Гигантские самолетищи, параллельный проект графа Цепеллина

В предыдущей заметке про гигантские самолеты Первой Мировой мы глянули на первые два самолета из серии Цепеллин-Стаакен (Штаакен), а теперь давайте посмотрим на запущенный параллельно проект для флота. 

Создание гигантских летающих лодок Цепеллин поручил Клоду Дорнье. Дорнье на тот момент всего лишь 7 лет назад закончил высшую техническую школу в Мюнхене и четыре года работал в фирме Цепеллина по направлению аэродинамики дирижаблей жесткого типа. По его проекту Цепеллин построил первый трансатлантический дирижабль и этого оказалось достаточно, чтобы он стал главным конструктором летающих лодок и цельнометаллических самолетов вообще. 

Собственно, с этого и начинается история применения в авиастроении дюралюминия, жесткой обшивки, сбрасываемых баков, интегрированного в корпус бронирования и много чего еще. Но вернемся непосредственно к летающим лодкам.  

Подход был серьезный - для проекта начали строить здание на берегу озера. Первые здания на территории комплекса в Земусе начали возводить в августе 1914 года. Сначала там был небольшой сарай с двумя комнатами для конструкторских работ и производственный цех размером 60 на 50 метров и высотой около 30 метров. В нем изготавливали детали и собирали летающие лодки. Чтобы спускать их на воду, была установлена система блоков, которая вела из ангара к Боденскому озеру. Транспортная тележка, установленная на рельсах, могла проехать около 100 метров по дну озера. Изначально лебедка приводилась в действие вручную, но позже был установлен электродвигатель.
До 1916 года в Земусе строились все новые здания, в которых располагались механическая мастерская, слесарная мастерская, склад и технические помещения.

Если в начале команда состояла из Дорнье, конструктора, мастера и шести рабочих, то к декабрю штат вырос до 10 конструкторов и двух дизайнеров. В начале 1915 года количество сотрудников увеличилось до 150 человек. Как только были достроены первые здания, начались работы над проектом Rs.I, а в январе следующего года — строительство гигантской летающей лодки. Среди важных коллег Клода Дорнье были инженеры Рорбах (лодка), Руло (ячейка), Шульте-Фролинде (двигатели и системы управления), Клемм и Лупбергер (аэродинамика), Швенглер (расчёт конструкции), Мессершмитт (испытания), а также руководители цеха Вильд и Ленц. Все эти именамы потом услышим не раз, если будем интересоваться историей немецкой техники.
Rs.I проектировался как биплан с размахом крыльев 43,5 метра, при этом верхнее и нижнее крылья должны были соединяться восемью V-образными подкосами. Крепления крыльев были поворотными, что позволяло менять угол атаки между крыльями и корпусом лодки для создания дополнительной подъемной силы. 

Крылья должны были быть обтянуты тканью. К ребрам из алюминиевого сплава крепились небольшие деревянные планки, к которым латунными гвоздями прибивалась ткань. Корпус длиной 29 метров также имел металлическую каркасную конструкцию. Для обшивки фюзеляжа Дорниер выбрал дюралюминий. Тканью должны были быть обшиты только верхняя и задняя части лодки, которые не соприкасались напрямую с водой.
Летающая лодка была оснащена тремя двигателями HS мощностью 240 лошадиных сил производства завода Maybach Motorenwerke. В первой версии один из двигателей был встроен в гондолу в центре лодки и приводил в движение  винт напрямую. Два других двигателя Maybach были установлены на опорах по обеим сторонам корпуса и приводили в движение винты через удлинительный вал. 

Первые испытания, проведенные Хельмутом Хиртом и морским летчиком Эрихом Шротером 12 октября 1915 года на Боденском озере, показали, что размещение двух двигателей по бокам имеет свои недостатки. Двигатели переделали, собрав вот такие красивые опоры для двигателей, проводивших в действие винты напрямую, без удлинительных валов. 

На испытаниях самолет разгонялся до скорости в 40-50 км/ч, чего оказалось недостаточно. Несмотря на все усилия, тяжелая летающая лодка весом 10,5 тонны не поднялась над водой. На пятой попытке, 21 декабря 1915 года, сломался пропеллер. В отчете Генриха Триллера об этом событии говорится:
«[...] Двигатели работали хорошо, и самолет набрал высокую скорость. У меня было ощущение, что он вот-вот взлетит с воды. Через две минуты на полном газу сломался средний винт Решке. Я тут же заглушил все три двигателя. Средний двигатель вместе с гондолой был оторван от конструкции. Сломанный винт повредил верхнее крыло, в том числе правый элерон, и сильно повредил крышу.
Вероятно, пропеллер сломался из-за того, что пропеллер центрального двигателя был на 50 сантиметров длиннее остальных. Из-за этого он погнулся при полном газе, задел крепление и, скорее всего, сломался. Моторная лодка отбуксировала самолет Rs.I к берегу. Но там его не смогли поставить на шасси, потому что днем ранее, когда самолет спускали на воду, шасси соскочило с направляющих и оказалось на два метра ниже ватерлинии. Несмотря на все усилия, из-за ледяной воды и сильного волнения на море в тот вечер не удалось вернуть аэроглиссер на рельсы. Летательный аппарат пришлось пришвартовать к бую на озере. Ночью фён (очень ветреный теплый шторм с юга) поднял волны высотой в метр и более, сорвал буй с якоря и потащил его вместе с пришвартованным самолетом к берегу. Лодка ударилась о скалу и частично затонула. Ущерб от урагана был настолько велик, что о ремонте не могло быть и речи. Хотя первый экспериментальный самолет так и не поднялся в воздух, опыт был получен полезный. 

Модель Rs.II задумывалась как биплан с коротким нижним крылом, также известный как полутораплан. С 1 апреля 1916 года, когда дюралюминиевые профили стали производиться в больших количествах, их стали использовать для изготовления Rs.II. В результате вес пустого второго гидросамолёта был значительно меньше, чем у первого, — 6169 килограммов. Rs.I весил 7500 килограммов.
Кроме того, при обтяжке крыльев — размах верхнего крыла составлял 32 метра, нижнего — 13,5 метра — Дорнье применил новый подход. Чтобы прикрепить ткань к металлическому каркасу, в нервюры были встроены люверсы, которые не протирали ткань и в которые можно было легко продеть иглу или шило. Этот простой, но эффективный способ крепления ткани использовался и на более поздних самолетах Дорнье.
Три двигателя Maybach Mb IV удалось извлечь из обломков самолета Rs.I. После капитального ремонта, проведенного на заводе, компания Dornier установила их в корпус самолета Rs.II. Система передачи мощности с использованием карданных валов и двух редукторов на толкающих винтах была такой же, как первоначально на самолете Rs.I. Центральное расположение двигателей повысило устойчивость самолета на воде и упростило техническое обслуживание, но при этом возникло множество проблем, характерных и для его предшественника. Причиной такой конфигурации, которая считалась устаревшей, вероятно, стал тот факт, что проектирование и строительство лодки Rs.II началось еще в 1915 году.
17 мая 1916 года лодка вышла на воды Боденского озера для проведения первых испытаний. Радиатор, двигатели и сама лодка прошли серию пробных заездов, во время которых скорость не превышала 26 км/ч. Поскольку корпус был расширен до 4,15 метра, необходимость в поплавках под крыльями отпала, и так появилась первая в мире летающая лодка с положительной плавучестью.
Но, похоже, вторая летающая лодка Дорнье тоже не хотела подниматься в воздух. Корпус подвергли переделке, поменялось хвостовое оперение, но лишь 9 июня лодка впервые развила скорость 65 км/ч, поднялась над водой на ступеньку корпуса и впервые оказалась на грани отрыва от воды. Воодушевленный этим успехом, в середине июня Дорнье добавил к корпусу еще одно небольшое приспособление. 

И... Опять невезение - во время очередного испытания 26 июня сломался верхний подшипник трансмиссии. Испытания удалось продолжить после завершения ремонта 30 июня. Масса пустого самолета увеличилась до 6388 килограммов, а взлетная масса — до 7045 килограммов. Тем не менее с седьмой попытки самолет Rs.II без труда оторвался от воды на скорости 80 км/ч.
«[…] С третьей попытки, в 7:30 утра, самолет впервые поднялся над водой. Это было блаженное и спокойное чувство, когда ступеньки становились все длиннее и длиннее, а потом закончились. Наконец-то!»

Счастье длилось недолго - 1 июля было совершено четыре полета и во время последнего в тот день полета сломался вал правого редуктора, и двигатель, работавший без нагрузки, заглох.
После ремонта испытания возобновились 17 июля. Во время последнего полета лопнул левый пропеллер, что привело к серьезным повреждениям двух других пропеллеров, верхнего крыла, левого закрылка, а также балки в хвостовой части. Тем не менее пилоту удалось спланировать на Rs.II и совершить безопасную посадку. Тут стоит восхититься мастерством пилота и неплохо спроектированным планером. 

Из-за постоянных проблем с дистанционным управлением компания Dornier перешла на прямой привод. Вместо того чтобы разместить три двигателя под пропеллерами, в самолет установили четыре двигателя Maybach Mb IVa с прямым приводом мощностью 260 лошадиных сил в так называемой тандемной конфигурации. Два двигателя располагались друг за другом в одной гондоле. Такая силовая установка с тянущим и толкающим винтами оказалась значительно более эффективной, чем один винт.
Много чего поменялось и после ремонта Rs.II снова поднялся в воздух 6 ноября. После короткого разбега длиной 52 секунды лодка взлетела. Благодаря внесенным изменениям и дополнительному двигателю судно стало значительно быстрее.
Когда летающую лодку вернули на берег, она столкнулась с причалом, и штурвал был поврежден. Ремонт пришлось завершить быстро, так как в это время в Симус прибыли подполковник Манс и лейтенант Тилле, чтобы продолжить летные испытания. Тут стоит уточнить, что это были представители военных и, если бы их не удалось убедить в полезности проекта, Цепеллину оставалось бы только списать его в убытки. Как бы он ни был богат, но даже ему такие расходы в никуда были не по карману.
Будущее гигантских летающих лодок из Зеемуса зависело от решения этих двух джентльменов. До этого момента все расходы ложились на плечи компании LZ.

Прибывший в качестве проверяющего Тилле в первом же полете отстранил пилота компании и заменил его сперва сам, а затем на армейского летчика с формулировкой:
«[…] Утром 11 ноября я в качестве пассажира совершил первый полет с пилотом компании Шротером. По тому, как пилот во время короткого прямого полета занимался, как мне показалось, совершенно ненужной работой, а также по его боязни высоты, я понял, что он совсем не умеет управлять самолетом. Через несколько минут я приказал ему приземлиться, чтобы самому сесть за штурвал. Весь полет длился около 30 минут». 

Тилле:
«[...] В понедельник, 13 ноября, я познакомил авиатора Дауке с самолетом. После тренировочного полета летчик первого класса, которого я считаю одним из самых энергичных авиаторов, с которыми мне доводилось сталкиваться, смог управлять самолетом самостоятельно». ”

Дауке был посмелее Шротера и это сыграло не совсем положительную роль в судьбе самолета. Испытательная комиссия гоняла его в хвост и гриву, был сделан вывод, что в целом самолет годный, его может спокойно освоить и пилотировать средний пилот, но пока что надежность оставляет желать лучшего и есть недостатки, требующие устранения до принятия на вооружение. И вот тут увлеченность Дауке едва все не погубила.
28 апреля 1917 года при приземлении сломалась центральная стойка хвостового оперения, и вся хвостовая балка повисла на четырех тросах. Пилот не заметил поломки и хотел снова взлететь. Аппарат поднялся в воздух, но тут же рухнул обратно в воду, потому что хвостовая балка опустилась, и центр тяжести сместился вперед. Во время жесткой посадки оборвались еще два троса, и вся хвостовая балка оказалась на поверхности воды. После доработки хвостовой балки самолеты Rs. II снова смог подняться в воздух.
После всех этих усовершенствований взлетный вес вырос до 9,2 тонны, но самолет стал легко управляемым. Примерно через 20–30 секунд разгона он легко отрывался от воды. Максимальная скорость горизонтального полета составляла 128 км/ч, а максимальная высота — 1800 метров. Несмотря на то, что самолет был немного перегружен в хвостовой части, но его летные характеристики были достаточно стабильными, и в июле 1917 года военно-морская комиссия одобрила модель Rs.II в Зеемусе.

Самолет был наконец-то принят на вооружение, фирма Цепеллина получила за него 300 000 рейхсмарок. Впрочем, на военных испытаниях самолет был серьезно поврежден (деревянный винт разрушился, разлетелся, повредив еще один винт и фюзеляж), пилоту удалось совершить посадку. Самолет был разобран - все, что можно использовали для испытаний на прочность, что нельзя - утилизировали. Впрочем, к этому времени активно строился третий самолет. Но завершен он не был - морская версия армейского Staaken L была доставлена для испытаний из Штаакена в Потсдам для передачи заказчику. 

Тоже не самый надежный самолет, но в ходе испытаний он показал способность к 10-ти часовому полету (можно было ее повысить, отключая по очереди один из двигателей - для проверки, при необходимости текущего ремонта и экономии топлива. При этом армейский самолет на здоровенных поплавках оказался перспективнее специализированной лодки. 

Первый взлет с воды на самолете Staaken L состоялся 5 сентября на озере Хафель.
3 июня 1918 года самолёт Staaken L потерпел крушение во время испытательного полёта на радиосвязь над сушей недалеко от Варнемюнде. Весь экипаж погиб.
Строительство самолетов Дорнье все же было возобновлено, но RS.IV был уже совсем другим самолетом - это был моноплан с дюралевой обшивкой, довольно спорным расположением двигателей между поплавками и крылом (к которому Дорнье больше не возвращался).

В целом Дорнье и его команда получили огромный опыт, который впоследствии воплотился в коммерческих и военных летающих лодках. 

RS.IV 

Двигатели: четыре Maybach Mb IVa мощностью 245 л. с. Размах крыльев: 37 м (121 фут 4 7/8 дюйма). Длина: 22,3 м (73 фута 2 дюйма). Высота: 8,55 м (28 футов 0 5/8 дюйма). Площадь: 226 кв. м (2441 кв. фут). Вес: пустой — 7000 кг (15 400 фунтов). Груженый — 10 700 кг (23 540 фунтов). Скорость: 145 км/ч (90,625 миль/ч).

Более поздние летающие лодки Дорнье состояли и на вооружении в СССР, причем оказались самолетами "долгоиграющими". Дорнье "Валь", закупленные в 26 году были сняты с вооружения лишь в начале 50-х годов.

В СССР самолеты подверглись значительной доработке, поскольку движки на них стояли французские, воздушные винты к ним подобрали английские, а значительная часть оборудования была из Италии - эдакий интернационал. 

Но в целом самолеты оказались надежными (на одном из них экипаж В.С. Молокова совершил 200 часовой перелет длиной в 31 000 км) и, во многом с оглядкой на их эксплуатацию, разрабатывались новые самолеты-амфибии. 

К Цепеллин-Стаакенам поздних серий вернусь чуть позже, это прям эпичная история.