya, i k 1938 g. nu dostiglo velichiny 4, t. e. vdvoe bol'shej, chem pered nachalom pervoj mirovoj vojny. Na ris. 6 punktirom pokazano izmenenie velichiny ekvivalentnoj peregruzki dlya samoletov s vysotnymi dvigatelyami. Napomnim, chto eta velichina harakterizuet peregruzku pri manevre na bol'shih vysotah. Kak vidno, primenenie vysotnyh dvigatelej dalo ochen' rezkoe povyshenie nu po godam. Dlya polucheniya velichiny nu na vysotah, prevyshayushchih granicu vysotnosti dvigatelej, nuzhno vospol'zovat'sya grafikom, privedennym na ris. 3. Naprimer, dlya samoleta "I-5" s dvigatelem maloj vysotnosti peregruzka u zemli ravna 3,25. Pod®emnaya sila na vysote 4 km pri vinte fiksirovannogo shaga sostavit 0,59 ot ee znacheniya u zemli (sm. ris. 3), a koefficient peregruzki budet raven 0,59•3,25=1,92. Pishnoff-151.gif Ris. 6. Grafik izmeneniya maksimal'nogo znacheniya koefficienta peregruzki manevrennyh istrebitelej po godam U samoleta "I-153" ekvivalentnaya peregruzka ravna 5,25 (sm. ris. 6); koefficient padeniya peregruzki na vysote 4 km pri vinte izmenyaemogo shaga budet raven 0,63 (sm. ris. 3) i koefficient peregruzki budet raven nu=0,63 • 5,25 = 3,3, t. e. na 70% bol'she, chem u samoleta "I-5". Na maloj vysote preimushchestvo v velichine peregruzki u samoleta "I-153" po sravneniyu s ee velichinoj u samoleta "I-5" budet lish' okolo 20%. Na ris. 7 dano izmenenie koefficienta vesa pustogo samoleta po godam. My uzhe ukazyvali, kakoe vazhnoe znachenie dlya polucheniya vysokoj manevrennosti imeet velichina KG0. CHem men'she velichina KG0, tem bol'shaya peregruzka mozhet byt' poluchena pri opredelennom znachenii otnositel'noj velichiny poleznoj nagruzki. Esli zhe znachenie KG0 veliko, to samolet mozhet okazat'sya manevrennym tol'ko pri otnositel'no maloj nagruzke. Kak vidno iz grafika, privedennogo na ris. 7, rezkoe umen'shenie znacheniya KG0 imelo mesto v period pervoj mirovoj vojny, a zatem vozmozhnost' ego umen'sheniya byla pochti ischerpana. Punktirnoj liniej dano izmenenie velichiny KG0, otnesennoj k ekvivalentnoj moshchnosti vysotnyh dvigatelej; kak vidno iz grafika, s rostom vysotnosti proizoshlo novoe znachitel'noe umen'shenie KG0. Pishnoff-152.gif Ris. 7. Grafik izmeneniya koefficienta vesa manevrennyh istrebitelej bez nagruzki po godam Esli by v sovremennyh usloviyah skonstruirovat' manevrennyj samolet s turbovintovym dvigatelem, to velichina KG0 okazalas' by u nego znachitel'noj men'shej, chem u samoleta s porshnevym dvigatelem, i, sootvetstvenno, mozhno bylo by poluchit' vysokuyu manevrennuyu peregruzku. Odnako eshche bolee vygodno ispol'zovat' turboreaktivnyj dvigatel'. Opredelenie maksimal'noj peregruzki dlya samoleta s turboreaktivnym dvigatelem dovol'no prosto. Dlya etogo nuzhno vzyat' silu tyagi TRD R pri skorosti, sootvetstvuyushchej manevru, t. e. okolo 85% staticheskoj tyagi R0; etu tyagu nuzhno umnozhit' na aerodinamicheskoe kachestvo i razdelit' na ves samoleta. My poluchim: ny=0,85K*P0/G. Tak, pri znacheniyah P0/G, ravnyh 0,5-0,7, my poluchim znachenie , ny ravnoe 4,5-6 i dazhe bol'she. Mozhno sdelat' special'nyj samolet so znacheniem P0/G bol'she edinicy, i togda mozhno poluchit' ny bolee 8. Odnako takaya peregruzka budet ochen' tyazhela dlya letchika. Samolety s TRD imeyut znachenie P0/G ne menee 0,25, togda pri horoshem aerodinamicheskom kachestve ny budet ne menee 3. S podnyatiem na vysotu ny budet umen'shat'sya primerno po zakonu Pishnoff-153.gif do granicy stratosfery, a zatem -- proporcional'no izmeneniyu davleniya. LETNO-TEHNICHESKIE HARAKTERISTIKI NEKOTORYH MANEVRENNYH SAMOLETOV Dlya togo chtoby poznakomit' chitatelya s letno-tehnicheskimi harakteristikami manevrennyh samoletov perioda 1913-- 1938 gg., t. e. za dvadcat' pyat' let ih razvitiya, my privedem materialy, poluchennye putem poverochnyh raschetov s ispol'zovaniem sovremennyh metodov. My vybrali samolety, vo-pervyh, harakternye s tochki zreniya istorii ih razvitiya, i, vo-vtoryh, blizkie k samoletam, primenyavshimsya v russkoj i sovetskoj aviacii. Vozglavit' etu gruppu dolzhen samolet francuzskoj konstrukcii "Moran-ZH" (1913 g.), na kotorom mnogo letal P. N. Nesterov i na kotorom on taranil avstrijskij samolet. Letali na nem i mnogie drugie russkie letchiki v period 1914-- 1917gg. Obuchenie na samolete "Moran" proizvodilos' i posle Oktyabr'skoj revolyucii, v period 1918-- 1922 gg., prichem etot samolet ispol'zovalsya dlya obucheniya vysshemu pilotazhu, poka na smenu emu ne prishel samolet U-1 ("Avro"). Samolet "Moran-ZH" byl uzhe podrobno opisan v stat'e "Na chem letal P. N. Nesterov", i zdes' my ne budem vozvrashchat'sya k nemu. Samolet "N'yupor-17" Vtorym samoletom, na kotorom neobhodimo ostanovit'sya, budet tozhe samolet francuzskoj konstrukcii -- "N'yupor-17", na kotorom letali, dralis' s nepriyatelem, demonstrirovali vysshij pilotazh, veroyatno, vse russkie i sovetskie letchiki-istrebiteli v period 1916-- 1922 gg. Polutoroplany "N'yupor" (sm. ris. 2, b i ris. 8) primenyalis' v raznyh modifikaciyah, no samolet "N'yupor-17" byl samym tipichnym iz nih, i bol'shoe kolichestvo takih samoletov bylo postroeno v Rossii. Na samoletah "N'yupor-17" dralis' sovetskie letchiki s samoletami interventov, razyskivali vojska belogvardejcev i interventov, shturmovali ih pulemetnym ognem i dazhe proizvodili bombometanie. Mnogo nedostatkov imeli samolety "N'yupor-17" -- oni legko sryvalis' v shtopor, razrushalis' v polete, chasto lomalis' pri posadke, odnako dostoinstvami ih byli bol'shaya "rezvost'" pri manevrirovanii i horoshij obzor dlya letchika. Pishnoff-154.gif Ris. 8. Samolet "N'yupor-17" -- vidy speredi i sverhu Na ris. 9 privedeny polyara samoleta "N'yupor-17" i profil' ego kryl'ev; kak vidno iz risunka, samolet imel tonkoe krylo so znachitel'noj kriviznoj srednej linii. |ffektivnoe udlinenie kryla okolo 5; po izvestnoj maksimal'noj skorosti i primernomu znacheniyu koefficienta poleznogo dejstviya vinta byla najdena ekvivalentnaya vrednaya ploshchad' F0=0,76 m, posle chego okazalos' vozmozhnym sostavit' uravnenie polyary: Ch=0,065 + 0,065Su2 V rajone Sumah i na malyh Su polyara "otvalivaet" ot teoreticheskoj, kak pokazano na ris. 9. Maksimal'noe aerodinamicheskoe kachestvo poluchilos' ravnym primerno 7,7. Zatem po harakteristike dvigatelya "Ron" (moshchnost'yu 110 l. s.) byl podobran vint diametrom 2,45 m i shagom 2,75 m. Harakteristiki tyagi i poleznoj moshchnosti byli opredeleny obychnymi priemami, putem sopostavleniya koefficientov moshchnosti vinta Pishnoff-155.gif s analogichnymi koefficientami dlya dvigatelya. Na ris. 10 privedeny harakteristiki potrebnoj i raspolagaemoj moshchnostej, dlya vysot poleta 0, 2, 4 i 6 km. Pri raschete potrebnoj moshchnosti na maloj vysote i maloj skorosti byla uchtena vertikal'naya sostavlyayushchaya tyagi, i eto dalo umen'shenie minimal'noj skorosti primerno na 12%. Pishnoff-156.gif Pishnoff-157.gif Ris. 9. Profil' kryla i polyara samoleta "N'yupor-17" Po peresecheniyam potrebnyh i raspolagaemyh moshchnostej byli opredeleny maksimal'nye skorosti (ris. 11). Po maksimal'nym izbytochnym moshchnostyam DN=Nr-- Np byli opredeleny maksimal'nye vertikal'nye skorosti i podschitano vremya pod®ema na raznye vysoty. Dlya rascheta virazhej byl postroen vspomogatel'nyj grafik (ris. 12) zavisimosti potrebnoj Qgor i raspolagaemoj R tyagi ot kineticheskoj vysoty hk=V2/2g. Provedya na etom grafike pryamye iz nachala koordinat, poluchim rezhimy poleta s maksimal'noj peregruzkoj; velichina peregruzki ravna otnosheniyu P/Qgop v tochkah peresecheniya lucha s krivymi raspolagaemoj i potrebnoj tyagi. Maksimal'naya pod®emnaya sila okazalas' ravnoj Ymah=1360 kG; po priblizhennomu raschetu my poluchili velichinu 1320 kG. Na ris. 13 dany harakteristiki manevrennosti samoleta na maloj vysote. Minimal'nyj radius virazha okazalsya ravnym okolo 50 m i minimal'noe vremya soversheniya kruga-- 10 sek. Byl proizveden takzhe raschet virazha dlya gipoteticheskogo sluchaya, kogda pri bol'shih Su polyara ne "otvalivaet", a prodolzhaet sledovat' zakonu Sh = 0,065(1+ Su2). Pishnoff-158.gif Ris 10 Grafik raspolagaemyh moshchnostej dvigatel'noj gruppy i moshchnostej, potrebnyh dlya gorizontal'nogo poleta samoleta "N'yupor-17" Poluchennye rezul'taty pokazany na ris. 12 i 13 punktirnoj liniej. Podobnoe prodlenie polyary imelo by mesto pri bolee shirokih kryl'yah. Kak vidno iz risunkov, eto dalo by neznachitel'noe uvelichenie peregruzki, no znachitel'no umen'shilo by radius i vremya virazha (vremya virazha snizilos' by do 8,1 sek, a radius byl by raven 35 m). Sleduet ukazat', chto esli u samoleta "N'yupor" srednyaya shirina kryla (summa shiriny verhnego i nizhnego kryl'ev) sostavlyala okolo 1,9 m, to u anglijskogo samoleta Sopvich "Kemel" ona byla ravna 2,7 m. Pri vzlete samoleta "N'yupor" srednee znachenie sily tyagi sostavlyalo okolo 250 kG, ili 45% vesa. |to dovol'no bol'shaya tyaga, kotoraya davala srednee uskorenie, ravnoe so 4 m/sek2; pri otryve na skorosti, ravnoj 20 m/sek, vremya razbega budet ravno 5 sek i dlina razbega -- 50 m. Pri skorosti vstrechnogo vetra 5 m/sek dlina razbega sostavlyala vsego 30 m. Pishnoff-159.gif Ris. 11 Grafik skorostej i skoropod®emnosti samoleta "N'yupor-17" Pishnoff-160.gif Ris. 12. Grafik dlya rascheta maksimal'noj peregruzki samoleta "N'yupor-17" Vzlet samoleta "N'yupor" byl ochen' effektnym -- posle ochen' korotkogo razbega samolet pochti srazu perehodil na nabor vysoty pod uglom 16o-17o. Nekotorye letchiki posle otryva nachinali vypolnyat' spiral'nyj nabor vysoty. Pri krene v 45o i skorosti okolo 100 km/chas samolet mog vypolnyat' spiral' s radiusom okolo 70 m, sovershaya odin vitok za 17 sek i nabiraya okolo 80 m vysoty. Spiral'nyj vzlet byl ochen' opasen, tak kak v sluchae ostanovki dvigatelya na maloj vysote letchik ne uspeval perevesti samolet na planirovanie i on obychno perehodil v shtopor. Pishnoff-161.gif Ris. 13 Harakteristiki manevrennosti samoleta "N'yupor-17" na maloj vysote Raschet rashoda topliva v polete pokazal, chto minimal'nyj chasovoj rashod sostavlyal okolo 12 kg/chas pri skorosti 100 km/chas i okolo 25 kg/chas na moshchnosti, blizkoj k maksimal'noj. Pri zapase topliva, ravnom okolo 60 kg, vremya poleta s manevrirovaniem sostavlyalo okolo 2 chas. Maksimal'nuyu dal'nost' samolet imel pri skorosti 125 km/chas, pri kilometrovom rashode 0,12 kg/km; pri etih usloviyah maksimal'naya dal'nost' mogla sostavit' okolo 500 km. Privedennye materialy mogut dat' izvestnoe predstavlenie o tom, chto predstavlyal soboj istrebitel' vremen pervoj mirovoj vojny. Pri nerabotayushchem dvigatele vint obychno ostanavlivalsya i velichina vrednoj ploshchadi stanovilas' ravnoj okolo 1,2 m, a aerodinamicheskoe kachestvo K=6. Pri skorosti 80-85 km/chas skorost' snizheniya byla ravna 4 m/sek; pri spirali s krenom v 45o i skorosti 100 km/chas radius spirali byl raven okolo 80 m, vremya vitka -- 20 sek i snizhenie za odin vitok -- okolo 120 m. Samolet I-5 Samolet "I-5" (ris. 14) byl razrabotan gruppoj konstruktorov pod rukovodstvom N. N. Polikarpova i D. P. Grigorovicha v 1930 g. |to byl tipichnyj biplan s dvigatelem vozdushnogo ohlazhdeniya, imeyushchim zvezdoobraznoe raspolozhenie cilindrov. Vnachale na kazhdom cilindre byl individual'nyj obtekatel', a zatem byl primenen obshchij kol'cevoj obtekatel'. Pishnoff-162.gif Ris 14 Shema istrebitelya "I-5" Kryl'ya samoleta imeli dovol'no tolstyj profil' s ploskoj nizhnej storonoj. Kazalos' by, ni po sheme, ni po moshchnosti dvigatelya samolet ne otlichalsya ot ranee postroennyh istrebitelej. Ego dostoinstva opredelyalis' malym vesom pustogo samoleta i bol'shim znacheniem peregruzki pri manevre; horosho byli otrabotany i ego organy upravleniya. Na ris. 15 dany polyary i profil' kryla samoletov "I-5" i "I-153". Na ris. 16 dany grafiki skorostej po vysotam i vertikal'nyh skorostej dlya samoleta "I-5". Dlya rascheta manevrov samoleta udobno primenit' takuyu posledovatel'nost'. Dlya nekotoroj skorosti V my znaem maksimal'nuyu silu tyagi dvigatel'noj gruppy R; pri ustanovivshejsya skorosti poleta ili manevra eta tyaga dolzhna byt' ravna sile soprotivleniya; otsyuda my mozhem najti koefficient soprotivleniya Sx=P/qS, a, pol'zuyas' polyaroj ili formuloj dlya nee, po Sh, nahodim Su, i togda velichina pod®emnoj sily budet: Pishnoff-166.gif Pishnoff-163.gif Pishnoff-164.gif Ris. 15. Profil' kryla i polyary samoletov istrebitelej "I-5" i "I-153" Pishnoff-165.gif Ris. 16. Harakteristiki skorostej i skoropod®emnosti samoleta "I-5" Pishnoff-171.gif Ris. 17. Harakteristiki tyagi i maksimal'noj pod®emnoj sily samoleta "I-5" dlya maloj vysoty Proizvedya takie raschety dlya ryada skorostej, my smozhem postroit' grafik pod®emnoj sily po skorosti (ris. 17); zatem opredelim koefficient peregruzki nu dlya zhelaemogo znacheniya vesa samoleta i najdem radius virazha i vremya soversheniya kruga: Pishnoff-167.gif Velichiny ny, r, t nanosim na grafik (ris. 18). Podobnyj raschet mozhno prodelat' i dlya drugoj vysoty, vzyav sootvetstvenno silu tyagi i znachenie skorostnogo napora dlya etoj vysoty. Samolet I-153 Kak my uzhe ukazyvali, dal'nejshim razvitiem samoleta "I-5" yavilsya samolet "I-15", kotoryj imel bolee moshchnyj dvigatel' i neskol'ko uluchshennuyu aerodinamiku. U samoleta "I-153" krome dal'nejshego povysheniya moshchnosti dvigatelya vozdushnogo ohlazhdeniya byla bolee sushchestvenno uluchshena aerodinamika. Poetomu my ne budem privodit' harakteristiki samoleta "I-15", a pryamo perejdem k samoletu "I-153", u kotorogo manevrennye harakteristiki byli naibolee vysokimi i kotoryj byl poslednim iz manevrennyh biplanov. Oba samoleta, "I-15" i "I-153", byli skonstruirovany pod rukovodstvom N. N. Polikarpova. Shema samoleta "I-153" privedena na ris. 19, ego polyara byla privedena na ris. 15; ona otlichaetsya ot polyary samoleta "I-5" tol'ko men'shim znacheniem Sh i tem, chto aerodinamicheskoe kachestvo povysilos' do znacheniya K=11. Harakteristika poleznoj moshchnosti byla postroena dlya vinta izmenyaemogo shaga pri uslovii sohraneniya postoyannogo chisla oborotov nezavisimo ot vysoty i skorosti poleta. Pishnoff-172.gif Ris. 18. Harakteristiki manevrennosti samoleta "I-5" na maloj vysote Pishnoff-173.gif Ris. 19. Shema istrebitelya "I-153" Raschet gorizontal'nyh i vertikal'nyh skorostej proizvodilsya po grafiku poleznyh i potrebnyh moshchnostej. Pri raschete potrebnyh moshchnostej Npotp=QV/75 pod®emnaya sila samoleta opredelyalas' s uchetom vertikal'noj sostavlyayushchej tyagi, pri ispol'zovanii geometricheskogo postroeniya na polyare, predlozhennogo N. E. ZHukovskim (ris. 20). Na ris. 21 privedeny gorizontal'nye skorosti poleta i vremya pod®ema na vysoty. Kak vidno iz grafika, skoropod®emnost' samoleta ochen' vysokaya. Skorost' otryva pri vzlete ravna okolo 35 m/sek pri srednem znachenii sily tyagi 850 kG; srednee uskorenie pri razbege jsr=3,8 m/sek2, vremya razbega -- 9 sek i dlina razbega okolo 160 m. Raschet harakteristik manevrennosti na maloj vysote proizvodim takim zhe metodom, kak delali eto dlya samoleta "I-5" (ris. 22). Na etom zhe grafike nanesena harakteristika peregruzki, dopustimoj po usloviyu Cydop=0,85Sumah, nu dop = Cydop qS/G. Pishnoff-174.gif Ris. 20. Polyary samoleta "I-153" bez tyagi i s tyagoj Pishnoff-175.gif Ris. 21. Harakteristiki skorostej i skoropod®emnosti samoleta "I-153" Pishnoff-176.gif Ris. 22. Harakteristiki manevrennosti samoleta "I-153" na maloj vysote Zatem, kak my eto uzhe delali ranee, nahodim radius virazha i vremya soversheniya polnogo kruga; eti raschety proizvodilis' dlya poletnogo vesa 1700 kG. Kak vidno iz grafika, maksimal'naya peregruzka dohodit do 3,6 i minimal'noe vremya virazha sostavlyaet okolo 11 sek, t. e. pochti takoe zhe, kak i u samoleta "I-5". U samoleta "I-153", kak eto bylo i u samoleta "I-15", verhnee krylo sdelano po sheme "chajka", t. e. ono ne prohodit nad fyuzelyazhem, kak eto bylo tipichno dlya biplanov, a vygibaetsya i primykaet k fyuzelyazhu. |to sdelano dlya uluchsheniya obzora vpered, chto ochen' vazhno dlya istrebitelya. Blagodarya takoj sheme obrazuetsya ne tol'ko znachitel'naya bokovaya poverhnost', no, slivayas' s fyuzelyazhem, eta poverhnost' pridaet krylu bolee vysokoe udlinenie. Osnovnye kryl'ya, kotorye ne dayut bokovoj sily, ekraniruyut bokovye poverhnosti kak shajby i tozhe uvelichivayut ih udlinenie. V rezul'tate rascheta bylo polucheno, chto aerodinamicheskoe kachestvo v bokovom napravlenii, t. e. sootnoshenie koefficienta bokovoj sily Cz i koefficienta soprotivleniya Ch imeet velichinu 3,5-- 4,0. Gradient bokovoj sily men'she gradienta pod®emnoj sily primerno v pyat' raz. |ffektivnyj razmah bokovyh poverhnostej blagodarya ekraniruyushchemu dejstviyu kryl'ev poluchilsya ravnym okolo 3 m i togda maksimal'noe znachenie bokovoj sily okazyvaetsya ravnym okolo 2000 kG, t. e. bol'she vesa samoleta. Blagodarya etomu samolet "I-153" byl sposoben letat' po gorizontali s krenom 90o, t. e. na boku. Podobnyj svoeobraznyj vid poleta vypolnyalsya prakticheski. Samolet I-16 Kak my uzhe ukazyvali, namereniem konstruktora N. N. Polikarpova bylo -- sovmestit' v samolete "I-16" skorostnye i manevrennye kachestva. |to emu udalos' v osnovnom osushchestvit'. Shema samoleta privedena na r