Коротко об авиамоторах

В том, что касается авиамоторов, приглашаю читателя ознакомиться с отдельной работой, посвящённой данной теме, – «100 часов на жизнь». В ней я попытался проанализировать происходившее в мировом авиамоторостроении как в период между двумя мировыми войнами, так и в 1939–1945 годах. Именно там можно найти подробные сравнительные таблицы ТТХ тех или иных движков стран-комбатантов, а также описание конструкторских тенденций и направлений совершенствования авиадвигателей в предвоенный период и в ходе Второй Мировой войны. Впрочем, мощностные показатели моторов самолётов указаны также и в Приложении № 1 к данной работе. Там, где имеются данные о максимальной мощности на «рейтинговой» высоте, то справа от соответствующей ячейки указана и высота в метрах, на которой тот или иной движок мог развивать эту мощность (а заодно и разрешённая продолжительность работы в минутах в данном режиме). Мощность всех движков приводится в метрических (европейских) лошадиных силах. Вкратце перечислю основные выводы своей монографии, посвящённой авиадвигателям:

1. Уровень заимствования зарубежных технологий моторостроителями СССР и успехи, достигнутые ими в ходе последующего «творческого развития» первоначально полученных «ноу-хау», находился примерно на том же уровне, что в Японии и Италии. В большей или меньшей степени заимствованиями занимались абсолютно все авиамоторные фирмы мира – включая немецкие, американские, французские и британские. Находясь в середине 20-х годов на уровне Польши и Румынии (и уступая той же Чехословакии), в 30-х годах прошлого века советское моторостроение совершило гигантский технологический скачок. В результате СССР оказался во «втором эшелоне» технологически «продвинутых» держав того времени.

В том, что касалось общего объёма выпуска авиационных движков в годы войны, то по этому показателю СССР уступал только США.

2. Накануне и в ходе Второй Мировой войны советское авиамоторостроение находилось на уровне, который был как минимум не ниже, чем в Японии и Италии. В том, что касалось общего объёма выпуска авиационных движков в годы войны, то по этому показателю СССР уступал только США.

3. В 1941 году некоторые модели серийных советских авиационных двигателей имели ТТХ на уровне лучших мировых образцов, а порой даже превосходили германские и американские аналоги. К категории «чемпионов» можно в первую очередь отнести микулинские V-образные «большие горшки» жидкостного охлаждения – АМ-35А, АМ-37 и АМ-38, а также швецовский радиальный «воздушник» М(Аш)-82.

4. Несмотря на общее отставание от соответствующих отраслей промышленности таких держав, как США, Великобритания и Германия, в 1941 году советское авиамоторостроение – а также авиапром в целом – находились в наиболее выгодной ситуации по сравнению с последующими годами войны. В том, что касалось создания надёжных и мощных высотных движков, советские конструкторы авиадвигателей уверенно приближались к упомянутой выше группе лидеров. В СССР имелись как минимум четыре научно-производственных «кластера» (Запорожье, Москва, Пермь, Омск), постепенно догонявших ведущие авиамоторостроительные фирмы мира в плане оригинальности и современности разрабатываемых и производимых ими двигателей. Масштаб производства авиамоторов, достигнутый на советских предприятиях ещё до начала войны, был вполне сопоставим с уровнем выпуска самолётных движков в Германии, Великобритании и США, не говоря уже о Японии и Италии. «Неправильное» начало войны, эвакуация, потеря значительной части производственной базы и ушедших на фронт высококвалифицированных рабочих и специалистов привели к фактическому сворачиванию многих перспективных разработок. В подобных тяжелейших условиях не пришлось работать моторостроителям ни одной другой воюющей державы. Всё это привело к тому, что в ходе войны научно-исследовательская деятельность советских конструкторов авиадвигателей сводилась главным образом к дальнейшему форсированию и повышению надёжности движков, которые были созданы ещё до начала германского вторжения. Несмотря на это, вполне «приличные» авиамоторы с достаточно высокой степенью надёжности выпускались в СССР десятками тысяч.

5. Начиная с 1942 года самые массовые советские авиационные моторы (М-105 и Аш-82) всё больше отставали от лучших мировых образцов в том, что касалось их абсолютной мощности и высотности. В победном 1945 году указанное отставание оказалось наибольшим.

6. В 1941 году ситуация с моторесурсом советских авиадвижков в сравнении с соответствующими показателями зарубежных аналогов была гораздо более благополучной, чем это преподносят некоторые современные российские историки. В 1942–1945 годах показатели моторесурса советских авиационных двигателей находились примерно на уровне Германии (а также, по-видимому, Франции, Японии и Италии), всё более уступая американским и британским движкам. В целом, если в ходе Второй Мировой войны моторесурс американских и британских моторов вырос в несколько раз, то в случае советских движков он остался примерно на том же уровне, что и в 1941 году. При этом, начиная с 1942 года, моторесурс новейших немецких авиадвигателей резко упал, значительно уступая соответствующим показателям более ранних (и, соответственно, менее форсированных) моделей.

7. Вопреки утверждениям некоторых историков, накануне и в ходе войны СССР добился вполне ощутимых успехов в создании 18-цилиндровых радиальных «звёзд» воздушного охлаждения и движков с мощностью, равной или превышавшей 2000 лошадиных сил. То, что такие двигатели, как швецовские 18-цилиндровые «звёзды» М-71 и М-72, так и не были запущены в серийное производство ещё в ходе войны, объяснялось не столько имевшимися проблемами с их доводкой (соответствующие «букеты» «детских болезней» были вполне сопоставимы с перечнями проблем их зарубежных аналогов), сколько соображениями производственной целесообразности. Последние, в свою очередь, диктовались обстановкой «тотальной войны» и необходимостью постоянного наращивания выпуска наиболее массовых моделей боевых самолётов – часто ценой непринятия на вооружение более современных моделей движков и оснащаемых ими машин (в качестве примеров можно привести истребитель И-185, а также штурмовики Су-6 и Су-8). То же самое, по-видимому, касалось и высотных моторов А. Микулина – АМ-37 и АМ-39. Серийное производство первого было прекращено осенью 1941 года, а крупносерийное производство второго так и не началось не из-за каких-то непреодолимых недостатков (оба движка в этом плане были не хуже и не лучше любого новейшего зарубежного или отечественного мотора того времени), а чтобы не «уронить» выпуск двигателей АМ-38 (а впоследствии также АМ-38Ф и АМ-42) для штурмовиков С. Ильюшина.

8. Как это ни странно, но «победное отставание» самых массовых советских двигателей в заключительный период войны в том, что касалось их максимальной мощности и высотности, практически не отразилось на скоростных характеристиках новейших истребителей. Именно в 1944–1945 годах ВВС получили такие выдающиеся машины, как Ла-7, Як-3 и Як-9У.

9. В целом же накануне 22 июня 1941 года представители советской верхушки (и в первую очередь И. В. Сталин), скорее всего, испытывали вполне оправданный оптимизм в отношении как тогдашнего положения дел в отечественном авиамоторостроении, так и ближайших и долгосрочных перспектив его развития. «На подходе» находились новейшие модели V-образных моторов В. Климова – М-106 и М-107, а также 18-цилиндровые воздушники – М-71 А. Швецова и М-90 Е. Урмина. В 1941 году начался серийный выпуск высотного АМ-37 и низковысотного АМ-38, разработанных под руководством А. Микулина, а также высотной 14-цилиндровой запорожской радиальной «звезды» М-89. Заканчивались госиспытания, и готовилось начало серийного производства замечательного 14-цилиндрового «воздушника» М-82 (Аш-82) А. Швецова. На самолёты дальнебомбардировочной авиации устанавливались первоначально много обещавшие серийные высотные турбодизели А. Чаромского. Казалось, вот-вот должны были быть доведены до надлежащей степени надёжности отечественные турбокомпрессоры, инжекторы и беспоплавковые карбюраторы. Фактически же в ходе «внезапно» начавшейся войны была реализована в лучшем случае половина предвоенных разработок. Как это ни парадоксально, в итоге вполне хватило и того, что всё же удалось претворить в жизнь. Стоит отметить и тот факт, что в ходе войны СССР не стал приобретать лицензии для производства передовых движков, разработанных в США и Великобритании. Тысячи импортных двигателей (в первую очередь американского производства), поставленные в Советский Союз по лендлизу, устанавливались исключительно на импортные самолёты.

Концепция «сбалансированности»

Первый же взгляд на «рейтинги» истребительной авиации в Приложении № 1 приводит к несколько неожиданному выводу: в 1939–1941 годах советские истребители старых моделей обладали самыми высокими показателями энерговооружённости в мире. Абсолютным чемпионом планеты являлся поликарповский И-16 тип 24: 584 лошадиных сил на тонну веса (в режиме взлёта). Удивительно, но энерговооружённость германского реактивного перехватчика Ме-262А-1а в 1945 году была даже несколько ниже: 576 л. с./т. За «Ишаком» шёл «серебрянный призёр» – последний советский истребитель-биплан И-153 «Чайка» с 578 л. с./т. Третье место тоже принадлежало советской машине – таковой являлся пушечный И-16 тип 28 с 553 «лошадей» на тонну веса. Правда, дело заключалось совсем не в безумной абсолютной (и удельной) мощности двигателя: на всех трёх вышеупомянутых моделях стоял один и тот же 1100-сильный 9-цилиндровый мотор М-63, являвшийся прямым потомком лицензионного американского движка «Райт-Циклон» R-1820. Просто все три самолёта, занявшие высшие позиции в мировой табели энерговооружённости, были очень лёгкими: их нормальный взлётный вес не превышал двух тонн. Отражалось ли указанное «чемпионство» на их скоростных характеристиках? Отнюдь.

Прямая связь между удельной мощностью мотора и скоростными характеристиками истребителя наблюдалась только у абсолютного чемпиона И-16 тип 24: этот самый тяговооружённый самолёт начального периода Второй Мировой войны обладал и одним из самых высоких в мире показателей скороподъёмности в диапазоне средних высот. Так, до высоты в 5000 м «Ишак» с советским «Циклоном» добирался за 5,15 минуты (971 м/мин). Два остальных «призёра», тоже обладая вполне респектабельной скороподъёмностью, набирали высоту в пять километров всё же медленнее зарубежных конкурентов, имевших гораздо меньшую энергооснащённость. Скажем, первое место в мире по скорости набора высоты (6000 м за 5,9 мин – то есть 1017 м/мин) принадлежало итальянскому истребителю «Макки» С. 202, оснащённому движком «Альфа Ромео» RA1000 RC41, который являлся лицензионной копией 1175-сильного V-образного мотора «Даймлер-Бенц» DB 601Аа. При этом удельная взлётная мощность «итальянца» была гораздо скромнее, чем у советских «ишаков»: 401 «лошадей» на тонну веса (402 л. с./т у МиГ-3). Со скоростными показателями устаревших машин Поликарпова дело обстояло ещё хуже. Даже самые «резвые» «ишаки» с форсированными движками М-63 на «рейтинговой» высоте в 5000 м не могли разогнаться быстрее 485–489 км/ч. Упомянутый выше «итальянец» «Макки-Фольоре» развивал на той же высоте скорость, равную 595 км/ч. А оплёванный всеми «летающий рояль» ЛаГГ-3 образца 1941 года – 575 км/ч. И это при весьма скромной удельной мощности в 329 л. с./т – таковой в ту пору обладали многие бомбардировщики.

Подобное несоответствие между удельной мощностью и лётными характеристиками самолёта может свидетельствовать об уровне устарелости (или наоборот, современности) конструкции. В случае И-16, например, сказывалась полученная ещё при рождении «широкая морда» – вызывавший большое дополнительное сопротивление 9-цилиндровый радиальный двигатель воздушного охлаждения с площадью фронтальной проекции, равной полутора метрам: примерно в три раза больше, чем у современных 12-цилиндровых «жидкостников» того времени. У биплана «Чайки» к этому недостатку добавлялась «лишняя» пара крыльев. Наконец, пилоты последних моделей «ишаков» летали «с ветерком»: по настоятельным просьбам сталинских соколов вместо закрытого фонаря кабины на этих машинах устанавливались простые фиксированные козырьки – «прощай» как минимум 20–30 км/ч потерянной в результате этого скорости. Дальнейшее наращивание мощности «широкомордных» «циклонов» этим устаревшим к концу 30-х годов самолётам больше не помогало: они достигли естественного предела совершенствования. Поэтому «заорбитальная» энерговооружённость истребителей Поликарпова способствовала разве что поддержанию их замечательной манёвренности. Однако в начале 40-х годов прошлого века способность крутить вираж за 12–17 секунд уже не являлась решающим конкурентным преимуществом, всё большее значение приобретали скоростные характеристики самолётов.

Анализ таблиц Приложения № 1 демонстрирует, что к концу Второй Мировой войны взлётная и номинальная удельная мощность истребителей далеко не всегда играла столь же решающую роль, чем всего лишь четыре-пять лет назад. Самые скоростные машины завершающего периода конфликта порой имели весьма низкую энергооснащённость в «штатных» режимах работы двигателей. Правда, в случае необходимости они могли рассчитывать на 1—15-минутный «чрезвычайный» или «военный» режим, обеспечивавшийся за счёт усиленной работы нагнетателя, турбокомпрессора и/или впрыска водно-метаноловой смеси (и/или закиси азота). Наряду с высокой нагрузкой на крыло (обычная «плата» за более высокую скорость) снизившаяся энерговооружённость часто приводила к значительному ухудшению способности самолётов вести манёвренный бой в нижнем и среднем диапазонах высот. Но в ходе второй половины войны они туда, как кажется автору, особенно и не стремились: западные конструкторы авиатехники делали всё, чтобы улучшить лётные характеристики новейших моделей «охотников» на больших высотах. Так, тяжёлый истребитель-перехватчик «Дорнье» Do-335A «Пфайль», имея взлётную удельную мощность в 375 л. с./т (323 л. с. на высоте 7000 м), мог развивать скорость 758 км/ч на высоте 6500 м. Американский «Тандерболт» Р-47N с его 288 л. с./т (329 л. с. в «чрезвычайном» режиме) должен был, по идее, являться откровенным «индюком». Тем не менее, семитонная махина могла «выдавать» 740 км/ч на высоте 9144 м. Другой «американец» – Р-51D «Мустанг», который часто называют лучшим поршневым истребителем Второй Мировой (на нём же стоял и лучший, по мнению многих, V-образный мотор той войны – «Паккард» V-1650—7, являвшийся лицензионной копией «Роллс-Ройс-Мерлин» 69-й серии), тоже имел довольно скромную удельную мощность в 330 л. с./т (376 л. с. в «чрезвычайном» режиме). Несмотря на этот откровенно низкий показатель удельной мощности, эквивалентный энерговооружённости советского «летающего рояля» ЛаГГ-3 (329 л. с./т), «Мустанг» развивал скорость 703 км/ч на высоте 7620 м. Вполне возможно, что кое-где ваш покорный слуга ошибается, используя для вычисления удельной мощности той или иной машины не нормальный, а максимальный взлётный вес. Но автору как-то не верится, что «выдавать ошибку», путая обычный взлётный вес с «перегрузом», могут все изученные им справочники.

На основании комментариев о многих изрядно потяжелевших в ходе войны самолётах (от «мессершмиттов» и «фокке-вульфов» до «спитфайров» и «мустангов»), можно сделать вывод о некоей тенденции. Заключалась же она, на взгляд автора, в том, что к концу Второй Мировой поршневые истребители почти всех воюющих государств, как правило, имели:

а) всё более низкую удельную мощность (результат растущего веса, который не компенсировался даже значительно – в среднем в полтора раза – выросшей мощностью движков);

б) всё более худшую манёвренность в нижнем диапазоне высот;

в) всё более высокие скоростные и манёвренные характеристики на всё больших высотах.

Исключениями в этом плане являлись лучшие советские истребители заключительного периода войны – Як-3, Як-9У и Ла-7. Они на роль высотных не претендовали, но зато, обладая высокой (порядка 500 л. с./т) взлётной удельной мощностью, по-прежнему демонстрировали великолепную манёвренность и имели неплохие скоростные показатели в нижнем и среднем диапазонах высот. Это, как можно предположить, являлось следствием сознательных решений конструкторов авиатехники, вызванных, в свою очередь, более или менее низковысотным характером противостояния на Восточном фронте.