Republic XР-47B Истребитель

Разработчик: Republic
Страна: США
Первый полет: 1941
Тип: Истребитель

В 1940 году на специальной конференции в Научно-испытательном центре USAAC в Wright Field, где присутствовали пилоты, принимавшие участие в воздушных боях против Люфтваффе, были подведены итоги первых месяцев воздушной войны в Европе. Рассказывает wofmd.com На конференции выяснилась необходимость в истребителях с более мощным вооружением, бронированием, протектированными баками. Несмотря на постоянное усовершенствование конструкции, американские истребители не имели превосходства над истребителями фашистской Германии. Единственным конкурентоспособным истребителем был двухмоторный P-38 Lightning, но и он требовал доводки. В 1939-40 годах появилось только несколько новых конструкций истребителей, таких как Р-39 и Р-40, которые могли сражаться на равных с японскими и немецкими истребителями.

В связи с этим американское военное командование отказалось от идеи производства P-44 Rocket и 13 сентября 1940 года Experimental Aircraft Division USAAC проинформировал Republic об отмене контракта на 907 самолетов P-44.

Но программа XP-47 закрыта не была. USAAC составили новый набор требований и выдали новый контракт на проектирование и дальнейшее развитие нового истребителя, который был обозначен XP-47B. Многие должностные лица USAAC опасались, что двигатель Allison V-1710 не оправдает возложенных надежд и все проекты самолетов окажутся пустой тратой времени. Поэтому на новый самолет предложили установить двигатель воздушного охлаждения Pratt&Whitney R-2800 Double Wasp. На этом настаивал даже горячий сторонник двигателей Allison — командующий Air Corps генерал «Хап» Арнольд («Hap» Arnold). Так как к тому времени в США уже было создано несколько основных типов самолетов — фронтовой истребитель Р-39, маневренный истребитель Р-40, скоростной дальний истребитель Р-51 и тяжелый двухмоторный многоцелевой истребитель Р-38, то фактически не хватало только одного — дальнего, скоростного, высотного и хорошо вооруженного истребителя сопровождения, предназначенного для защиты стратегических бомбардировщиков от истребителей противника. Истребитель должен был выполнить новые требования Experimental Aircraft Division к вооружению и боевой живучести истребителя, некоторые из которых перечислены ниже:

1. Самолет должен развить скорость по крайней мере 400 миль в час (644 км/ч) на высоте 25000 футов.

2. Вооружение должно состоять по крайней мере из шести 12,7 мм пулеметов Colt-Browning M-2 в крыле, желательна установка восьми таких пулеметов.

3. Должна быть установлена бронезащита пилота.

4. Должны быть установлены протектированные топливные баки.

5. Минимальный запас топлива 315 американских галлонов (1192 л).

Картвели сразу понял, что ни XP-47 (XP-47A) ни XP-44 не имеют резервов развития, чтобы удовлетворить новым требованиям. Крыло ХР-44 не подходило для установки пулеметов. Поэтому он начал делать наброски нового проекта в поезде, возвращаясь в Нью-Йорк. Он сохранил основную компоновку кабины, увеличил длину фюзеляжа, изменял хвостовое оперение и увеличил размах крыла. Обеспечить столь высокие характеристики могли только два двигателя — R-2800 Double Wasp и аналогичный Wright Double Cyclone, но первый двигатель имел несколько меньший диаметр, что и предопределило выбор. Когда Картвели прибыл на станцию Пенсильвания в Манхэттене, он уже имел основную схему нового истребителя. Вместо турбокомпрессора General Electric В-2 Картвели решил применить недавно появившуюся модель С турбокомпрессора той же фирмы, имевшую более высокие характеристики и ресурс.

Рассматривая идеи, заложенные в основу ХP-47В, легко увидеть, что почти все они принадлежат Северскому. Начиная с 1939 года Северский утверждал, что любые новые проекты истребителя должны иметь как можно более высокие скорость, высоту и дальность полета. USAAF наотрез отказались финансировать новые проекты Северского. Но первые же результаты войны в Европе показали правильность выводов Северского. В результате этого, концепция легкого истребители, сторонником которой был Картвели, потерпела крах. Картвели был вынужден направить все усилия инженерно-технического персонала Republic на проект XP-47В. Вся предыдущая работа сразу оказалась бесполезной тратой времени и средств. Прототипы ХР-47 и ХР-47А закончены до конца не были.

В отличие от проекта XP-44, USAAC не требовали никакого макета прототипа XP-47B и его изготовление не финансировалось. Но новый истребитель не мог быть выпущен сразу без проблем. Поэтому макет прототипа был изготовлен за счет компании. Контракт на изготовление прототипа ХР-47В был подписан 6 сентября 1940 года. Не дожидаясь изготовления первого образца, уже 13 сентября 1940 года USAAC заключили с компанией Republic контракт на поставку 773 самолетов Р-47 (171 машина модели P-47B и 602 самолета усовершенствованной модели P-47C) на общую сумму 56,29 млн. долларов взамен отмененного заказа на Р-44. ХР-47В сохранил внутреннее обозначение от предыдущего проекта — АР-10.

Работа над первым пригодным к полетам прототипом XP-47B (получившим от ХР-47 серийный номер 40-3051) продвигались достаточно быстро и для осмотра нового истребителя были приглашены специалисты из Wright Field, которые в целом остались довольны увиденным. Единственной крупной обнаруженной проблемой был меньший, чем того требовала спецификация, запас топлива. В баках самолета размещалось только 298 американских галлонов бензина (1128 л), что было на 17 галлонов (64 л) меньше требовавшегося запаса. Кроме того, вес самолета был выше оговоренной в спецификации цифры. Republic направила все усилия на доводку проекта. Вес удалось снизить до 12500 фунтов (5670 кг), что почти на 900 фунтов (408 кг) превышало максимально разрешенный в спецификации вес. Специалисты из Wright Field заявили, что эти проблемы сочтут незначительными, если истребитель выполнит остальные условия спецификации.

Вес нового истребителя оказался весьма большим и превышал вес некоторых легких бомбардировщиков начала Второй Мировой войны и почти сравнялся с весом тяжелых двухмоторных дневных истребителей. Например, в 1940 году взлетный вес немецкого двухмоторного Messerschmitt Bf.110 был около 6000 кг, вес же одномоторного истребителя Republic достиг 5670 кг, в то время как взлетный вес стандартного одномоторного истребителя того времени не превышал 3000 кг.

На самолет сначала установили двигатель Pratt&Whitney ХR-2800-21, способный развивать на взлетном режиме работы мощность до 1850 л.с., а затем серийный Pratt&Whitney R-2800-17 взлетной мощностью 1960 л.с. Ни на один другой истребитель мира тогда не ставили столь мощный двигатель. Казалось бы, все решалось элементарно просто. Но именно силовая установка и явилась главной проблемой при создании Р-47. Дело в том, что для увеличения высотности поршневого двигателя требовалось дополнительно подавать в цилиндры сжатый воздух. Для этой цели на самолетах обычно применяли турбокомпрессор. Принцип его действия заключался в том, что выхлопные газы, идущие от двигателя, направлялись на специальную турбину, которая приводила в действие компрессор, сжимающий воздух. Но именно турбокомпрессоры были ахиллесовой пятой многих высотных самолетов. Большой вес и несовершенство этих агрегатов, приводящее к частым отказам, сводили на нет все преимущества аналогичных силовых установок.

Многие авиаконструкторы так и не смогли решить проблему надежного привода турбокомпрессора горячими выхлопными газами двигателя, которые часто вызывали прогар турбины. Картвели же нашел довольно необычное решение, удивившее многих специалистов. Он установил турбокомпрессор не на двигателе, как обычно, а в хвостовой части фюзеляжа, протянув воздуховоды и выхлопную трубу через весь фюзеляж. Несмотря на то, что это привело к увеличению веса конструкции самолета, в турбокомпрессор не попадали столь горячие выхлопные газы, и он работал без перебоев. Благодаря такому расположению турбокомпрессора удалось к тому же уменьшить длину носовой части фюзеляжа и несколько улучшить обзор из кабины летчика. Общая длина трубопроводов достигала 20 м, а вес всей системы с турбокомпрессором около 385 кг.

Одновременно очень просто была решена еще одна техническая проблема. Воздух при сжатии в компрессоре сильно нагревался и перед подачей в двигатель его необходимо было охлаждать. Трубопровод с горячим воздухом был проведен через воздушный радиатор, расположенный в хвостовой части фюзеляжа. Холодный же воздух для радиатора забирался лобовым воздухозаборником, размещенным под двигателем, затем проходил по длинному воздуховоду, охлаждал в радиаторе горячий воздух, идущий от турбокомпрессора к двигателю, и выпускался через два плоских регулируемых сопла по бокам хвостовой части фюзеляжа.

Конструктивно ХР-47В представлял собой свободнонесущий моноплан с низкорасположенным крылом с профилем Republic S-3. Относительное удлинение крыла 5,61, угол атаки +1 градус. Поперечное V (верхняя поверхность) 4 градуса. Крыло цельнометаллическое трехлонжеронное (два главных и один вспомогательный лонжероны), изготовлялось из двух секций, соединявшихся болтами. Главные лонжероны фрезерованные из стальных полос T-образного профиля с жесткой отбортовкой и тремя ребрами жесткости. Поперечный набор состоял из облегченных отверстиями нервюр и стрингеров L-образного профиля к которым с помощью заклепок с потайной головкой крепилась несущая обшивка из легкого сплава. Элероны с металлической обшивкой подвешивались к заднему лонжерону, причем правый элерон имел управляемый триммер. Расположенные на задней кромке крыла закрылки устанавливались между элеронами и фюзеляжем.

Цельнометаллический полумонококовый фюзеляж с несущей обшивкой состоял из одиннадцати переборок и девяти поперечных шпангоутов в пазы которых запрессовывались швеллерообразные стрингеры к которым на заклепках крепилась наружная обшивка из легкого сплава. Две поддерживающие крыло переборки располагались в нижней половине передней части фюзеляжа и конструктивно были включены в главные лонжероны крыльев.

Хвостовое оперение было полностью свободнонесущим монопланного типа. Рули высоты и направления имели обшивку из ткани (на поздних версиях из легкого сплава). Управляющие плоскости были динамически сбалансированы, а рули высоты имели триммеры. Хвостовое оперение в сборе стыковалось с хвостовой частью фюзеляжа с помощью болтов.

Для полной реализации большой мощности двигателя R-2800 на самолете применили четырехлопастный пропеллер изменяемого с помощью электропривода шага Curtiss Electric диаметром 3708,4 мм (12 футов 2 дюйма). Большой диаметр пропеллера в свою очередь требовал длинных стоек шасси, чтобы обеспечить при взлете и посадке необходимый зазор между пропеллером и поверхностью земли. В случае использования обычных стоек шасси в крыле не оставалось места для размещения даже шести пулеметов, не говоря о восьми. Чтобы решить эту проблему стойки шасси выполнили со специальным телескопическим воздушно-маслянным амортизатором; в убранном положении длина стойки была на 225 мм (9 дюймов) меньше. Несмотря на усложнение конструкции такие стойки шасси причиняли в полевых условиях немного проблем.

В крыле топливные баки отсутствовали и размещались в фюзеляже. Фюзеляжные топливные баки были протектированными. С передней полусферы баки и кабина летчика были экранированы двигателем, летчик дополнительно защищен спереди лобовым бронестеклом и бронеплитой, а сзади — бронеспинкой, промежуточным радиатором и турбокомпрессором, повреждение которых не приводило к потере самолета.

Кроме того, туннель воздушного радиатора, проходящий под фюзеляжем, выхлопная труба и воздухопроводы, проходящие по бортам фюзеляжа, также прикрывали собой летчика, баки и другие жизненно важные агрегаты самолета. Но, пожалуй, самым интересным и необычным элементом конструкции истребителя ХР-47В была специальная стальная ферменная лыжа, установленная под фюзеляжем и прикрытая обшивкой канала подвода воздуха к турбокомпрессору и радиатору. Эта лыжа предохраняла самолет от разрушения при вынужденной посадке с убранным шасси.

Опытный образец был готов к 4 мая 1941 года т.е. спустя всего шесть месяцев после начала проектных работ. 6 мая 1941 года истребитель был готов к первому полету. Под управлением летчика-испытателя Лоури Брэбэма (Lowery Brabham) XP-47B взлетел с влажной после дождя грунтовой взлетной полосы летного поля Republic. Разбег самолета составил почти 2500 футов (более 760 м). Брэбэм остался доволен поведением самолета при взлете и высокой мощностью двигателя. Но с набором высоты и понижением давления окружающей среды в кабину стал проникать дым. Поскольку открыть фонарь кабины в полете не представлялось возможным, Брэбэм открыл маленькое вентиляционное окно в кабине. Это решение оказалось ошибочным, поскольку в это отверстие набегающим потоком воздуха стало затягивать еще большее количество дыма. Поэтому Брэбэм принял решение срочно совершить посадку, поскольку он не счел возможным покинуть опытный образец самолета. Вспомнив о земляной полосе в Фармингдейле, Брэбэм направился к ВПП с твердым покрытием на близлежащем, принадлежавшем воздушному корпусу, летном поле Mitchel Field.

Первое приземление XP-47B оказалось удачным. Закрылки, тормоза и шасси работали как часы. Военные и персонал воздушного корпуса выбежали для встречи катившегося к стоянке необычно выглядевшего самолета. Никто из них прежде никогда не видел XP-47B. Представители Воздушного Корпуса быстро очистили аэродром и новый истребитель закатили в ангар и закрыли двери.

Было проведено расследование причин появления дыма в кабине. Быстро выяснилось, что дым появился от горевшего в системе трубопроводов турбокомпрессора масла. Дело было в примененной на самолете А. Картвели оригинальной системы выхлопа. На номинальном режиме работы двигателя выхлопные газы из каждого цилиндра отводились в общий коллектор и выбрасывались через два регулируемых сопла по бокам носовой части фюзеляжа. Проходное сечение сопел изменялось специальным регулятором. Когда летчику требовалось увеличить мощность двигателя, он, увеличивая подачу топлива, закрывал створки сопел, в результате чего выхлопные газы направлялись в турбокомпрессор, а затем выходили через общее сопло, расположенное под хвостовой частью фюзеляжа. До вылета Брэбэм провел обширный осмотр систем самолета стоявшего на бетонной аппарели. Брэбэм несколько раз тщательно проверил все системы двигателя, несколько раз осмотрел маслобак и удостоверился, что двигатель достиг оптимальной рабочей температуры. В это время, масло накопилось в выхлопной системе под кабиной. На номинальном режиме газы шли через сопла, а поскольку XP-47B уходил с набором высоты, регулятор закрыл сопла и масло в трубах быстро нагрелось и начало гореть, выделяя едкий черный дым.

XP-47B находился в Mitchel Field около месяца, пока не была исключена возможность попадания дыма от горящего масла в кабину. Были выполнены еще некоторые дополнительные, но незначительные изменения. Самолет так и не получил никаких опознавательных знаков. XP-47B не был поставлен для испытаний, как это было обычно для всех новых проектов в течение многих лет, на Wright Field. Все испытания проводились в Лонг Айленд. После испытаний самолет был возвращен Republic для ускорения внедрения изменений и был разбит 8 августа 1942 года в результате несчастного случая.

На испытаниях XP-47B полностью оправдал надежды и разработчиков и заказчика. Самолет достиг максимальной скорости 412 миль в час в горизонтальном полете на высоте 25800 футов, т.е. на 12 миль в час больше расчетной. Двигатель Pratt&Whitney R-2800-17 оказался надежным и развил с пропеллером Curtiss Electric спецификационную взлетную мощность 1960 л.с.

Но все еще оставались неразрешенные проблемы. Установка турбокомпрессора увеличивала риск возгорания самолета, что привело к потере первого опытного образца через год. Фонарь кабины также требовал дальнейшей работы. Имелся некоторый флаттер хвостового оперения и вибрация крыльев на некоторых скоростях.

Одним из главных недостатков установленной на самолете системы турбонаддува было наличие воздушного канала под фюзеляжем, что увеличивало и без того большую площадь поперечного сечения фюзеляжа. Это определенным образом сказывалось на увеличении лобового сопротивления. Поэтому весьма важной задачей, стоящей перед инженерами фирмы Republic, было значительное улучшение аэродинамики нового самолета, и в первую очередь совершенствование его обводов. В качестве исходной была выбрана внешняя форма, близкая к форме истребителя Lancer. Объединение воздухозаборника главного всасывающего канала турбокомпрессора и воздухозаборников маслорадиаторов с общим входом воздуха для охлаждения цилиндров двигателя позволило сделать носовую часть фюзеляжа хорошо обтекаемой. Несмотря на большую площадь поперечного сечения, фюзеляж в результате такой компоновки получился аэродинамически весьма совершенным. Фонарь кабины летчика, имевший заостренную форму носовой части и переходящий сзади в длинный тонкий гаргрот, являлся одним из самых совершенных среди фонарей истребителей того периода. Его форма была найдена в результате экспериментальных исследований, связанных с продувками в аэродинамических трубах как самих фонарей, так и фонарей в сочетании с фюзеляжем. Очень тщательно была выполнена герметизация самолета, что исключало перетекание воздуха во внутренние полости и соответственно повышало максимальную скорость.

Как известно, значительную долю в общее сопротивление самолета вносит крыло. Поэтому Картвели выбрал для истребителя Р-47 крыло сравнительно небольшой площади. И если у многих истребителей периода второй мировой войны удельная нагрузка на крыло, т.е. отношение массы самолета к площади крыла, составляла примерно 150:200 кг/м2, то у самолета Р-47 нагрузка на крыло достигала 213 кг/м2, а у последних моделей увеличилась даже до 280:300 кг/м2. Довольно совершенной была и форма крыла в плане — она была близка к эллиптической. Это способствовало снижению так называемого индуктивного сопротивления крыла, являющегося составной частью его общего сопротивления. В результате коэффициент лобового сопротивления на режиме максимальной скорости у самолета Р-47 оказался меньше, чем у основных истребителей противника — Messerschmitt Вf.109 и Foсke-Wulf Fw.190. Самолет развивал максимальную скорость 663 км/ч на высоте 7800 м при посадочной скорости 148 км/ч. Новейший на то время немецкий истребитель Bf.109F-4 развивал максимальную скорость 606 км/ч на высоте 6200 м при посадочной скорости 135 км/ч.

Из-за широкого фюзеляжа с выпуклой нижней частью самолет сразу получил неофициальное прозвище «Jug» — «Кувшин». В Великобритании из-за размеров самолета и огневой мощи это прозвище считали сокращением от «Juggernaut» — «сокрушительная сила». Официальное название «Thunderbolt» предложил директор отделения Military Contracts фирмы Republic Харт Миллер (C. Hart Miller).

Вооружение ХР-47В первоначально состояло из шести 12,7 мм пулеметов Colt-Browning M-2, а впоследствии было усилено до восьми стволов. В течение всей службы Р-47 применялась установка шести или восьми пулеметов, хотя чаще использовался второй вариант. Шесть или восемь пулеметов устанавливались в батареях по три или четыре ствола в каждой передней кромке крыла за основными стойками шасси. Нормальный боекомплект для составлял 300 патронов на ствол, минимальный — 267 патронов, максимальный — 425 патронов на ствол.

Такая схема размещения пулеметов была стандартной почти для всех американских одномоторных истребителей, что обусловливалось отсутствием в США эффективных авиационных пушек. Американские пулеметы Colt-Browning калибра 12,7 мм считались одними из лучших в мире; по такой характеристике, как дульная мощность (величина, пропорциональная произведению веса пули, квадрату ее начальной скорости и скорострельности), эти пулеметы даже превосходили немецкие пушки МG-FF калибра 20 мм и МК-101 калибра 30 мм. Для поражения вражеских перехватчиков, не имевших хорошего бронирования и не обладавших такой боевой живучестью, как самолеты-бомбардировщики и штурмовики, вполне хватало огня крупнокалиберных пулеметов. Кроме того, при ведении воздушного боя между истребителями время нахождения цели в перекрестии прицела порой составляло доли секунды. И если пулемет Colt-Browning (темп стрельбы до 600 выстрелов в минуту) успевал за это время сделать несколько выстрелов, то американская авиационная пушка AA в лучшем случае — один, а чаще ни одного.

Наличие же на истребителе Р-47 восьми крупнокалиберных пулеметов с большим боезапасом привело к тому, что он стал самым мощным по вооружению одномоторным истребителем мира. Причем по такой величине, как суммарная дульная мощность и общая масса минутного залпа восьми пулеметов, он существенно превосходил не только одномоторные, но и многие тяжелые двухмоторные пушечные истребители, за исключением некоторых сверхтяжелых истребителей-перехватчиков, переделанных из бомбардировщиков. Среди американских истребителей времен Второй мировой войны более мощное вооружение получил только двухмоторный ночной истребитель Northrop P-61 Black Widow (четыре 20 мм пушки и четыре 12,7 мм пулемета).

Сравнительные характеристики вооружения истребителей периода Второй мировой войны приведены в таблице. Названия самолетов даны в порядке возрастания суммарной дульной мощности всех установленных на них пушек и пулеметов.