Начало монографии Мирослава Балоуса из журнала «Letectvi+Kosmonautika» (выпуск 21 за 1996 год), которая, думаю, заинтересует читателей и коллег.
Историю первого британского реактивного самолета Gloster E.28/39 следует начать с истории человека, в чьем мозгу зародилась идея двигателя для этого самолета. Человек, который не смог стать летчиком и который стал легендой в истории авиации.
Сэр Фрэнк Уиттл родился 1 июня 1907 года в Ковентри, когда летательными аппаратами тяжелее воздуха были достигнуты первые крупные успехи. Он получил образование в Эрлсдоне и Милвертоне, а затем в Лимингтонском колледже. В 1923-26 годах Фрэнк Уиттл обучался на авиамеханика в Крануэлле в 4-м учебном крыле Королевских ВВС. Мечта Уиттла о полетах сбылась очень рано – из шестиста претендентов он, худощавый, не очень высокий молодой человек, вместе с четырьмя другими курсантами был выбран для обучения на летных курсах в колледже Королевских ВВС Крануэлл. В 1928 году Фрэнк Уиттл завершил обучение с оценками «отлично» и «выше среднего». В следующем году он служил в звании пайлот-офицера (лейтенанта авиации) в составе 111-й эскадрильи Королевских ВВС в Хорнчерче. В 1929 году Фрэнк Уиттл прошел курсы инструкторов в Центральной летной школе (Central Flying School – CFS) в Уиттеринге. В следующем году общественность познакомилась с пилотом Фрэнком Уиттлом в Хэндорне на летном дне Королевских ВВС; Уиттл был одним из летчиков пилотажной группы, выступавшей на бипланах Avro 504N. В том же году имя Уиттла стало известно и техническим специалистам Королевских ВВС. Фрэнк Уиттл, еще будучи курсантом Крануэллского колледжа, написал в 1928 году дипломную работу под названием «Перспективы развития конструкции летательных аппаратов», в которой он впервые задумался о других способах приведения в движение самолетов и в которой он довольно четко указал на возможности силовых установок, работающих по реактивному принципу.
В анализе категорий реактивных авиационных двигателей Фрэнк Уиттл возлагал наибольшие надежды на успешную разработку реактивно-ротационного двигателя, работающего на основе принципа сгорания топлива в потоке сжатого воздуха, подаваемого компрессором, который в свою очередь приводился в действие турбиной, и выбрасывании образовавшихся в результате сгорания газов, которые образуют реактивную тягу, придающую летательному аппарату поступательное движение. Молодой Фрэнк Уиттл уже тогда понимал всю тупиковость пути развития мотокомпрессорных воздушно-реактивных двигателей, которые в Италии и Франции в те годы считались единственно возможным вариантом реактивного двигателя. Документ пролежал в архиве Крануэллского колледжа год после чего он был «обнаружен» и отправлен в самые высокие инстанции. Высокими инстанциями работа Уиттла была признана интересной, но идея реактивного двигателя в эпоху господства бипланов никого не смогла убедить. Тем временем Фрэнк Уиттл продолжал работать пилотом, став инструктором расположенной в Дигби 2-й школы летной подготовки (No. 2 flying training school – 2. FTS), но его свободное время все больше занимали теоретические работы по разработке нового типа силовой установки. В 1930 году Фрэнк Уиттл подал заявку на получение патента на разработанный им реактивный двигатель. Официальные обязанности перевели Фрэнка Уиттла на некоторое время на юг страны, в Феликсстоу, где он в 1931-32 годах служил летчиком-испытателем в Экспериментальном центре морской авиации (Marine Aircraft Experimental Establishment – MAEE). В 1932 году патентная процедура была, наконец, завершена, и изобретение было официально признано.
1932 год стал знаменательным для Фрэнка Уиттла и британского реактивного двигателя не только потому, что официальные власти приняли изобретение, но и потому, то Уиттл оставил профессиональные полеты и полностью посвятил себя созданию реактивной силовой установки. В том же году Фрэнк Уиттл поступил в расположенную в Хенлоу школу технических офицеров Королевских ВВС и возглавил центр испытаний двигателей. В 1934-36 годах он провел в Кембриджском университете в качестве экзаменатора по техническим предметам. Еще будучи военнослужащим, Фрэнк Уиттл получил от Министерства авиации разрешение на создание частной компании Power Jets Ltd., занимающейся разработкой, изготовлением и испытаниями реактивных двигателей. В цехах, которые ранее принадлежали компании British Thomson-Houston, Регби, графство Уорикшир, Англия, в которых нашла свое пристанище компания Power Jets, теоретические идеи Фрэнка Уиттла постепенно стали приобретать форму. Первый работающий, но довольно примитивный и непрактичный двигатель получил обозначение WU (Whittle Unit No.1). Однако в качестве авиационной силовой установки он совершенно не подходил – целью его создания было желание доказать скептикам, что
«эта штука»
вообще может работать. 12 апреля 1937 года на тормозном стенде в Латтерворте, графство Лестершир, Англия, состоялся первый запуск экспериментального двигателя WU…
Следует отметить, что Фрэнк Уиттл был не единственным, кто занимался разработкой реактивных авиационных двигателей. В самой Великобритании, в Королевском авиационном ННИ (Royal Aircraft Establishment – RAE) над созданием авиационных реактивных двигателей работали Алан Арнольд Гриффит (A. A. Griffith) и Хейн Констант (H. Constant), также велись работы в компании de Havilland (Фрэнк Хэлфорд) и т.д.. В Германии группа ученых во главе с Хансом-Йоахимом Пабстом фон Охайном при поддержке Эрнста Хейнкеля добилась замечательных успехов, и немецкие моторостроительные компании Junkers и BMW также сосредоточились на создании авиационных реактивных двигателей. В других странах также проявили интерес к авиационным реактивным двигателям: в США над ними работали в компаниях Westinghouse и General Electric, имевших опыт работы с паровыми турбинами, а в Советском Союзе теоретическими проработками занимался Архип Люлька. Однако в 1937 году дальше всех продвинулся Фрэнк Уиттл, следом за ним следовал Пабст фон Охайн.
Интересно отметить, что и Фрэнк Уиттл, и Пабст фон Охайн изначально проектировали с центробежным (радиальным) компрессором. И если в двигателях системы Уиттла радиальный компрессор был установлен на одном общем валу с осевой турбиной, то в первых двигателях Пабста фон Охайна турбина была еще и радиальной. По чисто техническим причинам оба конструктора постарались сделать вал компрессора и турбины как можно короче, что потребовало специального решения проблемы камеры сгорания. В то время как Уиттл использовал десять отдельных камер сгорания (соединенных перепускными трубками) с противопотоком, в то время как немецкий конструктор создал кольцевую камеру сгорания с отдельными форсунками. Однако немецкие конструкторы вскоре отказались от радиальных решений, и их следующие реактивные силовые установки уже имели осевые компрессоры и турбины. В свою очередь Фрэнк Уиттл остался верен своей концепции и позднее, уже после окончания Второй Мировой войны, вместе с инженерами компании Rolls-Royce довел ее до максимального удобства эксплуатации.
Испытания первого экспериментального двигателя WU были выполнены методом проб и ошибок. На специально построенном стенде вал с компрессором и турбиной сначала вращался с частотой 2000 оборотах в минуту с помощью большого электродвигателя мощностью 20 кВт. Затем Уиттл открыл топливный кран, и насос начал подавать топливо (на основе смеси керосина и парафина) к форсункам в камерах сгорания. С самого начала наиболее серьезными проблемами были топливная система и точная дозировка топлива. Во время первых испытаний часто случалось, что вал двигателя неконтролируемо разгонялся до высоких оборотов, превышающих расчетный предел в 8000 оборотов в минуту, что сопровождалось нагревом термически напряженных деталей до ярко-красного цвета и оглушительным ревом. И даже после того, как топливный кран был закрыт, в течение нескольких секунд остатки топлива выжимались при частоте вращения вала около 10000 оборотов в минуту.
На этапе испытаний первого двигателя разработка продолжалась довольно медленно, с небольшими изменениями и улучшениями, которые непременно сопровождались огненными эффектами. Однако Министерство авиации оставалось совершенно равнодушным к происходящему. В конце концов, в то время у Королевских ВВС были другие заботы: преодоление трудностей, связанных с принятием на вооружение первых истребителей-монопланов, в то время как страна жила в эйфории после коронации короля Георга VI. В командовании Королевских ВВС еще никто не предполагал, что вскоре они будут с нетерпеливой надеждой смотреть на изобретение восторженного флайт-лейтенанта (капитана авиации). Сам Фрэнк Уиттл вложил в свою программу все сбережения и предпочел не считать долги.
Насколько отличались условия для британского изобретателя по сравнению с возможностями Пабста фон Охайна в Германии, которому компания Эрнста Хейнкеля предоставила неограниченный источник финансирования. Таким образом, Министерство авиации своей ленью и известной долей недоверия медленно, но верно поставило крест на британском первенстве. Результат не заставил себя ждать. 27 августа 1939 года в Мариэнэ под управлением флюгкапитана Эриха Варзица совершил свой первый полет первый в мире реактивный самолет: экспериментальный самолет Heinkel He 178 V1, оснащенный турбореактивным двигателем HeS 3b. Даже в тогдашней Германии этот успех не вызвал всеобщего отклика — известно даже, что Эрнст Удет, тогдашний глава технического управления Имперского министерства авиации (Reichsluftfahrtministerium – RLM), на телефонное сообщение о первом революционном полете, который состоялся очень ранним утром, ответил только:
«Ну хорошо, поздравляю, но теперь дайте мне поспать!»
Пока Эрнст Удет спал еще несколько часов, британское Министерство авиации, наконец, проснулось.
Летом 1939 года компания Power Jets получила не только финансовую поддержку, но и официальный контракт на разработку авиационных реактивных двигателей. На работу в компанию Power Jets были приняты специалисты в области механики, термодинамики, топлива, материалов и т.д.. Несмотря на неудачную концепцию следующего варианта двигателя WU с одной прямоточной камерой сгорания, испытания которой завершились разрывом рабочего колеса турбины, был создан почти окончательный вариант двигателя с десятью противоточными камерами сгорания. До 1945 года данный вариант получил дальнейшее развитие в ходе работ компаний Power Jets, Rover и Rolls-Royce, и первые реактивные двигатели американской компании General Electric были созданы по той же концепции.
Тем временем Фрэнку Уиттлу был присвоен особый статус офицера Королевских ВВС в категории специальных служб, что освободило его от всех других обязанностей, не связанных с его работой в компании Power Jets. Уже в 1939 году компания Power Jets получила от Министерства авиации официальный контракт на разработку реактивного двигателя, пригодного для установки на самолете и получившего обозначение W.1. Его разработке предшествовала еще одна форма экспериментального двигателя WU, которая уже была близка к форме, пригодной для эксплуатации на летательных аппаратах. Вариант экспериментального двигателя WU до февраля 1941 года проходил испытания на тормозном стенде, когда он был разрушен из-за неисправности турбины. Необходимо также отметить вклад британской металлургической промышленности, создавшей превосходный тугоплавкий сплав нимоник, который и по сей день используется в самых термически напряженных деталях реактивных двигателей. 14 декабря 1940 года состоялся первый запуск двигателя W.1X – экспериментального нелетающего прототипа двигателя W.1. Затем 12 апреля 1941 года на тормозном стенде были проведены официальные испытания, а месяц спустя, 15 мая, в воздух поднялся первый британский реактивный самолет Gloster E.28/39 Pioneer. Фрэнк Уиттл дождался своего триумфа.
В связи с тем, что Великобритания уже почти два года находилась в состоянии войны с Германией, поэтому ничего не мешало принять решение о серийном производстве реактивных двигателей системы Уиттла на мощностях автомобилестроительной компании Rover Motors, в то время как компания Power Jets должна была продолжать работу в качестве центра разработок и испытаний при поддержке недавно созданного в RAE отдела исследований реактивных двигателей и авиационных газовых турбин. Однако у компании Rover Motors производство турбореактивных двигателей сопровождалось трудностями, и поэтому в конечном итоге вся программа была передана проверенной моторостроительной компании Rolls-Royce. На каждом этапе Фрэнк Уиттл оказывал помощь.
Фрэнк Уиттл стал не только свидетелем первых испытательных полетов экспериментального самолета Gloster E.28/39, создания и принятия на вооружение реактивного истребителя Gloster Meteor, но и получил награду от США, где поднялся в воздух первый американский реактивный истребитель Bell XP-59 Airacomet. Перестав быть неизвестным человеком, Фрэнк Уиттл приветствовал победу своей родины во Второй Мировой войне. После 1945 года Великобритания стала лидирующей державой в области реактивных двигателей, и решающую роль в этом сыграл Фрэнк Уиттл. В 1948 году Уиттл был удостоен рыцарского звания. Сэр Фрэнк Уиттл вышел в отставку в почетном звании коммодора авиации, которое он получил во время войны. Однако он продолжал работать в авиации, но только как заинтересованное частное лицо. Он стал своего рода коллекционером различных наград, орденов и почестей, вручавшихся на юбилеях или крупных авиационных мероприятиях. Он покинул Великобританию в 1976 году и переселился в США. В Соединенных Штатах Фрэнк Уиттл стал кавалером ордена «Легион Почёта» класса Командующего. 9 августа 1996 года сердце Фрэнка Уиттла перестало биться…
Однако вернемся к предмету нашей монографии. В то время как разработка и испытания первых реактивных двигателей компании Power Jets, известных под данным Уиттлом обозначением Gyrone (обозначение не получило широкого распространения и вскоре было забыто), продолжались до появления успешной версии W.1X, Министерство авиации рассматривало возможность создания самолета, на котором можно было бы испытать в полете реактивный двигатель. Для проектирования была выбрана компания Gloster Aircraft Company (Gloster). Данный выбор не был случайностью, и на него повлияли два фактора: с одной стороны, компания не имела в производстве ни одного собственного типа самолета и выпускала по лицензии истребители Hawker Hurricane, а с другой стороны надзором со стороны Министерства авиции занимался сквадрон-лидер (майор авиации) Дж. Х. МкК. Рейнольдс (Wing Commander J. H. McC. Reynolds) – сокурсник Фрэнка Уиттла по Крануэллу. МкК. Рейнольдс организовал встречу Фрэнка Уиттла с главным конструктором компании Gloster Уилфредом Джорджом Картером. Тогда же впервые было внимательно рассмотрено возможное создание самолета с реактивным двигателем. Джордж Картер впервые предложил использовать свой нереализованный проект Gloster F. 18/37, который представлял собой одноместный двухбалочный одномоторный истребитель с короткой фюзеляжной гондолой и толкающим винтом. Хотя концепция двухбалочнгого истребителя F.18/37 была идеальной для установки двигателя W.1, однако анализ масс самолета показал первый реактивный двигатель не будет иметь достаточной тяги для относительно крупного планера. Поэтому было решено, что Джордж Картер спроектирует под двигатель Уиттла новый планер самолета. Официальный контракт SB/3229 был выдан Министерством авиации 3 февраля 1940 года; идеи контракта, сформулированные по согласованию с компанией Gloster, авиастроительной компанией Hawker Siddeley Aircraft Company (Hawker Siddeley), в состав которой входила компания Gloster, компанией Power Jets и с основными заинтересованными сторонами, были воплощены в спецификации, благодаря номеру которой, E.28/39, самолет получил широкую известность. Официальное обозначение Pioneer не очень прижилось, и самолет стал больше известен под прозвищем Squirt (струя; шприц и жаргонное обозначение реактивного самолета). В соответствии с принятой практикой в отношении экспериментальных самолетов Министерство авиации заказало два экземпляра, получившие военные номера W4041/G и W4046 (литера G в номере означала, что из-за своей секретности на земле самолет должен был постоянно охраняться полицией Королевских ВВС).
После официального заказа на самолет, создаваемый по программе E.28/39, представители концерна Hawker Siddeley Group стали проявлять все больший интерес к реактивному двигателю Фрэнка Уиттла, что помимо прочего объясняется тем фактом, что в состав концерна входила компания Armstrong-Siddeley, которая специализировалась на производстве авиационных двигателей. Вскоре компанию Power Jets посетили такие знаменитости, как директор концерна Hawker Siddeley Group Томас Сопвич (чьи самолеты прославились во время Первой Мировой войны) и директор компании Armstrong-Siddeley Стюарт Тресилиан.
В ходе разработки самолета Джорджу Картеру пришлось столкнуться с одним коварным требованием спецификации E.28/39. Хотя Министерство авиации рассматривало заказанный самолет исключительно как экспериментальный, предназначенный для испытаний реактивного двигателя в полете и для получения первого опыта летной эксплуатации с реактивной силовой установкой, спецификация требовала предусмотреть возможность оснащения самолета пушечным вооружением для использования в качестве истребителя-перехватчика. Джордж Картер решил проблему E.28/39 максимально простым способом, чтобы получившийся самолет имел минимально возможные размеры и как можно меньшую массу. Для ускорения проектирования и изготовления Картером были выбраны консоли крыла и хвостовое оперение, которые в виде сверху и в части технологии, включая и полотняную обшивку отклоняющихся поверхностей, были схожи с крылом и оперением опытного поршневого истребителя Gloster F.5/34 образца 1937 года. Поскольку предполагалось, что длинный воздуховодный канал и длинное реактивное сопло снизят эффективность силовой установки, был выбран короткий фюзеляж круглого поперечного сечения, диаметр которого был задан диаметром двигателя. Турбореактивный двигатель был расположен сразу за центром тяжести. В фюзеляже перед двигателем располагалась одноместная кабина пилота; воздуховод, шедший от круглого лобового воздухозаборника к двигателю, обходил кабину пилота слева и справа. Реактивное сопло выходило за хвостовое оперение (еще было неизвестно, как выходящие раскаленные газы повлияют на обтекание рулей высоты и направления). Таким образом, Джордж Картер создал концепцию одномоторного реактивного самолета, которая в ближайшем будущем стала классической. Также была рассчитана., измерена и систематизирована новая серия скоростных «чечевицеобразных» аэродинамических профилей для крыльев новых самолетов компании Gloster, но для первых испытаний, во время которых не ожидалось достижения высоких скоростей, использовалось крыло с проверенным профилем NACA 23012. Крыло со скоростным профилем EC1240/09040 с относительной толщиной 12 и 9% (т.н. E-крыло) должно было быть установлено на втором экспериментальном самолете Gloster E.28/39.
Ожидаемая тяга двигателя Power Jets W.1 должна была составлять около 4,9 кН (500 кг), поэтому расчетная максимальная взлетная масса экспериментального самолета Gloster E.28/39 (W4041/G) составляла 1566 кг. Однако это исключало возможность установки пушечного вооружения. По согласованию с Министерством авиации Джордж Картер модифицировал носовую часть самолета для возможной установки четырех 7,7-мм пулеметов Browning с боезапасом по 500 патронов каждый. Однако навсегда осталось теорией, поскольку ни W4141/G, ни W4046 никогда не несли вооружения.
Для непосредственного строительства обоих экспериментальных самолетов Pioneer компания Gloster Aicraft открыла экспериментальный цех на заводе в Брокворте. Однако оказалось, что именно в это время немецкие ВВС в ходе битвы за Англию в первую очередь атаковали заводы по производству истребителей, и завод в Брокворте в любой момент мог оказаться в списке целей. В то время британцы ответили организацией т.н. «теневых» заводов, производственные линии которых были локализованы на предприятиях, которые ранее были заняты выпуском автомобилей, дерево- и металлообработкой и первоначальная деятельность которых не имела значения для выпуска вооружений и военной техники. Еще до начала работ по самолету E.28/39 на экспериментальном участке завода в Брокворте все работы над первым британским реактивным самолетом были перенесены в Челтнем в мастерские компании Regent Motors, расположенные в комплексе неприметных гаражей. Единственным признаком необычной активности в до этого тихих и спокойных гаражах было постоянное присутствие у входа полицейского в форме. Но даже в этом случае никто из живших по соседству не знал, что рядом с ним строится самолет, причем самолет с революционным двигателем.
В конце марта 1941 года планер экспериментального самолета Gloster E.28/39 (W4141/G) был готов. Вскоре после этого на самолет был установлен реактивный двигатель W.1X. Литера X означала, что пока это нелетный экземпляр двигателя, предназначенный для наземных испытаний, самое большее для рулежных испытаний. После завершения изготовления самолета консоли крыла были демонтированы, W4141/G был тщательно завернут в брезент и доставлен в Брокворт на аэродром компании Gloster.
Изготовление первого прототипа велось слаженной командой, в которую входили Джордж Картер, технические специалисты из компании Gloster и RAE, а также Фрэнк Уиттл и летчик-испытатель компании Gloster флайт-лейтенант (капитан авиации) Филип «Джерри» Сейер. На первом этапе наземных испытаний экспериментальный самолет Gloster E.28/39 (W4141/G) не был окрашен, оставаясь в исходных цветах материалов (даже покрытые полотном отклоняющиеся поверхности имели только базовую коричнево-красную окраску). Никаких опознавательных знаков Королевских ВВС или других отметок самолет не нес. С другой стороны, вдоль фюзеляжа у него была нанесена полоска термочувствительной краски, по изменениям которой можно было судить о степени нагрева поверхности моторного отсека и хвостовой части с реактивным соплом. В отличие от летного экземпляра двигателя W.1, у которого максимальная тяга на тормозном стенде составила 3,8 кН (390 кгс) при 17750 оборотах в минуту, «рулежечный» W.1X имел ограничение частоты вращения вала 13000 оборотов в минуту и тягу всего около 3,3 кН (336 кгс).
Вечером 7 апреля 1941 года после 20:00 летчик-испытатель Филип Сейер приступил к первым рулежным испытаниям. По траве Gloster E.28/39 двигался медленно, разгонялся с трудом, но в целом управляемость машины на земле была многообещающей. Травянистая местность, оказывавшая шасси довольно сильное сопротивление, требовала почти максимальных оборотов, чтобы самолет вообще мог сдвинуться с места. Однако испытания в тот день пришлось завершить из-за приближающейся темноты. На следующий день рулежечные испытания были продолжены с двумя попытками на более высоких скоростях. Во время обеих этих попыток Филип Сейер «разгонял» двигатель до 16 000 оборотов в минуту и после каждого старта Gloster E.28/39 пробегал 550-600 метров после чего отрывался от взлетной полосы и пролетал над ней на высоте около трех метров. Затем такие подлеты были выполнены с Фрэнком Уиттлом в кабине Gloster E.28/39 (W4141/G).
В середине апреля самолет снова был разобран, опечатан и перевезен в другие гаражи, на этот раз в помещения компании Grabtrees, которые также были расположены в Челтнеме. – городе, где компания Gloster обзавелась системой теневых производственных помещений. Там на самолет была установлена новая носовая стойка шасси с увеличенным ходом амортизатора и нанесли на самолет камуфляжную окраску: неровные поля землисто-коричневого и темно-зеленого цветов на верхних и боковых поверхностях и предписанный для прототипов желтый цвет на нижней поверхности. Технические специалисты, должно быть, уже освоили процедуру разборки W4041/G, поскольку после высыхания краски самолет снова был разобран и после укрытия брезентом с обычными мерами безопасности автотранспортом был доставлен в Крануэлл, где имелась длинная асфальтированная взлетно-посадочная полоса и где аэродром находился в малонаселенной части Линкольншира. В Крануэлле W4041/G был доставлен в сборочный цех, где помимо пристыковки консолей на самолет был установлен летный экземпляр двигателя W.1 с тягой 3,8 кН (390 кгс). 4 мая 1941 года специалисты признали W4041/G годным к полетам.
В памятный день 15 мая 1941 года Филип Сейер вновь сидел в кабине экспериментального самолета Gloster E.28/39. До полудня он провел первые рулежечные испытания самолёта с новым двигателем. Все работало идеально. Во второй половине дня он повторил рулежечные испытания, и вечером, в 19:00, топливный бак объемом 368 литров был заполнен 227 литрами керосина.
В 19:35 после проверки двигателя Филип Сейер вырулил на восточный конец взлетно-посадочной полосы и развернул самолет против слабого холодного ветра. Подождав некоторое время с выпущенными закрылками и открытым фонарем кабины, он дал полный газ. Двигатель W.1 со свистом разогнался до максимальных 16500 оборотов в минуту. Затем пилот отпустил тормоза, и Gloster E.28/39 пришел в движение. После шестиста метров пробега по взлетной полосе Pioneer оторвался от земли и начал довольно крутой набор высоты. Первый британский реактивный самолет наконец-то поднялся в воздух!
Снимки, если не указано иное, Gloster, IWM, Jane’s и из коллекции автора.
Официальная группа сайта Альтернативная История ВКонтакте
Телеграмм канал Альтернативная История
Читайте также:
Источник:
👉 Подписывайтесь на канал Альтернативная история ! Каждый день — много интересного из истории реальной и той которой не было! 😉