Разгром 1941

скачать книгу бесплатно

Разгром 1941
Марк Семенович Солонин

Почему, имея огромное численное превосходство, ВВС Красной Армии были разгромлены в первые же дни Великой Отечественной войны? Каким образом Люфтваффе удалось так быстро захватить полное господство в воздухе? Куда подевались хваленые «сталинские соколы», клявшиеся хранить «спокойствие наших границ», грозившие сокрушить врага «малой кровью, могучим ударом»?

Авиационный инженер по образованию, Марк Солонин убедительно, с цифрами и фактами, доказывает полнейшую несостоятельность советской версии событий 1941 года, объяснявшей сокрушительный разгром нашей авиации «внезапностью вражеского удара», и дает собственные ответы на самые сложные, острые и «неудобные» вопросы отечественной истории.

Первое издание книги выходило под заглавием «На мирно спящих аэродромах…»

Марк Солонин

Разгром 1941

Часть 1. Самолеты

Глава 1. 250 000

«С первых дней Великой Отечественной войны немецкая авиация захватила господство в воздухе». Этот тезис никогда не подвергался сомнению в советской военно-исторической литературе. Всякий раз, как нашим военным историкам требовалось объяснять очередной разгром, очередную потерю людей и техники, очередное неисполнение приказов и срыв всех планов, появлялась она – несокрушимая и легендарная, всемогущая и вездесущая немецкая авиация. Подобно свирепой валькирии из древних скандинавских саг, проносятся по станицам отечественных научно-исторических сочинений «Мессершмитты» и «Юнкерсы», уничтожая склады и вокзалы – сотнями, танки – тысячами, наземные войска – десятками дивизий… И все это – за пару дней, и что самое удивительное – безо всякого противодействия со стороны советской авиации.

Кстати, а где же она? Где «сталинские соколы», герои всех предвоенных фильмов, любимцы всех девушек, краса и гордость Страны Советов? Где самолеты, поставившие десятки рекордов, затмевавшие солнце над Москвой в дни воздушных парадов? Где продукт производства огромных авиазаводов, где результат труда миллионов людей, уже в «мирные» годы работавших в три смены, с рассвета до рассвета, под звуки веселого марша («Нас утро встречает прохладой…»)?

Вопрос серьезный. Без убедительного ответа на него традиционная версия причин небывалой военной катастрофы лета 1941 года начинает трещать и разваливаться. Коммунистические историки прекрасно это понимали и посему выстроили вокруг мифа о «молниеносном разгроме» советской авиации надежную, глубоко эшелонированную оборону. Прежде всего – твердость в голосе и никаких сомнений. Во всей советской историографии исчезновение авиации Красной Армии неизменно рассматривалось как событие абсолютно естественное, неизбежное и единственно возможное в сложившихся обстоятельствах («внезапное нападение… отсутствие радиосвязи… огромное численное превосходство врага… массированные удары по всем аэродромам западных округов…»).

В то же время главпуровские «историки» – как и положено людям в погонах-готовили и вторую линию обороны, на которую они организованно (не так, как летом 41-го года) отошли с началом перестройки, когда с рассекречиванием части архивов миф о численном превосходстве люфтваффе рассыпался, как карточный домик. Их новая, перестроечная «правда» выглядела следующим образом: «в свете последних публикаций мы совершенно неожиданно узнали, что советская авиация, оказывается, превосходила врага в численности, НО

– самолеты были безнадежно устаревшие, не идущие ни в какое сравнение с немецкими («плохо вооруженные… деревянные… горели, как свечи… моторы с ресурсом всего 100 часов… истребители не могли даже догнать немецкий бомбардировщик…»);

– асам люфтваффе, накопившим двухлетний опыт войны, противостояли необученные мальчишки («шестимесячные курсы… шесть часов налета «по коробочке»… готовили к парадам, а не к войне…, всего лишь 1192 экипажа были подготовлены к ночным полетам…);

– злобный и доверчивый (одновременно!) товарищ Сталин поверил в мирные намерения своего нового друга Гитлера (старых друзей он к тому моменту расстрелял почти поголовно) и поэтому готовиться к отражению врага запрещал, а честных командиров, которые пытались нарушить «приказ Сталина» (какой приказ? когда? о чем?) и привести части в боеспособное состояние, – казнил.

Наконец, Виктор Суворов, разворошивший своими книгами («Ледокол», «День М») стоялое болото советской историографии, выдвинул новый, весьма правдоподобный на первый взгляд аргумент. Сегодня уже только самый «ленивый и нелюбопытный» не знает, как все было «на самом деле»-готовились к вторжению в Европу, выдвинули всю авиацию к пограничным столбам, а там ее немцы и накрыли. Первым же ударом. На рассвете 22 июня. Всю.

Миф о «первом уничтожающем ударе» пришелся по сердцу отечественному читателю. Его усердно тиражируют даже те, кто в симпатиях к В. Суворову замечен не был (скорее наоборот). Вот, например, вполне статусный историк Д. Хазанов публикует объемистое исследование под названием «Вторжение. Начало воздушной войны на советско-германском фронте». (56) Все «вторжение» уложилось в один день 22 июня. 23 июня и последующих дней нет, они уже не интересны; на их месте появляется анализ причин состоявшегося разгрома. Вот менее известный широкой публике историк из Ульяновска М. Тимин пишет книгу «На острие главного удара. Причины поражения ВВС ЗапОВО». Описания событий одного-единственного первого дня войны кажется автору вполне достаточным для того, чтобы начать анализировать «причины поражения». Второй, третий и все последующие дни привычно оставлены «за кадром»…

Спорить со всеобщим заблуждением трудно, но – попробуем. Прежде всего постараемся выяснить – было ли в реальности то событие, причины которого так горячо обсуждаются уже более полувека? Была ли советская авиация уничтожена в первые дни (или, в более сдержанном варианте, в первые недели) войны?

«…26 июня. Около 20 неприятельских бомбардировщиков атакуют нас. Взрывы раздаются со всех сторон. Наших истребителей не видно….

…27 июня. Бомбардировщики противника опять настигли нас. Становится очень тяжело…

…На рассвете дождь закончился, и сразу же появились самолеты, которые непрерывно атаковали части нашей дивизии… Каждый час количество вражеских налетов увеличивалось… противник, по меньшей мере здесь, имел абсолютное господство в воздухе…

…на пути к Дубно ударной группе пришлось пережить налет бомбардировщиков… наши зенитные пушки, которые все чаще обстреливали самолеты врага, не могли остановить постоянные воздушные атаки, число которых возрастало до 80 раз в день… Волна за волной бомбы ложились на колонны боевой техники. В дыму горящих машин…»

Не правда ли, уважаемый читатель, именно так, именно в таких выражениях и описываются события первых дней войны во всех тех книгах, которые Вам приходилось читать? Авторы процитированных выше мемуаров тоже рассказывают о событиях июня 1941 года, и война та же самая… Вот только «в дыму горящих машин» оказались не советские, а немецкие танковые колонны (конкретно речь идет о частях 2-й танковой группы Гудериана и 1-й танковой группы Клейста; в самом же густом дыму оказались в те дни колонны 3-й танковой группы Гота, по которым 25 июня был нанесен массированный удар всеми силами ВВС Западного фронта и дальнебомбардировочной авиации).

Можно ли делать далеко идущие выводы на основании личных воспоминаний пары-тройки солдат противника? Разумеется, нет. Поэтому обратимся к солидному источнику, к монументальному исследованию «1941 год – уроки и выводы». (3) Эта монография вышла в свет в конце 1992 года под эгидой Генерального штаба тогда еще «объединенных вооруженных сил СНГ», с необычно скромным для работ такого масштаба грифом (всего лишь «для служебного пользования»). Руководитель научного коллектива – доктор военных наук, старший научный сотрудник генерал-майор В. П. Неласов. В конце книги – сотни ссылок на фонды ЦАМО (Центральный архив Министерства обороны). Так вот, на стр. 151 мимоходом, в придаточном предложении, авторы монографии обронили такую интересную фразу:

«…из 250 тысяч самолето-вылетов, выполненных советской авиацией за первые три месяца войны…»

Двести пятьдесят тысяч самолето-вылетов за три месяца.

Это – «уничтоженная» авиация?

Стоп. Может быть, в солидную работу вкралась ошибка? Девочка-машинистка лишний нолик напечатала? Отнюдь. Все нули на месте. Открываем вышедшую в свет четверть века назад, еще во времена «застоя», монографию Кожевникова «Командование и штаб ВВС Красной Армии в Великой Отечественной войне» (27). Автор (опять же, со ссылками на архивные фонды) сообщает, что за первые 18 дней боев (до 10 июля) фронтовая авиация выполнила 45 тыс. боевых вылетов, еще 2112 вылетов совершили летчики ДВА (дальнебомбардировочная авиация). 47 тыс. вылетов за 18 дней очень точно «укладываются» в итоговую цифру 250 тысяч вылетов за три месяца.

Все познается в сравнении. Чтобы по достоинству оценить названные выше цифры, напомним, что за пять недель мая – июня 1940 года (т. е. практически за все время войны и разгрома Франции) истребители французских ВВС выполнили 10 тыс. с/в. (21) За первые три недели «битвы за Англию» немецкие истребители выполнили порядка 8 тысяч с/в. За три самых драматичных месяца грандиозного воздушного сражения в небе Британии (август, сентябрь, октябрь 1940 года) немецкая бомбардировочная авиация произвела всего 22 тысячи с/в. (78) Рекордным по интенсивности стал для люфтваффе июнь 1942 года, когда немцы на Восточном фронте выполнили (по данным советских постов ВНОС) 83 949 вылетов боевых самолетов всех типов. (76) Еще раз подчеркнем – это рекордный, пиковый уровень боевой активности немецкой авиации (обстановка обязывала – на земле шло решающее судьбу войны наступление от Харькова на Сталинград).

Для советских ВВС рекордным по интенсивности боевых действий стало сражение на Курской дуге. За 40 долгих летних дней 1943 года советские летчики выполнили 89 300 самолето-вылетов. (25) Другими словами, «разгромленная и уничтоженная на земле» советская авиация летала летом 1941 года с такой интенсивностью, которую позднее и немцы, и советские ВВС смогли достигнуть только в одном месяце за всю войну!

Почему же в огромном количестве боевых донесений лета 41-го года повторяются на все лады одни и те же фразы: «на протяжении всех боевых действий нет нашей авиации… авиация противника буквально терроризирует наши части, будучи безнаказанной… нашей авиации не видно… основные потери и, главное, паника наносится авиацией противника, которая, пользуясь отсутствием авиации на нашем участке, работает все время на бреющих полетах почти безнаказанно…»?

К 1944 году (не за три, а за все 12 месяцев года) истребители люфтваффе выполнили на Восточном фронте 69,8 тыс. вылетов, бомбардировщики и штурмовики – 226,5 тыс. вылетов. (131) Всего – 296 тысяч вылетов. За целый год. И хотя немецкая авиация к тому времени безвозвратно потеряла господство в воздухе над Восточным фронтом, никто и никогда не характеризовал ее состояние словами «уничтоженная»; никто и никогда не писал, что с 1944 года в небе войны нельзя было увидеть самолет со свастикой на киле…

У каждой медали есть, как известно, две стороны.

250 000 боевых вылетов – это непостижимо много. Много в сравнении с легендой об «уничтоженной авиации». Много в сравнении со скудными результатами, тем более – если сравнивать с эффективностью боевых действий люфтваффе, которые, как принято считать (подчеркнем это замечание самой жирной чертой!), нанесли огромный урон советским войскам.

С другой стороны, 250 000 боевых вылетов за три месяца – это удивительно мало. Точнее говоря – это раз в пять меньше того, что должно было быть, принимая во внимание исходную численность советских ВВС и те возможности восполнения потерь самолетов, которыми эти ВВС располагали. В настоящий момент эта статистика доступна всем желающим (подробный обзор будет дан в Части 3 данной книги).

По самой минимальной оценке (за исключением разведывательной, санитарной и транспортной авиации, не учитывая устаревшие бипланы «И-15бис» и тихоходные гиганты «ТБ-3», не считая гидросамолеты из состава ВВС флотов, не считая формирующиеся авиаполки и дивизии), группировка советской авиации, развернутая к 22 июня 1941 года на театре военных действий, насчитывала 4,8 тыс. истребителей и 3,5 тыс. бомбардировщиков. Исходя из средних – очень средних для середины лета с продолжительностью светового дня более 17 часов – показателей интенсивности использования боевой авиации (два вылета в день для истребителей, один вылет в день для бомбардировщиков), такая группировка должна была бы обеспечить выполнение 13 тыс. вылетов боевых самолетов вдень. Фактически же в первые 18 дней войны выполнялось в среднем порядка 2,5 тыс. вылетов.

К столь же странным выводам приводит нас рассмотрение фактического числа вылетов, выполненных по отдельным частям и соединениям. Так, две тысячи вылетов, выполненных к 10 июля летчиками ДБА, означают (с учетом первоначальной численности девяти дивизий дальней авиации, развернутых на западном ТВД) всего один вылет в 11 дней. Термин «дальняя авиация» не должен смущать неискушенного читателя. Речь идет не об огромных «летающих крепостях», а о двухмоторных бомбардировщиках «ДБ-Зф», взлетный вес которых был даже меньше веса «Юнкерсов» и «Хейнкелей», ежедневно и многократно бомбивших позиции наших войск.

Пресловутый «внезапный удар по мирно спящим аэродромам» численность ДБА не уменьшил ни на один самолет. Дальняя авиация накануне войны дислоцировались в районах Новгорода, Смоленска, Курска, Киева и Запорожья. 22 июня на эти аэродромы не было совершено ни одного налета, и о начале войны с Германией летчики ДБА узнали на митингах, прошедших во всех частях после выступления Молотова по Всесоюзному радио.

Также на митинге в полдень 22 июня 1941 года узнали о начавшейся войне летчики 202-го БАП (бомбардировочный авиаполк) из состава 41-й авиадивизии. Базировался этот полк в районе г. Кингисепп (Ленинградская область), и его аэродромы в течение первых дней войны не подверглись какому-либо воздействию противника. В монографии, посвященной истории боевого пути полка, сказано, что «при наличии в полку всего 22 самолетов на каждый самолет выпадала нагрузка до трех-четырех вылетов в день». А далее приводятся итоговые данные из отчета о боевой деятельности 202-го БАП на Ленинградском фронте: «За период боевых действий с 22 июня по 28 августа 1941 года полк произвел 194 боевых вылета… На головы врага было сброшено 107 тонн бомб, уничтожено около 100 танков и самоходных орудий, 2 железнодорожных эшелона, 1400 различных автотранспортных средств и повозок...»(85)

Не будем даже обсуждать потрясающую эффективность боевых действий полка, не станем задумываться о том, что если 194 вылета легких бомбардировщиков «СБ» хватило для уничтожения «100 танков и 1400 автотранспортных средств и повозок» (т. е. примерно половины матчасти немецкой танковой дивизии), то как же в таком случае после 250 000 вылетов в вермахте остался хотя бы один живой солдат и одна уцелевшая повозка… Попытаемся разобраться в совершенно простом, чисто арифметическом вопросе. Указанное выше число самолето-вылетов при указанной выше интенсивности («на каждый самолет выпадала нагрузка до трех-четырех вылетов в день) полк должен был выполнить за три дня. К 25 июня. А вовсе не к 28 августа.

Ленинградский округ – это северный фланг войны. В небе над южным флангом воевали ВВС Одесского округа и ВВС Черноморского флота. Всего 900 истребителей и 350 бомбардировщиков. Этой воздушной армаде противостоял 4-й авиакорпус люфтваффе, на вооружении которого 22 июня 1941 года числилось 116 «Мессершмиттов». Еще 47 «мессеров» было в составе истребительной авиагруппы III/JG-52, прикрывавшей тыловые объекты Румынии. В одной из монографий, посвященных боевым действиям лета 41-го на Украине, читаем: «В наиболее напряженные дни боев за Бердичев, начиная с 13 июля, в полосе 6-й Армии действовала только авиация Южного фронта, совершая в день от 30 до 80 самолето-вылетов». (40) От 30 до 80 вылетов в день во время «наиболее напряженных боев» могли бы выполнить одна-две эскадрильи по 12 самолетов каждая, а не ВВС целого фронта…

Такая вот летом 41-го была у нас «странная война». Огромная советская авиация таяла, как снег на весеннем солнце, а то немногое, что оставалось в строю, использовалось едва ли на одну пятую своих возможностей, но при этом число самолето-вылетов исчислялось десятками и сотнями тысяч, но противника это отнюдь не останавливало…

После того как эти и многие, многие другие факты стали достоянием гласности, стало особенно понятно, сколь мудро и прозорливо поступили советские историки, заблаговременно заготовившие кучу баек про «безнадежную техническую отсталость» советской авиации. Без этих заготовок пришлось бы им отвечать на множество неприятных вопросов. А так и без вопросов все ясно – фанерные «этажерки», не идущие ни в какое сравнение с немецкими самолетами. Вот их и перебили как куропаток… Почему проиграли войну в воздухе? Да потому что самолеты были плохие. А из чего видно, что самолеты плохие? Потому что войну в воздухе проиграли…

Забегая далеко вперед, сразу же предупредим читателя о том, что вся дискуссия о тактико-технических характеристиках советских самолетов начала войны совершенно бессмысленна. Автор глубоко убежден в том, что если бы нашу авиацию полностью перевооружили «мигами» – и не тогдашними «МиГ-3», а современными «МиГ-29», то результат был бы тем же самым. Самых же уважаемых читателей – то есть тех, кто никому не намерен верить на слово, – ждут следующие девять глав, в которых мы попытаемся достаточно подробно разобраться в двух вопросах: почему летают и как воюют самолеты.

Глава 2. Почему летают самолеты

2.1. Скорость полета и удельная нагрузка

Самолеты летают по воздуху. Воздушные шары, наполненные легким газом, плавают в воздухе – как поплавок в воде. Парашюты и осенние листья медленно опускаются на землю, опираясь на воздух. А самолеты непрерывно «наезжают» на воздух своими крыльями, установленными под небольшим углом к вектору скорости воздушного потока. Этот угол в аэродинамике называется «угол атаки» – выражение, очень любимое журналистами. Нам же с Вами важно понять и запомнить, что «угол атаки» – это вовсе не угол наклона траектории полета по отношению к горизонту (т. е. не угол пикирования или кабрирования), а угол наклона крыла к невидимому и абстрактному «вектору скорости потока». (См. рис. 1)

Рис. 1

Наука гласит, что самолет летает потому, что на нижней поверхности крыла создается зона повышенного давления, благодаря чему на крыле возникает аэродинамическая сила, направленная перпендикулярно крылу вверх. Для удобства понимания процесса полета эту силу раскладывают по правилам векторной алгебры на две составляющие: силу аэродинамического сопротивления X (она направлена вдоль воздушного потока) и подъемную силу Y (перпендикулярную вектору скорости воздуха). (См. рис. 2).

Первый вывод из вышесказанного: за все хорошее приходится платить, и в этом смысле законы аэродинамики ничем не отличаются от законов жизни. За подъемную силу приходится «платить» сопротивлением. Причем, за большую подъемную силу приходится платить особенно большим сопротивлением. Т. е., если при полете на «спокойном» крейсерском режиме сопротивление составляет примерно одну десятую от подъемной силы, то при полете на больших углах атаки (на которых и создается максимально возможная подъемная сила) сопротивление может вырасти до одной четвертой подъемной силы.

Рис. 2

Интуитивно понятно, что аэродинамические силы зависят от площади крыла, угла атаки, плотности воздуха и скорости потока воздуха (для современного самолета, скорость которого значительно больше скорости ветра, за скорость потока можно принять скорость движения самолета относительно воздуха, каковая в случае горизонтального полета совпадает со скоростью полета относительно земли). Наука утверждает, что эта зависимость (как и большинство фундаментальных законов природы) выражается предельно простой формулой:

Зависимость подъемной силы от площади крыла (S) и плотности воздуха () прямо пропорциональная. Т. е. сделали крыло в два раза больше – получайте в два раза большую подъемную силу, поднялись на большую высоту, где плотность воздуха в два раза меньше, чем у земли, – все аэродинамические силы уменьшились вдвое и т. д. Влияние формы профиля крыла и текущего значения угла атаки выражается в безразмерном коэффициенте Су.

Зависимость аэродинамических сил от скорости потока – квадратичная. Скорость выросла в два раза – сопротивление выросло в четыре раза, скорость увеличилась в три раза – сопротивление уже в девять раз больше и т. д. Это, наверное, самое главное из того, что «должен знать каждый». По крайней мере, каждый, кто хочет при случае поговорить о проблемах военной авиации.

Квадратичный характер зависимости подъемной силы от скорости объясняет многое из того, что мы знаем и видим. Вот, например, летит по экрану телевизора американская «крылатая ракета». Из сигарообразного фюзеляжа торчат в стороны два крохотных узеньких крылышка. И с такими несерьезными крылышками «ракета» (точнее говоря – беспилотный самолет) летит сотни километров и не падает. Почему? Большая скорость (порядка 250 метров в секунду), возведенная «в квадрат», позволяет создать достаточную подъемную силу даже на таком маленьком крыле. «Крылатая ракета» является примером предельно «однорежимного» самолета. Все скорости: «взлетная», крейсерская, максимальная для нее равны. А как же спроектировать нормальный самолет, которому надо взлетать с земли и у которого максимальная скорость значительно больше взлетной? Например – типичный современный истребитель взлетает на скорости 250 км/час и разгоняется в воздухе до скорости 2500 км/час. Десять «в квадрате» равняется сто. Этот бесспорный факт приводит нас к мысли о том, что необходимое для полета на максимальной скорости крыло могло бы быть в сто раз меньше по площади, чем «взлетное» крыло. Или, другими словами, крыло при полете на максимальной скорости превращается в лишнюю обузу, которая мало того что имеет вес, но еще и создает огромное дополнительное сопротивление.

Надеюсь, читатель уже требует объяснений. В самом деле – что такое «большое крыло»? Большое – это сколько? Например, крыло площадью 18,3 кв. м – это «большое» или «маленькое» крыло?

Давайте посчитаем. Крыло именно такой площади имели три истребителя, стоявшие на вооружении германской авиации: «Фоккер» D-1 (Первая мировая война), «Фокке-Вульф» -190 D (Вторая мировая война), «Старфайтер» F-104 G («холодная война» 60-х годов). Максимальный взлетный вес этих самолетов составлял соответственно 586, 4840 и 13 170 кг. Соответственно, у «Фоккера» на каждом метре крыла «висело» 32 кг веса самолета, у «Фокке-Вульфа» – 264 кг, а у «Старфайтера» – 720 кг. Этот параметр – «удельная нагрузка на крыло» – и является количественной мерой понятия «большое или маленькое» крыло. Слова «большое крыло» соответствуют технически грамотному выражению «малая удельная нагрузка».

А теперь самый интересный вопрос: почему бы нам не сделать самолет с маленьким крылом (с большой удельной нагрузкой), да и взлетать со скоростью если и не равной, то хотя бы близкой к максимальной? Ведь мощный турбореактивный двигатель на самолете уже стоит, и разогнать самолет до большой скорости он в принципе может. Увы, не все так просто. Во-первых, для разгона до скорости «всего лишь» в 1000 км/час потребуется бетонная взлетная полоса длиной в несколько десятков километров. Самое же главное заключается в том, что самолету с людьми надо не только взлететь в воздух, но еще и сесть на землю. И мощнейший двигатель, и огромную полосу сделать можно. Дорого, но можно. А вот «встретиться» с жесткой землей на скорости 1000 км/час и при этом не разбиться вдребезги – нельзя. Лучше и не пробовать. Практика показала, что посадочная скорость 270–330 км/час является пределом возможного даже для летчика с многолетней подготовкой, сажающего самолет на идеально гладкую «бетонку». А вот тому, что называется «крылатая ракета», ни взлетать, ни садиться не надо: запускают ее с самолета-носителя, который уже летит на огромной скорости, и чем сильнее она врежется во вражеский объект – тем хуже для него…

Все, что мы уже изучили, мы учили не зря. Теперь Вы уже можете разобраться в том, почему «безнадежно устаревшие» советские истребители «не могли догнать» немецкий бомбардировщик.

Тонкое с виду крыло является главным источником аэродинамического сопротивления. Парадоксально, но это именно так. Соответственно, увеличение удельной нагрузки (т. е. уменьшение площади крыла) является одним из самых эффективных способов достижения большой скорости полета. Для иллюстрации этого вывода стоит привести один хрестоматийно известный, пример. Гоночный самолет «Супермарин» S-6B, установивший в 1931 году мировой рекорд скорости, был… поплавковым гидросамолетом! Аэродинамическое сопротивление двух огромных (длиной с фюзеляж) поплавков с подкосами и расчалками не помешало разогнать самолет до скорости 655 км/час, что вдвое превышало скорость серийных истребителей того времени. У этого чуда техники было два объяснения: феноменальный мотор «Роллс-Ройс» и очень высокая для той эпохи удельная нагрузка на крыло – 178 кг/кв. м. А для того, чтобы самолет с таким «маленьким крылом» мог взлететь и успешно приземлиться, конструктор Реджинальд Митчелл (будуший создатель легендарного «Спитфайра») выбрал схему гидросамолета, который и садится на «мягкую» воду, и разгоняется на «взлетной полосе» практически неограниченной длины…

Военная авиация начиналась с удельной нагрузки 30–40 кг на квадратный метр и крыла, форма профиля которого обеспечивала коэффициент подъемной силы 0,7–1,0. При таких параметрах для отрыва от земли требовалась скорость порядка 80 – 100 км/час. Такая небольшая взлетная скорость делала возможным эксплуатацию самолетов с простейших грунтовых аэродромов, а требования к максимальной скорости полета были тогда очень скромными: летает быстрее паровоза, и ладно. Затем, на рубеже 20 – 30-х годов появились технические и тактические предпосылки к значительному увеличению удельной нагрузки.

Технические состояли главным образом в том, что были разработаны, испытаны и внедрены в практику разнообразные «средства механизации крыла»: закрылки и предкрылки. (См. рис. 3)

Рис. 3

Эти устройства позволяли кратковременно (на момент взлета-посадки) увеличить кривизну профиля крыла, увеличить площадь крыла (выдвижные закрылки) и максимально допустимый по условиям срыва потока угол атаки (этот эффект обеспечивают предкрылки). (См. рис. 4)

Рис. 4

Все эти меры в совокупности позволили увеличить коэффициент подъемной силы до 2–2,5 единицы. Соответственно, даже при сохранении взлетной скорости не более 100 км/час стал возможным рост удельной нагрузки на крыло с 30–40 до 120–130 кг/кв. м. Затем к техническим усовершенствованиям добавилось изменение взглядов военного руководства на тактику применения боевой авиации. Для бомбардировщиков с радиусом действия в 500—1500 км перестало быть необходимым базирование на грунтовых аэродромах в непосредственной близости от линии фронта. Дальние бомбардировщики могли вылетать на задание с небольшого числа крупных аэродромов, расположенных в глубоком оперативном тылу и оборудованных бетонными взлетно-посадочными полосами большой (1–2 км) длины. Бетонная полоса сделала возможным увеличение безопасной посадочной скорости до 130–150 км/час. С учетом квадратичной зависимости подъемной силы от скорости полета такой рост допустимой посадочной скорости теоретически позволял увеличить удельную нагрузку до 200–250 кг/кв.м.

Практически так «далеко» дело зашло не сразу, но уже во второй половине 30-х годов в серийное производство были запущены бомбардировщики с удельной нагрузкой 140–160 кг/кв. м, (немецкий «Дорнье-17», советский «ДБ-3», английский «Бленхейм», итальянский «Савойя-Маркетти-79»). И это, как показала практика, было только началом процесса неуклонного роста удельной нагрузки. Немецкий «Юнкере-88» и советский «Пе-2» уже в первых своих модификациях имели удельную нагрузку 190 кг/кв. м, а закончили мировую войну бомбардировщики (советский «Ту-2» и американский В-26) с удельной нагрузкой 230–250 кг/кв. м и максимальной скоростью полета, соответственно, 547 и 510 км/час.

Законы аэродинамики не знают таких слов, как «истребитель», «бомбардировщик», «штурмовик»… Самолет с «большим крылом» (малой удельной нагрузкой) обладает большим сопротивлением. Вот почему истребители (не «безнадежно устаревшие советские», а все истребители того периода) с удельной нагрузкой в 100–140 кг/кв. м потеряли способность догнать бомбардировщик. Правда, за счет значительно большей, нежели у бомбардировщика, тяговооруженности (сила тяги винтомоторной установки, поделенная на вес) лучшие истребители 30-х годов (советский «И-16», американский «Р-36», французский «MC-406», немецкий «Bf-109D») преодолевали аэродинамическое сопротивление «большого крыла» и разгонялись до скорости 460–500 км/час, в то время как максимальная скорость немецкого «Юнкерса» 88 А-1 не превышала отметку в 460 км/час. Но – небольшое (на 30–40 км/час) превосходство в скорости далеко не всегда позволяет догнать бомбардировщик противника (простейший расчет, который читатель может произвести самостоятельно, показывает, что при обнаружении вражеского бомбардировщика на дальности в 5 км «время догона» составит в этом случае 9 минут, а «дистанция догона» – 70 км).

Все это просто и понятно. Странно на первый взгляд другое – что же мешало конструкторам истребителей увеличить удельную нагрузку в той же мере, в какой это было сделано на бомбардировщиках? Это простой вопрос, но для ответа на него нам придется разобраться в том, как самолеты поворачиваются в воздухе.

2.2. Тяговооруженность и маневренность

Широко распространенное заблуждение состоит в том, что самолет поворачивается в воздухе при помощи хвоста, точнее – при помощи руля направления, расположенного на вертикальном оперении. Хвост для самолета есть вещь наиважнейшая (обеспечивает устойчивость вообще и поддержание необходимого угла атаки в частности), но развороту в горизонтальной плоскости он мало чем помогает. Самолет летает благодаря крылу и разворачивается при помощи все того же крыла.

Прежде всего, мы должны вспомнить два параграфа из школьного курса физики: движение по окружности (даже если оно происходит с постоянной линейной скоростью) является движением с ускорением (центростремительным), а любое движение с ускорением возможно только под воздействием силы. Ускорение прямо пропорционально силе (сие есть второй закон Ньютона), следовательно, если мы желаем двигаться с большим центростремительным ускорением (т. е. и лететь быстро, и разворачиваться круто), необходимо приложить большую силу. Где же ее взять? Тяга двигателя? Нет, это не самая большая сила, имеющаяся в нашем распоряжении на борту самолета. Даже у современных истребителей тяга двигателя составляет порядка 70–80 % от взлетного веса самолета. Самой большой силой является подъемная сила крыла, которая может быть и в пять, и десять раз больше веса самолета! А для того, чтобы подъемная сила «затащила» самолет в разворот, надо всего лишь накренить самолет в сторону предполагаемого разворота. (См. рис. 5)

Таким образом, разворот начинается с крена, причем весьма глубокого, после чего горизонтальная проекция подъемной силы (на рис. 5 она обозначена буквой N) начинает искривлять траекторию полета, и самолет начинает выполнять разворот (вираж). Для того чтобы разворот был крутым, т. е. происходил с малым радиусом и за минимальное время, подъемная сила, которую может развить крыло, должна быть как можно больше, и вот для этого-то удельная нагрузка на крыло истребителя должна быть как можно меньше (т. е. для хорошей маневренности нужно «большое крыло»).

Рис. 5

Рост подъемной силы немедленно вызывает увеличение аэродинамического сопротивления.

Причем (как мы уже отмечали выше) прирост сопротивления будет особенно большим тогда, когда для получения большой подъемной силы мы выходим на режим полета с максимальными углами атаки. (См. рис. 6)

Рис. 6

Чтобы избежать или хотя бы ослабить этот эффект, нужно еще на этапе проектирования дать самолету «большое» крыло (малую удельную нагрузку). И в любом случае для того, чтобы преодолеть возросшее сопротивление, потребуется перевести двигатель на режим максимальной тяги (максимальной мощности). В конце концов может наступить такой момент, при котором крыло еще способно увеличивать подъемную силу, но тяги двигателя уже не хватает для преодоления все возрастающего сопротивления. Вот почему для высокой маневренности нужно не только большое крыло, но и большая тяго (энерговооруженность

В цифрах это выглядит так. На предельно больших углах атаки сила аэродинамического сопротивления достигает примерно одной четвертой подъемной силы. Соответственно, если при этом крыло может развить подъемную силу, в шесть раз превышающую вес самолета (перегрузка 6 единиц), то для преодоления возросшего сопротивления потребуется двигатель с тягой, в полтора раза (!!!) превышающей вес самолета (тяговооруженность 1,5 единицы). Такая тяговооруженность при использовании поршневых двигателей внутреннего сгорания была абсолютно недостижима, поэтому ограничение маневренных возможностей самолета тягой двигателя (точнее говоря – тягой винтомоторной установки) было наиболее характерным для истребителей 30-х —40-х годов.

Типовым значением располагаемой перегрузки было в то время 2–3 единицы. В более понятных категориях – перегрузке в 2,9 единицы соответствует выполнение виража радиусом 300 м за 21 секунду при постоянной скорости полета 90 м/сек (324 км/час). Эти цифры выбраны не случайно, они фактически точно соответствуют параметрам самых массовых истребителей Второй мировой войны.

Новая эпоха, открывшаяся с появлением турбореактивного двигателя с форсажной камерой, сделала более распространенным случаем ограничение маневренности параметрами аэродинамики крыла. Огромная тяга реактивного двигателя позволяет преодолевать растущее аэродинамическое сопротивление, но и возможности роста подъемной силы крыла не безграничны. При углах атаки более 15–20 градусов прирост подъемной силы сначала замедляется, а затем происходит самое страшное из того, что заложено природой в аэродинамику самолета, – срыв потока. Воздушный поток отрывается от верхней поверхности крыла, и подъемная сила скачкообразно падает до нуля. Срыв потока по самой сути своей есть процесс неуправляемый и стихийный, он никогда не произойдет одновременно и равномерно на левом и правом крыле. Поэтому срыв приводит не просто к «просадке» самолета, а к беспорядочному крену и вращению. В самом худшем случае беспорядочное вращение превращается в «штопор», выйти из которого не удается вплоть до встречи с землей…

Всевозможные и труднообъяснимые даже для профессионалов аэродинамические ухищрения позволяют в ряде случаев оттянуть наступление срыва до очень больших углов атаки (20–30 град.). В сочетании с огромной тяговооруженностью современных истребителей это позволяет довести располагаемую перегрузку (отношение подъемной силы к весу) до 9 и более единиц. В результате современный российский истребитель «МиГ-29», несмотря на очень высокую (по меркам 40-х годов) удельную нагрузку на крыло (443 кг/кв. м), выполняет установившийся вираж за 15,3 секунды – быстрее, чем любой истребитель Второй мировой войны (за исключением нашего «И-16»). Такая вот получается «перекличка поколений»…

Проблема, однако, в том, что летать с такими перегрузками может далеко не каждый летчик. Перегрузка приводит к отливу крови из головы в ноги (связанные с этим ощущения на авиационном сленге называются «очи черные»). Кратковременная потеря сознания возникает уже при перегрузке в 4–5 единиц. Специальные противоперегрузочные костюмы, кислородная маска, наклоненное до положения «полулежа» кресло, специальные тренировки позволяют летчику управлять самолетом даже при перегрузке в 7–8 единиц. Но это – предел. Дальнейшее продвижение по пути все больших и больших располагаемых перегрузок возможно только на беспилотных аппаратах, примером чего могут служить некоторые типы ракет класса «воздух – воздух», способные кратковременно маневрировать с чудовищной перегрузкой в 35 единиц!

Подведем некоторые итоги. Мы уже знаем, с чего надо начинать «осмотр» таблички с тактико-техническими характеристиками самолета. Удельная нагрузка и тяговооруженность – вот два главных параметра, определяющих облик самолета и свидетельствующих о замысле и квалификации его (самолета) создателей. К слову говоря, много ли Вы, уважаемый читатель, видели книг, в которых эти параметры указаны?

Наиболее сложным и противоречивым является выбор удельной нагрузки. Хотим летать быстро – нужно уменьшать площадь крыла (увеличивать удельную нагрузку), хотим крутить виражи «вокруг телеграфного столба» – нужно большое крыло, развивающее большую подъемную силу, т. е. минимальная удельная нагрузка. Для самолета-истребителя задача становится почти неразрешимой: истребителю нужна и большая скорость, и большая маневренность. Несколько смягчить это противоречие возможно только за счет увеличения тяго (энерговооруженности. Причем большая тяга двигателя нужна не только для того, чтобы преодолеть резко возрастающее на вираже аэродинамическое сопротивление крыла. Она позволяет обеспечить высокие разгонные характеристики и большую вертикальную скорость, которые также являются неотъемлемой составляющей многогранного понятия «маневренность». Но тут возникает следующая проблема.

2.3. Пламенный мотор

Для создания качественно нового истребителя с большей скоростью и достаточной маневренностью нужен был не просто двигатель с большей мощностью (тягой), а качественно новый двигатель со значительно большей удельной мощностью (мощность, деленная на вес двигателя). Или, другими словами, нужен был двигатель, который при прежнем весе развивал бы большую мощность. Радикально решить эту задачу удалось только в эпоху реактивной авиации.

Ситуация же в конце 30-х годов сложилась такая, что конструкция поршневого авиамотора была уже доведена до совершенства, а удельная мощность моторов истребителей нового «скоростного» поколения была примерно одинаковой и уже достигла технически возможного предела. Оставался на тот момент лишь один, последний неиспользованный резерв – выхлопная труба.

В выхлопную трубу вылетает до 40 % энергии сгорающего в двигателе топлива. Если использовать эту энергию, заставив раскаленные выхлопные газы вращать турбину, а на ось этой турбины поставить компрессор, нагнетающий избыточный воздух в цилиндры мотора, то все параметры двигателя заметно улучшатся. В начале 40-х годов решить эту задачу практически – не в штучных экспериментальных образцах, а в серийном производстве – не удалось никому, кроме американцев. Т. е. «приводные» центробежные нагнетатели стояли на всех без исключения авиамоторах рассматриваемого периода, но для вращения компрессора приходилось отбирать мощность с вала двигателя. Другими словами – увеличение высотности покупалось за счет снижения полезной мощности на винте, в полном соответствии с принципом «вытянул хвост-голова увязла». Стоит отметить, что американский Госдепартамент по достоинству оценил уникальное достижение своих инженеров и запретил продавать самолеты с турбокомпрессорной установкой даже ближайшим союзникам!

Еще одной проблемой, связанной с двигательной установкой боевого самолета, был выбор между использованием моторов «жидкостного» или «воздушного» охлаждения.

Кавычки стоят совсем не случайно. Любой авиамотор, в том числе и так называемый двигатель «жидкостного охлаждения», охлаждается воздухом. Больше некуда сбросить образующееся при работе мотора тепло, кроме как в окружающую атмосферу. Вот только сброс этот организован по-разному. В двигателе «воздушного охлаждения» тепло непосредственно уносится набегающим потоком воздуха с ребристой поверхности головок цилиндров, при этом для большей эффективности обдува цилиндры располагаются поперек потока, а сам мотор собран в виде многолучевой «звезды». В двигателе так называемого «жидкостного охлаждения» цилиндры расположены в ряд, один за другим вдоль потока; тепло первоначально «снимается» омывающей блок цилиндров охлаждающей жидкостью, которая затем прокачивается насосом через обдуваемый воздухом радиатор.

Авиация начиналась с использования моторов «воздушного охлаждения» – простых, легких и надежных (нет радиатора, нет трубопроводов, нет насоса прокачки жидкости, которые могут сломаться или дать течь). Затем, в погоне за все большей и большей скоростью, конструкторы всего мира обратились к двигателю «жидкостного охлаждения». В самом деле, вытянутый в длину рядный двигатель входит в воздух «как нож в масло», в то время как радиальная «звезда» воздушного охлаждения превращает фюзеляж самолета в тупоносое бревно. Казалось бы, преимущества мотора «жидкостного охлаждения» для снижения аэродинамического сопротивления очевидны и бесспорны: девять цилиндров радиальной «звезды» имеют гораздо большую площадь поперечника, нежели те же девять цилиндров, но выстроенные в ряд вдоль потока. Увлечение двигателем «жидкостного охлаждения» стало повальным, а характерный «остроносый» фюзеляж – обязательной приметой скоростного истребителя нового поколения.

Американский истребитель «Хоук» Р-36 с двухрядным двигателем

Скоро, однако же, конструкторам пришлось убедиться в том, что в погоне за модой они многое упустили из виду. Во-первых, 9—12 цилиндров в один ряд не выстроишь. Мощные двигатели «жидкостного охлаждения» стали двухрядными, с расположением двух блоков цилиндров в виде латинской буквы «V». Кроме того, в поршневом двигателе есть немало других агрегатов, которые навешиваются на блок цилиндров и увеличивают площадь поперечного сечения. С другой стороны, разработчики двигателей «воздушного охлаждения» научились делать мотор в виде двух «звезд», расположенных одна задругой, и при этом обеспечивать достаточный обдув головок второго ряда цилиндров.

В результате цилиндров стало больше («двойные звезды» делали 14– или даже 18-цилиндровыми), но при этом сами цилиндры стали короче, а общий диаметр двигателя – меньше. Так, например, радиальный двигатель воздушного охлаждения АШ-82 при рабочем объеме 41,2 литра имел диаметр 1,26 метра, а рядный двигатель жидкостного охлаждения AM-35 с объемом 46,6 литров имел ширину 0,876 м и высоту 1,09 м. Чуда, как видим, не произошло, площадь поперечника радиального двигателя все равно оказалась больше площади поперечного сечения V-образного двигателя «жидкостного охлаждения», но эта разница была отнюдь не девятикратной.

Самое же главное заключалось в том, что почти вся экономия сопротивления, достигнутая за счет использования двигателя «жидкостного охлаждения», теряется в радиаторе. Законы физики отменить невозможно, охлаждение двигателя «жидкостного охлаждения» по сути своей остается воздушным, поэтому площадь теплопередачи радиатора должна была быть ничуть не меньшей, чем совокупная площадь оребрення цилиндров радиальной «звезды». Точнее говоря, площадь оребрения «воздушника» может быть даже значительно меньшей. Почему? Теплоотдача зависит от разности температур. Допустимая температура двигателя воздушного охлаждения определяется физико-химическими параметрами моторного масла и может достигать 200 и более градусов. А вот максимально допустимая температура двигателя «жидкостного охлаждения» ограничена температурой закипания этой самой жидкости, т. е. уровнем в 110–120 градусов (с применением в качестве охлаждающей жидкости не воды, а этиленгликоля).

Весьма весомым (6 тонн взлетного веса) подтверждением всему вышесказанному стал американский истребитель P-47D «Тандерболт». Огромный тупорылый «кувшин» (так его называли летчики) с двухрядной «звездой» воздушного охлаждения имел коэффициент аэродинамического сопротивления меньший (!!!), чем у остроносого «Мессершмитта», и, развивая на большой высоте скорость в 690 км/час, «Тандерболт» стал одним из самых быстрых поршневых истребителей Второй мировой войны.

До самого конца войны «спор» между радиальными и рядными моторами так и не был разрешен. Англичане отвоевали с 1939-го по 1945-й годы исключительно на истребителях с моторами жидкостного охлаждения, японцы – воздушного. ВВС США, Германии и СССР закончили мировую войну, имея на вооружении пару истребителей (один с радиальным, другой – с рядным двигателем): «Тандерболт» и «Мустанг», «Фокке-Вульф» и «Мессершмитт», «Ла» и «Як». Все американские бомбардировщики были оснащены только двигателями воздушного охлаждения, почти все немецкие и английские – жидкостного. Советская авиация в конце войны имела на вооружении два типа бомбардировщика с моторами воздушного охлаждения («ДБ– Зф» и «Ту-2»), но самым массовым был легкий бомбардировщик «Пе-2» с двигателем жидкостного охлаждения…

2.4. Уравнение существования

Мы подошли к самому главному. Главным для понимания процесса проектирования самолета является закон природы, который в авиации получил изящное название «уравнение существования». Этот закон (подобно II закону термодинамики) имеет множество совершенно непохожих друг на друга формулировок. Например: «невозможно изменить вес любой составляющей самолета (двигатель, планер, топливо, шасси, вооружение) без того, чтобы для сохранения исходных летных характеристик не пришлось изменить вес всех остальных компонентов». Например, дополнительная пушка весом в 50 кг потребует (если мы хотим сохранить исходную тяговооруженность и связанные с ней разгонные и маневренные характеристики) небольшой «добавки» мощности двигателя. Чуть более мощный двигатель будет и несколько тяжелее. Для него потребуются более тяжелый винт и лишние литры топлива (если мы хотим сохранить исходную дальность и продолжительность полета). Потяжелевший самолет потребует усиления конструкции шасси, а для сохранения исходной удельной нагрузки на крыло потребуется увеличить площадь крыла, что приведет к росту аэродинамического сопротивления, для преодоления которого (если мы хотим сохранить максимальную скорость исходного самолета) придется увеличить мощность двигателя, который станет еще тяжелее…