PZL P.1 – samolot przełomowy

O samolotach Zygmunta Puławskiego napisano wiele, ale upływ czasu zaciera pamięć o znaczeniu dzieła polskiego konstruktora. Puławski był nowatorem odrzucającym schematyczne rozwiązania na korzyść oryginalnych koncepcji łączących elegancję formy z wysoką wytrzymałością i doskonałą aerodynamiką. Stanął u progów światowej sławy. Gdyby żył dłużej, zyskał by pozycję tej samej miary co: Reginald Mitchel, Sydney Caam, Willy Messerschmitt, Kelly Johnson. W konkursie na najbardziej innowacyjny samolot polskiej konstrukcji ,bezapelacyjnym zwycięzca byłby PZL P.1. Sukces myśliwca Puławskiego polegał na niezwykle efektywnym połączeniu szeregu rozwiązań technicznych, które w rezultacie dało nową jakość.

PZL P.1 pod wieloma względami był samolotem przełomowym. Powstał w czasach kiedy projektanci renomowanych firm lotniczych wyciskali ostatnie poty z drewnianych dwupłatowców. Był samolotem w całości metalowym, co było wyjątkiem wśród ówczesnych samolotów myśliwskich. W bardzo eleganckiej formie prezentował nowoczesne rozwiązania techniczne („mewi płat” i „nożycowe podwozie”). Dał początek całej rodzinie górnopłatowych myśliwców licznie produkowanych w Polsce, oraz eksportowanych  do kilku krajów. Fotografie z  epoki ukazują w jak skromnych warunkach powstawał pierwszy polski całkowicie metalowy myśliwiec.


                    PZL P.1 na obrazie Don’t step on Grass autorstwa Marka Rysia. Źródło: airart3d

Państwowe  Zakłady Lotnicze powstały 1 marca 1928 roku na majątku byłych Centralnych Zakładów Lotniczych. Budynki odziedziczone po zaborcach rosyjskich i niemieckich, były w opłakanym stanie. Wyposażenie stanowiło ok. 140 obrabiarek średniej i małej mocy. Większość z nich była przystosowana do pracy w drewnie, a nie w metalu. Mimo to prace nad prototypami posuwały się bardzo szybko. Wstępne opracowanie projektu zostało ukończone w grudniu 1928 r. W końcu sierpnia 1929 r. ukończono montaż pierwszego duraluminiowego prototypu. Drugi prototyp oblatano w początkach 1930 r. Wprowadzono w nim istotne zmiany. Wzmocniono konstrukcję samolotu, zmieniono obrys i powierzchnię usterzenia kierunku, a chłodnicę przesunięto w stronę podwozia. W czerwcu 1930 r. drugi prototyp  SP–ADO, pilotowany przez wspaniałego oblatywacza IBTL Jerzego Kossowskiego wziął udział w Międzynarodowym Konkursie Samolotów Myśliwskich w Bukareszcie. Zwycięski samolot miał być zakupiony przez Aeronautica Militara Romana. 

Jerzy Kossowski zwyciężył w ośmiu z piętnastu rozgrywanych konkurencji pozostawiając w pokonanym polu takie samoloty jak: francuskie Dewoitine D.27 i Morane 222, niemieckiego Junkersa K-47, holenderskiego Fokkera D–XVI, czechosłowackiego Letov S–31 i angielskie Bristol Buldog, Vickers i Fairey. Niestety wskutek zakulisowych machinacji polskiej maszynie przyznano dopiero czwarte miejsce. PZL złożyły oficjalny protest, wskutek czego władze rumuńskie przysłały  do Polski specjalną misję z księciem Mikołajem i gen. Lazarescu na czele. Pozwoliło to na nawiązanie ściślejszych kontaktów, które w przyszłości  przyniosły wymierne efekty handlowe. PZL P.1 nie doczekał się produkcji seryjnej, jednak następne wersje tego samolotu PZL P.11 i P.24 odniosły sukces produkcyjny i eksportowy, w sumie zakładach macierzystych i na licencji wyprodukowano 648 samolotów z rodziny „P”.


                                              Model PZL P.1. Autor: Marek Ryś Źródło airart3d

W 1930 roku Z. Puławski za zgodą dyrekcji zakładów zaprojektował dla własnego użytku samolot amfibię nazwany PZL-H lub PZL.12, który sam oblatał w lutym 1931 roku. W marcu 1931r. konstruktor wystartował do lotu w trudnych warunkach, wiał porywisty wiatr,  po starcie samolot będący w głębokim zakręcie gwałtownie zszedł do ziemi  rozbijając się. Ranny Z. Puławski  zmarł w szpitalu. Śmierć głównego konstruktora przekreśliła pierwotną koncepcję samolotu, która mogła ewoluować w kierunku szybkiego dolnopłata,  wyposażonego w silnik rzędowy chłodzony cieczą. Brak nowoczesnego myśliwca we wrześniu 1939 r. był wynikiem tragicznego splotu okoliczności i nieszczęśliwych wypadków, ale też lekceważenia lotnictwa. W podobnie bezsensowny sposób stracił życie najzdolniejszy konstruktor silników lotniczych inż. Stanisław Nowkuński. W okresie burzliwego rozwoju światowego lotnictwa, zginęło dwóch najwybitniejszych, polskich inżynierów lotniczych. Przy szczupłości ówczesnej kadry inżynierskiej, był to wyłom, który bezpośrednio wpłynął na zahamowanie rozwoju lotnictwa wojskowego.

Silnik Hispano-Suiza, a polityka silnikowa 

Naczelną ideą Puławskiego było stworzenie górnopłata myśliwskiego o nadzwyczajnych osiągach. Jej realizacja polegała na połączeniu dwunastocylindrowego silnika dużej mocy, ze skrzydłem o niezwykle oryginalnej konstrukcji, które było pozbawione wad charakterystycznych dla płata zbudowanego w układzie „parasol”. Wybór silnika nie był przypadkowy. Silniki marki Hispano–Suiza prezentowały wysoki poziom techniczny, poza tym ze względu na długą współpracę polsko–francuską, wydawały się być, łatwiej dostępne i tańsze (co skończyło się wielkim rozczarowaniem). Silnik dwunastocylindrowy jest maszyną doskonałą. Rzędowy układ cylindrów zapewnia dobrą widoczność dla pilota, mały opór aerodynamiczny, dużą moc i przyspieszenie, a jego praca ze względu na wyrównoważenie momentów i sił powstających podczas ruchów: obrotowego i posuwisto-zwrotnego jest niezwykle stabilna, pozbawiona wstrząsów i wibracji. Silnik Hispano-Suiza 12Lb dysponował mocą maksymalną 640 KM generowaną z pojemności 31,4 l, dla porównania maksymalna moc silnika Bristol Mercury VS2 napędzającego PZL.11c wynosiła 600 KM.


                                                Prototyp PZL P.1 Źródło. samolotypolskie.pl

Podstawowym silnikiem w lotnictwie myśliwskim był produkt firmy Lorraine-Dietrich 450 KM Eb stosowany w samolotach Bleriot SPAD 51 C1, Bleriot SPAD 61 C1, PWS-10. Były to silniki o nietypowym  układzie cylindrów w literę „W” wytwarzane przez Polskie Zakłady Skody, stosunkowo niezawodne, ale niedotrzymujące kroku  produktom firm Rolls-Royce i Hispano-Suiza. W sierpniu 1929 roku Departament Aeronautyki sfinalizował proces negocjacji związanych z zakupem licencji na silnik lotniczy dużej mocy, w którym wybrano angielską firmę Bristol reprezentowaną przez francuską Gnome-Rhone. Od tego momentu podstawowymi silnikami dużej mocy w lotnictwie polskim stają się gwiazdowe silniki wytwórni Bristol początkowo Jupiter i nieco później Mercury- stosowane w myśliwcach, oraz Pegazus przeznaczony dla bombowców. Pertraktacje z firmą Hispano-Suiza zakończyły się niepowodzeniem, co dla polskiego lotnictwa przyniosło bardzo doniosłe konsekwencje. Po pierwsze rezygnacja z marki Hispano zmusiła do zmiany całej koncepcji wypracowanej w prototypach PZL P.1.

W prototypie PZL P.6 zastosowano silnik Jupiter VI FM (480 KM)  produkcji zakładów Gnome-Rhone, podczas gdy Polskie Zakłady Skody przygotowywały produkcję wersji VIIF o mocy 520 KM. Duża średnica silnika (1.384 m) spowodowała ograniczenia w widzialności  z fotela pilota, oraz ze względu na powstające obszary zawirowań wymusił zmianę przekroju kadłuba z prostokątnego na kołowy. Tył kadłuba wykonano w postaci konstrukcji półskorupowej, przez co zwiększona została jego sztywność, a zmniejszony ciężar. Półskorupowy kadłub był wówczas nowością  na światową skalę, dobrze świadczył o umiejętnościach konstruktora. Puławski niezadowolony z efektów jakie przyniósł  silnik gwiazdowy,  kontynuował koncepcję wypracowaną w modelu PZL P.1 w następnej wersji myśliwca z „polskim płatem” PZL P.8.


                                             Model PZL P.1 Autor: Marek Ryś. Źródło: airart3d

W latach 1931-32 powstały dwa wspaniałe prototypy o dopracowanych aerodynamicznie liniach wyposażone w silniki Hispano-Suiza Mc (640 KM), oraz Lorraine 12H Petrel (675 KM). PZL.8  z silnikiem Hispano-Suiza był technicznym arcydziełem. Przed erą smukłych dolnopłatów zapewne tak wyobrażano sobie ideał myśliwca. Jednak dalszy bieg wydarzeń jest naznaczony tragedią. Obydwa prototypy ulegają wypadkom, a konstruktor ponosi śmierć w katastrofie lotniczej. Śmierć Zygmunta Puławskiego zamknęła w Polsce okres budowy samolotów napędzanych silnikami rzędowymi chłodzonymi cieczą. Decyzja dotycząca zakupu licencji na silniki Bristol, chodź podjęta w dobrej wierze, była wielce kontrowersyjna.  Generał Rayski w książce "Słowa prawdy o lotnictwie polskim 1919-1939" stwierdził, że była to jedna z najtrudniejszych decyzji w jego karierze. Polskie Zakłady Skody produkowały silniki rzędowe chłodzone wodą, zatem należało kupić licencję na produkcję silników rzędowych przeznaczonych dla samolotów myśliwskich, silniki gwiazdowe można było produkować w wytwórni Avia, bądź kupić za granicą. Takie rozwiązanie było najprostsze z punktu widzenia możliwości finansowych państwa oraz zdolności produkcyjnych Polskich Zakładów Skody. Licencja na produkcję silników rzędowych marki Hispano-Suiza była chętnie sprzedawana, nabył ją nawet Związek Radziecki.

Wadliwa polityka silnikowa stanowiła rodzaj fatum prześladujące Państwowe Zakłady Lotnicze. Brak odpowiednich silników wstrzymał rozwój dobrze zapowiadających się płatowców wojskowych, takich jak: PZL.38 Wilk, PZL.50 Jastrząb. Gdyby w odpowiednim czasie uruchomiono produkcję silników na licencji Hispano-Suiza, a Zygmunt Puławski nie stracił życia w bezsensownej katastrofie, los nieudanych prototypów byłby inny.

Płat nie do końca polski i podwozie nożycowe

Zygmunt Puławski jak każdy rasowy inżynier miał wizję przyszłego samolotu i doceniał znaczenie detalu w projektowanej maszynie. Skądinąd wiadomo, że czerpał inspirację z różnych samolotów, ale żaden z nich nie przedstawiał wartość porównywalnej do PZL P.1. Stosowano w nich pojedyncze pomysły na rozwiązanie jakiegoś technicznego problemu, Puławski w jakimś stopniu je powielał, ale dopiero ich skumulowanie w jednej konstrukcji dało nową wartość. Na początku należy stwierdzić, że technologicznym wzorcem  dla polskiego konstruktora był niczym nie wyróżniający się, wręcz toporny francuski samolot Wibault 7. Charakteryzowała go metalowa konstrukcja oparta na wykorzystaniu drobnożłobkowanej blachy, oraz specjalny system nitowania pokrycia skrzydeł i usterzenia do brzegów żeber wystających poza obrys profilu. W późniejszych konstrukcjach Puławski zmodyfikował system Wibault stosując blachę drobnofalistą (z falami co 5 mm) oraz odmienny system nitowania, likwidując na górnej powierzchni płata grzebienie utworzone ze znitowanych brzegów żeber i pokrycia, a w zamian stosując gładkie pokrycie płata. Prawdopodobnie pierwszym samolotem z mewim płatem był niemiecki Aviatik C.V. jego fotografie publikował Jane's All the World Aircraft 1919, trudno dziś stwierdzić czy Puławski studiował to wydawnictwo, ale jest to wielce prawdopodobne. Podobną formę skrzydeł prezentował amerykański samolot Kinner „The Spirit of Ether”.


                                                                         Wilbaut 7

Nowy układ mewiego skrzydła załamanego i zwężającego się w pobliżu kadłuba, bez wątpienia był autorskim pomysłem Puławskiego.. Rozwiązanie to było korzystne ze względu na aerodynamikę gdyż dawało niższy opór powietrza niż tradycyjny „parasol”, większą wytrzymałość i znacznie lepsza widoczność. Jak wykazały próby statyczne wytrzymałość płata była 1,5 krotnie wyższa od wymaganej, współczynnik obciążenia niszczącego wynosił 19-wobec wymaganego na poziomie 12,8. Wysoką wytrzymałość uzyskano dzięki zmiennej grubości skrzydeł. W miejscu mocowania zastrzałów grubość płata wynosiła 16%, natomiast w miejscu mocowania do kadłuba tylko 6,5%, a przy końcówce 8%. Zbliżonym układem płata charakteryzował się samolot Stanisława Praussa PS-1 z 1928 roku. Andrzej Glass podaje wręcz niewiarygodną ilość samolotów, w których zastosowano "polski płat”. Zdaniem znanego historyka lotnictwa zastosowano go w 800 jednopłatowcach, 4000 dwupłatowców i 1500 wodnosamolotach.

Nie sposób też wymienić wszystkie typy samolotów, w których zastosowano rozwiązania techniczne skopiowane z maszyn Puławskiego. Na początku prym wiodły firmy francuskie do najbardziej znanych konstrukcji można zaliczyć: Loire 43 (1932), Loire 45 (1933), Loire 46 (1934) oraz Mureaux 170 (1933), Mureaux 180 (1934) następnie Dewoitine D 560 (1934), Arsenal - Delanne 10 (1940). Kilka znanych samolotów powstało w Niemczech: Focke-Wulf  FW 56 Stosser, Henschel Hs-121 (1934), Dornier Do-C1 (1933). Jednak największą ilością mogą pochwalić się Rosjanie: Polikarpow I-15 (1933), I–153 Czajka (1938). Polski płat powszechnie wykorzystywano w wodnosamolotach i łodziach latających takich firm jak: Short, Dornier, Martin Mariner, Berijew.

Kolejnym oryginalnym pomysłem Puławskiego było podwozie o układzie dźwigniowym, w którym na jednym końcu dźwigni umieszczone było koło, zaś drugi koniec ściskał amortyzator schowany w kadłubie. Ponieważ układ dźwigniowy sprzyjał rozwiązaniu z amortyzatorem rozciąganym, ściskanie amortyzatora uzyskano za pomocą cięgien, które wywoływały zmianę kierunku działania sił. Zaletą tego rozwiązania było schowanie amortyzatorów w kadłubie co zmniejszyło opór aerodynamiczny samolotu.


                                                                           Aviatik C.V.

Dylematy górnopłata

Pierwszy samolot Puławskiego nie był rzecz jasna dziełem idealnym. Nieco toporna sylwetka i  niestaranne wykonanie (powyginane blachy pokrycia kadłuba, niedokładne nitowania) widoczne w pierwszym prototypie, nie robią dobrego wrażenia, ale design drugiego prototypu w drugiej wersji jest znacznie lepszej próby. Samolot prezentował bardzo dobre osiągi (V max-302 km/h, wznoszenie–12 m/s). Warto zwrócić uwagę, że przy dużej wytrzymałości udało się utrzymać reżimy wagowe. Ciężar własny P.1 wynosił 1118 kg z tego 600 kg przypadało na zespół napędowy. Przekroczenie ciężaru własnego przyczyniło się do porażki znacznie bardziej zaawansowanych konstrukcji jak: PZL.38 Wilk (440 kg projektowany ciężar wł. 1715 kg), czy PZL.44 Wicher (890 kg, projektowany ciężar wł. 5100 kg). W procesie projektowania zdarzały się również błędy. Brak doświadczenia głównego konstruktora był przyczyną poważnej awarii jakiej uległ pierwszy prototyp w czasie pierwszego lotu. Na długości jednego metra nastąpiło odkształcenie nosków płata nie podpartych żebrami, keson skrzydła został  uszkodzony w stopniu uniemożliwiającym normalny lot, tylko dzięki odwadze Bolesława Orlińskiego samolot został uratowany.

Prototypy wersji PZL P.8 były już doskonale zaprojektowane i wykonane, ale dziś wiemy, że osiągi zastrzałowego górnopłata były ograniczone. Maksymalna moc ówczesnych silników pozwalała na rozwinięcie prędkości maksymalnej rzędu 430-440 km/h, znacznie lepiej było ze wznoszeniem i zwrotnością. Tak czy inaczej już w połowie lat trzydziestych było wiadomo, że przyszłość należy do szybkich dolnopłatów, a myśliwskie samoloty górnopłatowe są ślepą ścieżką w ewolucji samolotu myśliwskiego nowej generacji. Mimo to, nie chcielibyśmy kończyć tego artykułu smutną konstatacją. W samolotach Puławskiego wypróbowano całą gamę nowoczesnych silników rzędowych i gwiazdowych, półskorupową konstrukcję kadłuba, uzbrojenie dużego kalibru w postaci działek Oerlikon FF kalibru 20 mm, oraz nowoczesne wyposażenie.

Zdobyte doświadczenie pozwalało na znacznie wcześniejsze rozpoczęcie prac nad myśliwskim dolnopłatem niż miało to miejsce w przypadku PZL.50 Jastrząb. Paradoksalnie opóźnienie projektu szybkiego dolnopłata wynikało między innymi, ze zgodnej opinii pilotów, wyższego dowództwa i  polityków, że samoloty PZL P.11c prezentują wysoki międzynarodowy poziom. Warto pamiętać, że Rumunii na bazie licencyjnego PZL P.24 powstał całkiem udany dolnopłat IAR-80, jest wielce prawdopodobne, że gdyby konsekwentnie realizowano koncepcję Puławskiego z wersji PZL P.8 bądź pochodnej, powstałby prototyp dolnopłata napędzanego silnikiem Hispano–Suiza 12Y o mocy 1000 KM, który z powodzeniem broniłby polskiego nieba.


                                                                             IAR-80

Bibliografia:

• Jerzy B.Cynk. Siły Lotnicze Polski i Niemiec. Wyd. Komunikacji i Łączności Warszawa 1989.
• Andrzej Glass. Polskie Konstrukcje Lotnicze 1893-1939 Wyd. Komunikacji i Łączności Warszawa 1976  
• JANE'S. Fighting Aircraft of World War I. Studio Editions London 1990
• Mariusz Wojciech Majewski. Samoloty i Zakłady Lotnicze II Rzeczpospolitej. Wyd. ZP Grupa Warszawa  2008.
• Edward Malak. Prototypy Samolotów Bojowych i zakłady Lotnicze. Polska 1930-1939. Instytut Wydawniczy Erica. Warszawa 2011.
• Andrzej Morgała. Samoloty Wojskowe w Polsce 1924-1939. Wyd. BELLONA. Warszawa 2003.
• Polska Technika Lotnicza. Materiały Historyczne 1/2004 Muzeum Techniki w Warszawie.

Autor grafik: Marek Ryś www.airart3d.com