Авиация Второй мировой На главнуюПоиск на сайтеEnglish
 
Интересные факты Факты Документы Моторы Асы РТЭ и РЛЭ НИИ ВВС КА Документы Документы 1938 1938.12.15 1940.04.14 1940.10.02 1940.11.05 1941.06.18 1941.06.19 1941.06.20 1941.07.28 1941.08.19 1942.07.28 1942.09.09 1943.05.14 1943.06.09 1943.07.07 1943.10.08 1943 Тактика Сборник №7 Сборник 7

Немецкое влияние

Константин Косминков. Николай Валуев.

Из известного справочника «Реактивные самолеты мира» (Green W., Cross R. The jet aircraft of the world, London, 1955) о советском истребителе МиГ-15, который наряду с американским F-86 Sabre являлся первым серийным самолетом со стреловидным крылом: «Своей конструкцией, истребитель МиГ-15 много обязан немецким исследованиям аэродинамики стреловидных крыльев, проведенным во время второй мировой войны. В конструкции самолета заметно сильное немецкое влияние». О самолете F-86: «Как и в случае с советским истребителем МиГ-15, при разработке одноместного истребителя F-86 Sabre были использованы данные немецких исследований аэродинамики стреловидных крыльев». Аналогичные высказывания о влиянии немецких исследовательских работ в области аэродинамики на развитие реактивных послевоенных самолетов можно встретить и во многих других справочниках и книгах по истории авиации. Но в чем конкретно выразилось это влияние и какова его «составляющая» в исследованиях проблем скоростной авиации, проводившихся в других странах в период второй мировой войны и после ее окончания, для широкого круга читателей, да и многих специалистов так и остается неясным. Тем более, что в самой Германии до окончания войны ни один самолет со стреловидным крылом в воздух не поднимался*.

* Единственное исключение составляет бомбардировщик Юнкерc Ju 287 с крылом обратной стреловидности, построенный и летавший в 1945 г. Однако, такое крыло долгое время являлось тупиковым направлением в развитии авиации и, несмотря на определенные аэродинамические преимущества, даже в настоящее время не получило сколь-нибудь заметного распространения.

Как уже ясно из сказанного выше, речь идет о немецких исследованиях в области аэродинамики больших скоростей и, в первую очередь, по стреловидным крыльям и крыльям малого удлинения, в частности треугольным. Но сначала немного об истории появления таких крыльев.

Схемы самолета D-5, БИЧ-11, «Дельта-1»

1. Схема самолета D.5 (1910 г.) 2. Мотопланер БИЧ-11 (Б.М. Черановский, 1932 г.) 3. Двухместный легкий самолет «Дельта-1» (А. Липпиш, 1931 г.)

Сегодня стреловидное крыло у многих ассоциируется с реактивными околозвуковыми и сверхзвуковыми самолетами, что вполне естественно. Но так было не всегда. Само по себе стреловидное крыло не является чьим-то персональным изобретением — оно известно чуть ли не с рождения авиации. Чтобы убедиться в этом достаточно посмотреть на схему английского самолета D.5 (1910), построенного по проекту Джона Данна. Крылья бипланной коробки этого оригинального самолета имели стреловидность 30°. До середины 40-х годов в различных странах было построено множество летательных аппаратов самого различного класса и назначения со стреловидным и треугольным (или близким по форме к треугольному) крылом: от планеров и легких самолетов Александра Липпиша (Германия) и Бориса Ивановича Черановского (СССР) до дальних и тяжелых бомбардировщиков, таких, например, как двухмоторный ДБ-ЛК В. Н. Беляева (СССР, 1939) и четырехмоторный ХВ-35 фирмы Нортроп (США. 1946).

Схемы самолета ДБ-ЛК, XB-35

4. Схема дальнего бомбардировщика ДБ-ЛК (1939 г.) 5. Схема тяжелого бомбардировщика Нортроп XB-35 (1946 г.)

Характерном чертой, объединявшей эти аппараты, была их аэродинамическая компоновка. Все они выполнялись и схеме бесхвостка (или полубесхвостка) или летающее крыло, реже — в схеме утка. Стреловидность крыла использовалась исключительно как средство балансировки, то есть для необходимого сближения центра тяжести с точкой приложения равнодействующей подъемной силы (аэродинамическим фокусом). Практика тех лет вызвала потребность в научном рассмотрении физических особенностей обтекания летательных аппаратов со стреловидными крыльями, а также в создании пригодных для инженерного использования методов расчета их аэродинамики, динамики полета и прочности. Правда, все эти задачи не относились к разряду первоочередных проблем самолетостроения и аэродинамики тех лет и скорее воспринимались как экзотические, поскольку именно таковыми считались тогда летающие крылья, утки и бесхвостки. Магистральный путь развития авиации шел в рамках совершенствования традиционных схем самолета.

Хотя фронт научных исследований и области стреловидных крыльев вначале был весьма узок, первые результаты появились довольно скоро. Из них наиболее существенный, можно сказать фундаментальный, был получен в 1921 году в NACA известным впоследствии, а тогда еще сравнительно молодым ученым Максом Mунком (M. Munk). Примечательно, что Мунка в то время интересовали вопросы устойчивости самолетов со стреловидным крылом [ 1 ]. Полученный вывод имел столь важное значение, что о его сути следует сказать особо.

Мунк показал, что для стреловидных крыльев большого удлинения определяющей является только составляющая скорости, перпендикулярная передней кромке крыла, а продольная составляющая при отсутствии вязкости не оказывает никакого влияния на создание подъемной силы и аэродинамического сопротивления [2]. Впоследствии это положение сыграло определенную роль в осмыслении преимуществ стреловидного крыла при больших дозвуковых и сверхзвуковых скоростях.

Как любой теоретический вывод, отмеченный выше результат был получен Мунком в рамках принятой математической модели при определенных допущениях (несжимаемая среда, отсутствие вязкости, большое удлинение- крыла). Поэтому, хотя его вывод и раскрывал физические основы явления, но не давал еще надежных для практики методов расчета обтекания компоновок летательных аппаратов в реальных условиях. Для этого требовалось еще много усилий.

И вот произошло событие, которое могло существенно повлиять на развитие аэродинамики. В 1935 году на международном конгрессе, посвященном аэродинамике больших скоростей, была представлена новая работа А. Буземана (Busemann) - первый научный труд, в котором доказывалось преимущество стреловидного крыла при сверхзвуковой скорости полета [3]. Любопытный факт: в своей работе немецкий ученый рассматривал вопросы подъемной силы крыла, а вовсе не проблему волнового сопротивления (как часто полагают), являющуюся одной из центральных задач аэродинамики сверхзвуковых скоростей. Позднее Буземан писал: «При исследованиях, готовившихся для съезда в честь Вольта в 1955 г. в Риме, я особенно много занимался вопросом о безнадежном падении коэффициента подъемной силы при скоростях в 1,5, 2, 3 раза превышающих скорость звука. Это падение не устраняюсь ни при каком профиле. Возникла идея о применении при сверхзвуковых скоростях стреловидных крыльев. Расчеты показали, что эффект стреловидности оказался большим, чем можно было ожидать» [4].

Казалось бы, основополагающий труд Буземана должен был дать мощный импульс для развития аэродинамики стреловидных крыльев. Но этого не произошло. Более того, о выводах немецкого ученого вскоре забыли. Парадоксально, но факт. Надо сказать, что история науки и техники знает немало подобных примеров. Но в чем дело в данном конкретном случае?

Причина, очевидно, заключалась в следующем.В 20-х, да еще и 30-х годах для ученых-аэродинамиков вопросы, связанные с учетом сжимаемости воздуха, и тем более со сверхзвуковым полетом, представляли в основном чисто теоретический интерес. Уж очень далека была тогда скорость полета самолетов от скорости звука. Как раз к таковым и относилась работа А. Буземана. Ни сам Буземан, ни другие участники конгресса в Риме, в том числе такие выдающиеся ученые как Теодор фон Карман и Сергей Алексеевич Чаплыгин, один из основоположников газовой динамики, не сочли идеи новой работы сколь-нибуль важными для практики самолетостроения.

Прошло целых четыре года, когда немецкий ученый Л. Бетц, работавший в аэродинамической лаборатории Л. Прандтля в Геттингене, указал на целесообразность использования стреловидного крыла также и при больших дозвуковых скоростях. Однако эта идея не стала достоянием мировом научной общественности: осложнение политической обстановки в Европе накануне второй мировой войны обусловило сильное ужесточение секретности и резкое сокращение научных контактов. В СССР этот процесс прошел даже несколько раньше. Со второй половины 30-x годов развитие авиационной науки в европейских странах и в США во многом шло изолированно. И вот в этот период, продолжавшийся до конца второй мировой воины, наибольших успехов в аэродинамике больших скоростей добилась Германия. Ответ на вопрос почему именно Германия, а не США, например, или Англия или Советский Союз, представляется не столь уж сложным. Именно Германия стала первой страной, где реактивную, а следовательно и скоростную, технику начали рассматривать не только как научно-технический эксперимент, а с точки зрения ближайшего практического и, прежде всего, военного применения. Поэтому и некоторые научные направления, а также опытно-конструкторские работы, недавно еще считавшиеся областью более или менее отдаленной перспективы, стали уже представлять интерес практический и при соответствующем государственном финансировании получили ускоренное развитие.

Стоит обратить внимание на тот факт, что уже в середине 30-х годов ученые и многие авиаконструкторы понимали, что эпоха винтомоторной авиации близится к концу и в будущем неизбежен переход на реактивную тягу. Было также понятно, что без соответствующего научного сопровождения эту задачу решить невозможно. Поэтому уже во второй половине 30-х годов во многих странах приступили к созданию довольно крупных аэродинамических труб с большой дозвуковой скоростью потока в рабочей части, способных выдавать надежную количественную информацию для практических нужд самолетостроения. Тогда же стали появляться и сверхзвуковые трубы небольшого пока еще размера, позволявшие проводить тематические исследования качественного характера. Развивались методы расчета в области аэродинамики, газовой динамики, реактивных двигателей.

В этом общем движении трудно отдать безусловный приоритет результатам, полученным и той или иной стране. Но вот в области аэродинамической компоновки высокоскоростных самолетов в бесспорных лидерах оказалась Германия. Работы по стреловидным крыльям и крыльям малого удлинения (о них речь впереди ) во время войны велись в аэродинамической лаборатории в Гёттингене и в главном немецком авиационном научно-исследовательском центре - DVL, (аналог отечественному ЦАГИ), располагавшемся в Адлерсхгофе (Adlershof) близ Берлина. За пять лет деятельности в этом направлении там были получены первые систематические данные об аэродинамических особенностях крыльев нового типа. В процессе той работы родилось много новых идей, впоследствии оказавшихся весьма плодотворными. Однако задача практического применения таких крыльев на самолетах оказалась слишком сложной и до конца войны решить ее не успели.

И вот наступил 1945 год. Военная машина Германии была сокрушена и Союзники получили уникальную возможность проникнуть в научно-технические секреты своего недавнего противника. DVL оказался в восточной зоне оккупации, a Геттинген — в западной. Но прежде, чем рассказывать о том, как был организован поиск немецких исследовательских материалов, что удалось найти, а чего нет, стоит немного сказать о том, что же представлял собой DVL весной 1945 года.

По мнению советских специалистов, DVL - это довольно крупное научно-исследовательское учреждение. В начале 1945 г. там работало 2128 человек, в том числе 13 профессоров, 125 докторов-инженеров (кандидатов технических наук в отечественной терминологии), 465 инженеров и 195 техников, конструкторов и чертежников. В задачи института входили разработка и изучение проблемных вопросом авиации, улучшение и модификация существовавших образцов самолетов, моторов, предметов оборудования, проведение испытаний. DVL располагал высококвалифицированными кадрами, хорошо оборудованными лабораториями и большой производственной базой. В состав DVL организационно входили 18 институтов: Аэродинамики, Лопаточных машин, Прочности самолетов, Термодинамики и рабочего процесса, Моторных установок, Моторной механики, Механики полета, Газодинамики, Исследования материалов, Испытания материалов, Электрофизики, Исследования горючего и смазочного [материалов], Портовых приборов и аэронавигации, Аэрофотографии, Наземной и астрономической навигации, Авиационной медицины, Техники регулирования, Гидроавиации (институт располагался в Гамбурге).

Среди экспериментального оборудования наибольший интерес вызвала скоростная аэродинамическая труба замкнутого типа. Максимальная скорость потока в рабочей части диаметром 2,7 м составляла 400 м/с (М-0,88). Эта труба, отличавшаяся высоким качеством потока (малой турбулентностью в рабочей части), являлась главнейшей экспериментальной установкой DVL для исследований в области больших дозвуковых скоростей. Как удалось выяснить, труба работала еще 20 апреля 1945 г. Все институты DVL располагались в 106 зданиях, из которых 11 пострадало от воздушных бомбардировок (31 здание было полностью разрушено). Но основная часть экспериментальных установок, в том числе скоростная аэродинамическая труба, уцелела. В связи с систематическими бомбардировками научная библиотека DVL, научный секретариат и восемь институтов были в 1943—1945 гг. полностью или частично эвакуированы в небольшие города центра и юга Германии, часть которых оказалась в западной зоне оккупации. Однако основная часть DVL, и том числе и институт аэродинамики, не эвакуировались и оставались в Адлерсхгофе.

Обследование научных и конструкторских центров Германии советскими специалистами началось еще до окончания войны. О том, как это происходило, лучшее представление, думается, может дать доклад председателя специально образованной комиссии по новой технике и изысканиям научно-технических материалов генерал-майора Н. И. Петрова, бывшего тогда начальником научно-исследовательского института самолетного оборудования (НИСО). Доклад охватывает период деятельности комиссии с 28 апреля по 1 августа 1945 г. и приводится с минимальными сокращениями.

«Комиссия ГОКО под председательством генерал-майора Н. И. Петрова в составе 5 человек членов комиссии и 88 экспертов прибыла на территорию Германии 28 апреля 1945 г. и начала свою деятельность в районе Берлина немедленно по прибытии на место.

Основное внимание комиссии было обращено на выявление научно-исследовательских организаций Берлина и близлежащих районов, организация их охраны, учет научных ценностей, составление паспортов и подбор образцов новейших германских самолетов, моторов и других видов новой техники. Комиссия была разбита на несколько групп, каждая из которых обследовала отдельный отведенный ей район.

Были подробно обследованы Темпельгоф, Адлерсгоф, Росток и ряд других районов. Из числа выявленных и обследованных в этих районах организаций, следует особо отметить германский научно-исследовательский авиационный институт DVL, Всегерманский институт испытаний материалов в Далеме, научно-исследовательский институт в Пенемюнде, Военно-воздушная академия в Кладове и большое количество заводских лабораторий и аэродромов (Хеншель, БМВ и др.).

Все обнаруженные объекты вывозились на территорию DVL, где была организована Центральная база и производилась подготовка к отправке в Москву. Главнейшими из объектов, выявленных комиссией, могут считаться:

1) Реактивные двигатели ЮМО-004 и БМВ-003.

2) Самолеты Me-163, Ме-262 и Арадо 234С.

3) Авиационный 24-цшиндровый мотор ЮМО-222.

4) Образцы турбин нагнетателей (так в тексте - Авт.).

5) Стартовый двигатель.

6) Образцы реактивных двигателей Ф-1 и Ф-2.

7) Автоматика и приборы новых типов.

8) Новые стартовые реактивные двигатели.

9) Образцы вооружения, прицепов и пр.

10) Комплектные самолеты Темпест и Тайфун.

По приказу Народного Комиссара Авиационной Промышленности в этот период из состава комиссии была выделена группа под руководством полковника профессора Абрамовича, которой было дано задание полностью переключиться на работы по изучению реактивной техники Германии. Дальнейшая деятельность этой группы будет освещена особо.

Комиссией были подробно изучены все обнаруженные в лабораториях и научных учреждениях отчеты, технические материалы и черновые записи. Путем допросов руководящих работников научных организаций выявлялись секретные хранилища, созданные немцами. Выявленные этим путем материалы и документы подробно изучались и обрабатывались и после определения их научно-технической ценности направлялись в НКАП.

Исключительную ценность представляют материалы скоростной трубы DVL, предназначавшейся немцами к уничтожению. Эти материалы представляют итог пятилетней работы скоростной трубы и дают богатейший фактический материей в руки советских ученых и конструкторов. Следует признать, что немцами была найдена новая стреловидная в плане компоновка крыла, обеспечивающая резкое снижение сопротивления на звуковых и сверхзвуковых скоростях. Кроме того, как удаюсь узнать, опыты в трубах сверхзвукового потока показали, что в сверхзвуковых областях сопротивление стреловидного крыла также существенно падает по сравнению с обычным крылом. (Самими материалами испытаний в сверхзвуковой трубе комиссия не располагала. — Авт.).

Ценнейшие материалы были получены также по вопросам прочности самолета, где германская наука обратила главное внимание на динамическую прочность конструкции и, располагая соответствующим оборудованием, успела получить ряд экспериментальных данных, непосредственно пригодных и в советских условиях.

В прогрессе розыска документов и отчетов комиссией были вскрыты три тайника и одна секретная комната. В этих хранилищах были обнаружены наиболее ценные из найденных материалов, в том числе документы государственной важности. Наибольший интерес представляют отчеты по аэродинамике и прочности, уникальное собрание секретных патентов германской авиапромышленности. Это собрание, хранившееся в сейфах, было по специальному требованию отправлено в Москву самолетом.

Работы по выявлению и отбору научных материалов и документов проводились главным образом в районе Берлина. Из других городов было обращено внимание на Дессау, где работает группа комиссии на заводе фирмы Юнкерс, и Пенемюнде, где комиссия работала около двух месяцев. Для использования опыта германских ученых и для получения от них сведений о еще неопубликованных работах, комиссией было проведено большое количество допросов немецких ученых и специалистов по различным областям авиационной техники. Помимо допросов, наиболее видным из них было предложено представить доклады по программам, разработанным комиссией. Материалы докладов с большой полнотой освещают деятельность DVL и ряда других научных организаций в предвоенный и военный периоды. Комиссия этим путем получила основные характеристики германских самолетов, моторов, реактивных двигателей и т. д. Комиссией были затребованы и получены методы расчетов, принятые в Германии, и проведен их анализ. Большую ценность в докладах представляют данные, характеризующие перспективы развития самолето- и моторостроения в Германии с научным обоснованием этих перспектив. Доклады германских ученых и специалистов по мере их получения и обработки направляются в Москву для их использования в практической работе.

Работа с учеными и специалистами была организована в первую очередь в DVL, затем была выслана группа в Дессау на заводы Юнкерса, где имеется солидная научная база фирмы, и в настоящее время организована группа для работы в Лейпциге.

Помимо получения материалов, необходимых непосредственно в конструкторских бюро, комиссия уделила большое внимание изучению экспериментальных установок. С этой точки зрения были изучены все лаборатории DVL и ряд лабораторий других организаций. Ряд экспериментальных установок перед демонтажем восстанавливается и пускается в ход, причем проводилось детальное изучение как работы установок, так и методики эксперимента. Таким образом была опробована скоростная труба DVL (автоматика), штопорная труба, некоторые установки по прочности и аэродинамические трубы фирмы Юнкерс в Дессау.»

В данном докладе Н. И. Петровым дан общий обзор деятельности возглавляемой им комиссии. Более детальное представление о характере найденных немецких материалов дают докладные записки экспертов, которые чуть ли не ежедневно сообщали членам комиссии о проделанной работе и найденных материалах с определением их ценности. Написанные часто карандашом на случайно подвернувшихся листах бумаги, эти докладные записки представляют собой наибольший интерес, поскольку составлены они высококвалифицированными специалистами (именно такие люди и привлекались для работы в комиссии). Среди экспертов были и ученые-аэродинамики — профессора А. К. Мартынов и К. А. Ушаков. В их функции входил поиск и оценка материалов по аэродинамике и экспериментальным аэродинамическим установкам. Ниже приводится докладная записка Мартынова и Ушакова о содержании наиболее интересных материалов, обнаруженных в здании скоростной аэродинамической трубы DVL. Записка датирована 15 мая 1945 г.

«В нижнем этаже корпуса скоростной трубы DVL обнаружены ящики с отчетами, содержащими результаты испытаний в трубе за период с 1939 по 1944 г. Экспертами Мартыновым и Ушаковым произведен просмотр этих материалов, в результате чего большинство этих материалов признано представляющими интерес для ЦАГИ. Материал, отобранный экспертами направлен в распоряжение начальника ЦАГИ.

Материал с изложением результатов испытаний в большинстве случаев очень важный: он содержит протоколы испытаний, первичную документацию, обработку и результаты испытаний. Благодаря своей полноте материала этот с успехом может быть использован для всякого рода систематических обработок. По своей тематике все материалы близки к тематике скоростной трубы ЦАГИ. Направленный в Москву материал состоит из 101 отчета по результатам испытаний в скоростной трубе. Он разделяется на исследования крыльев прямоугольных и трапециевидных, испытания моделей самолетов, испытания моделей летающих бомб, исследования по методике эксперимента и различные другие отчеты. Все испытания проводятся при различных числах Маха вплоть до М=0,86.

Наибольшее число материалов относится к исследованиям крыльев. Больше всего исследовано прямоугольных крыльев с профилями NACA. Целый ряд этих профилей не был обследован у нас и был нам мало известен. В частности выяснилось, что фирма Мессершмитт применяла на своих самолетах профили новых американских серий. Во всех отчетах имеется подробная картина распределения давления на всех углах атаки при широком диапазоне чисел Маха. Обстоятельно представлен материал по изменению лобового сопротивления с ростом числа Маха. Можно установить связь между критическим числом Маха и характером прироста лобового сопротивления вблизи кризиса.

Оценивая материал по крыльям, следует признать его очень интересным и чрезвычайно полезным для развития представлений о явлениях на больших числах Маха. Кроме того, в этих отчетах содержится большой фактический материал, необходимый для исследователей и конструкторов.

В отчетах содержится изложение испытаний моделей самолетов: Me-109F, Ме-163B и Ме-262. Кроме того, имеются испытания мотогондол BMW и Юнкерc. Самолетные испытания будут исключительно интересны в ЦАГИ, так как таких полных испытаний в ЦАГИ не было еще произведено. Результаты испытаний Ме-163В и Ме-262 помогут сделать ряд общих выводов для компоновки и расчета реактивных самолетов.

В скоростной трубе DVL много занимались испытаниями моделей летающих бомб. Из их числа можно назвать Хеншель 293, Блом и Фосс 143 и Юнкерс. Испытания летающих бомб перечисленных типов также будут полезны для общей оценки этого типа объектов.

Методика эксперимента в числе обнаруженных отчетов представлена сравнительно слабо. Детальных материалов, специально посвященных методике, немного. Отчеты скоростной трубы являются безусловно ценным материалом.»

Таким образом две недели работы комиссии не выявили материалов по стреловидным крыльям. Безусловно, найденные отчеты оказались весьма полезными для советских ученых, но не более: принципиально новых работ по аэродинамике пока отыскать не удалось. Но вот 16 мая 1945 г. были, наконец, найдены материалы по стреловидным крыльям. Произошло это следующим образом (цитируется докладная записка Мартынова и Ушакова от 16 мая 1945 г.).

«Сего числа нами продолжена работа по разбору документации, имеющейся в здании скоростной трубы DVL (HWK). За день нами осмотрены материалы конструкторского бюро лаборатории и материалы, находившиеся в кабинете руководителя лаборатории Гетерта (Gothert. -Авт.).

Нами признаны заслуживающими внимания чертежи скоростной трубы и некоторых элементов ее оборудования (4 папки), а также чертежи крыльев, испытанных в трубе, из которых можно установить способ изготовления моделей и их крепления к весам (1 рулон).

Из материалов Гетерта особый интерес представляют отчеты по испытаниям стреловидных крыльев. Некоторые из них датированы концом 1944 г. (выделено авт.). Имеется ряд работ по методике измерений в трубе и введению поправок.

Всего из материалов Гетерта нами собрано 10 папок, которые также следует отправить в Москву.»

Из множества докладных записок эта единственная, где упоминаются работы по стреловидным крыльям. Больше, очевидно, по этой теме ничего найти не удалось. Итак, всего 10 папок, только часть из которых касалась испытаний новых крыльев. Но и этого «улова» оказалось достаточно.

Новые немецкие идеи были восприняты экспертами практически сразу, не даром найденные отчеты они оценили как представляющие особый интерес. Однако для некоторых советских ученых полученные данные показались все же не настолько убедительными, чтобы сразу широким фронтом развернуть работу в этом направлении. Поначалу в ЦАГИ возникли дискуссии, но очень скоро они прекратились: целесообразность новых решений стала ясна всем. Вспоминает ведущий специалист ЦАГИ, академик Г. С. Бюшгенс [5]:

«После окончания войны в 1945 г. ученые ЦАГИ и другие авиационные специалисты получили возможность ознакомиться с трофейными материалами исследований по авиации из немецкого института DVL. Эти материалы содержали, помимо результатов испытаний в аэродинамических трубах моделей конкретных самолетов, ряд данных общего характера. Наиболее интересны были работы Гетерта (имеются в виду не столько работы самого Гетерта, сколько материалы скоростной трубы, найденные в его кабинете. -Авт.), содержавшие материалы испытаний при различных числах М профилей и крыльев с различной стреловидностью.

Полученные трофейные материалы сначала вызвали среди ученых ЦАГИ неоднозначную оценку. Однако ряд специалистов института поняли перспективность этого направления. Дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования велись весьма энергично и большим количеством ученых ЦАГИ.»

Интересная информация была получена не только из официальных материалов, но и непосредственно от немецких специалистов, о чем уже упоминалось в докладе Н. И. Петрова. Привлечение к работе бывших сотрудников DVL началось вскоре после прибытия на место комиссии НКАП. Немецким специалистам предлагалось написать доклады на темы, интересующие комиссию. Представленные доклады являлись прежде всего отчетами о прежней деятельности в DVL самого специалиста или подчиненной ему организации, а в ряде случаев в докладах излагались результаты научно-исследовательских работ на перспективу. Всего было привлечено 54 инженерно-технических работника DVL, которые представили 130 докладов.

Среди немецких специалистов, давших свои доклады, были и представители высшего эшелона руководства DVL, в том числе восемь начальников различных институтов DVL, начальники большой, средней и малой аэродинамических труб и, наконец, директор DVL профессор Г. Бок (G. Bock). Конечно, доклады сотрудников DVL, как и ряда других организаций, и их ответы на вопросы советских специалистов оказались очень полезными. Правда, участвовавшие в этой работе немецкие ученые и инженеры хотя и были в большинстве своем неординарными специалистами в той или иной области, но все же не относились к категории лидеров научных или конструкторских школ. Такие известные ученые как А. Буземан, А. Бетц, В. Гетерт, X. Мультхоп. X. Шлихтинг, талантливый конструктор скоростных самолетов А. Липпиш и многие другие, включая почти всех главных конструкторов самолетов и ракет (В. Браун, В. Мессершмитт, К. Танк, Э. Хейнкель и др.), то есть люди, делавшие «погоду» в немецкой авиационной науке и технике, оказались на Западе.

Помимо ведущих немецких ученых и конструкторов западным союзникам достался также и богатый фактический материал по научно-техническим исследованиям. В первую очередь сюда следует отнести исследования сравнительно крупного аэродинамического центра, каковым тогда был Геттинген. Именно там проводились испытания в сверхзвуковой аэродинамической трубе. К союзникам также попали многочисленные исследовательские работы и самого DVL, в том числе материалы испытаний в скоростной околозвуковой аэродинамической трубе (видимо эти отчеты в свое время были эвакуированы из Берлина). Об этом, в частности, можно судить по упоминавшейся уже очень интересной книге чешского ученого-аэродинамика доктора И. Гошека. написанной вскоре после войны и выпущенной в свет в 1949 году. В основе книги лежат многочисленные западные работы, среди которых заметное место занимали исследования DVL и геттингенской лаборатории.

В научных центрах Советского Союза и стран Запада преимущества стреловидного крыла оценили весьма быстро и между недавними союзниками, в первую очередь между СССР и США, началось незримое соревнование за скорейшее доведение аэродинамических новшеств до практической реализации. Конечно, ни в СССР, ни в других странах Запада, речь не шла о слепом копировании немецких разработок в проектах новых самолетов. Было бы неправильно думать, что в Германии к концу войны уже решили все основные вопросы аэродинамики, динамики полета и прочности самолетов со стреловидным крылом. Это далеко не так. Хотя проекты немецких реактивных самолетов с крыльями прямой и обратной стреловидности стали появляться в Германии уже в 1943 году, воплощать в конкретные конструкции их начали только к концу войны. Во многом это были еще очень «сырые» аппараты, по существу представлявшие собой скорее экспериментальные, чем боевые машины. Багаж новых знаний требовал существенного пополнения. Конечно, будь у немецких ученых и конструкторов необходимые ресурсы и еще год-полтора времени, они, очевидно, создали бы самолеты со стреловидным крылом, отвечавшие основным требованиям боевого применения. Но времени им не хватило, и первый этап работ по внедрению стреловидных крыльев в самолетостроение был завершен странами-победительницами. На это ушло почти два года напряженнейшей работы. И вот почти одновременно в США и в СССР в 1947 году появились такие впоследствии широко известные самолеты, как истребители F-86 Sabre и МиГ-15, а также тяжелый бомбардировщик Боинг В-47.

Говоря об использовании немецких материалов по стреловидным крыльям, следует отметить, что ученые США, СССР и Англии были, что называется, вполне подготовлены к восприятию новых идей. В 1945 г. в этих странах уже имелось определенное понимание главных физических особенностей обтекания при больших скоростях, принципиальных проблемах устойчивости и управляемости. В ЦАГИ и NACA были созданы скоростные профили с различными свойствами, что является основой для компоновки стреловидного крыла (в Германии использовались американские профили или профили, разработанные на их основе). Существенным было и то, что к тому времени ученые располагали экспериментальными установками, по своим характеристикам подходящими для решения практических задач. В частности, в СССР в 1943 г. ввели в строй скоростную аэродинамическую трубу Т-106, основные параметры которой, такие как размеры рабочей части и скорость потока, были близки к параметрам немецкой трубы, но благодаря возможности изменять давление в трубе, Т-106 обеспечивала гораздо лучшее приближение к условиям натуры*. В ЦАГИ Т-106 стала основным инструментом для исследований аэродинамики при больших дозвуковых скоростях. Вот отрывок из отчета ЦАГИ 1944 г. по испытаниям в Т-106 модели ракетного истребителя «Малютка», спроектированного КБ Н. Н. Поликарпова. «Резкое уменьшение углов балансировки при больших скоростях полета, сопровождающееся значительным увеличением степени продольной статической устойчивости, исключающим возможность продольного управления самолетом, является катастрофическим (затягивание в пикирование)» [6]. Данная выдержка из отчета приведена не случайно — в СССР это было одно из первых промышленных испытаний, где обнаружилось сильнейшее влияние скорости на устойчивость самолета.

* Т-106 планировалось пустить еще в 1941 г., но из-за эвакуации ЦАГИ работы задержались на два года.

Во время войны проводились и теоретические исследования характеристик крыльев новых форм. Так, в 1943 г. была опубликована работа по расчету характеристик стреловидного крыла [7]. Ее автор — сотрудник ЦАГИ, будущий академик А. А. Дородницын. По сведениям, полученным от учеников известного советского аэродинамика В. В. Струминского, им к 1945 г. была подготовлена работа по теории обтекания стреловидного крыла, однако, по невыясненным причинам, ее не опубликовали. Существенные результаты были получены в NACA учеником М. Мунка Робертом Джонсом (R. Jones), который, не зная еще о немецких работах, в 1944 г. пришел к выводу о существенных преимуществах треугольного крыла малого удлинения и разработал метод расчета основных его аэродинамических характеристик [8]. (Созданная Джонсом теория позже получила его имя.) Вскоре он пришел к мысли о целесообразности применения стреловидных крыльев большего удлинения и сделал соответствующие математические расчеты. Однако в публикации ему было отказано. Руководство NACA решило сначала подтвердить результаты его необычных изысканий в аэродинамическом эксперименте [4]. Случилось это весной 1945 г. Вскоре из Германии поступили трофейные материалы, и в США были развернуты исследования в этом направлении. Убеждать уже никого не приходилось — немецкие работы сыграли роль очевидного доказательства.

До сих пор речь шла об идеях. предлагавшихся учеными, но это был не единственный путь изысканий новых аэродинамических форм. Мысль использовать крылья малого удлинения треугольной или близкой к ней формы в плане для достижения самолетом больших скоростей принадлежит конструкторам. Наиболее привлекательным для них было малое аэродинамическое сопротивление таких крыльев на небольших углах атаки, соответствующих полету на максимальной скорости. Конечно, конструкторы, разрабатывавшие подобные самолеты, еще не знали ни об эффекте стреловидности, ни о характеристиках устойчивости таких крыльев, ни о величине их волнового сопротивления, возникающего на околозвуковой скорости. Применение треугольных крыльев малого удлинения в проектах скоростных самолетов (почти без исключения бесхвосток) в 30-х—начале 40-х годов носило скорее интуитивный характер. Только во время войны проведенные в Геттингене эксперименты в сверхзвуковой трубе выявили несомненные достоинства треуголок — небольшое волновое сопротивление, не столь резкие изменения характеристик устойчивости вблизи скорости звука, как на стреловидных и, тем более, прямых крыльях.

На основе полученных экспериментальных данных немецкий конструктор А. Липпиш в 1944 г. спроектировал истребитель-перехватчик LP-13 с ПВРД. Для изучения особенностей самолета при полете на малых скоростях был в 1945 г. построен безмоторный вариант самолета — DM-1, попавший потом к американцам. Примечательная параллель: восьмью годами раньше К. А. Калинин работал над ракетным истребителем К-15, который по своей схеме очень напоминал LP-13 [9]. Вероятно, это был первый проект реактивного самолета с треугольным крылом малого удлинения. Понятно, что Калинин, как и другие конструкторы, не располагал никакой теоретической и экспериментальной информацией об аэродинамических особенностях такой компоновки при больших скоростях. И это не единственный пример. В 1942-1944 гг. в СССР ряд интересных проектов реактивных истребителей-перехватчиков был разработан Л. Бартини, А. С. Москалевым и Б. И. Черановским. Однако, реализовать на практике многие преимущества треугольных крыльев оказалось даже сложнее, чем стреловидных: только в 1948 г. в США поднялся в воздух первый реактивный истребитель с треугольным крылом, им стал Конвер XF-92.

Схемы самолетов «Стрела», истребителя Глухарева, истребителя LP-13, истребителя К-15, самолета Черановского

1. Схема экспериментального самолета «Стрела» конструкции А. С. Москалева, построенного и испытанного в 1937 г. «Стрела» являлась аэродинамическим аналогом проектировавшегося Москалевым истребителя «Сигма». 2. Проект истребителя-перехватчика, разрабатывавшийся на фирме Сикорский М. Глухаревым в 1939-1941 гг. 3. Схема истребителя LP-13, 1945 г. 4. Схема ракетного истребителя К-15 К.А. Калинина, 1937 г. 5. Схема самолета Б.И. Черановского, 1944 г.

Таким образом, исторически сложилось так, что научная и конструкторская мысль (если условно провести такое разделение) решала одну и ту же задачу практически одновременно, хотя и по разному. Немецкие исследователи смогли первыми доказать преимущества новых форм крыльев и, тем самым, определить стратегическое направление развития аэродинамики самолетов и ракет, оказавшееся единственно правильным в эпоху реактивной техники. Благодаря немецким работам периода войны, попавшим в руки союзников, значительно ускорился процесс внедрения новых решений в практику самолетостроения. Именно в этом, а не в частных разработках, заключается главное влияние немецких исследований в области аэродинамики скоростных самолетов.

А теперь более подробно о причинах некоторого отставания советской авиационной науки в области перспективных исследований и о вкладе немецких научных трофеев в развитие отечественного самолетостроения.

К началу 40-х годов в ЦАГИ, несмотря на сокрушительные репрессии, продолжала функционировать сложившаяся благодаря деятельности академика С. А. Чаплыгина научная школа аэродинамики. Костяк этой школы состоял в основном из выпускников механико-математического факультета МГУ, имеющих широкий научный кругозор и прекрасно владевших математическим аппаратом, необходимым для решения перспективных задач. Ученые высокой квалификации не могли не видеть того, что дозвуковая аэродинамика и классические методы аэродинамической компоновки самолетов с каждым годом все ближе подходят к барьеру, для преодоления которого требуется не просто отход от сложившихся канонов, но в первую очередь широкомасштабные исследования околозвуковых и сверхзвуковых течений газа. Война, если отрешиться от общечеловеческого ее осуждения, очень существенно отразилась на жизнедеятельности института. На ритмичность исследований самым пагубным образом сказались драматическая эвакуация в Казань и Новосибирск, замораживание всех пуско-наладочных работ на экспериментальной базе в подмосковном поселке Стаханово (будущем городе Жуковский), мобилизация сотрудников в ряды действующей армии, а главное — переориентация практически всех мощностей и кадров института на решение несомненно жизненно важных, но все-таки текущих задач и запросов Военно-Воздушных Сил. Это положение подтверждается тематикой выпущенных в первую половину войны отчетов — основной научной продукции института. Конечно ЦАГИ не скатился к ремесленничеству и по-прежнему выполнял комплекс работ по аэродинамике и динамике новых скоростных истребителей, но — истребителей поршневых. И дело здесь даже не в загруженности ученых и экспериментаторов, а в жестко централизованной постановке задач Наркоматом, не допускавшей никакой несогласованной «наверху» инициативы. Возможно, именно эта железная дисциплина и позволила на деле реализовать лозунг «все для фронта — все для победы», но на опережающих исследованиях, без которых не может быть никакого прогресса в авиации, это отразилось элементарной стагнацией. Все работы по ракетному самолету «БИ» велись без должного научного сопровождения, в результате чего героические полеты Г. Я. Бахчиванджи, к сожалению, мало что привнесли в задел на будущее с точки зрения аэродинамики больших скоростей.

Ситуация начала меняться лишь в 1943 году и, видимо, не без активного вмешательства С. А. Чаплыгина, который за полгода до своей смерти, последовавшей в начале октября 1942 г., направил письмо наркому А. И. Шахурину, в котором указывал на необходимость придания задаче создания реактивного самолета статуса наивысшего приоритета в ЦАГИ.

Первыми рост волнового сопротивления с приближением к околозвуковым скоростям «испытали на себе» специалисты по винтам. Быстрое падение КПД воздушных винтов при числах М>0,5 вследствие влияния сжимаемости воздуха, заставило искать гати затягивания волнового кризиса в область больших скоростей. Скованные традиционной конструктивной формой пропеллера, винтовики пошли по пути совершенствования профилей и на этом пути удалось достичь больших успехов. Исследованиями скоростных профилей руководил академик С. А. Христианович, возглавлявший в ЦАГИ лабораторию больших скоростей. Судя по обилию в Годовых отчетах ЦАГИ за 1944 и 1945 гг. работ по скоростным профилям, исследования велись широким фронтом, но в одном направлении. Сейчас можно только предполагать, почему талантливый ученый, каким был Христианович, сконцентрировал свой интерес только на отработке профилей, но факт остается фактом — ни в 1944, ни в 1945 годах исследования эффекта стреловидности если и велись в ЦАГИ, то в очень ограниченном объеме.

После поступления в ЦАГИ отчетов DVL ситуация круто изменилась. Комплексное ознакомление с немецкими материалами позволило восстановить тот путь, по которому шли исследователи «по ту сторону» и оценить его сильные и слабые стороны. Именно оценить, потому что для того, чтобы разобраться в деталях немецких отчетов, написанных на далеко не каждому знакомом языке, с непривычными обозначениями да и вообще построенными по иным принципам, требовалось время. Процесс сортировки «трофеев», их перевод и творческое осмысление грозили затянуться на многие месяцы. Кроме того, в ЦАГИ всегда с доверием относились к материалам, полученным в авторитетных организациях, но все заключения строились на своих собственных исследованиях.

Это отступление представляется достаточно важным для понимания того процесса, который начался в ЦАГИ с поступлением немецких материалов. Обозначенные в них темы (следует помнить, что к нам попало очень немного рабочих материалов по стреловидным крыльям, выводы из которых заняли бы 3—4 странички) стали основанием для технических заданий на параметрические испытания в трубах разных классов. Проверке, как это видно на примере отчетов лишь одной 4-й лаборатории ЦАГИ. подлежали все аэродинамические характеристики новых крыльевых компоновок. Изучалось влияние утла стреловидности, сужения, форм законцовок сопряжения крыла с фюзеляжем, вихревая система и т. п. Весь характер тематики исследований подтверждает их поисковый характер, что было бы совершенно излишним при наличии аналогичных обобщающих работ.

Результаты масштабных исследований ЦАГИ 1946 — начала 1947 года позволили уже в следующем году дать КБ С. А. Лавочкина рекомендации для проектирования первого в СССР экспериментального реактивного истребителя со стреловидным крылом «160» или Ла-160, построить и испытать этот самолет, начать проектирование экспериментального ракетного самолета Цыбина с заменяемыми крыльями прямой и обратной стреловидности, а так-же с традиционным прямым крылом. Модели Ла-160, также как и самолета Цыбина, подробно исследовались в аэродинамических трубах ЦАГИ. Трубных и летных испытаний, проведенных на этих самолетах оказалось достаточно, чтобы по достоинству оценить преимущества прямой стреловидности. Проблемы, возникающие при использовании крыла обратной стреловидности, не могли решить и немецкие конструкторы во главе с Бааде, работавшие после войны в СССР над реактивными бомбардировщиками и разведчиками.

Таким образом, анализ проводившихся в ЦАГИ исследований стреловидных крыльев в период 1946—47 гг., то есть до появления летных экземпляров самолетов соответствующей компоновки, позволяет утверждать следующее: недостаточность трофейных материалов не дает оснований говорить о прямом заимствовании технических решений, но одновременно немецкие исследования сыграли роль мощного импульса к началу аналогичных исследований в нашей стране. Именно в этом и заключается их главная роль в развитии советской авиации.

Библиография:

  • 1 Hansen J Engineer in charge (A history of the langley aeronautical laboratory,1917-l9S8). Washington. NASA sp-4305,1987
  • 2 Max M Munk. Note on the relative effect of the dihedral and the sweep back of airplane wings. NASA TN 177.1924. p 2
  • 3 BusemannA Aerodynamischer Auftrieb bei Uberschallgeschwindigkeit. Convengo di Scien/e Fisiche. Matemetiche e Naturali. Te-ma la Alte Vekxitd in aviazione. Roma 1935 (Roma.1936) 315-47
  • 4 Busemann A Pfeilflugel bei hohen Geschwindigkeiten «uliental - Gesellschaft f. Luftfahrtfcwscnung.. 1943.14 IV. № 164. S 27-40.
  • 5. Бюшгенс Г. С., Бедржицкий Е. Л. ЦАГИ - центр авиационной науки, М., Наука,1993, с.79.
  • 6. Архив ЦАГИ, ф.2, д.49/108, 1944 г.
  • 7. Дородницын А. А. Теория стреловидного крыла и крыла со скольжением, Годовой технический отчет ЦАГИ за 1943 г., с. 68.
  • 8. Hansen J. Engineer in charge (A history of the Langley aeronautical laboratory, 1917-1958), Washington, NASA sp-4305,1987, p. 281-282.
  • 9. Савин В. С. Планета «Константин», Основа, Харьков, 1994, с. 300.

09 08 2015

Варианты крыла для He-162
Схема самолета He-162
Проект He-162, рисунок от 23 октября 1344 года, показывает самолет с турбореактивным двигателем HeS 011A и вооруженный двумя пушками MG 151 для стрельбы вверх примерно 25 градусов, а также MG 151 для стрельбы вперед, установленый в гондоле правого борта нижней части фюзеляжа.
Схема самолета He-162
Вскоре после окончания войны появились на свет чертежи различных вариантов крыла для He-162. Два примера для прямой и обратной стреловидности.
Схема самолета He-162

Источник: "Heinkel He 162" /Robert Forsyth and Eddie J. Creek/

10 08 2015

Ju-287 и наш советский аналог с крылом обратной стреловидности


10 08 2015

Мессершмитт P-1101. Истребитель со стреловидым крылом 45° по передней кромке.

11 08 2015

На эту тему есть совершенно потрясающая книга: "Немецкий след в истории отечественной авиации". Дмитрия Борисовича Хазанова и Дмитрия Алексеевича Соболева.

Пётр

11 08 2015

Книгу, что ты пишешь, я ее в свое время приобрел и как и ты получил полное и глубокое удовлетворение. ( Было раньше такое чувство :-)

Вячеслав

11 08 2015

... эта статья из "Мира авиации" 96-97 год ( с продолжением)

Вячеслав

12 08 2015

Да, Мир Авиации был прекрасным журналом. Жаль, что Золотов перестал его издавать.
Зато крайний (надеюсь) номер он прислал более чем через 2 года после собранной предоплаты, не попросив ни копейки сверху - своеобразный рекорд честности, на мой взгляд.
И до сих пор, НЯП, полностью подшивка на МА и (особенно) на предшествовавший ему "АС" в сети отсутствует.
Как и на журнал отколовшегося от Золотова Эрнеста Катаева (Авиация, всего вышло 13 номеров, причём тринадцатый был назван 12-бис и как-бы не раньше 12-го в продаже появился)...

Пётр


©AirPages
2003-