Junkers J.7 Истребитель

Разработчик: Junkers
Страна: Германия
Первый полет: 1917
Тип: Истребитель

Немецкий инженер и изобретатель Гуго Юнкерc прославился на весь мир как авиаконструктор — создатель первых цельнометаллических аэропланов. Рассказывает wofmd.com Его первой серийной машиной, построенной в количестве более 200 экземпляров и активно применявшейся на фронтах, был бронированный штурмовик — самолет поля боя «Юнкерс» J.1. Прототип этой машины впервые поднялся в воздух в январе 1917-го. Одновременно у Юнкерса возникла идея постройки первого в мире цельнометаллического истребителя.

Задача оказалась гораздо более сложной, ведь истребителю приходится выдерживать высокие перегрузки во время боя, а его летные данные должны были, по крайней мере, не уступать характеристикам новых истребителей стран Антанты. Между тем, методик расчета на прочность и выносливость дюралевых авиационных конструкций еще не существовало. Почти до всего приходилось доходить опытным путем или, как говорится в просторечии, «методом тыка».

Тем не менее, уже 3 января 1917 года, буквально через день после первого полета J.1, в КБ Юнкерса состоялось рассмотрение эскизного проекта принципиально новой машины — истребителя под обозначением J5 (в литературе встречается также термин «Проект 2»). В отличие от подкосного полутораплана J.1, J5 создавался по более прогрессивной аэродинамической схеме безрасчалочного свободнонесущего моноплана. На фоне тогдашних истребителей — фанерно-полотняных «этажерок», опутанных проволочными растяжками, — это выглядело просто фантастическим, революционным прорывом.

Прорабатывались три варианта проекта, различавшихся формой крыльев, хвостового оперения, и, главным образом, силовой установкой. В первом варианте предполагалось использовать ротативный двигатель «Оберурсель» UR II мощностью 100 л.с, либо аналогичный «Сименс» Sh II, развивавший 120 л.с. Этот мотор собирались установить традиционно, в носовой части машины, впереди пилота.

Второй вариант выглядел куда более оригинально: размеры самолета существенно уменьшили, а такой же ротативный 120-сильный «Сименс» разместили позади кабины (по типу знаменитой позднее «Аэрокобры»), соединив его с тянущим винтом длинным валом, проходившим внутри фюзеляжа под ногами у летчика. Таким образом Юнкере пытался улучшить обзор и повысить маневренность машины за счет установки двигателя вблизи центра масс. В третьем варианте мотор также оставался сзади, но вместо «ротативника» там решили поставить гораздо более мощный рядный «Мерседес» D IIIa водяного охлаждения в 160 л.с, что потребовало бы усиления вращающегося вала.

Согласно проекту J5 имел следующие размеры: размах крыльев -11,8 м (во втором варианте — 8,6 м, по третьему данных нет), длина — 8,0 м (6,75 м), высота — 2,8 м (2,7 м), площадь крыла — 20,0 м2 (12,0 м2). Все три варианта так и остались на бумаге. Возможно, причиной тому стали проблемы с обеспечением охлаждения двигателя и большой расчетный вес длинного вала.

Очередным проектом, родившимся в КБ Юнкерса, стал J6 (он же «Проект 3»), который появился в августе 1917-го. В нем Юнкере решил сделать «шаг в сторону» от прогрессивной концепции свободнонесущего низкоплана и разработал машину в виде моноплана-парасоля с коротким бочкообразным фюзеляжем и крылом, установленным на стойках и подкосах над фюзеляжем. Высокое шасси позволяло установить винт необычно большого диаметра — 2,8 м, что составляло ровно половину длины фюзеляжа! Топливный бак не поместился внутри машины, и его разместили снаружи, под фюзеляжем, между стоек шасси, придав ему обтекаемую каплевидную форму. При угрозе пожара предусматривалась возможность сброса бака в полете (первое в мире подобное решение), после чего двигатель мог еще некоторое время работать на бензине из небольшого расходного бачка.

Самолет имел размах крыльев 8,0 м, площадь — 12,0 мг, длину фюзеляжа — 5,6 м и высоту — 2,62 м. На нем собирались установить ротативный мотор «Сименс» Sh III мощностью 160 л.с, позволявший, согласно расчетам, развить максимальную скорость 190 км/ч. Вооружение — два синхронных пулемета LMG 08/15 «Шпандау». По какой-то причине этот оригинальный проект также не был осуществлен в металле.

Одновременно летом 1917 г. Юнкерc вернулся к концепции цельнометаллического низкоплана с «классическим» расположением двигателя впереди пилота и свободнонесущим крылом относительно большого удлинения. Так родился проект истребителя J7, впоследствии получившего широкую известность под военным обозначением «Юнкерс» D.I.

Выполнение контракта на постройку бронированного самолета поля боя J.1 помогло Юнкерсу решить все финансовые проблемы, и теперь он мог целиком посвятить свое время и деньги исследованиям по истребителям. Еще до получения официального заказа от военных авиаконструктор на свой страх и риск начал детальную проработку проекта J7 с целью построить легкий, скоростной и маневренный боевой самолет из металла, переубедив тем самым многочисленных скептиков, не веривших, что такое возможно. Его не смущало даже отсутствие подходящего двигателя. Недостаток мощности тогдашних авиамоторов Юнкере решил компенсировать максимальным облегчением всех деталей и узлов будущей машины, хотя и не в ущерб прочности. Основная мысль, которую он постоянно втолковывал своим инженерам, звучала так: «Конструкция должна быть легче, легче и еще раз легче!»

В результате появилась опытная машина с каркасом крыльев, фюзеляжа и оперения из тонкостенных дюралюминиевых профилей и труб, обшитых тонкими гофрированными листами того же металла. Обшивка воспринимала на себя часть силовой нагрузки, а гофр придавал ей дополнительную жесткость. Фюзеляж состоял из нескольких рамных шпангоутов, стрингеров и работающей обшивки. Крыло относительно толстого плосковыпуклого профиля с легким ажурным каркасом. Для удобства транспортировки консоли крыла выполнили отъемными. Они пристыковывались на болтах к трубчатым лонжеронам центроплана, проходившим сквозь фюзеляж. В остальном же вся заводская сборка производилась на заклепках.

Самолет оснастили рядным 160-сильным двигателем «Мерседес» D III водяного охлаждения. Радиатор поначалу установили довольно необычно — сверху над мотором. Он стоял прямо перед глазами пилота, частично закрывая ему обзор. Позже в ходе доработок радиатор перенесли в более подходящее место — перед двигателем. Еще одной характерной приметой J7, от которой отказались на более поздних модификациях, была длинная выхлопная труба-коллектор, объединявшая выхлопные патрубки цилиндров двигателя. Труба тянулась вдоль правого борта фюзеляжа примерно до заднего среза кабины. Бензобаки размещались в центроплане, а маслобак — между двигателем и кабиной. Горизонтальное оперение обычного типа — стабилизатор и руль высоты с роговой аэродинамической компенсацией, а вертикальное — согласно тогдашней авиационной «моде» не имело киля и состояло только из руля поворота с осевой компенсацией. Вооружение на опытной машине отсутствовало.

Интересной особенностью J7 были весьма оригинальные элероны, представлявшие собой цельно-поворотные скругленные законцовки крыла, крепившиеся прямо к торцам консолей. Каков был смысл в установке именно таких элеронов, остается загадкой. Возможно это лишь одно из свидетельств того, что авиация в начале XX века развивалась методом проб и ошибок.

Первый полет на только что построенном аэроплане выполнил в сентябре 1917 г. шеф-пилот фирмы Юнкерса Арвид фон Шмидт. Сохранился его отчет об испытаниях, который является ценным свидетельством особенностей регистрации опытных полетов в те времена. Несмотря на возможные неточности в двойном переводе (с немецкого через английский), он доносит до нас дух добросовестного исследовательского отношения к делу:

«Утром 17 сентября 1917 г. J7 выкатили из ангара и подготовили к полету. Перед завтраком я получил разрешение поднять его в воздух. Сначала я намеревался испытать его продольную устойчивость. С этой целью я пометил положение ручки управления, когда руль высоты составляет одну плоскость со стабилизатором и вслед за этим рулил с поднятым хвостом, открыв дроссельную заслонку так, что основное шасси сохраняло контакт с землей. В этом положении требовались совершенно незначительные перемещения ручки управления не более 4 см. Эта легкость хвоста позволила мне продолжить испытания без каких-либо дополнительных действий.

Второй тест был связан с исследованием путевой устойчивости. Подняв хвост и наполовину открыв дроссельную заслонку, я попытался на рулении делать резкие повороты. Аэроплан отлично реагировал на мои действия, руль направления работал удовлетворительно и не был перебалансирован. Наступившая темнота заставила меня прекратить испытания.

Наутро 18 сентября 1917 г. я начал испытывать элероны и способность машины планировать. С открытым сначала наполовину, а затем полностью дросселем я делал небольшие подскоки, и совершал легкие движения элеронами, наблюдая за поведением машины при планировании.

Отклонения элеронов требовали минимальных усилий. Это создало у меня впечатление, что они перебалансированы. Перешедший в планирование самолет реагировал прекрасно, требуя только незначительных отклонений рулем и сохраняя режим планирования без необходимости опустить нос или каких-либо других дополнительных действий. Создалось впечатление, что J7 прекрасно управляется в воздухе. Я поднял его на высоту 30 — 40 м. В это время поднялся сильный ветер и возникла болтанка, поэтому я сделал только один продолжительный полет, испытав машину на поворотах.

У меня осталось хорошее впечатление от J7. Я не обнаружил никаких существенных аэродинамических недостатков. (…) В наборе высоты и в горизонтальном планировании машина нормально реагировала и не требовала дополнительных действий рулем высоты. Набор высоты, согласно индикатору Море-ля, происходил в диапазоне скоростей 160 — 200 км/ч, маневры на планировании можно выполнять на скоростях от 140 до 220 км/ч».

В дальнейшем J7 неоднократно переделывали, устраняя выявленные в ходе испытаний недостатки, а также — отрабатывая различные элементы конструкции. В первую очередь отказались от непривычных «концевых» элеронов, перейдя к нормальным элеронам вдоль задней кромки. А для выяснения, какая же их форма является наиболее удачной, сделали несколько сменных комплектов консолей.

Сначала поставили крыло с короткими и широкими элеронами. Впервые их испытали 12 декабря 1917 г. На следующей версии стояли элероны с увеличенными аэродинамическими балансирами. Наконец, 2 февраля 1918 г. испытали окончательный вариант, оказавшийся наиболее удачным. Здесь оси навески элеронов шли слегка под углом к продольной оси крыла, а их задние кромки представляли собой изогнутые линии.

Параллельно велась отладка конструкции шасси, системы охлаждения двигателя, испытывались различные профили несущих поверхностей.

В это же время на аэродроме «Берлин-Иоханнешталь» в так называемом «углу Адлерсхоф» («Орлиное гнездо») начались сравнительные испытания с целью выбрать наиболее подходящие фронту боевые машины. Здесь еще в 1912 году организовали испытательную базу немецкого авиационно-исследовательского института («Deutshe Versuchsanstalt fur Luftfahrt» — DVL). Во время Первой мировой войны институт стал отвечать за испытания всех новых боевых самолетов.

В 1917 году немецкому авиационному командованию стало ясно, что по количеству боевых самолетов Германия уже не может сравняться с противником. Английские и французские авиазаводы «штамповали» истребители и бомбардировщики гораздо быстрее, чем зажатая в тисках блокады и истощенная войной Германия. Тогда немцы попытались сделать ставку не на количество, а на качество. Так появилась программа создания истребителей с «высокими летными характеристиками».

Новые образцы свозили для сравнительных испытаний в «Орлиное гнездо». В 1918 году здесь провели три конкурса истребителей: первый — в январе-феврале, второй — в июне-июле и третий — в октябре. Все участвовавшие в них самолеты в полете несли одинаковые полезную нагрузку и заправку горючим. Сначала качества машин демонстрировали «фирменные» пилоты, затем в кабины садились откомандированные на время с фронтов опытные боевые летчики-асы. Так совместными усилиями выбирались лучшие из лучших. Особое внимание обращали на скорость, маневренность и скороподъемность.

20 января, сразу же по окончании заводских испытаний J7 оказался в Иоханништале. В тот же день начались тесты и замеры летных данных. Одним из фронтовых пилотов, участвовавших в программе, был знаменитый ас Манфред фон Рихтхофен. Надо заметить, что «Юнкерc» ему не понравился, видимо, своей необычностью и непохожестью на всех современников. «Красный барон», привыкший к самолетам из дерева и ткани, даже сострил по его поводу, назвав цельнометаллическую машину «die Rinne» (водосточной трубой). Привыкшие к бипланам фронтовые летчики поначалу вообще опасались на ней летать, считая, что низкоплан неустойчив и обязательно будет «все время валиться на крыло». Только безаварийные полеты испытателя фирмы Юнкерса лейтенанта фон Крона в какой-то мере их разубедили.

Кроме Рихтхофена, достоверно известен еще только один летчик, согласившийся полетать на J7 — Теодор (Тео) фон Остеркамп. Он стал первым «независимым экспертом», признавшим за «водосточной трубой» право на существование и открыто заявившим, что самолет Юнкерса произведет революцию в самолетостроении. По словам Остеркампа J7 являлся «машиной будущего».

Первые результаты испытаний полностью подтвердили его слова. Время набора высоты 5000 метров составило у «Юнкерса» 24 минуты -отличный показатель по тем временам. По скороподъемности он превзошел все остальные машины с аналогичным мотором, принимавшие участие в конкурсе, — «Фоккер», «Румплер», «Альбатрос» и LFG «Роланд». Единственным, кому он уступил по этому показателю, был самолет фирмы «Пфальц унд Сименс», оснащенный легким и мощным ротативным двигателем собственной разработки.

Между тем, выявились и некоторые недостатки. В частности, пилоты отмечали сильную вибрацию крыла на виражах, а обзор вперед-вниз был единодушно признан недостаточным.

К сожалению, завершить программу конкурса истребителю Юнкерса не довелось. Уже 23 января, во время соревнований на скорость с истребителем «Альбатрос» D.V у J7 в воздухе заглох двигатель. В кабине в этот момент сидел выдающийся летчик, авиаконструктор и компаньон Юнкерса по бизнесу Энтони Фоккер. Ему удалось посадить машину на планировании, но при пробеге самолет угодил колесом в канаву и снес шасси.

Истребитель отправили чинить на завод Юнкерса в Дессау. Там его довольно быстро отремонтировали, но (вот невезение!) при облете после ремонта снова произошла авария. К моменту окончания второго ремонта конкурс в Адлерсхофе уже завершился, и Юнкерc остался не у дел. Однако ему все же удалось «выбить» заказ еще на одну машину, которую он намеревался представить на очередной июньский истребительный конкурс.

Одновременно с постройкой нового истребителя, названного J9, продолжались испытательные полеты J7. Путем увеличения жесткости силового набора и перебалансировки элеронов удалось полностью избавиться от опасных вибраций крыла, а полукруглые вырезы в его задней кромке улучшили обзор вниз. Все эти нововведения тут же внедрялись на строящемся J9. В Дессау приглашали пилотов армейской и морской авиации для ознакомительных полетов на новом истребителе и экспертной оценки машины. Мнения были, в основном, положительными. Летчики хорошо отзывались о скоростных и высотных характеристиках «Юнкерса», хвалили его за легкость и простоту пилотирования, хотя и отмечали, что горизонтальная маневренность и взлетно-посадочные характеристики хуже, чем у истребителей-бипланов. Высказывалось также пожелание улучшить путевую устойчивость.

В апреле вице-флюгмейстер Бертрам Хейнрих разогнал J7 в горизонтальном полете до 200 км/ч. Ни один серийный немецкий истребитель в то время не развивал подобной скорости. Даже недавно принятый на вооружение по результатам адлерехофского конкурса и считавшийся наиболее перспективным «Фоккер» D VII «выдавал» на 10 км/ч меньше.