От второго поколения истребителей к третьему
В наше время довольно популярным стал термин «поколение», используемый применительно к самолётам-истребителям. Между специалистами, любителями и даже далёкими от авиации «сочувствующими» не стихают бурные дискуссии о том, к какому поколению следует отнести тот или иной самолёт. Наши коллеги с портала worldofwarships.ru рассказывают, по каким критериям самолёты «распределяются» на поколения, вкратце описывают, как происходил переход от второго поколения к третьему, и объясняют, причём тут палубная авиация.
Особенно достаётся текущему, пятому, послевоенному поколению реактивных истребителей. Правда, зачастую эти споры кажутся лишними, потому как сравниваются машины, предназначенные для решения разных задач. Не существует однозначного набора критериев, по которому определяется принадлежность самолёта к тому или иному поколению. Вернее, набор-то есть, но ценность каждого из его элементов постоянно меняется, из-за чего самолёты периодически перепрыгивают «с этажа на этаж». Когда пяти поколений не хватает, в ход идут обозначения вроде «4+» или даже «4++».
А нужны ли вообще эти поколения? Ведь итог воздушного боя зависит от множества параметров, характеризующих боевые возможности даже не самолёта, а целого комплекса, в котором самолёт-истребитель — только винтик в большом замысловатом механизме. Победы и поражения в воздушных сражениях не стоит сводить лишь к совершенству отдельных истребителей и тем более не стоит оценивать это совершенство по пятибалльной шкале. А если считать, что в строю редко бывают машины более чем двух смежных поколений, то и вовсе по «двухбалльной».
Однако оценивать технику всё равно нужно. Ведь на войне вполне может случиться столкновение «при прочих равных», когда итог будет напрямую зависеть как раз от характеристик самолёта. Нужно и некое мерило прогресса, причём как для своей техники, так и для машин вероятных противников, чтобы оценивать своё превосходство либо, наоборот, отставание и принимать соответствующие решения: пора проектировать новый истребитель, модернизировать старый, наращивать количество имеющихся или «и так сойдёт». Поскольку подобные решения принимают, как правило, политики и экономисты, далёкие от военной науки, крайне желательно свести всё к одному численному показателю. Скажем, если «их» F-16A — это единица, то «наше» изделие «23-18» — это 0,7, а изделие «9-12» — 1,15. Специалисты для подобной оценки боевых возможностей образцов вооружения используют комплексные показатели — коэффициенты военно-технического уровня. По поводу методики их расчётов сломано ещё больше копий, чем, скажем, по вопросу принадлежности F-35 к пятому поколению.
Раньше механизмы были проще, а отличия были видны невооружённым взглядом, без всяких заумных коэффициентов. Выделять поколения было гораздо проще. Что же являлось самым ценным для самолёта-истребителя во времена «классических» воздушных баталий? За что боролись конструкторы в годы двух мировых войн? За скорость. Но почему именно она?
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте ответим, что такое воздушный бой. Истребитель должен уничтожить самолёт противника и не позволить противнику уничтожить себя. Как это сделать? Пожалуй, лучше всех описал этот процесс Александр Иванович Покрышкин в известной формуле: «Высота — скорость — манёвр — огонь». Высота позволяет набрать скорость, скорость позволяет успешно сманеврировать либо выйти из неудачной атаки, манёвр даёт возможность открыть огонь, а огонь уничтожает цель.
«Огонь» в этот исторический период можно пока вынести за скобки: вооружение истребителей противоборствующих сторон было сопоставимо. Остаются высота, скорость и манёвр. Что интересно, скорость присутствует и в двух оставшихся параметрах «формулы Покрышкина». Высота — это обратная сторона скорости. Разменяв кинетическую энергию самолёта на потенциальную, можно набрать высоту за счёт скорости и наоборот. Именно в этом «энергообмене» и заключается львиная доля боевого маневрирования самолёта-истребителя — этот третий элемент формулы. Вот и получается, что скорость оказывается тем самым интегральным показателем, который характеризует пригодность самолёта-истребителя к воздушному бою.
Возникает вопрос: как же менялась скорость со временем? А вот как:
Любопытный график, правда? Сами собой «нарисовались» поколения самолётов-истребителей. Настоящие, а не условные, как в наше время.
Переход от первого поколения ко второму произошёл ещё в годы Первой мировой войны. Он был связан с зарождением истребителя и возникновением высшего пилотажа как элемента воздушного боя. Достижения Макса Иммельмана, Петра Нестерова, Освальда Бёльке, Ролана Гарроса — всё это яркие и достаточно известные страницы истории.
Нас же больше интересует переход от второго поколения к третьему. Он произошёл в мирное время и освещён не столь хорошо, как он того заслуживает. Этот период оброс множеством мифов и домыслов. Постараемся разобрать его подробнее: сначала в общем, а затем и на конкретных примерах.
Классический истребитель завершающего этапа Первой мировой — это биплан с деревянно-полотняной конструкцией, взлётной массой менее тонны, оснащённый двигателем мощностью порядка 200 л.с. Вооружение также было довольно типичным: пара пулемётов винтовочного калибра.
Война закончилась, и развитие военной техники встало на паузу. Но не технический прогресс. Его двигателем послужило бурное развитие гражданской авиации, а также массовое увлечение авиационным спортом и рекордами.
В первые годы после окончания войны типичными гражданскими самолётами были конверсионные машины: списанные с военной службы разведчики и бомбардировщики, в мирное время превратившиеся в «излишки». Первых пассажиров закутывали в шубы, сажали на места летнабов и бортстрелков, вместо бомб грузили или подвешивали багаж — и вуаля, авиалайнер готов! Невидимая рука рынка быстро подсказала новорождённым коммерческим авиаперевозчикам, в каком направлении развивать технику. Авиаконструкторы, в свою очередь, бросились выполнять их запросы с максимальным рвением: военные заказы прекратились едва ли не полностью, а гражданских было пока не очень много, и каждый ценился на вес золота. При этом конструкторам нужно было сделать нечто, радикально превосходящее конверсионную технику, наводнившую рынок после войны.
Сформировалось несколько основных ниш: пассажирские самолёты (они поделились на несколько сегментов по дальности полёта и пассажировместимости), грузовые и почтовые. Конструкторы довольно быстро увидели преимущества монопланной схемы. При прочих равных моноплан тяжелее биплана, но при этом гораздо «чище»: меньше энергии уходит впустую на борьбу с сопротивлением среды. Значит, он может доставить груз и пассажиров на большее расстояние за меньшее время. Да, для этого придётся пожертвовать другими качествами — например, неизбежно пострадают взлётно-посадочные характеристики. Но для гражданской авиации, так или иначе привязанной к крупным городам, это не столь важно, ведь всегда при необходимости можно построить аэропорт побольше и полосу поровнее. Новое поколение двигателей, прогресс в аэродинамике, металлургии и сопромате позволили вывести гражданскую авиацию на новый уровень экономической эффективности.
Подтвердил эти выводы и авиаспорт. Все рекорды скорости и дальности постепенно перешли от бипланов к монопланам.
И вдруг оказалось, что вполне возможна своего рода обратная конверсия: задачи гражданской авиации — перевезти как можно больше, дальше и быстрее — совпадают с задачами бомбардировщиков. Рост дальности позволял «дотянуться» до целей в глубоком тылу противника, отодвинуть свои аэродромы дальше в безопасный тыл, а рост скорости оставлял противовоздушной обороне противника меньше шансов на успешный перехват. И вот в начале 1930-х годов, начиная с американского B-10, стали активно появляться бомбардировщики нового поколения. В течение пары лет поднялись в воздух советский СБ, английские «Хэмпден», «Уитли» и «Веллингтон», немецкие He-111 и Do-17, японские «базовый бомбардировщик-торпедоносец флота Тип 96» и «армейский тяжёлый бомбардировщик Тип 97» (в просторечии G3M и Ki-21) и другие. Всё это были скоростные и аэродинамически чистые свободнонесущие монопланы с убирающимся шасси.
И тут возникла парадоксальная ситуация: средства воздушного нападения радикально превзошли средства противовоздушной обороны, ведь основу парка истребительной авиации в то время по-прежнему составляли лёгкие бипланы, недалеко ушедшие по своим возможностям от техники конца Первой мировой. Да, двигатели стали мощнее, но конвертировать эту мощность в боевые возможности не позволяла сама бипланная схема.
Чем же мешало второе крыло? Крыло — это источник подъёмной силы, которая держит самолёт в воздухе. Подъёмная сила, в первом приближении, прямо зависит от скорости самолёта и площади крыла. При достаточно высокой скорости большая площадь крыла, свойственная бипланам, не нужна. На высокой скорости второе крыло и элементы его крепления — расчалки и подкосы — превращаются, по сути, в источник паразитного сопротивления. Уменьшая площадь крыла, самолёт теряет способность держаться в воздухе на низкой скорости, зато приобретает способность летать намного быстрее.
Монопланы захватили мир, хоть и ненадолго. Первым специализированным крупносерийным самолётом-истребителем стал в 1915 году немецкий Fokker E.I, где «Е» — сокращение от eindekker (нем. «моноплан»). Однако истребители бипланной схемы быстро его превзошли — прежде всего, в скороподъёмности. Чем больше в распоряжении лётчика подъёмной силы, тем быстрее самолёт может набрать высоту, оказаться выше противника и получить над ним преимущество ещё до начала воздушного боя. Не зря «формула Покрышкина» начинается именно с высоты. С этим связано недолгое, но яркое выступление на фронтах Первой мировой истребителей-трипланов — медленных, неустойчивых, хрупких, но предоставляющих авиаторам право первого выстрела в воздушной дуэли.
Второй важный фактор — горизонтальная манёвренность. Чтобы изменить направление полёта, пилот при помощи управляющих поверхностей (элеронов) придаёт самолёту крен, и подъёмная сила крыла направляется не вверх, а в сторону. И опять же, чем больше в распоряжении лётчика подъёмной силы, тем большую её часть он может направить на манёвр и тем эффективнее получается разворот.
Выходит, что на стороне биплана два элемента формулы: высота и манёвр, а против только одна: скорость. Неудивительно, что от бипланной схемы отказываться не торопились. Например, Николай Поликарпов, создатель первого серийного истребителя третьего поколения — советского И-16, всегда ратовал за наличие в строю истребителей двух типов: скоростного моноплана и манёвренного биплана.
Однако мы помним, что и набрать высоту, и эффективно сманеврировать можно не только при помощи подъёмной силы крыла, но и при помощи запаса кинетической энергии, то есть скорости. Вот только в середине 1930-х это было ещё совершенно неочевидно.
Да и не только в манёвренности дело. При переходе на монопланную схему неизбежно страдают взлётно-посадочные характеристики, ведь самолёт получает возможность летать быстро, но теряет возможность летать медленно. А значит, и садиться ему придётся на более высокой скорости. Появление механизации крыла задачу упростило, но не решило. В какой-то момент стало ясно, что новым самолётам не удастся взлетать с первого попавшегося более-менее ровного поля, аэродромы придётся специально строить, даже для маленьких и лёгких истребителей. Об этом станет известно врагу, и он попытается эти аэродромы атаковать, а значит, их нужно будет защищать. Скоростной самолёт сложнее конструктивно, а значит, для его обслуживания понадобятся мастерские со сложным оборудованием и квалифицированные кадры. Скоростной истребитель сложнее в пилотировании, он требует от лётчика более высокого уровня образования и подготовки. Нужны учебные заведения и специальные учебно-тренировочные самолёты. Нужны новые прицелы, чтобы на этих скоростях хоть во что-то попасть. И так далее, цепочка бесконечна, и каждое её звено — новые расходы. Они, безусловно, оправданы. Но чтобы это понять, потребовалась не только разработка самолётов-истребителей нового поколения, но и разработка новой тактики их применения, новых методов ведения воздушного боя и даже, не побоимся этого слова, новой идеологии самолёта-истребителя.
Нигде это не проявилось ярче, чем в палубной авиации.
В середине 1930-х годов, к концу эпохи «второго поколения» истребителей, авианосцы были в строю трёх сильнейших морских держав: Великобритании, США и Японии. На всех этих авианосцах базировались истребители, причём весьма сходные: в Великобритании — Hawker Nimrod, в США — Grumman F2F, в Японии — Nakajima A4N. Все они были новейшими на тот момент. Лёгкие, но медлительные бипланы. И это логично: если на берегу ещё можно построить аэродром с полосой подлиннее, то размеры авианосца ограничены габаритами доков и каналов, а также финансами и здравым смыслом. До появления развитой механизации крыла цельнометаллический моноплан на палубе был вообще неуместен. К середине 1930-х это уже стало реализуемой задачей, но в то время во всех флотах сильно сомневались, нужны ли вообще истребители на авианосцах.
