Р-47 Тандерболт. По болтикам и гаечкам.
Приветствую Вас, любителей заклепок, коленвалов и редукторов! Сегодня я хочу рассказать про нечто неизвестное никому, за исключением 3,5 анонимусов. А именно про работу силовой установки самолета Р-47 Thunderbolt, он же Болт. Но начнем мы с короткой предыстории.
Итак, в 1930-м году на фирме Северского зародилась концепция дальнего скоростного, тяжелого истребителя сопровождения бомбардировщиков с мощным надежным двигателем воздушного охлаждения. Постепенно эта концепция более отчетливо проявилась сначала в конструкции истребителя YР-43, а затем достигла своего совершенства в серии самолетов типа Р-47.
Двигатель YP-43 воздушного охлаждения Пратт Уитни R-1830-35 развивал на взлете 1200 л.с. и 1 100 л.с. на высоте 6100 м.
Первый YP-43 был поставлен армии в сентябре 1940 г. К тому времени Александр Северский уже покинул пост компании, а сама фирма сменила название на «Рипаблик авиэйшн корпорейшн» (это произошло в июне 1939 года). Ее президентом стал Альберт Марчев, а пост вице-президента сохранил за собой талантливый инженер Александр Картвели.
Для своего времени самолет обладал весьма неплохими летными характеристиками. На высоте 7625 скорость достигала 558 км/ч. Начальная скороподъемность была 14,5 м/с. Потолок достигал 1 1590 м, а дальность полета - 1280 км. Самолет имел размах крыла 10,98 м, длину - 8,51 м, высоту - 4,27 м. Вес пустого был равен 2568 кг, взлетный - 3314 кг. Хотя взлетный вес YP-43 был довольно большим, установка турбокомпрессора позволила резко поднять потолок и скорость на больших высотах. Однако к 1941 г. «Лансер» уже не соответствовал требованиям времени. Он не поспевал за быстро меняющимися реалиями воздушной войны в Европе. Самолет имел недостаточную маневренность и скороподъемность, на нем отсутствовало бронирование пилота и протектирование баков. В результате армия отказалась от запуска Р-43 в серию.
Первоначальный проект Р-47 очень сильно отличался от самолетов, которые впоследствии тысячами сходили со сборочной линии заводов Рипаблик. Когда в августе 1 939 г Картвели представил армейскому воздушному корпусу США свой проект АР-10, планировалось создать истребитель под двигатель жидкостного охлаждения Аллисон V-1710-39 мощностью 1150 л.с, что было не совсем обычно для этого конструктора. Ведь Картвели предпочитал двигатели воздушного охлаждения. При взлетном весе самолета 2224 кг планировалось достичь скорости 664 км/ч. Вооружение должно было состоять из пары 1 2,7-мм синхронных пулеметов.
Армейский воздушный корпус рассмотрел предложение и был весьма впечатлен. Однако армейские специалисты потребовали усилить вооружение, даже в ущерб летным характеристикам.
Для установки на самолет мощного вооружения, бронезащиты пилота и протектирования баков при сохранении заданных летных характеристик, требовалось существенно увеличить мощность силовой установки. Тогда Картвели решил использовать 18-цилиндровый двигатель воздушного охлаждения Пратт Уитни R-2800 «Твин Уосп» - пожалуй, самый мощный двигатель на то время. Вооружение было решено усилить до восьми 12,7-мм пулеметов - по образцу британских истребителей, несших тогда не менее восьми пулеметов, правда, обычного винтовочного калибра - это делало самолет Картвели самым мощным истребителем своего времени. Расчетный взлетный вес в 5221 кг был беспрецедентным для одноместных истребителей. Командование армейского воздушного корпуса тем не менее осталось довольно этим необычным решением и 6 сентября 1940 г выдало заказ на опытный самолет, получивший обозначение ХР-47В. Использование того же номера, что и для проекта опытного ХР- 47, учитывая полную их несхожесть, было необычным в практике присвоения обозначений армейским истребителям США. Все работы по ХР-47 и ХР-47А были прекращены, а запланированные для них номера перешли к ХР-47В.
Первый полет ХР-47В состоялся 6 мая 1941 г под управлением Лоури Бребхэма, то есть всего через восемь месяцев после начала работ. Впрочем, свой первый полет пилот был вынужден прервать из-за попадания выхлопных газов в кабину.
ХР-47В на момент своего появления был крупнейшим одномоторным истребителем в мире. Его взлетный вес - 5487 кг . Двигатель XR-2800-21 выдавал на высоте 7870 м мощность 1960 л.с. В результате истребитель показал на этой высоте скорость 657 км/ч - почти на 20 км/ч большую, чем рассчитывал Картвели, и на 50 - 70 км/ч превышавшую скорость полета основных самолетов союзников и потенциальных противников.
Как же инженерам фирмы Рипаблик удалось достичь столь высоких показателей?
Создавая этот самолет и поставив во главу угла основную цель - достижение большой скорости и высоты полета, Александр Картвели пошел, казалось бы, самым простым путем. Основное внимание он уделил аэродинамике планера и повышению мощности и высотности силовой установки. Первой особенностью этого самолета был уже упоминавшийся выше чрезвычайно мощный новейший двигатель Пратт-Уитни XR-2800-21.
Казалось бы, проблема мощной силовой установки решена. Но мощность данного двигателя резко падала с набором высоты. Для увеличения его высотности требовалось дополнительно подавать в цилиндры двигателя сжатый воздух.
Для этой цели на самолетах обычно применяли специальный нагнетатель с механическим приводом от двигателя или турбокомпрессор. Принцип действия последнего заключался в том, что выхлопные газы, идущие от двигателя, направлялись на специальную турбину, которая приводила во вращение компрессор, сжимающий воздух. Но именно турбокомпрессоры были ахиллесовой пятой многих высотных самолетов того периода. Большой вес и несовершенство этих агрегатов, приводившее к частым отказам, сводили на нет все преимущества аналогичных силовых установок. Многие конструкторы так и не смогли решить проблему надежного привода компрессора раскаленными газами.
Картвели же нашел довольно необычное решение этой проблемы. С самого начала он решил строить фюзеляж ХР-47В вокруг системы турбонаддува двигателя с приводом от выхлопных газов, нежели приспосабливать турбокомпрессор на уже существующий проект самолета.
Кроме того, Картвели применил на самолете оригинальную систему 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. Когда же летчику требовалось резко увеличить мощность двигателя, он не только увеличивал подачу топлива, но и закрывал створки сопел, в результате чего выхлопные газы направлялись в турбокомпрессор, а затем выбрасывались через общее сопло, расположенное под хвостовой частью фюзеляжа.
Одновременно очень просто была решена еще одна техническая проблема. Как известно, воздух, сжатый в турбокомпрессоре, очень сильно нагревался. Перед подачей в цилиндры двигателя его следовало охладить. На Р-47 трубопровод с горячим воздухом был проведен через воздушный радиатор, также расположенный в хвостовой части фюзеляжа за кабиной пилота. Холодный воздух для обдува радиатора забирался лобовым воздухозаборником, размещенным под двигателем, затем проходил по длинному воздуховоду, охлаждал в радиаторе сжатый воздух, идущий от турбокомпрессора к двигателю, и выпускался через два плоских регулируемых сопла по бокам хвостовой части фюзеляжа. Интересно отметить, что часть горячего воздуха от турбокомпрессора отводилась также к в консоли крыла для обогрева находящихся там пулеметов, смазка которых могла замерзнуть при полетах на большой высоте.
А теперь по подробнее поговорим о самой интересной и сложной части самолета. О его системе наддува. Главная техническая особенность «Тандерболта» заключалась в установке турбокомпрессора (ТК), обеспечивавшего большую высотность силовой установки. Благодаря ТК, работавшему как первая ступень нагнетателя, мощность мотора R-2800-63 на номинальном режиме 1625 л. с. сохранялась до высоты 8850 м, на боевом - 2000 л. с. до 8250 м, а на чрезвычайном - 2300 л. с. до 7620 м. Другие варианты моторов, такие, как R-2800-21 или -59, также стоявшие на «Тандерболтах», в основном отличались высотностью и мощностью чрезвычайного режима.
Турбокомпрессор на Р-47 разместили в задней части фюзеляжа, что повлекло за собой установку длинных турбопроводов: воздушного туннеля к мотору, главного воздушного туннеля к радиатору, расположенному около ТК и охлаждавшему сжатый и нагретый до 700° С воздух, а также длинных выхлопных турбопроводов. Все это значительно утяжелило самолет: ТК весил 107 кг, а вся установка - 385 кг. Она была громоздкой и весьма уязвимой. Единственным, пожалуй, преимуществом хвостового размещения ТК было то, что выхлопные газы до поступления на турбину успевали остыть. Конструкторы, конечно, понимали невыгодность подобного размещения ТК. Но другого пути не было. В носовой части фюзеляжа, полностью занятой баками для горючего, разместить еще и ТК не представлялось возможным. Расположить же баки в крыле было также невозможно, так как там стояло оружие. Что положительно сказывалось на боевой живучести самолета.
Принципиальная компоновочная схема истребителя P-47D-10 RE: 1 - воздушный винт фирмы «Кертисс»; 2 - двигатель R-2800-63; 3 - выхлопной коллектор; 4 - регулируемые жалюзи системы охлаждения двигателя; 5 - маслобак; 6 - водяной бачок; 7 - противопожарная перегородка; 8 - передняя бронеплита; 9 - бронестекло; 10 - зеркало обзора задней полусферы; 11 - трубопровод подачи сжатого воздуха в двигатель; 12 - кресло летчика; 13 - бро неспинка; 14 - приемники радиостанции и радиополукомпаса (PПK); 15 - баллоны с кислородом; 16 - рамка РПК; 17 - опознавательная радиостанция и передатчики; 18 - антенна радиостанции; 19»- антенна РПК; 20 - маслорадиатор; 21 - выходное отверстие воздуха, охлаждающего мас-лорадиатор; 22 - выхлопное сопло двигателя; 23 - аккумуляторная батарея; 24 - аварийно-посадочное устройство; 25 - главный топливный бак; 26 - газопровод для подвода выхлопных газов к турбокомпрессору; 27 - дополнительный топливный бак; 28 - маслобак системы смазки турбокомпрессора; 29 - промежуточный радиатор; 30 - регулируемые створки воздушного канала; 31 - турбокомпрессор «Дженерал Электрик» C-23-L Y; 32 - общее сопло, предназначенное для выхода выхлопных газов, прошедших через компрессор; 33 - сопло для выхода воздуха, охлаждающего турбокомпрессор; 34 - хвостовая стойка шасси.
Компрессор P-47 в свою очередь состоял из трех механических ступеней с перепусками между ними, сжимающие воздух и передающие его на следующую ступень или непосредственно на радиатор охлаждения двигателя.
Александр Михайлович Картвели (Картвелишвили) (родился 9 сентября 1896, Тифлис - умер 20 июля 1974, Нью-Йорк) - известный американский авиаконструктор грузинской национальности. Один из пионеров американской авиации.
Среди других известных разработок Картвели - послевоенные самолеты «F-84 Thunderjet», «F-105 Thunderchief» и «A-10».
На это все дамы и господа. До встречи!
П.с.На правах рекламы будем рады видеть в нашей уютной группке втентакле)
https://vk.com/wt.postscriptum