Прочность самолетов “Илья Муромец” и их общая конструктивная и аэродинамическая оценка.

Вопросы общей прочности самолета “Илья Муромец” первое время мало интересовали авиаторов. Внимание сосредоточивалось в основном на местной прочности, например на прочности шасси при посадке. Правда, иногда летчики высказывали сомнение в прочности “Муромцев”, но обосновать этого не могли и продолжали летать.

Первое предупреждение пришло неожиданно. 16 мая 1916 г. в Пскове самолет “Илья Муромец”, совершая полет по кругу над аэродромом, при заходе на посадку внезапно перешел на снижение и с работающими двигателями врезался в землю. С земли наблюдали, что еще в воздухе сломался фюзеляж самолета вблизи хвостового оперения 2. Три человека из состава экипажа погибли, четвертый спасся, находясь в задней части кабины. По его словам 3, катастрофа будто бы произошла из-за внезапного помешательства пилота, который вдруг отжал от себя штурвал и дал до отказа газ в ста метрах от земли. Двое других не успели выровнять самолет.

; Случай этот не мог быть основанием для суждений о непрочности самолета, так как фюзеляж мог разрушиться при возросшей скорости при снижении и чрезмерной перегрузке оперения, однако факт этот произвел на всех тяжелое впечатление и о нем стали говорить. Вспомнили, что фюзеляж “Муромцев” не обладал особенной жесткостью и в полете обнаруживал значительное кручение, угол которого достигал 5-7° и был очень заметен по оперению. Вспомнили также, что были случаи расклеивания лонжеронов фюзеляжа в стыках, где дерево соединялось на ус .

Возникали сомнения относительно сохранности дерева и полотна, испытывавшихся в то время самолетов серии Г, Д и Е, поскольку они обычно хранились под обрытым небом и часто отсыревали.

Тем не менее на протяжении 1916 г. “Муромцы” продолжали совершать многочисленные боевые вылеты

По мере развития общей культуры самолетостроения началось более глубокое изучение аэродинамики и особенно вопросов прочности самолетов, Расчетно-испытательное бюро под руководством Н. Е. Жуковского провело проверочные расчеты прочности боевых самолетов, строившихся русскими заводами по иностранным и отечественным образцам

Коснулось это и “Муромцев”. Увофлот поставил вопрос о проверке их прочности и техническому комитету Увофлота поручено было этим заняться. В начале 1917 г была назначена комиссия для проверки прочности и аэродинамической оценки “Муромцев” серии Г В комиссию были привлечены лучшие силы того времени - профессора С. П Тимошенко, А П Фан-дер-Флит (председатель) и Г. А. Ботезат.

Комиссия начала свою работу с ознакомления с чертежами и расчетными данными, затребованными ею на заводе. Выяснилось, что аэродинамического расчета и полных расчетов прочности самолета завод вообще не производил 1. Многое делалось по опыту проектирования и постройки предыдущих самолетов. О результатах своей работы комиссия докладывала Техническому комитету 16, 20 и 23 мая 1917 г 2 Заключение, сделанное комиссией, гласило, что “запас прочности “Муромцев” раза в два меньше, чем у самых слабых малых аппаратов”

По подсчетам комиссии некоторые части и детали “Муромца” серии Г имели запас прочности 2,4-2,8. И хотя многое в этих подсчетах было спорным и неясным, комиссия сделала вывод, что резкие эволюции на самолете недопустимы и что вообще полеты на них опасны. Был дан ряд рекомендаций по усилению стоек и растяжек коробки крыльев (лонжероны крыльев и фюзеляжа сомнений не вызвали). После этого запас прочности всех строившихся самолетов серий Г, Д и Е был доведен до 3,5-4,0, а в отдельных узлах до 4,5.

С тех пор прошло много лет и теперь на вопрос, были ли “Муромцы” прочны, можно ответить утвердительно. За это говорит многое. Свои задачи в боевых полетах “Муромцы” выполняли успешно, потребные при этом эволюции - повороты и крены совершались нормально, в воздухе самолеты не ломались. Они не были перетяжелены и их весовая отдача составляла 30-34 %. Некоторая нежесткость на изгиб и кручение была естественной для самолетов таких больших размеров и при ее устранении снизилась бы весовая отдача.

Можно утверждать, что “Муромцы” как инженерное сооружение были весьма совершенны в смысле рационального использования

материала и экономии массы. Наличие больших углов кручения только подтверждает это. Для 1913-1915 гг., когда наука о прочности конструкции самолетов только получала развитие, “Муромцы”, по крайней мере до серии В, были поистине чудом авиационной техники, говорившем о таланте их конструктора.

Чтобы судить об уровне науки о прочности авиационных конструкций в те годы, достаточно сказать, что даже такие авторитеты в области строительной механики, как профессор Степан Прокофьевич Тимошенко в расчетах самолета допускали равномерное распределение нагрузки по площади крыльев и делали на этом основании вывод о непрочности “Муромцев”. Они еще не имели отчетливо представления об аэродинамической нагрузке на крылья самолета и ее распределении по хорде и по размаху в различных случаях нагружения. Не были еще сформулированы случаи А, В, С и другие, не было узаконенных норм прочности, они еще только нащупывались и устанавливались при проверке построенных самолетов. Здесь практика шла впереди теории.

Требование Технического комитета о доведении прочности “Муромцев” хотя бы до уровня наиболее слабых из малых аппаратов не было достаточно обоснованным. Уже во время войны наметились коэффициенты разрушающей перегрузки: для истребителей - 12, для разведчиков и учебных - 8, для самых больших самолетов 3-4.

Выбор схемы “Муромца” также был сделан правильно. Установка двигателей по крылу в ряд, большое удлинение крыльев, закрытая общая обтекаемая кабина в фюзеляже - удачные решения. Схема самолета с длинным хвостом, несущим стабилизатором и многостоечной коробкой крыльев была по тому времени неизбежной и вполне оправданной. Сделать центровку такого большого самолета на '/з хорды крыльев при относительно маломощных и легких двигателях едва ли было возможно.

До 1915 г. схема “Муромца” была передовой, отставание началось в 1916 г. Только в 1917 г., перестав удовлетворять возросшим требованиями аэродинамики, она явилась непреодолимым препятствием к повышению летных качеств этих самолетов и окончательно устарела. Увеличение мощности вызывало увеличение запаса топлива, возрастание размеров и массы самолета. Скорость почти не увеличивалась, бомбовая нагрузка непрерывно уменьшалась, сведясь к смехотворной цифре: 150-200 кг бомб при общей 7-тонной массе корабля. Ценность “Муромцев” серий Г и Е как бомбардировщиков свелась почти к нулю при 4-часовом полете. Увеличение же массы бомб путем сокращения продолжительности полета ограничивало радиус действия и лишало самолет возможности действовать сколько-нибудь глубоко в тылу врага.

“Муромцы” серий Г и Е применялись в гражданской войне и некоторое время после ее окончания. Улучшения, вносившиеся в самолет, были несущественными и имели однобокий характер: улучшения в одном направлении влекли за собою трудности в других направлениях и в конечном счете помогали мало.

О качествах “Муромцев” серии Г и Е в 1917 г. можно судить путем сравнения их с близкими иностранными самолетами того года.

У немцев к 1917 г еще не было больших самолетов, равных по качествам “Муромцам”, хотя и были более крупные. Французы и американцы в то время вообще их не строили. Но у англичан уже летом 1917 г. был на вооружении серийный бомбардировщик “Хендли-Пейдж” с двумя двигателями “Роллс-Ройс” по 275 л.с. По размерам и массе он почти в точности соответствовал “Муромцам” серии Г (даже возникает мысль о заимствовании англичанами основных параметров самолета): размах верхнего крыла 30,5 м, площадь крыльев 152,6 м2, масса пустого 3850 кг, полетная масса 6370 кг.

Однако при меньшей мощности двигателей он давал ту же скорость 128 км/ч, а продолжительность его полета составляла 8 ч, дальность - до 1000 км при бомбовой нагрузке 800 кг Все это - благодаря лучшей схеме.