Стальные истребители Юнкерса

 

Военные заказчики испытывали тихую радость – новый авиаконструктор, профессор Юнкерс, сразу построил такой скоростной самолет, да еще из стали. От него можно ждать то, что сейчас так необходимо. Он наверняка может создать боевой самолет не только с большой скоростью, но и с прекрасной маневренностью и высокой скороподъемностью. Эти качества так нужны для воздушного боя.

Новый контракт на изготовление шести опытных цельнометаллических истребителей с улучшенной скороподъемностью и маневренностью они подписали с Юнкерсом сразу после окончания летных испытаний его первенца, в конце января 1916 года. Это важное событие было встречено с энтузиазмом конструкторами и коллективом завода, оно давало возможность совершенствовать металлическую конструкцию их самолета и внести свой вклад в победу над врагами Германии.

Но для конструкторов Юнкерса это уже была очень трудная задача. Заставить вертеться в воздухе тяжелую стальную машину с любым из имеющихся моторов ограниченной мощности было очень проблематично. Заказчики требовали установить старый двигатель Mercedes D II, один пулемет калибра 7,92 мм с синхронизатором, иметь запас топлива на полтора часа и набирать высоту 3 км за 20 минут.

 

Центральная ферма истребителя Юнкерса J-2

 

Хуго Юнкерс сделал все, что мог. Он собрал у себя в кабинете ведущих специалистов и наметил основные направления разработки проекта. Крыло и мотор опустить вниз, кабину расположить над центропланом и разработать конструкцию сварной пространственной фермы, объединяющей в единое целое мотораму, шасси, центроплан, кабину и хвостовую часть фюзеляжа. Размах и площадь крыла уменьшить, сечение фюзеляжа – овал, мотор закапотировать, его выхлопную трубу продлить назад за кабину по правому борту, а радиатор сместить назад под кабину. Для защиты пилота при капотировании самолета Хуго предложил за кабиной сверху установить арочную силовую дугу. В заключение он заметил:

– Это будет уже не «Жестяной осел», который служил для демонстрации наших возможностей. Нам предстоит создать истребитель для серийного производства, эксплуатации в боевых условиях и завоевания превосходства в воздухе. Надо максимально снизить его сопротивление и вес.

Отто Мадер получил указание как можно быстрее сделать модель и продуть ее в новой аэродинамической трубе. С тех пор, как большинство конструкторов переехало из Ахена, здесь, на заводе JCO, был организован Исследовательский институт профессора Юнкерса, директором которого стал доктор Отто Мадер. В исследовательской лаборатории Юнкерса в Ахене остались двигателисты и небольшая группа аэродинамиков, обеспечивающих продувки в малой трубе. Новая большая аэродинамическая труба замкнутого цикла в Дессау должна заработать через месяц. Технический отдел института фактически стал конструкторским бюро Юнкерса, в котором он создавал свои самолеты. Тут проводились исследования металлических конструкций самолетов, начатые в Ахене, планировались технологические, прочностные и аэродинамические эксперименты. Использовался опыт завода по формовке, штамповке, обрезке и сварке тонких листов электротехнической стали и обработке стальных труб при производстве газовых колонок.

Хуго особо трепетно оберегает свои изобретения и в Исследовательском институте организует специальные отделы патентов и лицензий. Инженеры и юристы этих отделов при постоянном его участии анализируют возможность патентования разработок технического отдела, исследуют авторские права, выдвигают патентные претензии и продают лицензии на использование патентов Юнкерса.

То, что задумал Юнкерс, не имело аналогов. Он решился создать такую конструкцию истребителя из стали, которая позволяла выпускать самолеты поточно и с минимальными производственными отклонениями. Для этого была придумана единая сварная конструкция центральной секции в форме пространственной фермы из стальных труб.

Отто Мадер очень грамотно реализовал идею Юнкерса. Основой всей конструкции служила ферма центроплана. Спереди к ней крепилась моторама, сверху отсек вооружения и за ним кабина, снизу ферма шасси, а сзади монококовый фюзеляж. Крыло соединялось с торцом центроплана четырьмя конусными узлами, стягиваемыми накидными гайками по типу соединений трубопроводов. Эта конструкция перекочевала в самолет из газовой колонки. Через затянутое конусное соединение передаются перерезывающая и сжимающая силы, а через резьбу – растягивающая сила от изгибающего момента.

 

Второй стальной истребитель Юнкерса J-2, 1916 г.

 

Все шесть ферм для заказанных истребителей сваривались в одном приспособлении, и это гарантировало идентичность их геометрических размеров и минимальные производственные отклонения обводов самолетов. Конструкцию фюзеляжа истребилеля Юнкерса будут заимствовать создатели металлических самолетов во все времена. Внутренний силовой набор шпангоутов и стрингеров работал как одно целое с обшивкой. Обшивка стыковалась на полках гнутых профилей овальных шпангоутов. Облик истребителя J-2 значительно отличался от первого экспериментального стального самолета J-1. Истребитель стал более обтекаемым. Корневая хорда центроплана уменьшилась, и крыло у борта фюзеляжа уже не было таким толстым.

На первом экземпляре истребителя установили требуемый заказчиком мотор Merсedes D II, и уже 11 июля 1916 года он взлетел с лейтенантом Маллинкродом под Берлином. Но Юнкерса ждало разочарование. Скорость и остальные летные характеристики истребителя практически не отличали его от «Жестяного осла». Тогда Хуго решает на остальных пяти машинах установить более мощный, но и более тяжелый мотор Mercedes DIII.

Компоновка Юнкерсом J-2 уже содержала все классические решения истребителей будущего. Через двадцать лет истребитель Мессершмитта Bf-109 будет выполнен по такой же схеме с низкорасположенным свободнонесущим крылом, его пулеметы также будут расположены над мотором, также за моторным отсеком будет отсек боекомплекта с легко открывающимися панелями для перезарядки, а за ним кабина пилота.

В программе Государственных испытаний участвовали все шесть стальных истребителей Юнкерса. Они конструктивно отличались площадью и размахом крыла, формой киля и элеронов. Более мощный мотор позволил почти уложиться в норматив заказчика по скороподъемности, а максимальную скорость поднять до 200 км/ч и существенно превысить скорость конкурентов. Еще два военных летчика, унтер-офицеры Венделер и Шадэ, подключились к полетам. На одном истребителе Шадэ совершил демонстрационный скоростной перелет в Дессау. Время полета оказалось рекордным.

Но в это время немецкая самолетостроительная компания «Альбатрос», которую поставил на ноги молодой Эрнст Хейнкель, выставила на Государственные испытания свой деревянный истребитель-биплан D-1. Он не мог конкурировать с «юнкерсом» по скорости, зато весил на 300 кг меньше, был вооружен двумя пулеметами и поднимался на высоту 3 км на две минуты быстрее. А маленький французский биплан «Ньюпор 11» с одним пулеметом летал медленно, но весил в два раза меньше и забирался на расчетную высоту на пять минут быстрее истребителя Юнкерса.

Военные летчики-испытатели, выполняя учебные воздушные бои на всех имеющихся типах истребителей, отдавали предпочтение деревянному биплану. А тут еще случилась катастрофа. Макс Шадэ выполнял рутинный полет на втором экземпляре истребителя Юнкерса 23 сентября 1916 года. На высоте 300 м он летел на очень маленькой скорости и вошел в штопор. Его вытащили из-под обломков уже без сознания, которое к нему так и не вернулось.

Хуго очень болезненно переживал гибель летчика, винил себя и своих конструкторов. Наверное, они недостаточно ясно инструктировали Шадэ об опасности вхождения в штопор на малых скоростях. Профессор Юнкерс тогда не знал, что такими крыльями будут оснащены почти все будущие самолеты и что смерть Макса Шадэ спасет жизни многих пилотов.

 

Третий стальной истребитель Junkers J-2, 1916 г.

 

Военные не стали заключать с Юнкерсом контракт на серийный выпуск его стальных истребителей, и Хуго воспринял это решение как справедливое. Идет кровопролитная война на два фронта, и летчикам, которые уже вели воздушные бои, виднее, какой тип истребителя более эффективен.

Профессор Юнкерс всесторонне анализирует свою неудачу, продолжая непоколебимо верить в преимущества металлической конструкции самолета над деревянной. Он приходит к однозначному выводу, что надо искать пути снижения веса, и записывает:

«В результате летных испытаний первого (J-1) и второго (J-2) самолетов можно констатировать, что их аэродинамическая эффективность была очень хорошей. Но причиной неудачи было то, что, несмотря на высокую горизонтальную скорость, самолеты не могли удовлетворить требованиям военных по скороподъемности… Мы должны были разработать самолет не только с низким сопротивлением для хорошего маневра в горизонтальной плоскости, но и с хорошей скороподъемностью. Это мог быть только самолет с меньшим отношением веса к мощности двигателя… Сталь не могла обеспечить желаемый вес, и мы должны выбрать новый материал… легкий металл. Но не только выбор стали привел к высокому весу конструкции. Построенные стальные самолеты оказались слишком тяжелыми еще и потому, что мы заботились о безопасности и завысили запасы прочности, а также частично потому, что мы не умели оптимально нагрузить элементы конструкции».

Свет в конце туннеля появился. Новый легкий светло-серебристый металл может сделать его самолеты конкурентоспособными. Алюминий уже применяет Цеппелин для каркаса дирижаблей.

 

Дюраль

 

Хуго Юнкерс слышал о легком металле уже давно. Но еще два года тому назад, когда он решился начать строить свои самолеты, было известно, что единственный металлургический завод в городе Дюрен выпускает его очень низкого качества. Листы и поковки расслаивались, литье изобиловало трещинами, а огромное число посторонних включений давало небывалый разброс значений предельных напряжений при испытании на разрыв простейших образцов. Поэтому он тогда и сделал ставку на стабильную электротехническую сталь. Теперь Хуго решает снова попытаться освоить этот заманчивый алюминий. Отто Мадер получил задание провести детальную ревизию последней информации об этом секретном сплаве и поехать в Дюрен для обстоятельной и приватной беседы с автором дюраля Альфредом Вильмом.

Новый самолет J-3 будет из дюраля. Доктор Мадер привез обнадеживающие данные нового сплава и подключил к разработке конструкции Бранденбурга и молодого Райтера. Штоделю поручили отработку технологии производства дюралевых деталей. Хуго полон надежд и рассчитывает на значительное снижение веса конструкции. Проект для военных разрабатывается в двух вариантах – истребитель и двухместный разведчик.

 

Недостроенный дюралевый истребитель J-3, 1916 г.

 

Размеры дюралевых одномоторных самолетов в обоих вариантах не сильно отличались от размеров предыдущего стального истребителя. Фюзеляж истребителя J-3 стал на метр короче. А у двухместного разведчика остался такой же длины. Размах крыльев только у разведчика увеличился на два метра. А вот мотор Юнкерс выбрал такой, какой он еще не ставил на свои самолеты – двухрядный, роторный, воздушного охлаждения, 14-цилиндровый Oberursel U.III, мощностью 160 л.с. Это была копия французского мотора Гном Double Lambda, выпускаемого в Германии моторным заводом в городе Оберурзель. Такие моторы в это время уже ставил на свои истребители Фоккер, и они не славились высокой надежностью. Но большой «лоб» мотора вынудил Юнкерса увеличить ширину фюзеляжа. Зато, когда по чертежам подсчитали вес пустого дюралевого истребителя, он оказался в два раза меньше, чем у предыдущего стального.

Предложения по дюралевым проектам Юнкерс отправил военным, а контракта все нет и нет. Тогда Хуго решает строить первый дюралевый самолет на свои деньги. Конструкция обрисовалась однотипной. Фюзеляж с центропланом и консоли крыльев – фермы из дюралевых труб, обшивка из гофрированных листов очень тонкого дюраля.

Но достроить свой первый дюралевый истребитель Юнкерсу так и не довелось. Дальнейшие события изменили его планы. Но большой объем экспериментальных работ и испытаний образцов конструкции несостоявшегося истребителя J-3 обогатил конструкторов Юнкерса бесценным опытом и открыл дюралю короткий путь во все их будущие самолеты. А недостроенный дюралевый J-3 занял почетное место под потолком в музее завода Юнкерса в Дессау.

Это приглашение в Инспекцию воздушного корпуса в Берлине (IDFLIEG), которая занималась заказами военных самолетов, оказалось для Юнкерса весьма полезным. Там 16 октября 1916 года военные собрали представительное совещание авиаконструкторов и поделились с ними последними данными с фронта. Англичане с большим успехом начали применять истребители, разведчики и легкие бомбардировщики в качестве штурмовиков, которые огнем своих пулеметов поддерживали на малой высоте наступление пехоты. Эта огневая поддержка с воздуха оказалась настолько эффективной, что они хотят заказать и для себя самолет-штурмовик. Но оказалось, что англичане несли большие потери от огня стрелкового оружия немцев с земли. Поэтому они предлагают сделать немецкий штурмовик бронированным. Обсуждение было бурным. В результате заказчики поняли, на что способны конструкторы, и выпустили реальные тактико-технические требования (ТТТ) на «пехотный самолет».

Хуго Юнкерс очень разнервничался, читая эти ТТТ. Они предусматривали, что самолет должен быть одномоторным двухместным бипланом с высотой полета 1500 м и запасом топлива на два часа. Оба члена экипажа должны быть обеспечены связным радиооборудованием. Начальный вариант вооружения: пулемет на турели в задней кабине. Но потом Хуго несколько раз перечитывал только один пункт – обеспечить защиту экипажа, двигателя и топлива 5-мм хромово-никелевой стальной броней.

Сначала он было решился протестовать против этого пункта – уж слишком много веса надо потратить. Но потом соображения боевой эффективности взяли верх, и он мысленно согласился, что броня такому самолету действительно нужна. Но уж против биплана он будет биться насмерть. Хуго был убежден, что для такого самолета нужен высокоплан, свободнонесущее крыло которого может крепиться к фюзеляжу стойками. Такую схему самолета J-4 он и запустил в разработку проекта в качестве первого варианта.

Но когда Мадер с Бранденбургом принесли чертежи общего вида и компоновки, стало ясно – самолет получается очень тяжелый и с большим размахом крыла. Одна броневая «ванна» в носовой части весила полтонны. Два члена экипажа, оборудование и турель с пулеметом и боекомплектом, прожорливый двигатель на 230 л.с., который с моторамой весил более 400 кг, потребный запас бензина – 200 кг. В итоге вес пустого штурмовика оказался выше, чем у истребителя J-3 в три раза, а потребная площадь крыла – в два раза. На общем виде крыло выглядело уж очень длинным. Тогда Хуго скрепя сердце пририсовывает на виде спереди небольшое второе свободнонесущее крыло снизу фюзеляжа и на такой же размах уменьшает непомерно длинное верхнее крыло. Стойки между крыльями нагружались от шасси.

Контракт на разработку конструкции и постройку трех опытных «пехотных самолетов» Юнкерс подписывает 3 ноября. Его конструкторы Мадер, Райтер, Штодель и Бранденбург, а также представитель военных Маделунг начинают прочностные и технологические испытания образцов из дюраля, который уже применялся на дирижаблях Цеппелина и на их недостроенном самолете J-3. Они разрабатывают чертежи двухместного свободнонесущего биплана с силовой коробкой части фюзеляжа из хромо-никелевой брони в точном соответствии с требованиями заказчика. Броневая коробка одновременно служила и моторамой, и силовой конструкцией передней части фюзеляжа. Нижняя ее часть от носа до задней кабины имела форму перевернутой крышки гроба с наклонными плоскими боковыми листами, установленными на болтах. Через двадцать лет советский авиаконструктор Ильюшин уже на более высоком технологическом уровне повторит решение конструкторов Юнкерса в самом массовом самолете Великой Отечественной войны, бронированном штурмовике Ил-2.

Хуго Юнкерс требует от своих конструкторов строжайшей экономии веса конструкции. Гофрированые тонкие листы дюраля прекрасно держали воздушную нагрузку и сохраняли профили крыльев и оперения. Но на хвостовой части фюзеляжа решили сэкономить вес и обшили ее тканью. Центропланы верхнего и нижнего крыла своими подкосами соединялись с шасси и фюзеляжем. Хвостовая часть фюзеляжа представляла собой сужающуюся ферму прямоугольного сечения из дюралевых труб разного диаметра. Четыре продольные трубы определяли обводы. В хвосте они замыкались на вертикальную трубу, которая, продолжаясь вверх, служила задним лонжероном киля. Каждая консоль горизонтального стабилизатора стыковалась в шести точках с коробкой небольшого центроплана, закрепленного в конце фермы фюзеляжа. Большие элероны были только на верхнем крыле и на серийных машинах выступали за обвод законцовок, создавая аэродинамическую компенсацию.

Все неудачи Юнкерса на предыдущих металлических самолетах теперь были учтены. Первый J-4 собрали за два месяца, и он взлетел 28 января 1917 года. Уже через два месяца военным стало ясно, что самолет получился. Они заказывают первые 50 машин. А еще через полтора месяца принимают на вооружение первый самолет Юнкерса и обозначают его Junkers-1.

Уже через две недели после этого знаменательного для Юнкерса события на его завод в Дессау начали поступать бронелисты с завода Huttenwerk Dillingen. Конструкторы Юнкерса постарались сделать боевой самолет технологичным в эксплуатации. Для транспортировки по железной дороге отстыковывались консоли крыльев, шасси и стабилизатор. Сборка машины занимала менее шести часов. Только гофрированная обшивка была настолько тонкой, что легко продавливалась при неосторожном нажатии.

Первый серийный «юнкерс» поступил в эскадрилью № 19 Западного фронта во Фландрии 1 августа 1917 года. За ним еще и еще. Дюралевый самолет нравится техникам воинской части. За его солидные размеры и вес они дают ему прозвище «Мебельный фургон». Но боевые летчики ценят его за броню и называют «Летающий танк». От военного летчика Арвида фон Шмидта, который летал над вражескими позициями, Хуго Юнкерс получил восторженную телеграмму о боевой живучести самолета: «23 сентября провели полный осмотр машины, в результате которого выяснилось, что самолет выдержал 85 попаданий от пуль и осколков, но при этом находился в рабочем состоянии».

 

Общий вид серийного дюралевого самолета Юнкерса, 1917 г.

 

Юнкерсу прислали отзывы летчиков других эскадрилий: «В поворотах самолет хорошо управляем, при сильных порывах ветра устойчив, в горизонтальном полете развивает достаточно высокую скорость, но требует длинной посадочной полосы. Он очень прочный и не разрушается при грубых вынужденных посадках».

В сводках командования отмечалось, что Junkers-1 эффективно выполнял разведывательные полеты на малых высотах в условиях сильного огневого противодействия, при этом предусматривалась возможность забрасывать окопы противника легкими авиационными бомбами и авиационными гранатами. Самолет использовали для связи и снабжения войск боеприпасами и продовольствием. Атаки вражеских истребителей представляли наибольшую опасность для экипажей Junkers-1, поскольку турельный пулемет в задней кабине не обеспечивал полной защиты. Рекомендовано организовать воздушное прикрытие «юнкерсов» истребителями.

Серьезных аварий и катастроф не случалось. Несколько машин повреждены из-за капотирования при грубых посадках. Конструкция самолета демонстрирует высокую боевую живучесть. Известен случай, когда на свой аэродром благополучно вернулся Junkers-1 с 480 пулевыми прострелами в крыльях и фюзеляже.

На Хуго Юнкерса, его конструкторов и производственников завода впервые навалились заботы серийного производства и эксплуатации их самолетов в боевых условиях. Но численность работников Исследовательского института профессора Юнкерса, который занимался опытным производством самолетов, была невелика. Да и оснащение исследовательских лабораторий оставляло желать лучшего. Хотя здесь, в Дессау, 26 февраля 1916 года и заработала новая аэродинамическая труба замкнутого типа, исследования животрепещущих вопросов выполнялись слишком медленно. В таком же незавидном положении находилось и серийное производство самолетов в нескольких ангарах на заводе JCO.

Когда военные захотели заказать Юнкерсу еще сто «пехотных самолетов», они не были уверены в его возможностях организовать на заводе JCO в Дессау их крупносерийное производство и предвидели срывы сроков поставки машин. Было принято решение не заключать с Юнкерсом новый контракт, пока он не расширит производство. Нет контракта – нет и финансирования. У Хуго Юнкерса возникают финансовые проблемы, и он ищет партнеров. Многие компании хотели выпускать самолет J-1 у себя по его лицензии, но предлагали Юнкерсу слишком маленький процент. Камило Кастиглиони предложил сразу 70 % акций Фиата, но сделка так и не состоялась.

И тут на сцене появился красавчик Антон Фоккер, двадцати семи лет от роду, но уже самый знаменитый авиаконструктор Германии, истребители которого с синхронными пулеметами обеспечили славу немецким асам и выпускались тысячами. Фоккер сам летал, демонстрируя свои истребители, был единственным фабрикантом, производившим самолеты, который лично общался с фронтовыми пилотами и у него были крепкие связи с военными летчиками и чиновниками. Он пользовался заслуженным авторитетом как авиаконструктор и организатор серийного производства самолетов. Но в данный момент для Фоккера наступили не лучшие времена – его новые трипланы сбивали англичане, и они разрушались в воздухе.

 

Бронированный двухместный Junkers-1

 

Создать совместное предприятие из фирм Юнкерса и Фоккера предложили военные. И Антон Фоккер уже не мог отказать высоким авиационным начальникам, которые попросили его помочь Юнкерсу наладить серийное производство хорошего «пехотного самолета».

Фоккер явился к Юнкерсу и осмотрел производство самолетов на заводе JCO. Он предложил организовать новый авиационный завод в Дессау и 50 % акций будущей совместной компании. Вклад Юнкерса в новую компанию включал сам объект производства и продаж, участок земли для нового завода, оснастку, инструменты и материалы. Новая самолетостроительная компания Junkers-Fokker Werke AG (JFA) с капиталом 2,6 миллиона марок при равных долях Юнкерса и Фоккера образована 20 октября 1917 года.

Фоккер отвечал за боевую эффективность выпускаемых самолетов, а Юнкерс – за их конструкцию. Директор завода JCO Герман Шлайсинг был назначен исполнительным директором JFA. Успешно работающий авиазавод Фоккера в пригороде Берлина Рейникендорф, выпускающий его истребители, служил образцом. Отдел производства самолетов завода JCO вошел в новую компанию как составная часть.

Контракт с Юнкерсом и Фоккером на поставку ВВС Германии дополнительно 100 самолетов Junkers-1 был подписан 6 ноября 1917 года. Новый авиационный завод совместной компании строился быстро и осваивал машину Юнкерса. В начале года на заводе работало 522 человека, но уже в ноябре их стало 1070. Выпуск самолетов удвоился. В октябре выпускали по машине в день.

Повседневное решение множества возникающих технических проблем незаметно перешло в руки команды Юнкерса. Фоккер был очень занят проблемами своих заводов и самолетов, улучшать конструкцию самолета Юнкерса не входило в его планы. В сущности они с Юнкерсом были конкурентами и не хотели делиться своими секретами.

Когда Германия 11 ноября 1918 года подписала капитуляцию перед западными противниками, Фоккер посчитал, что теперь с Юнкерсом можно расстаться. Его люди покидали Дессау. Фоккер, по своей манере заимствовать чужие удачные решения, даже дал команду своим сотрудникам перетаскивать на его завод в Шверине все технологические и конструктивные находки Юнкерса.

Соглашение об условиях прекращения партнерства Юнкерса и Фоккера, которое продлилось немногим более года военного времени, было достигнуто 3 декабря. Фоккер полностью уходил из Дессау, оставляя новый авиационный завод, который выпустил более трехсот разных самолетов Юнкерса. У Фоккера уже были планы покинуть побежденную Германию. Теперь, кроме значительно расширившегося конструкторского бюро и опытного производства, Хуго Юнкерс получил в свое полное владение отлаженный серийный завод. Это был неплохой подарок, который он сделал себе к 60-летнему юбилею. Незадолго до этого Технический университет Мюнхена присудил ему почетную степень доктора инженерных наук. На базе серийного завода в марте 1919 года Хуго Юнкерс регистрирует в Дессау новую самолетостроительную компанию Junkers Flugzeugwerk A.G. (JFA) и занимает посты председателя правления и председателя совета директоров.

Всего дюралевых «летающих танков» со стальной броней в Дессау было выпущено 227. Именно освоение производства тонких гофрированных листов дюраля позволило Юнкерсу создать свой первый серийный самолет. Но пока шло их серийное производство, конструкторы Юнкерса разрабатывали множество других проектов дюралевых самолетов.