Концепция и прототип.
Существует легенда, что основатель компании "Белл" не мог набрать коллектив конструкторского бюро и в отчаянии подрядил выпускников автомобильного колледжа в Детройте. Вот "автомобилисты", дескать, напроектировали: мотор сзади, трёхколёсное шасси с передним рулевым колесом и двери как у легковушки. На самом деле руководителями проектной группы нового истребителя были опытные авиаконструкторы Роберт Вудс и Харланд Пойер.
В 1935 г. Вудс побывал на демонстрации новой 37-мм автоматической авиационной пушки, организованной корпорацией "Америкэн армамент", позднее принятой на вооружение как М4. Это могучее оружие Вудсу очень понравилось. Именно такие пушки устанавливались на "Эйракуде". Но XFM-1 являлся довольно большим и тяжелым самолетом, не способным на ведение маневренного воздушного боя. Вудс же загорелся идеей вооружить этой пушкой одномоторный истребитель.
Чем мощнее оружие, тем больше от него отдача. 37-мм авиационная автоматическая пушка тогда была новинкой. Когда проектировалась будущая "Аэрокобра", на самолетах подобного класса ставили значительно менее мощные 20-мм пушки. Возникала непростая задача - справиться с сильной отдачей.
Отдачу можно уменьшить, укоротив ствол, но тогда баллистика орудия ухудшится вплоть до полной непригодности для истребителя. Вудс пришел к выводу, что большую пушку нужно разместить точно по оси самолета. Так она нанесет меньше ущерба прочности машины и в меньшей степени будет влиять на пилотирование. Но при классической компоновке одномоторного истребителя место по оси занимал двигатель.
Сама идея разделить двигатель и воздушный винт казалась не новой. В 1935 г. на авиасалоне в Париже голландская фирма "Коольховен" экспонировала модель своего нового истребителя FK.55. Его схемы потом обошли страницы всех авиационных изданий мира. Так вот, с точки зрения принципиальной схемы, FK.55 - один в один "Аэрокобра". Двигатель смещен назад за кабину, под полом которой идет длинный вал к редуктору в носу фюзеляжа. Через выходной вал редуктора выставлен ствол пушки "Мадсен". Разница только в деталях. Вал у голландцев гораздо короче, так как мотор примерно на треть уходит под заднюю кромку фонаря кабины. А вот редуктор значительно сложнее - мощность раздается на два коаксиальных винта, вращающихся в противоположные стороны. Так что ничего нового Вудс и Пойер не изобретали, а воспользовались уже существовавшей концепцией. Но они первыми превратили идею в полноценную работающую конструкцию, пригодную для серийного производства, а проект голландцев остался лишь экзотическим образцом.
Было решено использовать мотор V-17I0 "Аллисон", имевший вполне достаточную мощность для довольно легкого и компактного, по американским меркам, истребителя. Поскольку самолет задумывался как истребитель-перехватчик, в духе господствовавшей тогда в США оборонительной военной доктрины, то ему нужно было обеспечить хорошие высотные характеристики. Но "Аллисон" оснащался простым одноступенчатым односкоростным приводным нагнетателем. При подъеме на высоту, большую номинальной, наддув уже не компенсировал уменьшение плотности воздуха. Мощность двигателя быстро падала.
Специалисты фирмы "Белл" решили исправить положение, применив турбонаддув. В отличие от обычного приводного нагнетателя, работающего через повышающий редуктор от коленчатого вала мотора, турбокомпрессор не потребляет мощность, которую можно направить на винт. Его турбину вращают горячие выхлопные газы, энергия которых все равно бесполезно пропадала. В США фирма "Дженерал электрик" с начала 30-х годов делала довольно надежные турбонагнетатели.
В "модели 3" (так назывался проект на начальной стадии) предусмотрели сбор газов от обоих блоков мотора в общий коллектор, направлявший их к турбине. Турбонагнетатель расположили асимметрично - на левом борту фюзеляжа под капотом-обтекателем. С другого борта находились масляный и водяной радиаторы
Расположив двигатель в середине фюзеляжа, конструкторы смогли придать носовой части обтекаемую сигарообразную форму. Даже после установки громоздкой пушки, в ней еще осталось место, куда решили убирать переднюю опору шасси. "Модель 3" являлась первым в мире одномоторным истребителем с трехколесным шасси. Упростились взлет и посадка, значительно уменьшилась опасность капотирования. Но трехколесное шасси получилось немного тяжелее, чем традиционное - где-то на 50 кг. Колеса убирались и выпускались не гидравликой, как на большинстве самолетов того времени, а электромеханическим приводом. Конструкторы вообще отдали приоритет электроприводам, широко примененным на истребителе. Пневмосистемы на самолете совсем не было.
Продолжая свою работу, конструкторы "Белл" подготовили проект "модель 4". На нем кабину сдвинули вперед так, что она стала находиться перед мотором. Фюзеляж стал короче. Фонарь сделали жестким, неподвижным, а вход и выход из кабины осуществлялся через двери автомобильного типа. К пушке добавили два крупнокалиберных (12,7-мм) пулемета, размещенных над ней. Пулеметы стреляли через диск винта, используя синхронизатор. Огневая мощь получилась впечатляющей. 37-мм пушка обеспечивала дальность стрельбы и поражающее действие, а пулеметы скорострельность, не давая противнику уйти из прицела. Но, перестраховываясь, конструкторы заложили возможность альтернативной установки 25-мм пушки. На "модели 4" предусматривалось использование мотора V-1710-17 максимальной мощностью 1150 л.с. с турбонагнетателем В-5. Расположенный в носу самолета редуктор имел отдельную систему смазки.
Обилие новинок всегда чревато неприятностями. У военных уже имелась "синица в руке" - делавшийся под те же требования истребитель Кертис ХР-40, представлявший собой модернизацию серийного цельнометаллического моноплана Р-36. Эта вполне традиционная машина вряд ли могла доставить много хлопот и в производстве, и в освоении строевыми летчиками. Да, ее летные данные были ниже, чем обещаемые Вудсом и Пойером, но зато перспективы вполне понятны. А вот с неординарной "моделью 4" следовало соблюдать осторожность. Но военные согласились попробовать. 22 августа 1937 г. ее объявили победителем конкурса, а 7 октября фирме "Белл эйркрафт" заказали один опытный образец самолета, в соответствии с действовавшей тогда в США системой обозначений названного ХР-39 (X - опытный, Р - истребитель). Белл же дал истребителю имя "Эйракобра" - "Аэрокобра".
Но даже самая тщательная проработка конструкции не была застрахована от неудач. Позднее у "Аэрокобры" выявилось немало недостатков, шедших именно от примененных в ней оригинальных конструкторских решений. Например, перенос двигателя к центру тяжести привел к тому, что самолет стал очень чувствительно реагировать на изменение центровки. Расход боеприпасов, бензина и масла вызывал существенные изменения в характеристиках пилотирования. Особенно чутко машина реагировала на стрельбу из пушки. При израсходовании боезапаса центровка истребителя опасно сдвигалась назад и могла привести к непроизвольному срыву в штопор. Конструкторы пытались компенсировать это сбором стреляных гильз и звеньев пулеметных лент, обычно выбрасывавшихся за борт, в специальных отсеках в нижней части фюзеляжа. Но полностью проблемы это не решило.
Испытания еще не закончились, а Авиационный корпус уже заказал серию для войсковых испытаний из 13 истребителей под обозначением YP-39. Это произошло 27 апреля 1939 года. Но самолёты должны были существенно отличаться от опытного образца. Военные решили, что "Аэрокобру" с ее мощным вооружением выгоднее использовать на малых и средних высотах как фронтовой истребитель с функцией штурмовика. О высотном перехватчике речь уже не шла, поэтому турбонагнетатель решили снять.
Это привело к значительным изменениям в облике самолета, который уже стал значительно больше напоминать привычную нам "Аэрокобру". В новый проект "модель 12" заложили мотор V-1710-39 с максимальной мощностью 1090 л.с., оптимизированный для средних высот. Выхлоп теперь осуществлялся не в коллекторы, а через индивидуальные патрубки. Их смонтировали по шесть с каждого борта - по числу цилиндров в блоке. Всасывающий патрубок карбюратора находился над фюзеляжем за фонарем кабины, его прикрывал кожух-обтекатель. Радиаторы из короба на правом борту переместили в центроплан. Воздух к ним шел через окна в передней кромке корневой части крыла.
В январе 1940 г., опираясь на результаты испытаний ХР-39В, руководство Авиационного корпуса утвердило окончательные требования к серии YP-39. Самолеты должны были быть укомплектованы двигателями V-1710-37 (конструктивно немножко отличавшимися, но с той же максимальной мощностью 1090 л.с.) На этот раз полный комплект вооружения считался обязательным. Он складывался из 37-мм пушки М4 с боезапасом в 15 патронов, двух 12,7-мм пулеметов М2 (по 300 патронов на каждый) и двух 7,62-мм пулеметов (по 500 патронов на ствол). Всё вооружение размещалось в носовой части фюзеляжа ярусами и потянуло где-то на 350 кг. Взлетный вес YP-39 равнялся уже 3285 кг. Напомню, что мощность двигателя при этом осталась прежней.
Внешне эти машины отличались контурами носовой части фюзеляжа. Дополнительное вооружение заставило сделать ее объемистее. Повлияла и полная уборка в фюзеляж носового колеса. Створки теперь закрывали его нишу полностью. Нос явно "пополнел". Кок винта тоже изменил свою форму, став более округлым. Результаты летных испытаний YP-39 были вполне предсказуемы. Скорость на высоте 4575 м не превышала 589 км/ч, на высоту 6100 м самолет поднимался за 7,3 мин. Но и это, в общем-то, по тем временам было неплохо - истребитель Кертис Р-40 с тем же "Аллисоном", серийно выпускавшийся с апреля 1940 г., давал не более 574 км/ч. Практический потолок поднялся до 10 150 м.
В сентябре 1939 г. Авиационный корпус заказал 80 серийных истребителей. Перед Второй мировой войной, когда все государства поспешно наращивали свою воздушную мощь, это считалось нормальной практикой. США не являлись исключением. Бывали случаи, когда контракт подписывали лишь по чертежам и расчетам, а у "Аэрокобры", к тому времени, летал хотя бы опытный образец.
Продолжение следует.
