W historii ludzkości zdarzają się dzieła inżynieryjne, będące dowodem wyjątkowego geniuszu ich twórców. Moim zdaniem takim genialnym dziełem był też jeden z samolotów II wojny światowej.
W ostatniej notce przedstawiłem Wam „Spitfire” w rozpoznawczej służbie. Dziś pokażę niezwykły samolot, który swoją uniwersalnością zastosowania oszałamiał każdego pilota.
Pełnił służbę bombowca, samolotu oznaczającego cele, samolotu pozorującego wielkie formacje ciężkich bombowców. Znakomicie spisywał się, jako myśliwiec nocny i dzienny. Zwalczał żeglugę i samoloty nieprzyjaciela na Morzu Północnym i Atlantyku, nad akwenami Pacyfiku i Oceanu Indyjskiego.
Z tych zastosowań opowiem wam też o tym, jak stał się oczami Aliantów na wszystkich frontach II wojny światowej.
Zbudowanie samolotu nie jest sprawą trudną, jednak zbudowanie samolotu o własnościach lotnych przewyższających większość współczesnych mu konstrukcji jest zadaniem bardzo skomplikowanym, a zbudowanie maszyny o doskonałych własnościach pilotażowych i łączącej dodatkowo wymienione wyżej własności staje się zadaniem na miarę geniusza.
Był rok, 1938 kiedy w wytwórni De Havilland Aircraft Company powstała koncepcja dwusilnikowego samolotu bojowego o drewnianej konstrukcji.
Wytwórnia miała już duże doświadczenie w budowaniu samolotów z drewna. Jej najsłynniejszym samolotem był wyścigowy DH 88 „Comet” o imponującym zasięgu 4000 kilometrów, który wygrał słynne zawody Victorian Centenary Air Race, polegające na pokonaniu trasy o długości 18200 kilometrów pomiędzy Mildenhall w Anglii, a Melbourne w Australii. Osiągał prędkość przelotową, która nie była wiele mniejsza od prędkości maksymalnej, jaką ta maszyna mogła rozwinąć. Wrzucenie mocy maksymalnej, zwiększało prędkość maszyny o zaledwie o 27 km/h! A to wszystko przy silnikach o mocy zaledwie 234 KM! Oznaczało to, znakomite własności aerodynamiczne maszyny, zapewniające niezwykłą efektywność napędu pracującego na mocy nominalnej. Zawody odbyły się w 1934 roku i „Comet” wygrał je z czasem 71 godzin i 23 sekundy! Drugi samolot DC-2 przyleciał na metę z czasem o 20 godzin gorszym.
W tym samym czasie świat opanowały maszyny całkowicie metalowe, ewentualnie metalowe kryte płótnem.
Część maszyn była budowana w ten sposób, że główna konstrukcja kadłuba przenosząca siły, wykonana była ze skręcanej śrubami lub spawanej kratownicy stalowej, na której zamontowane były elementy profilujące opływowy kształt, jaki musiała mieć wtedy każda maszyna, a na tym wszystkim rozciągano płótno lotnicze stanowiące powierzchnie zewnętrzną. Skrzydła wykonywano z metalowych elementów przenoszących siły powstające w wyniku obciążeń aerodynamicznych – siła nośna plus opory powietrza – oraz sił związanych z poruszaniem się maszyny na ziemi, czyli oparcia na podwoziu. Część powierzchni skrzydeł pokryta była duralową blachą, a część podobnie jak kadłub płótnem. Takim przykładem tego typu konstrukcji samolotu jest słynny myśliwiec „Hurricane”, oraz rosyjskie maszyny Jakowlewa.
Innym typem konstrukcji opierającym się na idei, jaką wymyśliła natura i zastosowała w budowie kurzego jajka, są konstrukcje skorupowe.
Taka konstrukcja ma wiele zalet, bo sama powierzchnia przenosi wszystkie siły, jakie na nią oddziałują. Wystarczy, że odpowiedniej grubości blachą duralową „owiniemy” bardzo filigranowe wręgi nadające kształt konstrukcji i wszystko pieczołowicie znitujemy, to możemy wyeliminować ciężkie i zawadzające we wnętrzu maszyny kratownice. Taką konstrukcję miały „Spitfire” i Messerschmitty, i zdecydowana większość innych maszyn myśliwskich i bombowych, a także transportowych stosowanych podczas drugiej wojny światowej. I dziś ta idea jest podstawą budowy większości maszyn bojowych i cywilnych.
Zatem pomysł budowy drewnianej maszyny w czasie, kiedy symbolem nowoczesności był metal, u wielu konstruktorów mogł budzić jedynie uśmiech politowania. Nie spotykał się też z zachwytem dowództwa wojsk lotniczych.
Drewno jest jednak wspaniałym materiałem konstrukcyjnym. Niewiele osób zdaje sobie sprawę, że do pojawienia się nowoczesnych kompozytów drewno miało wiele nieosiągalnych dla metali własności, jak choćby stosunek wytrzymałości na rozciąganie do ciężaru właściwego.
Konstruktorzy De Havillanta mieli jeszcze jeden pomysł, który im przyświecał, w momencie decyzji o budowie drewnianej maszyny bojowej. Tym pomysłem było oparcie jej konstrukcji o ideę wykonania większości jej elementów, jako skorupy sklejanej z warstw sklejek drewnianych o różnych właściwościach wytrzymałościowych. W ten sposób powstał samolot, który nazwano „Mosquito”, nazywany też „drewnianym cudem”. Ale to określenie nie oddaje pełni prawdy.
„Mosquito” był, bowiem niezwykle zaawansowaną konstrukcją kompozytową, wykonaną z zastosowaniem najnowszych wtedy zdobyczy chemii i pomysłowości inżynierów technologów drewna i tkanin bawełnianych!
Przyjrzyjmy się dokładnie tej niezwykle ciekawej konstrukcji.
Zacznijmy od materiału, z którego wykonany był kadłub i skrzydła. Podstawowym materiałem, jaki zastosowano były trzy gatunki drewna. Drewno brzozy kanadyjskiej, przetworzone do postaci cienkościennej sklejki. Drugim gatunkiem była balsa ekwadorska, stosowana w postaci listew o przekroju prostokątnym sklejanych w specjalnych formach. Trzeci gatunek to dobrze każdemu znany świerk. To drewno stosowano w postaci listew i sklejek na elementach wymagających przenoszenia dużych sił. Elementy przenoszące największe siły wykonane był z metalu i chodziło głównie o połączenie zespołu płata z kadłubem, łoża silników, elementów podwozia.
Konstruktorzy zaplanowali ten samolot, jako dwusilnikową maszynę o niezwykle opływowych kształtach umożliwiających jej osiąganie bardzo dużej prędkości przelotowej. Wiedzieli, że gładka powierzchnia skrzydeł, stateczników i kadłuba to ogromna zaleta zmniejszająca opór indukowany. Z tego powodu postanowiono, że wszystkie powierzchnie będą pozbawione w miarę możliwości jakichkolwiek śladów połączeń strukturalnych. Aby tego dokonać opracowano specjalny sposób montażu samolotu, przypominający sklejanie współczesnych plastikowych modeli.
Połówki kadłuba podczas produkcji.. Zdjęcie: World War Photos
Kadłub wykonywano w specjalnych formach w postaci połówek, które po wyposażeniu w instalacje wewnętrzne sklejano i skręcano specjalnymi mosiężnymi śrubami, opierającymi się o wykonane ze specjalnego laminatu drewnianego podkładki.
Kadłub stanowił jednolitą skorupę, w kilku miejscach rozpartą wewnętrznymi przegrodami wykonanym też ze sklejki drewnianej.
Skorupa składała się z wewnętrznej warstwy cienkiej sklejki brzozowej na którą, naklejano podłużne prostokątne listwy z balsy, a na to zewnętrzną warstwę cienkiej sklejki brzozowej. Pomiędzy listwami balsy wklejone były listwy z drewna świerkowego, a w miejscach łączenia kołnierze z tego samego drewna. Na zewnętrzną powierzchnię sklejki laminowano bawełniane szlachetne płótno zwane Madapolam, które ostatecznie pokryte było srebrną masą, która po związaniu była szlifowana na gładź i malowana farbami stanowiącymi już kamuflaż samolotu.
Duże obszary skorupy w miejscach, które musiały być wzmocnione, lub odporne na ścieranie pokryte były też laminatem zwanym Micarta lub Tufnol. Małe elementy konstrukcji takie jak anteny, owiewki wykonywano całkowicie z laminatu opartego na płótnie Madapolam.
W pierwszych egzemplarzach stosowano głównie tradycyjne kazeinowe kleje "Beetle Cement". Jednak nie były one dostatecznie odporne na wilgoć i korozje biologiczną, szczególnie w warunkach tropikalnych. Zatem do sklejania warstw skorupy i laminowania drewna i płótna postanowiono zastosować klej „Aerolite”, który był syntetyczną żywicą mocznikowo – formaldehydową, opracowaną w 1935 roku. W konstrukcji „Mosquita” ten klej stosowano z dodatkiem utwardzacza opartego o kwas mrówkowy, pozwalającego na zastosowanie w procesie technologicznym autoklawów, które po złożeniu warstw skorupy, zapewniały stabilny proces klejenia w podwyższonej temperaturze. Autoklawy wyposażono w promienniki podczerwieni, które włączano, kiedy całość formy wypełniona była kolejnymi warstwami konstrukcyjnymi skorupy i kleju. Skorupa była tak sztywna, że nie potrzebowała żadnych wewnętrznych wzmocnień.
Skrzydła też drewniane, miały na górnych powierzchniach dwa razy grubszą powłokę, niż na dolnych. To oczywiście z tego powodu, że na powierzchni dolnej siła nośna powstaje w wyniku naporu powietrza i podczas lotu występują na niej mniejsze siły niż na górnej. Ponieważ skrzydło zaklinowane jest względem osi podłużnej samolotu pod pewnym kątem, napływające o dołu powietrze naciska na skrzydło wywołując wypór. Powierzchnia górna skrzydła jest wysklepiona i powietrze opływające ją ma dłuższą drogę do pokonania. Aby cząstki powietrza natrafiającego na skrzydło spotkały się po jego opłynięciu ponownie, górna warstwa powietrza musi poruszać się szybciej. Prawo zachowania energii ujęte dla przepływów prostą zasadą Bernoullego, mówi, że w takim przypadku szybszy przepływ powoduje zmniejszenie ciśnienia i na powierzchni górnej skrzydła powstaje siła nośna o wiele większa niż na dolnej. Z tego też powodu każde skrzydło musi mieć górną powierzchnię wytrzymałą na siły odrywające ją od jego wewnętrznej konstrukcji.
A skoro o niej mowa, to w „Mosquito” skrzydło wykonano konsekwentnie niemal w całości z drewna i laminatów. Skrzydło „rozpięto” na dwóch dźwigarach wykonanych, jako drewniana skrzynka o prostokątnym przekroju.
W 1/3 długości umieszczono gondole silników przechodzące w komory chowanego podwozia głównego. Silniki zawieszono na wykonanych z rur łożach i osłonięto niezwykle pieczołowicie pod względem aerodynamicznym zaprojektowanymi osłonami z blachy duralowej. Wnęki podwozia był już osłonięte skorupami drewnianymi. Pomiędzy silnikami, a kadłubem umieszczono chłodnice. Miały one wloty na krawędzi natarcia skrzydła, i wyloty regulowane odchylanymi klapkami na dolnych powierzchniach obu skrzydeł. Takie rozwiązanie było genialne, choć nie tak doskonałe jak w przypadku „Mustanga”, to jednak chłodnica w bilansie aerodynamicznym nie stawiała praktycznie oporu. Jak to było możliwe?
Bombowy "Mosquito" połyka 1812 kilogramową bombę "Cookie". Widoczne doskonale wloty do chłodnic na krawędzi natarcia skrzydeł pomiędzy silnkami. Zdjęcie: Wold War Photos
Otóż konstruktorzy za wąskim wlotem powietrza powiększyli komorę wewnętrzną, w której znajdowały się radiatory z gorącym płynem chłodzącym silniki, a zaraz za nimi chłodnice oleju silnikowego. Zgodnie z prawem Bernoullego, prędkość przepływu przez radiator spadała, zatem spadał też opór stawiany przez radiatory! A wychodzące za radiatorem bardzo gorące powietrze prowadzone było znowu przez zawężającą się komorę ku wylotowi zgodnie z zasadą przepływu przyśpieszając. Zysk w bilansie energetycznym był wytwarzany dzięki działaniu praw termodynamiki, i ten opór aerodynamiczny stawiany przepływom kompensowany był właśnie przez ciepło pobrane z płynu chłodzącego i oleju! W „Mustangu” chłodnica była tak doskonale zaprojektowana, że wytwarzała nawet dodatkowy ciąg! W „Mosquito” jedynie kompensowała opory, ale to i tak bardzo pomagało w rozwijaniu dużej prędkości.
W skrzydłach pomiędzy kadłubem a silnikami umieszono zbiorniki paliwa. Znajdowały się one także w skrzydłach po obu stronach gondoli silnikowych. Zaś w kadłubie nad komorą bombową umieszczono centralne zbiorniki paliwa. W 2/3 długości skrzydła można było jeszcze podwieszać kroplowo-konformiczne zbiorniki dodatkowe! Pod koniec wojny, rozpoznawcze wersje PR Mk 34, miały tego paliwa w podwieszanych zbiornikach dodatkowych ponad 1800 litrów, zapewniając im zasięg 5600 kilometrów!
W kadłubie zaprojektowano kabinę mieszczącą dwóch członków załogi. Samolot posiadał jednak pojedyncze sterownice. Drugi członek załogi pełnił funkcje nawigatora i bombardiera, obsługiwał też umieszczoną za jego plecami radiostację. Miejsca załogi chronione był od tyłu płytami pancernymi. Do kabiny w wersjach bombowych i rozpoznawczych prowadził właz od dołu kadłuba po jego prawej stronie. Załoga dostawała się do wnętrza po teleskopowo składanej drabinie, którą po wejściu do kabiny wciągała i wkładała w schowek nad włazem. Po zamknięciu luku, odchylanego w dół na zewnątrz należało jeszcze założyć drewnianą pokrywę stanowiącą podłogę pod nogami drugiego członka załogi. Dzięki temu mógł on z miejsca zajmowanego podczas lotu obok pilota, przejść na czworakach do oszklonego od przodu nosa maszyny, w którym znajdował się celownik bombowy i sterowanie pionowymi aparatami fotograficznymi. Aparatami do zdjęć ukośnych mógł sterować też pilot posługując się wskaźnikami na szybie kokpitu i namalowanym na lewym skrzydle. W nosie kadłuba po jego prawej stronie znajdowała się też dużych rozmiarów siekiera, pomagająca w razie kłopotów opuścić kabinę załogi.
Opuszczanie awaryjne samolotu w wersjach bombowych i rozpoznawczych było stosunkowo bezpieczne przez dolny właz. Można było też jak we wszystkich wersjach odrzucić całkowicie oszklony dach osłony kabiny, ale skok ze spadochronem w tym przypadku był ryzykowny, bo można było zawadzić o przewody anten i stateczniki. W samolotach myśliwsko bombowych było jeszcze gorzej. Właz dolny był, bowiem przesunięty na prawą burtę kabiny, a wyjście z niego obok wirujących śmigieł było zadaniem niemal niemożliwym. Zatrzymanie silnika uszkodzonego samolotu i ustawienie śmigła w tzw. chorągiewkę, aby nie obracało się jak wiatrak pod wpływem opływającego samolot powietrza było czasem niemożliwe. Wtedy pozostawało jedynie ryzyko skoku po odrzuceniu dachu kabiny.
Osłona kabiny była bardzo bogato oszklona. W wersjach bombowych i rozpoznawczych, które nie miały celownika strzeleckiego dla uzbrojenia pokładowego, przednie szyby umieszczone były skośnie, tak, aby tworzyć mniejszy opór aerodynamiczny. W wersjach myśliwsko-bombowych, które przenosiły uzbrojenie artyleryjskie, z przodu była jedynie płaska szyba i szyba pancerna.
Dach kabiny nad miejscem bombardiera nawigatora w wersjach operujących nad oceanami miał wytłoczoną w pleksi kroplową wieżyczkę astronawigacyjną umożliwiającą nawigatorowi posługiwanie się sekstansem i nieograniczoną ramami kabiny możliwość obserwacji gwiazd.
W wersjach myśliwsko bombowych samolot był potężnie uzbrojony. Pod podłogą kabiny umieszczone były cztery działka kalibru 20 mm strzelające do przodu, których zamki i zasobniki amunicyjne zajmowały przednią część komory bombowej. W nosie maszyny umieszczone były cztery karabiny kalibru 7,7 mm, zaopatrzone w charakterystyczne rozpraszacze ognia wylotowego w kształcie lejków. Zarówno karabiny jak i działka dysponowały znaczną ilością amunicji. W tylniej części komory bombowej samolot mógł jeszcze przenosić bomby.
Myśliwsko bombowa wersja maszyny. Widoczne cztery działka 20 mm przed komorą bombową i cztery karabiny maszynowe w nosie samolotu. Mechanicy ładują bomby do komory. Zdjęcie: Word War Photos
Jako nocny myśliwiec miał zamontowane różne typy radarów, angielskiej i amerykańskiej produkcji. Radar obsługiwany był przez nawigatora, który siedział obok pilota. Ekrany radaru osłonięte były szczelną gumową osłoną ze szczelinowatym wziernikiem. Miało to na celu zabezpieczenie przyzwyczajonego do ciemności wzroku pilota przed światłem ekranów.
Przyrządy pokładowe miały tarcze i wskazówki pokryte we wszystkich wersjach samolotu fosforyzującą substancją. Aby pobudzić ją do świecenia, tablica oświetlona była małymi lampkami emitującymi promieniowanie UV. Takie oświetlenie nie przeszkadzało w adaptacji wzroku załogi do ciemności, podczas nocnych lotów.
Wersje bombowe mogły zabierać nawet bombę wyburzającą typu „Cookie” o wadze 1812 kilogramów! W tym celu samolot miał „pękaty brzuch”, który tworzyły powiększone drzwi bombowe.
Specjalną wersją była wersja artyleryjska maszyny uzbrojona w armatę automatyczną „Molins” kalibru 57 mm i 24 sztuki amunicji do niej! Dodatkowo samolot miał dwa, lub cztery karabiny maszynowe pozostawione w nosie identycznie jak w wersji myśliwskiej. Armata wymagała spokojnego manewrowania, bo jej automatyka była wrażliwa na przeciążenia i lubiła się zacinać, ale była skuteczna przeciw okrętom nawet z odległości ponad 1500 metrów.
Armata 57 mm zamontowana na "Mosquito". Zdjęcie:WWP
Maszyny oznaczające cele w noc miały dodatkowe wyposażenie radionawigacyjne. Samoloty symulujące wielkie formacje bombowców w celu zmylenie niemieckich radarów i obrony przeciwlotniczej w komorze bombowej przenosiły specjalne zasobniki metalizowanych pasków systemu „Window” zrzucane, co jakiś czas, aby dawać fałszywe odbicie na ekranach radarów.
Pierwszym zastosowaniem bojowym „Mosquita” było zadanie rozpoznania fotograficznego.
Wprowadzenie tych maszyn do służby we wrześniu 1941 roku, znaczącą poprawiło możliwości RAF w fotografii dziennej jak i nocnej celów nad terenami nieprzyjaciela. Maszyny dzięki nawigatorowi odnajdowały prawidłowo cele znacznie częściej niż samotni piloci „Spitfire”, a także znacząco poprawiły się możliwości penetracji przestrzeni powietrznej. Wersje rozpoznawcze zabierały standardowo pięć aparatów fotograficznych. Do naprowadzania na cel nawigator i operator tych kamer wykorzystywał klasyczny celownik bombowy i konsolę programowania pracy aparatury fotograficznej. Kamery samolotu miały większe niż w „Spitfire” zasobniki i możliwości. To „Mosquito” wykonał pierwsze zdjęcia bazy rakietowej w Peenemünde, podczas lotu rozpoznawczego nad wybrzeżem Bałtyku.
Rozpoznawczy "Mosquito" prezentuje swój brzuch z oknami kamer fotograficznych. Zdjęcie: World War Photos
Pięć kamer pobierało sporo prądu podczas pracy, co wymagało zastosowania prądnicy większej mocy. Właśnie owa prądnica była powodem, że pierwszy lot testowy maszyny nad teren Francji 16 września 1941 roku, zakończył się niepowodzeniem, bo aparatura pozostała bez zasilania.
Podczas tego lotu na wysokości około 7300 metrów doszło do pierwszego spotkania z myśliwcami Luftwaffe, które próbowały bezskutecznie przechwycić samolot. Były to Messerschmitty Bf-109 F, których prędkość okazała się niewystarczająca do przechwycenia „Mosquita”. Spotkanie to potwierdziło założoną przez De Havillanda ideę, „prędkość, jako obrona zamiast wieżyczek strzeleckich”. Ostatnie wersje rozpoznawcze „Mosquita” latały z prędkościami przelotowymi ponad 483 km/h i maksymalnymi 687 km/h, osiągając zasięg nawet 5800 kilometrów.
Czy samolot nie miał wad? Oczywiście miał.
O niebezpiecznym opuszczaniu kabiny już wspomniałem. Maszyna też nie nadawała się do walki manewrowej z jednosilnikowymi myśliwcami. Kaprysiła przy wykonywaniu beczki, ze względu na zasilanie silników paliwem. W tropikach występowały kłopoty z oddziaływaniem wilgoci i wysokich temperatur na konstrukcję, które zostały częściowo rozwiązane zastosowaniem wspomnianych żywic podczas klejenia struktury. Jednak wybrzuszenia sklejki szczególnie na skrzydłach były trudne do rozwiązania. Mimo to na Pacyfiku rozpoznawczy „Mosquito” spisywał się znakomicie będąc dla japońskich maszyn całkowicie nieosiągalnym celem.
Zalety jednak znacząco przeważały nad wadami.
Maszyna miała też znakomite możliwości lotu na jednym silniku w razie uszkodzenia drugiego. Była zadziwiająco odporna na uszkodzenia. Na zdjęciu poniżej widzicie maszynę, która wróciła z lotu bojowego mimo utraty niemal 1/3 powierzchni skrzydła!
Zdjęcie: WWP
Nie imał się jej też tak szybko ogień, co pokazuje zdjęcie samolotu w wersji nocnego myśliwca, który wleciał w kulę ognia utworzoną z paliwa i oleju po zestrzeleniu Junkersa Ju 188. Samolot z zatrzymanym lewym silnikiem i całkowicie wypalonym płótnem na sterze kierunku, z opaloną powierzchnią Madapolamu i farby, zdołał wylądować w Anglii bezpiecznie!
"Mosquito" NF XVII z dywizonu 85, który w nocy z 24 na 25 marca 1944 zestrzelił Junkersa Ju 188. Junkers eksplodował oblewając maszynę płonącym paliwem i olejem silnikowym.
CDN
ps. W dyskusji pod notką pojawiły się tematy, które mogą uzupełnić moje notki.
https://www.salon24.pl/u/alpejski/861284,jak-blyskawica-zestrzelila-admirala-i-jak-ukaszona-przez-zmije-przewiozla-malego-ksiecia-do-rozy
https://www.salon24.pl/u/alpejski/708345,pamieci-erica-winkle-browna-pilota-i-oblatywacza
ps2 25.10.2020 godz 17:00
Kilku blogerów w dyskusji pod notką zaciekawił problem oświetlenia tablic przyrządów lampami UV. Niżej pokazuję Wam taką lampkę oświetlającą lewą część panelu. Oznaczyłem ją fioletową strzałką. Plama światła pochodzi z kamery - nie z lampki!
A tu lampka oświetlająca prawy panel. Zdjęcia są wypreparowane z filmu wykonanego przez Kermita Weeksa posiadacza największej kolekcji latających zabytków na świecie. Przy okazji polecam jego wspaniałe lotnicze filmy na prywatnym kanale: https://www.youtube.com/user/KermitWeeksBlogVideo
I jeszcze jeden typ oświetlenia.
ps3 - Bloger "Harcownik" wykonał kawał dobrej detektywistycznej roboty i odnalazł nawet rasunki techniczne i specyfikację tych lampek! Brawo! Pisanie bloga dla takich czytelników to sama przejemność!
