Dlaczego Jastrząb zawiódł?- część 4

Czwarta i ostatnia część artykułu przybliżającego rozwój polskiego samolotu PZL50 Jastrząb.

CIĘŻAR

Jastrząb był sam dla siebie jedyną alternatywą i jedynym konkurentem. Prototyp rozminął się z pierwotną koncepcją do tego stopnia, że powstał samolot zupełnie różny od pierwotnych założeń. Na poczekaniu stworzono więc nową wersję – tym razem myśliwca przechwytującego i pod tę koncepcję zaczęła się budowa drugiego prototyp. Rezygnacja z szybkiego samolotu pościgowego na korzyść dużo wolniejszego, zwrotnego myśliwca przechwytującego była błędną decyzją. Tę rolę mógłby pełnić PZL P.11c. Jeżeli założenia taktyczno-techniczne nowego samolotu można było traktować z tak daleko posuniętą dowolnością, to od początku należało zająć się produkcją dużej serii PZL P.24, co byłoby najprostszym rozwiązaniem.

Sytuacja przerosła zespół Jakimiuka. Należało w dalszym ciągu realizować ideę szybkiego myśliwca pościgowego, koncentrując się na konstrukcji skrzydeł. Wymiana zewnętrznych części skrzydeł była konieczna. Optymalnego rozwiązania należało poszukiwać poprzez zwiększenie wydłużenia, zwichrzenie aerodynamiczne skrzydeł oraz zastosowanie wydajniejszej mechanizacji płata. Projektant powinien też zastanowić się nad rezygnacją z ciężkich slotów na korzyść wydajniejszych klap. Przyrost współczynnika siły nośnej przy zastosowaniu slotów wynosi od 55 do 65%. Klapy Fowlera zapewniają dwukrotnie większy przyrost współczynnika siły nośnej (110%-130%). Nowe skrzydła powinny posiadać zwiększone wydłużenie. Takie rozwiązanie zapewniłoby zmniejszenie oporu indukowanego, bez wzrostu oporu profilowego, sumaryczny opór płata byłby mniejszy. Zwiększenie rozpiętości o jeden metr przyniosłoby zmniejszenie maksymalnego współczynnika oporu indukowanego - Cximax (punkt krytyczny) o 0,01113, co odpowiada całkowitemu minimalnemu oporowi płata. Powierzchnię skrzydeł należało wygładzić w celu wyzyskania zalet profilu IAW-743.


                Niemieccy żołnierze przy nieukończonym prototypie PZL.50 Jastrząb. Fot: via Odkrywca.pl

Jastrząb w stosunku do swoich wymiarów i mocy silnika był zbyt ciężki. Najmniejszy seryjny dolnopłat myśliwski - rosyjski I-16 ważył około 1300 kG, PZL P.11c z silnikiem Mercury VS2 -1147 kG, zatem ciężar własny Jastrzębia powinien być niższy. Strukturę skrzydeł i kadłuba opisał szczegółowo Tadeusz Sołtyk, w obu wypadkach podkreślając, że zastosowane rozwiązania konstrukcyjne prowadziły do zwiększenia ciężaru. W oparciu o współczesne wzory dokonaliśmy przeliczenia ciężaru poszczególnych elementów samolotu. Zastosowane wzory dotyczą samolotów lekkich, ponieważ ich konstrukcja bardziej odpowiada strukturze samolotów myśliwskich z lat trzydziestych. Oto wyniki:

I. Ciężar konstrukcji (Tab. 4)


II. Ciężar wyposażenia (Tab. 5)



III. Ciężar użyteczny (Tab.6)


Ciężar własny na poziomie 1650 kG byłby dla Jastrzębia optymalny. Radykalnej poprawie uległyby takie parametry jak wznoszenie, przyśpieszenie i zwrotność. Według teoretycznych obliczeń zmniejszenie ciężaru nie wpływa na prędkość maksymalną samolotu. W praktyce prędkość maksymalna wzrasta w takich przypadkach o około 10 km/h. Wbrew pozorom wybór obciążenia jednostkowego był najbardziej skomplikowany i niejednoznaczny. Przy ciężarze wynoszącym niewiele ponad 2400 kG obciążenie jednostkowe Jastrzębia wynosiło 152 kG/m. Jest to wielkość przeciętna, która w połączeniu z mocą ówczesnych silników samolotu pościgowego miała dalekosiężne konsekwencje. Powstanie bombowców o większym obciążeniu powierzchni nośnej, napędzanych dwoma lub trzema silnikami o podobnej mocy powodowało, że wszystkie myśliwce tego okresu utraciły zdolność doścignięcia nowych bombowców.

To nie oznacza, że myśliwce latały wolniej. Kosztem większej niż u bombowca mocy jednostkowej najlepsze myśliwce lat 30 (I-16, MS.406, P-36, Bf 109D) miały prędkość 460-500 km/h, lecz nieduża przewaga prędkości (30-40 km/h) z punktu widzenia taktyki nie wystarcza. Pogoń za samolotem dostrzeżonym z odległości 5 km wymaga 9 minut, w tym czasie samoloty przelecą 70 km. Biorąc pod uwagę niewielki zasięg myśliwca i czas poświęcony na walkę, pogoń za szybkimi bombowcami przeciwnika nie miała sensu. Niezbędny był system wczesnego ostrzegania i powiadamiania. Stajemy wobec wiecznego dylematu dotyczącego myśliwców i jest to kwestia wyboru pomiędzy prędkością a zwrotnością.

Obciążenie jednostkowe i współczynnik ciągu są dwoma najważniejszymi parametrami, które określają cechy samolotu i świadczą o koncepcji i kwalifikacjach jego twórców. Złagodzenie tej sprzeczności jest możliwe tylko kosztem zwiększenia mocy oraz współczynnika ciągu. Przy tym większa moc silnika pozwala nie tylko pokonać gwałtownie zwiększający się opór aerodynamiczny, ale i zapewnić duże przyspieszenie oraz wznoszenie, które są nieodłącznym komponentem szerokiego pojęcia „zwrotność”. Niedostatek ciągu był wadą wszystkich myśliwców wywodzących się z połowy lat trzydziestych. Jastrząb jest tu klasycznym przypadkiem. Wybór był prosty, a cała wiedza i energia zespołu Jakimiuka powinna być skoncentrowana na osiągnięciu optymalnego ciężaru i niskiego oporu aerodynamicznego.


Sylwetka Jastrzębia z  książki J. Wojciechowskiego "Przegląd Samolotów Myśliwskich" z 1959 roku. Według autora rysunek powstał na podstawie materiałów z archiwum niemieckiego. Źródło: Odkrywca. pl

WALKA

Trzysta Jastrzębi uzupełnianych przez ponad sto P.11c stanowiłoby we wrześniu 1939 znacząca siłę. W optymalnym układzie wynikającym z ambitnego planu gen. L. Rayskiego lotnictwo wojskowe liczące ponad 100 eskadr i około 1000 maszyn powinno osiągnąć status broni samodzielnej. Silne lotnictwo powinno stacjonować w stałych, dobrze bronionych bazach lotniczych. Ewakuacja lotnictwa na lotniska zapasowe doprowadziła do rozpadu systemu logistycznego i bazy warsztatowej. Poza tym straty z powodu usterek i niewielkich uszkodzeń były większe od ilości zestrzeleń. Wizja lotnictwa myśliwskiego stacjonującego w stałych bazach wchodzących w skład sprawnego systemu OPL ma nieodparty urok. Jastrząb w roli szybkiego myśliwca zwalczającego wyprawy bombowe oraz P.11c jako myśliwiec zasadzkowy do obrony punktowej ważnych obiektów ewentualnie myśliwiec frontowy- to całkiem sprawny tandem.

Jakim myśliwcem mógł być Jastrząb? Zakładamy, że niezbędny zakres poprawek, przeróbek i przebudów zmierzający do poprawy aerodynamiki kadłuba oraz wymiana skrzydeł mógł przynieść zmniejszenie ciężaru o ponad 300 kG i zwiększeniu prędkości maksymalnej do 505-510 km/h dając przyrost wznoszenia, zwrotności i przyśpieszenia. PZL P.50 Jastrząb miał pełnić rolę myśliwca pościgowego. Doświadczenia wyniesione z II WŚ są w tym względzie jednoznaczne. Koncepcja myśliwca pościgowego była oparta na błędnej teorii. Najlepszymi myśliwcami były maszyny wielozadaniowe, wykorzystujące w walce tryby dynamiczne, które wymagają nadmiaru mocy podczas wznoszenia, małego oporu aerodynamicznego podczas lotu z dużą prędkością, wytrzymałości w wychodzeniu z nurkowania i zwrotności po nabraniu wysokości kiedy prędkość spadnie do 250-280 km/h. Prototypowi Jastrzębia brakowało wszystkich tych zalet ze względu na wady płatowca, ale dopracowany P.50 A byłby maszyną porównywalną do Curtiss'a P-36, szczególnie w manewrach pionowych.

Odchudzony Jastrząb miałby duży współczynnik ciągu (403KM/T), wobec sporo mniejszego (350KM/T) P-36, jednak wznoszenie obydwu maszyn byłoby podobne (ok. 15 m/s) ze względu na doskonałe śmigło marki Hamilton Standard o stałej prędkości obrotowej jakim dysponował samolot Curtiss'a. Obliczenia wskazują, że zmodernizowany Jastrząb zupełnie dobrze radziłby sobie w trybach dynamicznych. W zwrocie bojowym od prędkości początkowej 405 km/h do końcowej 266 km/h samolot mógłby nabrać 600 m wysokości, a przy prędkości początkowej 480 km/h- 750-800 m. Natomiast wykonanie przewrotu dawałoby jeszcze większe możliwości- 1000m, ponieważ wykorzystuje się tu połączenie świecy z zawrotem, a następnie nurkowaniem. Maksymalna prędkość nurkowania wynosiła w przypadku Jastrzębia około 600 km/h. Wykorzystując prędkość do dynamicznej świecy można było na krótką chwilę osiągnąć olbrzymie wznoszenie i bezpiecznie wycofać się do góry z prędkością wznoszenia wynoszącą 60-80 m/s.

Wyprowadzenie z nurkowania z dużą prędkością wymaga zapasu wysokości. Messerschmitt 109G przy maksymalnym dopuszczalnym przeciążeniu 4g do wyjścia z nurkowania z prędkością 750 km/h potrzebował zapasu wysokości nie mniejszego niż 1100 m. Dlatego ten atrakcyjny i stosunkowo skuteczny sposób ataku mógł być stosowany do zwalczania ugrupowań bombowców lecących w szyku na dużej wysokości. Zwalczanie samolotów wykonujących zadania szturmowe i rozpoznawcze na małej wysokości wymagało zupełnie innej taktyki, do której PZL-50 raczej się nie nadawał. Manewry poziome na małej prędkości z dużymi przeciążeniami, ze względu na charakterystyki silnika i zwrotność nie były najmocniejszą stroną Jastrzębia. Tadeusz Sołtyk podaje dane dotyczące zwrotności Jastrzębia, które nie napawają optymizmem.


        Cyfrowa rekonstrukcja Jastrzębia na podstawie oryginalnego zdjęcia. Autor: Artur Sudnik via Odkrywca.pl

Minimalny promień skrętu przy przeciążeniu 1,5g wynosi: P.7- 125, P.11- 135, Jastrząb- 190, Łoś- 124(bez ładunku), 248(z ładunkiem), Spitfire-163. Prototyp Jastrzębia przegrałby walkę kołową z każdym myśliwcem. Postulowana modernizacja powinna poprawić zwrotność, ale do zwalczania maszyn szturmowych i rozpoznawczych należałoby używać samolotów P.11c. Słabą stroną PZL-50 było uzbrojenie. Cztery karabiny maszynowe P.W.U. wz. 36 dawały niewielką salwę sekundową (1kg) charakteryzującą się małą mocą (315,2 kW). Wymiana dwóch karabinów na n.k.m. FK wz.38 model D była niemożliwa, ponieważ do września 1939 nie uruchomiono ich produkcji. W grę wchodziły stosowane w samolotach PZL.24 działka szwajcarskiej firmy Oerlicon. Zastosowanie działek Oerlicon MG- FF przyniosłoby trzykrotny wzrost salwy sekundowej i podniesienie mocy uzbrojenia strzeleckiego o 90 kW.

Krótkolufowe działka Oerlicon MG FF nie cieszyły się w polskim lotnictwie dobrą opinią, być może wynikała ona ze złych doświadczeń wyniesionych podczas ich użytkowania w samolotach PZL.24. Oerlicon posiadał jak na broń lotniczą zbyt małą szybkostrzelność (9 strz./s, nawiasem mówiąc FK38 D jeszcze mniejszą-5,83) i niską prędkość początkową pocisku (575 m/s), pocisk odłamkowy MG-FF zawierał jedynie 9 g trotylu, a zapalający 4 g trotylu i 3 g białego fosforu. Jednak w walce z ciężkimi bombowcami przeciwnika byłaby to broń dużo bardziej skuteczna od zwykłych karabinów maszynowych. Na koniec została nam bomba, co prawda o niewielkim wagomiarze. Stukilogramowa bomba wielkiej szkody nie uczyni, większy ładunek (300 kg) przekraczał możliwości samolotu, pozostaje więc jako rozwiązanie alternatywne bomba lub zbiornik paliwa.

Ewolucja w technice i przyrodzie rządzi się podobnymi prawami. Myśliwiec działa jak drapieżnik, zatem nie jest przystosowany do obrony pasywnej, atakuje jako pierwszy. Jego atutami są zaskoczenie i inicjatywa wynikająca ze swobody działania. Stworzenie rasowego Jastrzębia z brzydkiego pisklęcia wymagało czasu i pracy, ale też większej wyobraźni. Niestety, nasi eleganccy generałowie nie byli drapieżnymi orłami, o czym boleśnie przekonaliśmy się we wrześniu 1939. Kończymy artykuł, sypie śnieg i pokrywa nasze rozterki Wielką Bielą. Dziękujemy za komentarze, szczególnie panu Wojciechowi Soplowi, którego boje o "odbrązowienie” wizerunku polskiego lotnictwa śledziliśmy z dużą sympatią.

P.S. (T.S. podaje, że jednak kratownica była za ciężka).

BIBLIOGRAFIA
1. Jerzy B. Cynk. Siły lotnicze Polski i Niemiec Wrzesień 1939. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności. Warszawa 1989
2. Andrzej Glass. Polskie Konstrukcje Lotnicze do1939r. Tom III. Wydawnictwo Stratus. Sandomierz 2008.
3. Klaudiusz Klobuch. Geneza Lotniczego Września. Wydawnictwo Z P Grupa. Warszawa 2009.
4. Edward Malak. Prototypy Samoloty bojowe i Zakłady lotnicze. Polska 1930-1939. Instytut Wydawniczy ERICA Warszawa 2011.
5. Mariusz Wojciech Majewski. Samoloty i zakłady lotnicze II RP. Wydawnictwo ZP GRUPA. Warszawa.
6. Tymoteusz Pawłowski. Lotnictwo lat 30 XX wieku w Polsce i na świecie. Oficyna Wydawnicza RYTM  Warszawa 2011.
7. Ludomił Rayski. Słowa Prawdy o Lotnictwie Polskim. Londyn 1948.
8. Tadeusz Sołtyk. Błędy i doświadczenia w konstrukcji samolotów. WKŁ. Warszawa 1986
9. Tadeusz Sołtyk. Polska myśl techniczna w lotnictwie 1919-1939 i 1945-65. WKŁ Warszawa 1983.
10. Wacław Subotkin. Z kart historii polskiego lotnictwa. Krajowa Agencja Wydawnicza Szczecin 1985.

Czasopisma:
1. Lotnictwo 12/5 Jerzy Gruszczyński. Jastrząb nie zdążył
2. Lotnictwo 6/05 Jerzy B. Cynk. PZL-50 Jastrząb z nowej perspektywy.