• Piątek, 3 lutego 2023
X

Supermarine Spiteful i Seafang

Myśliwce Supermarine Spiteful i Seafang są czasami określane jako ostatni członkowie długiej linii rozwojowej samolotów Spitfire i Seafire. Rzeczywiście, u podstaw obu projektów leżała chęć stworzenia ulepszonych wersji Spitfire’a i Seafire’a ze skrzydłami o profilu laminarnym. Ostatecznie powstały zupełnie nowe samoloty, mające już bardzo mało wspólnego ze słynnymi poprzednikami. Spiteful i Seafang były najlepszymi i zarazem ostatnimi myśliwcami napędzanymi silnikami tłokowymi zbudowanymi w firmie Supermarine. Zakończenie drugiej wojny światowej i szybki rozwój napędu odrzutowego sprawiły, że przestały być potrzebne.

Geneza

Podstawowy brytyjski myśliwiec z okresu drugiej wojny światowej Supermarine Spitfire był nieustannie ulepszany. Kolejne wersje rozwojowe znakomitego silnika Rolls-Royce Merlin o coraz większej mocy umożliwiły ciągłe zwiększanie osiągów, dzięki czemu Spitfire do końca wojny utrzymał się w czołówce najlepszych samolotów myśliwskich świata. Skokową poprawę osiągów przyniosło zastosowanie do napędu nowego silnika Rolls-Royce Griffon. Drugą ścieżką prowadzącą do zwiększenia osiągów – zwłaszcza tak ważnej dla samolotów myśliwskich prędkości maksymalnej – było zmniejszenie oporu aerodynamicznego płatowca. Ponieważ Spitfire od samego początku był bardzo starannie opracowany pod względem aerodynamicznym, więc uzyskanie znaczących efektów w tym zakresie było znacznie trudniejsze niż stosunkowo prosta wymiana zespołu napędowego na mocniejszy.

Na początku lat 40. pojawiło się wszakże nowe rozwiązanie – profil laminarny. W Wielkiej Brytanii został opracowany przez naukowców z Royal Aircraft Establishment (RAE) w Farnborough. Charakteryzował się tym, że jego grubość maksymalna znajdowała się w 40–60% cięciwy, podczas gdy klasyczne profile mają maksymalną grubość zazwyczaj nie dalej niż w 25% cięciwy. Zastosowanie takiego profilu pozwalało uzyskać laminarny (niezaburzony) przepływ powietrza na znacznie większej powierzchni skrzydeł, co skutkowało wzrostem siły nośnej i spadkiem oporu aerodynamicznego. Skrzydła mogły więc mieć mniejszą powierzchnię, czyli mniejszą rozpiętość, co pozwalało zwiększyć prędkość kątową przechylania. Niższy opór skutkował z kolei wyraźnym wzrostem osiągów, w tym przede wszystkim prędkości maksymalnej i zasięgu.

Dzięki silnikom o dużej mocy samoloty myśliwskie zaczęły osiągać tak wysokie prędkości, że w niektórych fazach lotu (zazwyczaj podczas nurkowania) napotkano nowe, nieznane dotąd zjawiska związane ze ściśliwością powietrza, które nazwano kryzysem falowym. W niektórych miejscach płatowca – głównie na skrzydłach o grubym, klasycznym profilu – lokalna prędkość przepływu przekraczała bowiem wartość lokalnej prędkości dźwięku. Powstawała wówczas fala uderzeniowa, która była przyczyną gwałtownego wzrostu oporu aerodynamicznego (nazwanego oporem falowym). Liczbę Macha lotu, przy której lokalna prędkość przepływu osiągała wartość lokalnej prędkości dźwięku, nazwano krytyczną. Skrzydła o laminarnym profilu, choć nie był on zoptymalizowany do lotów około- i naddźwiękowych, pozwalały nieco zwiększyć krytyczną liczbę Macha, zatem umożliwiały lot z większą prędkością bez wywoływania kryzysu falowego.

Jak się jednak okazało, praktyka dość mocno odbiegała od teorii. Skrzydła o laminarnym profilu wykazywały wszystkie swoje zalety pod warunkiem, że na ich powierzchni nie było elementów zaburzających laminarny opływ. To zaś było możliwe do uzyskania w zasadzie tylko w warunkach laboratoryjnych. W realnych warunkach bojowych źródłem turbulencji mogły być nie tylko wystające ponad powierzchnię krawędzie blach pokrycia, nity czy śruby, ale wszelkie, nawet drobne nierówności i zanieczyszczenia (np. zaschnięte ślady błota pozostawione przez mechaników przygotowujących samolot do lotu, szczątki owadów rozmazane na krawędzi natarcia, zadrapania, odpryski farby). Mimo to wielu konstruktorów samolotów uznało, że warto wykorzystać okazję do poprawy osiągów, nawet gdyby faktyczne korzyści z zastosowania skrzydeł o laminarnym profilu były dużo mniejsze od teoretycznych przewidywań. Każda, nawet najmniejsza przewaga nad przeciwnikiem przybliżała bowiem moment zwycięstwa.

Profilem laminarnym zainteresował się również główny konstruktor firmy Supermarine Joseph Smith, który od czerwca 1937 roku, po śmierci Reginalda J. Mitchella, odpowiadał za dalszy rozwój Spitfire’a. Jesienią 1942 roku Samuel R. Hughes z Wydziału Aerodynamicznego (Aerodynamics Department) Supermarine, pracujący pod kierunkiem naukowca z Narodowego Laboratorium Fizycznego (National Physical Laboratory, NPL) S. Goldsteina, zaprojektował nowe skrzydła dla Spitfire’a, oznaczone jako Type 371. Zamiast eliptycznego obrysu zastosowano dwutrapezowy, aby ułatwić montaż i umożliwić uzyskanie bardzo gładkiej powierzchni. Z tego samego powodu zwiększono grubość pokrycia, aby nie odkształcało się podczas nitowania i pod wpływem naprężeń w trakcie wykonywania manewrów w locie. Dodatkową korzyścią był wzrost sztywności skrętnej skrzydeł, dzięki czemu lotki zachowywały skuteczność do wyższej prędkości. Zespoły podwozia głównego chowały się do wnęk przed przednim dźwigarem w kierunku do kadłuba, więc rozstaw kół był znacznie większy niż w samolocie Spitfire. Chłodnice cieczy, oleju i pośrednią umieszczono w szerokich płaskich obudowach pod skrzydłami, za wnękami podwozia (chłodnica oleju znajdowała się za chłodnicą cieczy w lewym skrzydle, a chłodnica pośrednia przed chłodnicą cieczy w prawym skrzydle). Profil w przykadłubowej części skrzydeł – od inicjałów konstruktora oznaczony jako SRH I – nie był w pełni laminarny, ponieważ musiał być pogrubiony w przedniej części ze względu na obecność wnęk podwozia. W pozostałej części skrzydeł, na zewnątrz od wnęk podwozia, zastosowano natomiast profil laminarny SRH II, w którym maksymalna grubość wypadała w około 42% cięciwy.

Reklama

Najnowsze czasopisma

Zobacz wszystkie
X
Facebook
Twitter
X

Dołącz do nas

X