Немного баллистики в картинках

[midnike]

Поскольку у народа, боюсь, сложилось впечатление, что на пресловутой Тор­пед­ной станции ВМС в Ньюпорте служили ис­клю­чи­тель­но криворукие вредители, ме­с­то которым в американском Гулаге, то хочу их немного «реабилитировать». По­лез­ны­ми делами они тоже занимались. На фотографиях ниже - проводившиеся там ис­пы­та­ния мер по улучшению параметров сброса ави­а­тор­пед Mark 13, в виде объ­е­ди­нён­ных кадров скоростной кинокамеры. Здесь надо заметить, что «за­чёт­ны­ми», естественно, считались лишь те сбросы, после которых у торпеды запускался дви­га­тель, она не рикошетила от воды или, наоборот, не уходила вниз (или в цир­ку­ля­цию), а выходила на выставленную глубину хода и про­дол­жа­ла движение не меняя курса: «runs hot, straight and normal 



Прогресс в улучшении параметров сброса (а это позволяло пилотам торпедоносцев работать в менее рискованных ус­ло­ви­ях, плюс повышало надёжность торпед) показан в таблице ниже. Две средние строки - это параметры сбросов с фотографий.

Год
Торпедоносец
Высота сброса
Скорость (приборн.)

Штатный сброс
1938
TBD-1 «Девастейтор»
  50 ft - 15 м
110 kt - 204 км/ч

Сброс #1233
1942
TBF-1 «Авенджер»   
  339 ft - 103 м
139 kt - 257 км/ч

Сброс #117
1943
TBF-1 «Авенджер»   
306 ft - 93 м
227 kt - 420 км/ч

Рекордный сброс*
1943
TBF-1 «Авенджер»   
2400 ft - 731 м
410 kt - 759 км/ч

* В примечании к отчёту указывалось, что рекордный сброс не удалось снять из-за того, что тупо не хватило угла зрения объектива камеры.

А достигалось это с помощью нехитрых, на первый взгляд, деревянных приспособлений, показанных на кадрах ниже. И если заднее было честно позаимствовано у японцев и тоже служило дополнительным аэродинамическим стабилизатором, до­по­л­ня­в­шим рассчитанные на более плотную среду штатные, то переднее - это уже know-how Торпедной станции.



В некоторых работах можно встретить утверждение, что эта деталь (которую все, естественно, называли просто «бочонок»), предназначалась, в том числе, для снижение скорости падения за счёт увеличившегося сопротивления воздуха. Но, как учит нас физика, тело, брошенное горизонтально на какой-то высоте, будет падать по параболической траектории, но по оси x про­ле­тит ровно то же расстояние как если бы продолжало двигаться горизонтально с первоначальной скоростью. Это всё, ес­тес­т­вен­но, в идеале, без учёта сопротивления воздуха. А теперь смотрим на реальную съёмку падающих вполне себе в земной ат­мо­с­фере торпед (я ведь не только для красоты эти фотографии разместил) и видим, что в обоих случаях торпеда пролетает рас­сто­я­ние, где-то на половину длины фюзеляжа «Авенджера» (то есть около 6 м) меньшее, чем самолёт. Вот и всё вли­я­ние со­про­ти­в­ления воздуха в случае сброса тупоносого цилиндра 900 кг весом с высоты около 100 м на скоростях 257 и 420 км/ч. Это мы ещё не учитываем, что после сброса торпеды скорость полегчавшего почти на тонну самолёта несколько возрастает.

На самом деле, на воздушном этапе траектории это устройство было предназначено для того же, для чего и аэ­ро­ди­на­ми­че­с­кие кольца (или аналогично затупленная носовая часть) у многих современных свободнопадающих авиабомб. Есть много съё­мок из бомболюков времён Второй Мировой и вы, наверное, обращали внимание, что часто сразу после сброса хвостовые ча­с­ти бомб начинает серьёзно болтать. Это происходит из-за того, что у цилиндрических объектов со скруглённой носовой частью и малым соотноошением длина/диаметр такое аэродинамическое явление как «срыв потока» происходит в основном в задней части корпуса. В результате стабилизаторы оказываются в зоне пониженного давления и всяческих турбулентностей, из-за чего их эффективность резко падает (почти по той же причине, кстати, горизонтальные стабилизаторы самолётов никогда не на­хо­дят­ся в той же плоскости, что и крыло).



Затупленная носовая часть или аэродиномические кольца провоцируют срыв потока уже в носовой части, в результате в рай­о­не стабилизаторов действие данного эффекта ослабляется, и снаряд летит более стабильно. Альтернативным способом яв­ля­ет­ся вынос стабилизаторов достаточно далеко за переднюю проекцию снаряда, как это сделали те же японцы на своих до­пол­ни­тель­ных деревянных стабилизаторах торпед (хотя для их длинных и тонких торпед это было менее актуально), но в аме­ри­кан­с­ком случае такая конструкция просто не поместилось бы в бомбоотсек.

Не менее важную роль этот «бочонок» играл и при входе в воду. Если дополнительные стабилизаторы, державшиеся на па­ре деревянных шпилек, срывало мгновенно, то носовой элемент был достаточно прочным и имел, как мы видим, спе­ци­а­ль­ные рёбра жёсткости. При ударе он начинал работать как одноразовый аммортизатор - на его разрушение тратилась часть ки­не­ти­чес­кой энергии падающей торпеды. Утверждается, что таким образом гасилось до 40% набранной в полёте скорости.

В связи со всем этим возникает закономерный вопрос, а почему американские конструкторы озаботились параметрами сбро­са лишь весной 1942 года, при том, что торпеда Mark 13 была принята на вооружение в том же самом 1937 году, в котором япон­цы разработали деревянные аэродинамические стабилизаторы для своих торпед обр. 91. Ответ будет достаточно не­о­жи­дан­ным - это было попросту неактуально. Низкая энерговооружённость тогдашнего основного американского торпедоносца TBD-1 «Девастейтор» просто не позволяла ему с торпедой на подвеске разгоняться более тех 110-120 узлов, на которые и была из­на­чаль­но рассчитана первая американская авиаторпеда. Поэтому увеличением скорости и высоты сброса серьёзно занялись лишь с появлением новой, более мощной машины TBF-1 «Авенджер» в конце 1941 года. В результате они даже успели, и в свой первый боевой вылет 4 июня 1942 года шестёрка «Авенджеров» пошла уже с доработанными торпедами.



Проблемы подлодочных и корабельных торпед авиационные Mark 13 к счастью не коснулись. Магнитных взрывателей там не было, а низкая скорость позволила избежать проблем как с контактным взрывателем, так и с глубиной хода из-за ги­д­ро­ди­на­ми­чес­кого давления. Однако у них хватало и своих собственных, эксклюзивных слабых мест. В результате анализа 105 сбро­сов торпед на скоростях в пределах 150 узлов [278 км/ч], проведённого в середине 1943 года, выяснилось, что на 36% не за­пу­сти­лись двигатели, 20% затонули, на 20% наблюдались проблемы с гироскопом (уход с курса), ещё на 20% - проблемы с глубиной хода. Цифра уже приближается к сотне, но это в данном случае означает, что на всех глючных торпедах наблюдалось более одной проблемы одновременно. На успешные сбросы пришлось лишь 31%. Как и в случае с остальными торпедами, весь этот букет был преодолён лишь к концу 1943 года.

UPD: По заявкам радиослушателей, про скорость «Авенджера» :)