Sovětské stíhací dvouplošníky s pomocnými proudovými motory aneb zajímavý experiment s nečekaným výsledkem

Perličky z historie      Fungovaly spolehlivě, namísto zrychlení letoun však spíše zpomalovaly, což bylo poněkud v rozporu s účelem, pro něž byly na letouny montovány. Řeč je o proudových motorech, které Sověti krátce před druhou světovou válkou montovali jako pomocné na stíhací dvouplošníky Polikarpov.

V Sovětském svazu se v letech druhé světové války odehrály zajímavé, ale z praktického hlediska víceméně neperspektivní experimenty s instalací pomocných proudových náporových motorů na stávající typy stíhaček. Účelem bylo časově omezené zvýšení jejich rychlosti. A začínalo se dokonce s dvouplošníky.

Prvního letoun poháněný proudovým motorem vzlétl v Německu v roce 1939 a byl jím experimentální Heinkel He 178. Na reaktivním pohonu pro letadla se samozřejmě pracovalo i v dalších státech, dobře si vedli také ve Velké Británii, kde v půlce května 1941 vzlétl Gloster E.28/39. 

Heinkel He 178, první proudový letoun historie. Obr.: Wikimedia Commons 
První britský letoun poháněný proudovým motorem, Gloster E.28/39. Obr.: Wikimedia Commons

Dnes se ovšem vydáme na východ za příběhem, který s tématem také souvisí, byť bychom tu souvislost mohli klasifikovat pouze jako hybridní. Konstruktér Igor Aleksejevič Merkulov, který v Sovětském svazu pracoval na vývoji náporových motorů, přišel v létě roku 1939 s myšlenkou použít tyto pohonné jednotky jako pomocné pro zvýšení rychlosti a stoupavosti stávajících pístových stíhacích letounů.

Zde bychom měli podotknout, že náporový motor je nejjednodušším z proudových motorů, postrádá totiž rotující části, tj. soustrojí kompresoru a turbíny. Na druhou stranu právě kvůli absenci kompresoru na vstupu vzduchu ho lze spustit až při určité dopředné rychlosti, za klidu ho nespustíte. V našem případě však byly náporové motory ve funkci sekundární, nebylo tedy potřeba řešit primární uvedení letounu do pohybu, protože ten už letěl na svůj hlavní pohon tvořený pístovým motorem s vrtulí.

Koncem srpna 1939 už měl Merkulov pro zamýšlené použití hotový první motor. Nesl označení DM-1, což znamenalo přídavný motor 1 (v originále ДМ-1, tj. дополнительный мотор). Jeho rozměry byly nevelké, maximální průměr 240 mm a délka 1 500 mm.

S motorem DM-1 se však prováděly pouze pozemní zkoušky, kdy byl pevně uchycen na zkušebním standu a do vstupu motoru se musel vhánět vzduch. Účelem zkoušek bylo prokázat spolehlivost motoru během dostatečně dlouhého nepřetržitého provozu, bylo potřeba dostat se alespoň na 30 minut. Při prvním spuštění 3. září 1939 běžel motor DM-1 po dobu 26 minut, o dva týdny později ho nechali už 31 minut. Motor vydržel, co od něj jeho tvůrci očekávali. Nic už nebránilo instalaci takových motorů na letadlo a zahájení zkoušek letových.

Náporové motory DM-2 na dvouplošníku Polikarpov I-15bis

Přídavný náporový motor DM-2 na stroji Polikarpov I-15bis. Obr.: public domain

Ještě v září téhož roku, když se testovaly DM-1, spatřily světlo světa tři exempláře nového mohutnějšího motoru DM-2. Při délce 1 500 mm a maximálním průměru 400 mm činila jeho hmotnost pouhých 12 kg. Chladivem speciálního chladicího systému spalovací komory byl benzín vstupující do motoru. Při této příležitosti zmiňme jednu z výhod těchto přídavných motorů - jako palivo používaly stejný benzín s hlavním pístovým motorem. V kontrastu s tím měly mnohem náročnější palivové hospodářství jiné pozdější experimentální letouny s přídavným motorem raketovým, kde navíc hrozila exploze s fatálními následky pro pilota (i takový případ se stal).

Opět se začalo s pozemními zkouškami. Kvůli nim byl postaven jednoduchý otevřený aerodynamický tunel ve formě ocelového potrubí o délce 12,5 metru, průměru střední pracovní části 1 metr a maximálním průměru vstupní a výstupní části 3 metry. V užší pracovní části proudil vzduch rychlostí až 75 m/s. Každý DM-2 zde běžel v kuse dvě hodiny, což pro ověření jejich spolehlivosti bohatě stačilo.

Následně byly dva motory DM-2 nainstalovány pod spodní křídlo stíhacího dvouplošníku Polikarpov I-15bis (také značený I-152). Jak již typové označení napovídá, představoval Polikarpov I-15bis modernizovanou verzi původního typu I-15. Výroba I-15bis běžela v letech 1937 až 1940 v celkovém počtu 2408 kusů. K pohonu sloužil hvězdicový devítiválec Švecov M-25V o maximálním výkonu 775 koní.

Polikarpov I-153 s přídavnými náporovými motory DM-2. Obr.: public domain

A přišel prosinec 1939. Do další z hlavních rolí vstoupil zkušební pilot Pjotr E. Loginov, při většině zkušebních letů experimentálního I-15bis s DM-2 seděl v jeho kokpitu právě on. Loginova na samém úvodu nevystrašilo ani sýčkování známého sovětského konstruktéra leteckých motorů Alexandra A. Mikulina, který se před zahájením letových zkoušek vyjádřil v tom smyslu, že letadlo ve vzduchu exploduje a shoří a všichni budou rádi, když se pilotovi podaří zachránit se na padáku. Na základě toho měl Loginov možnost odmítnout letoun pilotovat, než se případně udělají další důkladné pozemní testy nebo konstrukční úpravy motorů. Ale Loginov ani na chvilku nezaváhal s tím, že těmto motorům věří a je připraven letět.

Nejprve se však pětkrát letělo bez zapnutí DM-2 a zjišťovalo se chování letounu v tomto režimu, jaký mají podvěšené motory vliv na ovladatelnost letounu a na jeho letové vlastnosti. Pokud nebyly přídavné motory v provozu, jednalo se o relativně velkou mrtvou zátěž, ne však kvůli hmotnosti (ta byla malá, viz výše uvedených 12 kg, s upevňovacími prvky to činilo 19 kg na motor, což je celkem 38 kg), ale kvůli aerodynamickému odporu.

Při dalších letech se už měly motory DM-2 zapínat. Ale při prvním z nich se to ještě nepovedlo - kvůli mrazivému vzduchu se prý nepodařilo palivo ve spalovací komoře zapálit.

Vyplašení Moskvané a hbití hasiči

Oficiální zkouška chodu náporových motorů se konala 25. ledna 1940. Loginov létal přes a kolem Frunzeho letiště v Moskvě (dnes už letiště neexistuje) a při tom zapínal a vypínal motory DM-2. Při maximálním tahu přesahovala délka plamenů šlehajících z trysek motorů délku samotného letounu. Pro Moskvany v blízkých ulicích to byla atrakce dosud neviděná, jenže oni v tom viděli požár letadla a ulicemi se začal šířit rozruch. K letišti se dokonce přiřítilo pět moskevských hasičských jednotek. Po přistání letounu se obyvatelstvo uklidnilo.

Zkušební lety pak pokračovaly až do léta 1940, experimentální I-15bis s motory DM-2 jich vykonal celkem 54. Ale to už se náporové motory testovaly v chodu při distanci dvacet třicet kilometrů od města.

Chodí to výborně, ale rychlost to prakticky nezvyšuje

Musíme konstatovat, že motory DM-2 pracovaly spolehlivě a stabilně a jejich provoz nebyl pro letoun nijak zvlášť nebezpečný. Též ovladatelnost letounu při jejich činnosti nijak neutrpěla. Motory byly konstrukčně i výrobně jednoduché, taktéž jejich instalace na letoun. Ta mohla být provedena na jakékoliv sériové stíhačce z výzbroje sovětského letectva.

Na druhou stranu přídavné motory DM-2 zvyšovaly rychlost stíhačky I-15bis o pouhých 18 až 20 km/h, maximální naměřené navýšení bylo 22 km/h. Větším průšvihem pak bylo, že zjištěné diference vycházely z naměřených rychlostí po zapnutí a před zapnutím DM-2. A protože podvěšené motory kvůli aerodynamickému odporu rychlost letounu samy o sobě snižovaly, je možné, že experimentální I-15bis se zapnutými DM-2 dokonce vykazoval oproti klasickému I-15bis rychlostní manko (u tohoto prvního typu nejsou relevantní data k dispozici, více uvidíme níže u dalších typů). Ostatně hlavním poznatkem hodnotící komise bylo, že takové pomocné motory mohou mít smysl pouze u rychlejších stíhaček, kde se očekávaly i vyšší nárůsty rychlostí.

Polikarpov I-153 s přídavnými náporovými motory DM-4. Obr.: public domain

Náporové motory navíc pro svou vysokou spotřebu snižovaly dolet letounu, čím častěji a delší dobu během daného letu běžely, o to více se samozřejmě dolet snižoval. Řešit se to dalo zvětšením celkové kapacity palivových nádrží daného typu letounu. Pokud by ovšem parketou takových letounů bylo nasazení v roli záchytných stíhaček (tj. chránících význačné strategické body z blízkých letišť), což by se dalo z logiky věci i očekávat, nepředstavoval by dolet či výdrž ve vzduchu stěžejní parametr. Uvažovat o tom by však mělo smysl až s obecně výkonnějším letounem a samozřejmě osazeným výkonnějšími pomocnými motory.

Zkoušky na dalších letounech

V září 1940 se začal zkoušet s pomocnými náporovými motory výkonnější Polikarpovův stíhací dvojplošník I-153. Polikarpov I-153 představoval poslední modernizaci dané typové řady, měl například už zatahovací podvozek. Nejprve nesl motory DM-2, později je nahradily výkonnější DM-4.

Polikarpov I-153 s přídavnými náporovými motory DM-4. Obr.: public domain

Po zapnutí motorů DM-2 se rychlost I-153 zvýšila průměrně o 30 km/h, s motory DM-4 bylo navýšení kolem 40 km/h a dosažené maximum 51 km/h. Zde se uvádí, že po instalaci motorů DM-4 klesla maximální rychlost I-153 asi o 40 km/h, v tom nejlepším případě tak zapnuté DM-4 přinesly zvýšení rychlosti o pouhých 10 km/h, což je z praktického hlediska zanedbatelné.

Vypuknuvší válka pak znamenala krátkodobé přerušení těchto experimentů, na pořadu dne se objevily naléhavější úkoly. Když bylo nebezpečí s ohrožením země zažehnáno, pomocné náporové motory se opět rozhořely. V roce 1944 to byl Jakovlev Jak-7B, kde dvojice DM-4S přinesla čistý nárůst rychlosti 19 km/h (naměřená diference po a před jejich zapnutím zde činila 53 km/h).

Ba co víc, v zemi se objevil další nadšenec podobného ražení Michail Makarovič Bondarjuk. V roce 1942 nechal svými náporovými motory VRD-1 osadit stíhačku LAGG-3. Nic kloudného z toho opět nebylo.

Po válce se podobně testovaly poslední výkonné typy pístových Lavočkinů, kde už byla slušná naděje na zvýšení rychlosti. Pracovalo se na tom až do roku 1948. Jenže to už se i v Sovětském svazu začaly objevovat klasické plnohodnotné proudové letouny, které za těmi pístovo-reaktivními hybridy (motající se v experimentálním a hlavně neperspektivním stádiu) udělaly na nebi tlustou čáru.

Pro úplnost ještě zbývá dodat, že krátce po válce si takovou věc zkusili i Američané se stíhačkou P-51D Mustang. 

Autor: Radek Folprecht pro Technet.cz, redakčně upraveno