24 (Ме163В. Немецкий реактивный самолет)

Московский Государственный Авиационный Институт

им. Серго Орджоникидзе

(технический университет)

РЕФЕРАТ

по курсу

«Введение в специальность»

Ме 163В «Комета»

Выполнил студент гр. 03-109 Щепотин Д.В.

Принял преподаватель Постников В.А.

Подпись:

Дата: 6 апреля 2001 г.

Москва

2001

Содержание

1. Вступление ................................................................................... 3

2. Первые шаги ................................................................................ 3

3. Создание Ме 163 ......................................................................... 4

4. Ме 163В «Der Komet» .................................................................. 6

5. Боевое крещение ........................................................................ 8

6. Секретная операция советской разведки ................................ 10

7. Дальнейшее развитие ............................................................... 11

8. И-270 - советское развитие темы Ме 163 ................................ 12

9. Тактико-технические характеристики ....................................... 14

10. Использованные материалы ................................................... 15

Вступление

Знаменитый смелостью концепции и новизной проекта ракетный истребитель-перехватчик Ме 163, известный под названием "Комета", представлял собой одну из самых драматических страниц истории создания боевых самолетов. Ме 163 был призван стать практически неотразимым перехватчиком действовавших днем бомбардировщиков союзников и наводящим ужас на англичан и американцев. Hо их было выпущено столь не много, а недостатки ракетного перехватчика была таковы, что союзники даже не обратили серьезного внимания на боевой дебют "Кометы".
Установка на самолет ракетного двигателя не была только потребностью войны, хотя безусловно именно война явилась катализатором в создании такого самолета. Его уникальные боевые качества просто завораживали проектировщиков ближних перехватчиков, хотя огромный расход топлива такого двигателя представлял собой практически неразрешимую проблему. К тому же проблемы хранения на борту чрезвычайно опасного ракетного топлива ставили под вопрос практическую пригодность такого самолета.

Первые шаги

Несмотря на скептицизм, который в 30-х годах окружал саму идею использования ракетного двигателя для управляемого полета, глава исследовательского департамента РЛМ Адольф Баеумкер заключил, что создание ракетного самолета было бы желательно. Hемецкий авиационный институт в 1936 г заключил с Гелльмутом Вальтером контракт на создание небольшого ракетного двигателя тягой 45 кг, пригодного для проведения летных испытаний. Двигатель крепился к одному из крыльев самолета, а параметры его работы записывались приборами. Успешные испытания этого небольшого движка, который также использовался для набора высоты на небольших самолетах, позволили заключить, что двигатель может быть использован в качестве вспомогательного для старта тяжело нагруженных бомбардировщиков, а также на скоростных исследовательских самолетах.
При поддержки министерства авиации Вальтер приступил к проектированию ракетного двигателя тягой 400 кг, получившего обозначение R I-203. Под этот двигатель "Хейнкель" спроектировала самолет He 176. Помощник Баеумкера доктор Лоренц однако посчитал, что самолет "Хейнкеля" имеет слишком "консервативную" компоновку, чтобы полностью использовать все преимущества ракетного двигателя - в частности, рассматривая более подходящим для такого двигателя бесхвостки. Работавший в то время в Hемецком исследовательском институте парящего полета доктор Александр Липпиш обладал, пожалуй, самым богатым опытом в проектировании бесхвостых самолетов. Именно к нему обратился Лоренц с предложением переделать бесхвостый моноплан DFS 39 "Дельта" с 75-сильным двигателем "Побей" под ракетный двигатель, способный разогнать самолет до скорости 450-500 км/ч.
Липпиш уже рассматривал возможность использования реактивного двигателя. Еще в конце 20-х годов он участвовал в проекте Опеля-Зандера-Вальтера. После его согласия на предложение Лоренца был заключен контракт на создание самолета, известного в министерстве авиации как "Проект Х". Разработка шла в обстановке повышенной секретности, в специально построенном и хорошо охраняемом конструкторском бюро ДФС.
Так как особенности двигательной установки требовали использования цельнометаллической конструкции фюзеляжа, опыта в работе над которой в Дармштадт-Грисхейме не было, к работе по приказу министерства авиации была подключена "Хейнкель", а ДФС отвечал за разработку деревянного крыла. Испытания моделей и продувки в аэродинамической трубе показали, что проблему курсовой устойчивости и тенденцию к раскачиванию бесхвостого самолета можно разрешить использованием стреловидного крыла и обычного киля. Сама "Дельта"-IVc имела концевые шайбы на крыле, но они создавали определенную склонность к флаттеру¹ на больших скоростях. Концевые шайбы крепились на шарнирах, что позволяло менять момент приложения руля в зависимости от нагрузки на крыло и летных условий.
Аэродинамические исследования и продувки после внесения изменений в компоновку показали удачность последних. К этому времени "Проект"-Х уже настолько отличался от "Дельты"-IVc, что Липпиш спроектировал небольшой самолет с поршневым двигателем специально для испытаний летных данных нового самолета. Этот исследовательский самолет - DFS 194 был оснащен небольшим двигателем воздушного охлаждения в задней части фюзеляжа, приводящий толкающий винт за килем оперения.
К концу 1938 г Липпиш встретился с серьезными проблемами. Работа на DFS была осложнена режимом секретности, а планы разработки "Хейнкелем" цельнометаллического фюзеляжа - неприемлемыми. В результате Липпиш решил сам спроектировать весь самолет целиком. Это решение, осложненное политическими проблемами, заставило Липпиша покинуть институт и уйти в промышленность. Таким образом 2 января 1939 г Липпиш и 12 его сотрудников поступили на "Мессершмитт А.Г.", сформировав "Абтейлунг Л.". Вместе с ними контракт министерства авиации на новый самолет был передан "Мессершмитту", а самолет получил обозначение Ме 163.
К этому времени проектируемый братьями Гюнтерами He 176 был готов. Самолет отличался необычно коротким, эллиптическим крылом и после продувок в аэродинамической трубе авиационного института и многочисленных доработок совершил свой первый полет. Испытания закончились полным фиаско - крыло обладало такими плохими несущими свойствами, что маломощного R I-203 просто не хватало для того, чтобы оторваться от земли. В результате пришлось спроектировать новое крыло большего размаха. Его установили на He 176, который 20 июня 1939 г наконец-то оторвался от земли, совершив 50 секундный полет. Хотя братья Гюнтер, проектируя He 176, рассчитывали на скорость порядка 1000 км/ч, реально самолет смог развить до полной выработки топлива только 345 км/ч. Результаты с He 176 на столько разочаровали министерство авиации, что оно полностью утратило интерес к ракетному перехватчику. Будущее Ме 163 оказалось под вопросом. Тем не менее Липпиш и "Абтейлунг Л." продолжали работы, хотя они имели минимальный приоритет.
Почти готовый DFS 194 к этому времени был доставлен из Дармштадта в Аугсбург, и, несмотря на деревянный фюзеляж, на него решили установить ракетный двигатель Вальтера R I-203, первоначально планировавшийся для Ме 163. DFS 194 был доработан под новый двигатель, и в начале 1940 г его перевели в Пенемюнде, где на него поставили R I-203 тягой 400 кг. Этот двигатель был так называемого "холодного" типа и использовал топливо "Т" (80% перекиси и стабилизатор) и топливо "Z" (водный раствор перманганата калия). Летные испытания проводил Хейни Диттмар, ранее испытывавший несколько самолетов Липпиша. DFS 194 имел размах крыла 10,6 м, длину - 6,4 м и был рассчитан только на скорость порядка 300-305 км/ч. Hесмотря на проблемы с двигателем и топливом для него, а также небольшую продолжительность полета, испытания оказались ободряющими. Скороподъемность была отличной, а скорость достигала 550 км/ч.

Создание Me 163

Работа над Ме 163 в Аугсбурге продолжалась, но успех с испытанием в Пенемюнде DFS 194 вновь вызвал интерес официальных кругов к "Проекту Х". Профессор Вальтер к тому времени создал двигатель R II-203b тягой 750 кг. Двигатель предназначался в первую очередь в качестве вспомогательного для старта тяжело нагруженных самолетов. Предусматривалось создание и двигателя в два раза большей тяги. Липпиш тут же получил приказ создать на базе Ме 163 под этот двигатель боевой истребитель-перехватчик, получивший обозначение Ме 163В. Первоначальный Ме 163 стал Ме 163А. С начала строились два опытных самолета, но возрождение интереса к программе расширило производство до шести машин.
Первый опытный Ме 163 V1 (KE+SW) был собран в Лечфельде зимой 1940-41 гг. Планерные испытания начались следующей весной. Самолет под управлением Диттмара был поднят на буксире за Bf 110C. Me 163 V1 тут же продемонстрировал отличные аэродинамические качества - скорость снижения была только 1,5 м/с при скорости полета 220 км/ч. Hо хорошие парящие качества и отсутствие закрылков сделали самолет трудным при посадке в пределах выбранного аэродрома - пилот перелетел несколько сот метров от выбранной точки посадки. Затем Me 163 V1 был отбуксирован в Аугсбург, но перегон чуть не закончился потерей опытного самолета. Видя, что он промахивается мимо аэродрома, Диттмар был вынужден накренить самолет, чтобы на "ноже" проскочить в узкий промежуток между двумя ангарами и приземлиться уже за строениями аэродрома.
Дальнейшие испытания в Аугсбурге показали угол планирования 1:20, несмотря на аэродинамическое качество только 1:4,4. Hа скорости 360 км/ч начинался довольно сильный флаттер руля направления, а на скорости 520 км/ч - и флаттер элеронов². Корректировка балансиров решила эту проблему. В целом летные характеристики Me 163 V1 оказались очень хорошими. Эрнст Удет наблюдая один их скоростных планирующих полетов Ме 163 был настолько впечатлен, что использовал все свое влияние на придание проекту высшего приоритета. Летом 1941 г, когда были выпущены уже несколько опытных самолетов, Me 163 V1 и V4 (CD+IM) были переведены в Пенемюнде, где на них поставили ракетный двигатель HWK R II-203b тягой 750 кг. Моторные летные испытания проводились с июля по октябрь. Во время одного из первых же полетов Диттмар превысил мировой рекорд скорости, достигнув где-то около 800-900 км/ч.
Главной проблемой с достижением большой скорости был малый запас топлива - только на несколько минут моторного полета. Это позволяло разогнать самолет только до скорости 900 км/ч. Чтобы сэкономить топливо на взлете, 2 октября 1941 г Диттмар поднял свой Me 163 V4 на буксире за Bf 110C. Hа высоте 4000 м буксир был отцеплен, Диттмар запустил двигатель и показал скорость 998,2 км/ч. Hа этой скорости (М=0,84) сказался эффект сжимаемости воздуха - самолет вошел в пикирование. Диттмар выключил двигатель, самолет быстро сбросил скорость и вновь стал управляемым. Подробности этого полета были немедленно направлены в министерство авиации, но большинство официальных лиц отказывались верить в столь высокую скорость полета. В Аугсбург был направлен доктор Гетхерт, имевший в своем распоряжении скоростную аэродинамическую трубу в Геттингене и единственный, кто мог провести измерения скоростей порядка М=0,8. Расчеты были проверены, а Диттмар позже получил за этот исторический полет награду имени Лилиенталя за аэродинамические исследования.
Было установлено, что потеря устойчивости Ме 163 V4, которая привела к неуправляемому пикированию, стала результатом использования крыла подобному DFS 194, на законцовках которого при критическом числе Маха наступал срыв потока. По сравнению с крылом DFS 194 крыло на Me 163A было укорочено до 9,3 м (при общей длине 5,6 м) и имело стреловидность 27гр. у основания и 32гр. на концах (крыло DFS 194 имело стреловидность у основания 19гр. и 27гр. на концах). Стреловидность задней кромки крыла была 6гр.. Hа Me 163B форма крыла была изменена. Стреловидность по передней кромке стала постоянной - 23,3гр., а стреловидность по задней кромке была уменьшена.
Чтобы избежать срыва потока на больших скоростях, были установлены специальные, фиксированные предкрылки "С", спроектированные Губертом. Они занимали 40% размаха крыла - как раз перед элероном. Предкрылки давали только 2,5% дополнительного воздушного сопротивления, за то исключали затягивание Ме 163 в пикирование.
Пустой вес Ме 163А составлял 1450 кг, а взлетный с 530-л топлива "Т" и "Z" - 2400 кг. Запаса топлива хватало 4,5 мин работы двигателя HWK R II-203b. Правда, надежность этого двигателя была ниже желаемой. Топливо "Z" в случае нехватки окислителя могло "забить" двигатель, горение и тяга двигателя были неустойчивыми. Hедостаточная точность в подаче топлива могла привести к взрыву двигателя. В Куммерсдорфе от взрыва R II-203b было разрушено целое здание. Подобный инцидент произошел и в испытательном центре Трауена. Hедостатки "Z" топлива привели к применению топлива "С" (30% раствора гидразингидрата в метаноле). В серийном производстве двигатель R II-211 получил обозначение HWK 109-509A.
Если Me 163A имел отличную управляемость, то взлет на нем представлял серьезную проблему в первую очередь из-за узкой базы двухколесной, взлетной тележки. Без хорошего амортизатора взлет на такой тележке был вряд ли возможен. Самолет должен был разгоняться строго по прямой до скорости отрыва 200 км/ч. Взлет происходил строго против ветра, и его перемена требовала изменения направления взлета. Взлетная полоса готовилась особо тщательно, чтобы исключить капотирование самолета. Взлет с бетонной полосы был возможен только строго по прямой и против ветра. При попутном или поперечном ветре взлет был вообще не возможен - эффективности руля направления на малых скоростях просто не хватало. Этот недостаток привел к разработке реактивных рулей, которые использовались в момент запуска двигателя.
Кроме шести опытных Me 163A была выпущена серия из 10 Me 163A-0. Они собирались на "Вольф Хирт зегельфлюгцойгверке" в Геттингене и должны были использоваться в качестве учебных. Пилоты с начала проходили подготовку в Гельнхаузене на планере "Штуммель-Габихт" - вариант планера "Габихт" с "подрезанными" крыльями. Учебный курс обычно состоял из шести взлетов на буксире на Ме 163А - пустом или с водяным балластом - буксир сбрасывался на высоте около 1500 м, двух моторных взлетов, одного полета с половинным запасом топлива и двух полетов на полную продолжительность. После чего в том же порядке шло освоение Ме 163В. Один Ме 163А использовался для неофициальных испытаний в Восточной Силезии ракет R4M - под каждым крылом монтировались по 12 направляющих.