Палубный истребитель Грумман F4F «Уайлдкэт»

СОЗДАНИЕ САМОЛЁТА

«Уайлдкэт» в переводе с английского означает «Дикий кот» (или, если хотите, «Дикая кошка»). Названия, заканчивающиеся на «кэт» («кот» или «кошка»), традиционно носили все палубные истребители, выпускавшиеся американской фирмой «Грумман», как поршневые, так и реактивные. Вот и «Уайлдкэт» тоже был палубным истребителем, состоявшим на вооружении в США и Великобритании в период Второй мировой войны.

В первой половине 1930-х гг. «Грумман» поставляла американскому флоту истребители-бипланы F2F и F3F. Эти машины сочетали передовую цельнометаллическую конструкцию, закрытые кабины и убирающееся шасси с уже отживающей свой век схемой биплана и обладали довольно посредственными лётными данными. В конце 1935 г. был объявлен конкурс на проект нового палубного истребителя. В качестве обязательных пунктов задания фигурировали убирающееся шасси и закрытая кабина. Применение конструкторами схемы биплана или моноплана никак не оговаривалось. В ответ пять фирм («Боинг», «Брюстер», «Нортроп», «Кэртис» и «Грумман») прислали свои предложения. Комиссия отобрала два из них — от компаний «Брюстер» и «Грумман». Первая предложила свободнонесущий моноплан B-39, а вторая — биплан G-16, являвшийся усовершенствованным вариантом серийного F3F. Истребитель «Брюстер» казался более перспективным, а машина «Грумман» — более простой и надёжной, учитывая, что в её основу была положена проверенная конструкция.

G-16 сохранял как общую компоновку F3F, так и его основные конструктивные решения. Но размеры и вес самолёта должны были стать меньше. На машине намеревались смонтировать звездообразный мотор воздушного охлаждения типа Райт R-1670-2 (900 л.с.) или Пратт-Уитни R-1535-92 (875 л.с.) с трёхлопастным винтом изменяемого шага.

Предусматривались два варианта вооружения: два 7,62-мм пулемёта или один 12,7-мм и один 7,62-мм. В обоих случаях они размещались сверху в передней части фюзеляжа и работали с синхронизатором, стреляя через диск ометания пропеллера.

По расчётам, самолёт должен был иметь максимальную скорость 425 км/ч, то есть примерно на 50 км/ч больше, чем F3F. Дальность полёта оценивалась в 1370 км, высоту 4575 м (15 000 футов) истребитель должен был набирать за 7,6 мин.

С двумя фирмами заключили договора на изготовление опытных образцов. Контракт с «Грумман» подписали 2 марта 1936 г., с «Брюстер» — 22 июня того же года. Самолёт «Брюстер» получил обозначение XF2A-1, «Грумман» — XF4F-1. По действовавшей тогда в США системе обозначений буква «X» показывала, что машина опытная, первая буква «F» — назначение (fighter, истребитель), далее шёл порядковый номер типа, созданного данной фирмой, и буквенный её код; через дефис писали номер модификации.

Пока конструкторы корпели над чертежами, адмиралы постепенно меняли свою точку зрения на облик нового истребителя. Моноплан казался им всё более привлекательным. Хотя переход к одному крылу должен был ухудшить взлётно-посадочные качества, весьма важные для палубной машины, он одновременно позволял уравнять её скорость с новыми сухопутными истребителями-монопланами. Кроме того, сочли, что огневую мощь необходимо существенно усилить.

Вдобавок монтаж на F3F-1 более мощного мотора R-1820-22 в 950 л.с. вместо R-1535-84 в 700 л.с. привёл к значительному приросту скорости, так что разница между доработанным старым бипланом и существующим только в чертежах новым почти исчезла. Возник вопрос: а стоит ли возиться с XF4F-1?

Сначала решили заменить на нём двигатель на тот же R-1820. Прирост тяги должен был несколько улучшить лётные данные, но это являлось лишь паллиативом, не давая перевеса над самолётом фирмы «Брюстер».

Глава компании Лерой Грумман забеспокоился. Истребитель конкурентов явно выглядел привлекательнее консервативной машины, сделанной его сотрудниками во главе с У. Швендлером.

Грумман направил в Бюро аэронавтики флота предложение переработать проект под схему свободнонесущего моноплана, обещая уложиться в срок. 10 июля 1936 г. пришёл ответ — согласны на замену, но за те же деньги и без продления времени. Оба истребителя должны были прибыть на сравнительные испытания одновременно. 28 июля работы по XF4F-1 официально прекратили.

Новый проект, обозначенный G-18 или XF4F-2, создавался в страшной спешке. Собственно, в нём использовались многие узлы и агрегаты предшественника. Чётко выраженные «фамильные черты» сохраняли бочкообразный фюзеляж, фонарь пилотской кабины и хвостовое оперение. Хвостовую часть фюзеляжа, правда, удлинили. В полу пилотской кабины имелись окна, улучшавшие обзор вниз. Это было важно для навигации и захода на посадку на палубу авианосца. Целиком заимствовали от F3F своеобразную конструкцию основных стоек шасси. Они убирались не в крыло, а в фюзеляж, как бы втягиваясь в него. Уборка и выпуск осуществлялись вручную: пилот крутил штурвал цепной передачи, связанной с тросовым механизмом. Чтобы полностью втянуть или выпустить колёса, требовалось 39 оборотов. Убранное колесо полностью уходило в нишу в борту, но снаружи щитками не закрывалось. Аэродинамику улучшал только слегка выпуклый колпак на диске. Хвостовое колесо из литой резины по-прежнему не убиралось. А вот посадочный гак, предназначенный для захвата тросов аэрофинишёра, в полёте полностью втягивался.

Бипланную коробку заменили одним большим крылом, расположенным примерно посередине высоты фюзеляжа. Конструкторы использовали новый профиль NACA 230, создававший большую подъёмную силу. Центроплан изготовлялся вместе с фюзеляжем, к нему присоединялись две консоли. Крыло не складывалось — задание этого не требовало. На самолёт установили двухрядный звездообразный мотор Пратт-Уитни R-1830-66 (1050 л.с.) с трёхлопастным металлическим винтом-автоматом «Гамильтон». Мотор закрывался плотно прилегающим капотом, сильно сужающимся вперёд. Бензобаки располагались в фюзеляже: основной — под кабиной, резервный — за ней.

Предусматривалось вооружение из двух 12,7-мм синхронных пулемётов с боезапасом по 200 патронов над двигателем; ещё два можно было разместить в крыле. Стрелковое вооружение дополнялось бомбовым: под крылом с каждой стороны допускалась подвеска одной бомбы в 45 кг. Но бомбы шли в перегрузку; нормальный взлётный вес рассчитывался либо с четырьмя пулемётами, либо с двумя пулемётами и двумя бомбами.

Торопясь, конструкторы не стали тщательно просчитывать нагрузки на рули и оценивать путевую устойчивость машины. Это потом сказалось в ходе лётных испытаний.

Опытный образец нового истребителя завершили в конце августа 1937 г. на заводе в Бетпейдже. Сотрудники «Грумман» не только наверстали отставание от «Брюстер», но и обогнали их примерно на три месяца. Первый полёт машина совершила 2 сентября, в кабине сидел летчик Р. Холл. Вооружение установили некомплектно: имелись только фюзеляжные пулемёты. После трёх месяцев заводских испытаний самолёт отправили на авиабазу Анакостия, недалеко от Вашингтона. Там намеревались провести сравнительные испытания предложенных типов истребителей.

С 23 декабря начались конкурсные испытания, в ходе которых снимались основные лётные данные, определялись характеристики устойчивости и управляемости, проводились пробные стрельбы. Новый истребитель «Грумман» показал скорость больше, чем другие участники, но и продемонстрировал целый ряд существенных дефектов.

Двигатель, несмотря на прохладную погоду, всё время перегревался. Путевую устойчивость и управляемость оценили как неудовлетворительную. Самолёт вяло реагировал на работу рулями, что не позволяло энергично маневрировать.

14 февраля 1938 г. в полёте возник пожар в хвостовой части фюзеляжа. Пилот успешно посадил машину. Повреждения оказались небольшими, но XF4F-2 вернули на завод, требуя заодно срочно решить вопрос с охлаждением мотора. Там всего за два дня попробовали несколько типов винтов с коками на втулке и без них и, наконец, сделали новый, более широкий спереди, капот. Стволы пулемётов уже не торчали из него наружу, а лежали в специальных выемках. Воздухозаборник карбюратора над капотом немного увеличили. В таком виде Холл отогнал истребитель на полигон Дальгрен, где проводились стрельбы.

С 1 марта в Анакостии начался второй этап испытаний. Конкурентов стало уже трое: в состязание вступила фирма «Северски», выставившая XNF-1 — палубный вариант своего цельнометаллического истребителя-моноплана P-35. К 11 марта «грумман» налетал 16 часов. Он был самым быстроходным из участников конкурса, показав 466 км/ч — примерно на 15 км/ч больше, чем XF2A-1. Истребитель Северского отставал уже на 65 км/ч.

С 6 апреля полёты перенесли в Филадельфию, где опробовали старт с катапульты и имитировали посадку на палубу. Летал на «груммане» морской лётчик-испытатель лейтенант Гарни. 11 апреля на аэродроме «Нэйвел эйркрафт фэктори» имитировали посадку на палубу с заглохшим двигателем, но до площадки пилот не дотянул. Пришлось садиться с планирования на поле у реки Делавер. Лейтенант сделал ошибку, выпустив шасси. Колёса увязли в мягком грунте, и истребитель скапотировал. Лётчик отделался лёгким испугом и ушибами, а самолёт получил серьёзные повреждения и далее участвовать в испытаниях не мог. Было поломано шасси, согнут винт, смят капот мотора, покалечены законцовка правого крыла и оперение. Машину вывезли в Бетпейдж и за две недели отремонтировали. Но время оказалось упущено, победителем конкурса объявили фирму «Брюстер», которая в июне получила первый заказ на 54 серийных истребителя F2A-1.

Однако руководство компании «Грумман» продолжало считать свой самолёт перспективным и старалось убедить в этом командование флота. И ему это удалось! В октябре 1938 г. фирма получила заказ на создание новой модификации машины, названной XF4F-3.

В конструкторском бюро «Грумман» проект получил обозначение G-36. На самолёте предполагалось использовать двигатель R-1830-76 в 1200 л.с. Кроме увеличенной мощности, этот вариант мотора отличался двухступенчатым двухскоростным приводным центробежным нагнетателем (ранее применялся тоже двухскоростной, но одноступенчатый). Вторая ступень наддува позволяла удерживать мощность на большой высоте, где плотность воздуха меньше. На 5800 м мотор выдавал 1000 л.с. — практически столько же, сколько раньше у земли. Это также способствовало увеличению максимальной скорости. Но двигатель стал длиннее и тяжелее. Потребовались новые моторама и капот. Воздухозаборник карбюратора вписали в переднюю кромку последнего.

Маслосистему тоже пришлось переделать. Радиаторы увеличенной производительности разместили под крылом. Пропеллер заменили на «Кэртис электрик», тоже трёхлопастный автомат, но с электрическим управлением шагом (у «Гамильтона» привод был гидравлическим). На втулку надели большой кок оживальной формы.

Расчётный полётный вес возрос, и, чтобы уменьшить нагрузку на крыло, его площадь увеличили. Лонжерон продлили, при этом размах вырос с 10,37 м до 11,59 м. Законцовки сделали не округлыми, а почти прямыми, «рублеными». В итоге площадь крыла увеличилась с 21,56 м² у XF4F-2 до 24,15 м². Крыло по-прежнему выполнили нескладывающимся. Элероны стали длиннее, а плечо относительно оси фюзеляжа — больше. Предполагалось, что это вместе с уменьшением нагрузки на крыло положительно скажется на маневренности и управляемости самолёта.

Выявленные ранее проблемы с устойчивостью и управляемостью попытались решить также переделкой хвостового оперения. Площадь стабилизатора увеличили за счёт придания ему трапециевидной формы в плане. Киль немного сдвинули назад и вытянули вверх. Вертикальное оперение в целом тоже приобрело форму трапеции.

Вооружение усилили. В фюзеляже теперь размещались два пулемёта калибра 7,62 мм, а два 12,7-мм пулемёта — в крыле. Из мелких отличий можно отметить ещё введённый наклон радиомачты вперёд.

В целом за счёт всех изменений самолёт удлинился примерно на полметра, вес возрастал где-то на 300 кг. По расчётам, истребитель должен был иметь максимальную скорость 530 км/ч.

В опытный образец XF4F-3 доработали остававшийся на заводе XF4F-2. Собственно, от него использовали только центральную часть фюзеляжа и шасси, остальное изготовили заново. В конце января 1939 г. на кардинально переделанный планер поставили двигатель, который взяли из одной из первых серий. Довольно долго провозились с доводкой мотоустановки, борясь с перегревом масла. 12 февраля XF4F-3 совершил свой первый полёт.

После довольно кратких заводских испытаний истребитель перегнали в Анакостию, где за него взялись морские лётчики. Скорость оказалась даже выше расчётной — намерили 537 км/ч. Практический потолок определили в 10 675 м. По лётным данным новая машина существенно превосходила F2A-1. Но часть проблем с устойчивостью и управляемостью сохранилась. Машину начали дорабатывать. На протяжении шести месяцев она неоднократно возвращалась на завод в Бетпейдже, где раз за разом в неё вносили изменения.

Экспериментировали с дефлектированием цилиндров мотора и формой кока винта. Попробовали кок с центральным отверстием для продувки. Потом кок сняли совсем, а затем вернули на место, но форма его стала иной, более узкой в корневой части и более закругленной на вершине. Температурный режим двигателя старались улучшить, меняя форму и размеры регулирующих створок капота для выхода нагретого воздуха. На корневую часть лопастей винта надели «манжеты», работающие как вентилятор.

Поперечное V крыла увеличили. К лету 1939 г. нарастили роговой компенсатор руля направления. Затем хорду киля удлинили, увеличив его площадь. Гаргрот за кабиной продолжили назад, так что он стал переходить в форкиль. Всё это улучшило путевую устойчивость.

В конце 1939 г. опытный образец истребителя перевезли на аэродром Лэнгли-филд, где находилась большая аэродинамическая труба NACA. В неё машину запихнули целиком. Продувка показала, что оперение нуждается в дальнейшей доработке. При горизонтальном положении фюзеляжа стабилизатор оказывался в аэродинамической тени от крыла, и рули высоты теряли свою эффективность.

С учётом рекомендаций аэродинамиков конструкторы ещё раз переделали оперение. Стабилизатор подняли вверх, разместив на корневой части киля. Вертикальное оперение сдвинули назад, при этом как бы повернув. Руль направления, ранее явно наклонённый вперёд, стал располагаться почти вертикально. Внизу его немного подрезали, укоротив заодно хвостовой кок. Это сделали для того, чтобы они не мешали выпуску и уборке посадочного гака.

Гаргрот в задней части стал повыше, а форкиль — более выраженным. Кроме того, воздухозаборник карбюратора теперь выступал из переднего кольца капота мотора. Радиомачту переместили на гаргрот за кабиной, сильно наклонив её вперед.

В таком виде XF4F-3 сочли пригодным как эталон для серийного производства, решение о котором приняли ещё в августе 1939 г. Этот самолёт списали после катастрофы в декабре 1940 г. Комиссия пришла к выводу, что был виноват лётчик, по ошибке перекрывший бензокран вместо выпуска закрылков. Но соседствующее расположение двух похожих кранов разного назначения являлось грехом конструкторов…