История самолётов, 1919–1945

Важнейшую роль в деле аэродинамического «облагораживания» самолетов сыграло создание натурных аэродинамических труб. В трубе Т-101 ЦАГИ в годы войны были исследованы все основные типы серийных самолетов (рис. 4.11). Более двадцати моделей военных самолетов прошли испытания в натурной аэродинамической трубе в исследовательском центре Ленгли в США. При этом использовалась следующая методика: с летательного аппарата снимались или тщательно закрывались обтекателями выступающие в поток детали (радиаторы, вооружение, антенны и др.), герметизировались все щели и после этого замерялся коэффициент лобового сопротивления «идеального» самолета. Затем поэтапно убирали обтекатели или устанавливали ранее снятые агрегаты и замеряли долю отдельных элементов в общем сопротивлении самолета. Если эта доля была значительной, изыскивались способы перекомпоновки данного агрегата для улучшения обтекаемости [13, с. 110].

Рис. 4. 11. Ла 5 в аэродинамической трубе ЦАГИ

Отдельные доработки приводили, казалось бы, к незначительному эффекту, однако в сумме эти изменения дали существенное улучшение аэродинамики и заметный прирост скорости. Тщательное усовершенствование серийного самолета нередко создавало больший эффект, чем разработка новой машины.

Для подтверждения сказанного приведу два примера. Уборка в полете хвостового колеса шасси у истребителя «Спитфайр» дала прирост скорости в 8 км/ч, улучшение формы кока винта — 6 км/ч, применение щитков ниш уборки шасси — 5 км/ч, изменение формы антенны — 1 км/ч, устранение аэродинамических компенсаторов на элеронах — 10 км/ч, замена плоского лобового стекла выпуклым — 10 км/ч, изменение конструкции выхлопных насадок двигателя — 6 км/ч, улучшение отделки внешней поверхности самолета — 14 км/ч, изменение формы законцовок крыла — 1,5 км/ч, усовершенствование формы обтекателя зеркала заднего вида — 1,5 км/ч 114]. Суммарное увеличение скорости составило 63 км/ч.

Результаты изучения самолета Лa-5 в ЦАГИ в 1942 г. дали следующий эффект: за счет улучшения внутренней герметизации (капот, противопожарная перегородка и др.) скорость машины возросла на 12,1 км/ч, внешней герметизации (швы капота, створки и т. д.) — на 11,7 км/ч, закрытия ниш шасси — на 6,2 км/ч, усовершенствования формы фонаря кабины — на 2,7 км/ч, уменьшения щелей на органах управления — на 2,3 км/ч; итого удалось добиться увеличения скорости на 35 км/ч [15, с. 66]. Большой эффект был достигнут и на модификации Ла-7. Как следует из рис. 4.14 г, благодаря лучшей аэродинамике его максимальная скорость на номинальном режиме была на 25–30 км/ч больше, чем у Ла-5ФН, при одинаковой мощности двигателей. В целом же только за счет аэродинамических усовершенствований скоростные характеристики истребителей Ла-5 (Ла-7) возросли на 60–65 км/ч, что равноценно результатам, полученным на «Спитфайре». Такой прирост скорости эквивалентен увеличению мощности мотора более чем на треть, причем без увеличения веса самолета [16, с. 18].

Рис. 4.12. Истребитель Мессершмитт Bf. 109F

Улучшение аэродинамики «Мессершмитта» за первые два года войны можно проследить при сравнении моделей Bf. 109Е (см. рис. 3.36) и Bf. 109F (рис. 4.12). Как видно из фотографий, на модификации «F» конструкторы значительно увеличили размеры кока винта, более обтекаемым стал капот двигателя, радиаторы глубже «утопили» в крыле, закруглили законцовки крыла, убрали подкос к горизонтальному оперению. Это, наряду с 10-процентным повышением мощности двигателя, дало прибавку в скорости примерно на 50 км/ч. В последующие годы модернизация истребителя происходила, в основном, за счет увеличения мощности силовой установки.

Очень большое внимание улучшению аэродинамического совершенства истребителей уделял коллектив Л.С.Яковлева. Как уже отмечалось, из-за отсутствия высокооктанового горючего и сверхжаропрочных материалов возможности форсирования двигателей M-105 были ограничены, и основные надежды приходилось возлагать на уменьшение аэродинамического сопротивления самолета и его взлетного веса.

Лучшим серийным истребителем Яковлева был Як-3 (рис. 4.13). А.С.Яковлев писал: «При разработке этого самолета проводилось коренное усовершенствование аэродинамики и тщательная ревизия всех деталей. Увеличение производства цветного металла в стране позволило тяжелые деревянные лонжероны крыла заменить дюралевыми. Маслорадиатор перенесли из-под фюзеляжа в крыло, а водорадиатор предельно утопили в фюзеляж, улучшили форму кабины, сделали убирющимся костыльное колесо. Площадь крыла уменьшилась с 17,15 до 14,85 м²» [18,с.81]. По оценке известного аэродинамика В.С.Пышнова, лобовое сопротивление Як-3 по сравнению с Як-1 уменьшилось на 20 % [19, с. 54].

Рис. 4.13. Истребитель Як-3