Lotnictwo morskie: Jak postawić samolot na pływakach
„Lotnictwo morskie” to seria artykułów, poprzez które chcemy złożyć hołd i wyrazić zainteresowanie wkładem sił lotniczych w walki morskie. Pomysł na użycie samolotów w marynarce wojennej zaowocował bardzo skutecznymi rozwiązaniami technicznymi, które z pewnością zasługują na zainteresowanie. Nowe publikacje będą się pojawiać dwa razy w miesiącu.
Gracze często czują się zdezorientowani i niezadowoleni niespodziewanym pojawieniem się wodnosamolotów, które w rzeczywistości nigdy nie istniały. Czy są błędem w grze?
Nie, nie są. Prawda jest taka, że na wodnosamoloty inaczej patrzono w latach 30. W dzisiejszym świecie, pełnym przełomowych technologii, przyzwyczajeni jesteśmy do samolotów z podwoziem kołowym i sieci lotnisk oplatającej prawie cały glob ziemski. Nie ma więc dziś, poza pewnymi wyjątkami, miejsca dla tego typu maszyn.
W tamtych czasach sytuacja była jednak zupełnie inna. Lotnisk było niewiele, a te istniejące były zazwyczaj trawiaste, przypominając powiększone boiska do piłki nożnej. Wodnosamoloty często obsługiwały więc nowe połączenia, ponieważ nie wymagały zaawansowanej infrastruktury. Wszystko, czego im było potrzeba to rampa prowadząca do wody i kołowy wózek. Hangar serwisowy był mile widzianym, ale nie koniecznym dodatkiem. Międzykontynentalne trasy do Brazylii i Afryki otwarte zostały dzięki wodnosamolotom.
Wojsko posługiwało się tymi maszynami równie często, co samolotami z podwoziem kołowym. Samoloty zwiadowcze były wysoce pożądane. Potrzebne były zarówno na morzu, jak i na lądzie. Czasami tradycyjne samoloty dostosowywano do użycia na morzu, a czasami już na etapie projektowania uwzględniano różne rodzaje podwozia.
Przykładem samolotu, który zaprojektowano do stosowania z oboma rodzajami podwozia jest Hawker Osprey.
Nawet, jeśli dla jakiegoś samolotu początkowo nie była przewidziana wersja morska, ale okazywał się on wyjątkowo udany i wchodził do masowej produkcji, nowe, pływakowe podwozie mogło być dodane później. Tak było w przypadku znanego U-2 (Po-2). Początkowo był to samolot wyłącznie lądowy, ale cieszył się takim powodzeniem, że z czasem powstało kilka jego wariantów na pływakach, których używano na Syberii.
Montaż pływaków nie był więc rzadkością w tamtych czasach. Taka metoda była dobrze opracowana i opisana w specjalistycznej literaturze. My korzystaliśmy z książki autorstwa P.D. Samsonowa „Koncepcja i inżynieria projektowania hydroplanów” (Moskwa, Moskiewski Instytut Lotnictwa, 1936 r., Główna Rada Redakcyjna Literatury Lotniczej).
Na stronie 167. rozpoczyna się rozdział zatytułowany „Montaż pływaków na samolotach lądowych”.
W tym przypadku profil samolotu i punkty mocowania podwozia lądowego (kół i elementów znajdujących się pomiędzy nimi, a kadłubem) są znane. Zazwyczaj podwozie morskie (pływaki) montowane jest w tym samym miejscu.
Spójrzmy teraz na proces transformacji ww. brytyjskiego samolotu Hawker Osprey.
Tak wygląda on na początku.
Główne etapy transformacji samolotu lądowego w morski są następujące:
- Pływaki wybierane są w zależności od masy samolotu. W różnych latach stosowane różne style. Dla uproszczenia przyjmijmy, że dostępny jest standardowy zestaw pływaków, co byłoby zgodne z prawdą w latach 30. i późniejszych. Przykładowo, szeroko stosowane były pływaki firmy EDO.
- Podwozie kołowe zostaje zdemontowane (główne golenie podwozia, płoza ogonowa lub koło ogonowe, czasami goleń nosowa z kołem).
- Dodawana jest nowa struktura pomiędzy kadłubem a pływakami. Żeby utrzymać wysoką sprawność przy starcie i lądowaniu, spełnić należy szereg warunków.
- Odstęp pomiędzy powierzchnią wody a śmigłem powinna wynosić przynajmniej 0,6 metra.
- Spód ogona samolotu powinien znajdować się na wysokości przynajmniej 1,5 metra.
- Suma kąta ruchu przy startowaniu (zazwyczaj 8–9°, oznaczony jako nr 1), kąta ustawienia skrzydła (2) i kąta ciągu w stosunku do końca pływaków (przyjmowany jako +2°, oznaczony numerem 3) równa się różnicy pomiędzy pełnym kątem natarcia (4), a kątem granicznym bezpieczeństwa (zazwyczaj przyjmowany jako 1–3°, oznaczony jako nr 5). Generalnie celem tej zasady jest zapewnienie bezpieczeństwa przy starcie, dlatego kąt mocowania skrzydeł jest mniejszy niż kąt graniczny bezpieczeństwa. Pomaga to uniknąć kątów natarcia, które doprowadziłyby do przeciągnięcia przy starcie, co nieuchronnie spowodowałoby katastrofę.
- Pozioma odległość od środka ciężkości hydroplanu (oznaczonego numerem 6) do redanu powinna wynosić około 20–30% średniej cięciwy aerodynamicznej (SCA). SCA to abstrakcyjny byt zastępujący skrzydło lub skrzydła przy obliczeniach równowagi samolotu. SCA oznaczona jest numerem 7, a wymieniona odległość – numerem 8.
- Odległość pomiędzy pływakami powinna zapewniać dwuścienną stabilność samolotu na wodzie. Zależy ona od masy samolotu, wyporności pływaka oraz powierzchni linii wody pływaka. Nie będziemy jednak zamęczać Was kolejnymi obliczeniami.
- Ponieważ większa część bocznej powierzchni pływaków znajduje się przed środkiem ciężkości, zaburzona zostaje wzdłużna stabilność samolotu. Dlatego właśnie tylne, pionowe części morskich wariantów samolotów często powiększane są o 10%. Czasami robi się to poprzez dodanie płetw pod ogonem, czasami powiększana jest powierzchnia statecznika pionowego.
Tak więc niemal każdy lądowy samolot o masie wynoszącej 5–7 ton, a czasami nawet większej, może zostać postawiony na pływakach. Samolot będzie latać, choć jego charakterystyka w locie ulegnie pogorszeniu. Wszystkie te modyfikacje zwiększają masę o 10–12%, zmniejszają maksymalną prędkość o 5–15% i maksymalny pułap o 10–12%.
Tak wygląda nasz samolot po zamontowaniu pływaków.
W dziejach inżynierii lotniczej znaleźć można mnóstwo przykładów konwersji samolotów lądowych w wodne.
Poniżej prezentujemy niektóre z nich.
F4F-3S Wildcatfish
Samolot ten miał operować z baz na wyspach w czasie, gdy budowano właściwe lotniska. Projekt zainspirowany był japońskimi myśliwcami na pływakach Nakajima A6M2 Rufe.
Supermarine Spitfire
Brytyjczycy zaprojektowali tę wersję do działań poza zasięgiem sieci lotnisk, przykładowo w Norwegii, na wypadek, gdyby Niemcy zajęli lotniska. Jednak niemiecki atak na Norwegię poszedł tak gładko, że zapotrzebowanie na taki samolot zniknęło.
Udało nam się również znaleźć dowody na to, że Brytyjczycy planowali również postawić na pływakach samolot Hawker Hurricane.
Niemcy zrobili to samo ze swoim He.51.
Gdy więc przyszło nam utworzyć różne wodne samoloty myśliwskie i zwiadowcze, na różnych poziomach, a takie samoloty w rzeczywistości nie istniały, postanowiliśmy samemu opracować wersje wodne dla maszyn, które w rzeczywistości ich nie posiadały.
Wśród nich najciekawsze według nas są te:
Ta-152C na pływakach
Polikarpov I-153 na pływakach
Curtiss XP-40S na pływakach
Tym sposobem udało nam się znaleźć odpowiedniego kandydata na samolot wodny dla każdego okrętu, czy to w roli myśliwca, czy zwiadowcy. Nawet, jeśli w rzeczywistości taki samolot nie istniał, choćby w wersji lądowej, to możemy zaprojektować go od zera.
Źródło: Portal WoWs
