PZL.42 - polski nurkowiec, część 1

W 1930 roku w Ameryce wzeszła gwiazda John'a K. Northropa. W wytwórni Northrop Aircraft Corporation  oblatano rewolucyjny samolot o powłokowej konstrukcji kadłuba i skrzydeł nazwany „Alpha". Dał on początek całej serii szybkich, jednosilnikowych maszyn o czystych aerodynamicznie liniach, którym światowe lotnictwo zawdzięcza swoje współczesne, dynamiczne oblicze.

Samoloty Northropa poniosły w świat nową, uniwersalną ideę. Była to koncepcja szybkiego, jednosilnikowego bombowca o konstrukcji metalowej, którą z powodzeniem realizowano w wielu państwach (Fairey Battle, Breda Ba 64, Suchoj Su-2, Mitsubishi Ki-51).  W Polsce dzieło Northropa uosabiał lekki samolot bombowy przystosowany do  rozpoznania - PZL.23 Karaś. Jedną z wersji Karasia był eksperymentalny samolot, który pod koniec badań oznaczono symbolem PZL.42. 

Wersją wyjściową był  prototyp oznaczony PZL.23/IV, który powstał dzięki adaptacji seryjnego PZL.23A, jako studium doświadczalne do budowy eksportowej wersji Karasia, natomiast przedmiotem tego opracowania jest dwuosobowa wersja czwartego prototypu, która dosyć niespodziewanie posłużyła do testów bombardowania z lotu nurkowego. Zatem właściwe byłoby nadanie obu wersjom oddzielnych oznaczeń w ramach jednego typu.

Autorem projektu był Tadeusz Sołtyk, świeżo upieczony inżynier, który został zastępcą Stanisława Praussa po przejściu dr. Franciszka Misztala do prac konstrukcyjnych przy samolocie PZL.38 Wilk. Projekt zakładał budowę doświadczalnej wersji Karasia, która umożliwiłaby przeprowadzenie prób w pięciu podstawowych dziedzinach: po pierwsze przetestowanie samolotu z mocniejszym silnikiem Bristol Pegasus VIII; po drugie - wypróbowanie skuteczności działania podwójnego usterzenia pionowego; po trzecie - przeprowadzenie testów samolotu bez gondoli bombardierskiej (a w drugiej wersji - ocena gondoli chowanej w kadłubie); po czwarte - ocena wzmocnionego  uzbrojenia strzeleckiego (do dwóch k.m. pilota i dwóch sprzężonych k.m. obserwatora); po piąte - próby przestawialnego  trójłopatowego śmigła firmy Hamilton (próby śmigła przeprowadzono na seryjnym Karasiu SP-BGZ, było to przestawialne na ziemi śmigło marki Gnome- Rhone).


Na etapie projektu pracowano nad eksportową wersją lekkiego bombowca horyzontalnego przystosowanego do zadań rozpoznawczych. Koncepcji eksperymentalnego bombowca nurkującego nie brano pod uwagę. Główny projektant inż. Stanisław Prauss nie był zwolennikiem tak daleko idącej modernizacji Karasia, za co był krytykowany. Wśród historyków lotnictwa na temat PZL.42 powstał cały szereg rozbieżności, które należałoby usystematyzować.

Podstawowa wątpliwość dotyczy istoty rzeczy - czy można jedną z wersji projektu PZL-42 nazwać eksperymentalnym bombowcem nurkującym? Większość autorów nie używa tego terminu. Andrzej Glass stwierdza, że „posłużył do prób bombardowania z lotu nurkowego”. Z kolei Wojciech Mazur używa  określenia: „projekt PZL.23/IV uznany został za studium bombowca nurkującego”, a Edward Malak: „wersja ostatnia miała być przeznaczona do bombardowania z lotu nurkowego”. Jedynie Tomasz Kopański wprost stwierdza, że PZL.42 był prototypem bombowca nurkującego.


                                                        Prototyp samolotu PZL.23 Karaś

Andrzej Morgała podaje: „Dowództwo Lotnictwa, jak ITL potraktowały PZL.23/IV inaczej. W komentarzach do wykazów prób sprzętu ITL za rok 1936 podano informację, że PZL.23/IV stanowiący odmianę PZL.23A jest po pierwsze: eksperymentalnym bombowcem nurkującym, a po drugie eksportową wersją Karasia. Instytut podjął zatem we własnym zakresie program badań odbiegający od intencji konstruktora”. Konstatację Andrzeja Morgały należy uzupełnić stwierdzeniem, że  dyrektor ITL bezpośrednio podlegał Dowódcy Lotnictwa. Pozytywne sygnały płynęły również z Oddziału I Sztabu Głównego, gdzie opracowano referat „Lotnictwo szturmowe – myśli ogólne”.

Interesujące koreferaty przygotowali: komendant LSSiB ppłk. Bolesław Stachoń, oraz szef  ITL  mjr. pil. Aleksander Brzazgacz. Koreferat szefa ITL pt. „Bombardowanie nurkowe” zapewne nie miał związku z próbami bombardowania w locie nurkowym w ramach testów czwartego prototypu, ale określenie: „eksperymentalny bombowiec” pojawia się jedynie w dokumentach ITL. Opracowanie wyżej wspomnianych dokumentów dowodzi, że w centralnych instytucjach wojskowych (przynajmniej na średnich szczeblach) funkcjonował obieg nowoczesnej myśli lotniczej, a dyskusja przypominała spory jakie toczono w Niemczech na temat roli bombowców nurkujących w wojnie błyskawicznej.


                                       Zapowiedź modelu samolotu PZL.42 firmy MirageHobby

Badacze zachowują pod tym względem daleko posuniętą wstrzemięźliwość. Trudne jest również określenie terminu prób bombardowania z lotu nurkowego. Pojawia się pytanie: kiedy i jakim usterzeniem wykonywano próby eksperymentalnego bombowca? Pytanie jest wbrew pozorom ważne ponieważ pojedyncze usterzenie pionowe było sztywniejsze od podwójnego i podczas dużych przeciążeń gwarantowało niezawodność, dlatego montaż podwójnego usterzenia pionowego po ukończeniu prób bombardowania miałby racjonalne uzasadnienie. Wszystkie znane jednosilnikowe bombowce nurkując posiadały pojedyncze usterzenie pionowe.

Według Andrzeja Morgały prototyp oblatano pod koniec kwietnia, a pierwsza tura  prób rozpoczęła się w maju 1936 roku, kiedy to testowany samolot wzbudził duże zainteresowanie Dowódcy Lotnictwa. Gen. Ludomił Rayski miał zamiar lecieć na nim na międzynarodową wystawę lotniczą w Sztokholmie (ILIS) trwającą od 15 maja do 1 czerwca. W tym czasie maszyna przechodziła intensywne próby w ITL, podczas których stwierdzono niewielki bufetting poziomego usterzenia. W rezultacie na wystawie zaprezentowano trzeci prototyp z cywilną rejestracją SP-BCP. Fotografia zamieszczona w książce Andrzeja Morgały (datowana na kwiecień 1936 roku) przedstawia czwarty prototyp bez gondoli bombardierskiej, z podwójnym usterzeniem, ze stałym dwułopatowym śmigłem. Byłaby to zatem pierwsza wersja czwartego prototypu pozbawiona ”kołyski”, co zgadzałoby się z ustaleniami Wojciecha Mazura i Edwarda Malaka. Tyle, że w P.K.L. Andrzeja Glassa zamieszczone jest to samo zdjęcie bez żadnej daty, natomiast w tekście autor informuje, że podwójne usterzenie pionowe samolot otrzymał dopiero w marcu 1937 roku. Podobnego zdania jest Tomasz Kopański.

Wydaje się, że ciąg wydarzeń był następujący. Projekt Tadeusza Sołtyka zakładał wykonanie prototypu w dwóch wersjach: dwuosobowej i trzyosobowej. Wiosną 1936 testowano pierwszą wersję. Samolot był pozbawiony gondoli bombardierskiej, zmienione zostało wyprowadzenie rur wydechowych, poprawiono oprofilowanie przejścia skrzydło kadłub, wprowadzono zakrytą wnękę tylnego strzelca, zamontowano podwójne usterzenie pionowe. Nowe usterzenie zawieszono na tych samych okuciach kadłubowych, co poprzednie usterzenie poziome. Podczas prób przy małej prędkości  lotu wystąpiły drgania typu buffeting. Drgania były zwielokrotnione na skutek większej płaszczyzny usterzenia i powiększeniem momentu bezwładności. W czerwcu 1936 samolot wrócił z ITL do wytwórni i został poddany kolejnym poprawkom, wymieniono silnik na polski PZL Pegaz 8, oraz powiększono stery wysokości, być może w celu poprawy właściwości w nurkowaniu. Jest wielce prawdopodobne, że we wrześniu rozpoczęto próby bombardowania z lotu nurkowego, które nie przyniosły pozytywnych rezultatów.


                                              PZL.23 Karaś na Salonie Lotniczym w Paryżu

Od wiosny 1937 r. rozpoczęły się próby trzyosobowej wersji czwartego prototypu z gondolą chowaną w kadłubie i wzmocnionym podwójnym usterzeniem pionowym. Wyniki prób były obiecujące. Podwójne usterzenie funkcjonowało bez zarzutu. Jego skuteczność była większa od usterzenia pojedynczego ponieważ pionowe płaszczyzny leżały poza oddziaływaniem strumienia zaśmigłowego w niezaburzonym powietrzu, a pole ostrzału tylnego strzelca było bardzo duże. Działania napędzanego ręcznie zapadkowego mechanizmu chowania gondoli nie było skuteczne i wymagało dopracowania. Na czas prób zastosowano prostsze zawieszenie na sznurach gumowych, gondola opuszczała się pod ciężarem bombardiera. Według niesprawdzonych informacji, w 1937 roku, osiągnięto lepsze wyniki bombardowania z lotu nurkowego.

Być może podczas prób wykorzystano wyniki z doświadczalnego bombardowania stacji Domaczewo położonej 21 km na północ od Włodawy przeprowadzone 12. października 1937 r. przez samoloty 11 i 12 Eskadry Liniowej. Użyto bomb ostrych o masie 100 kg zrzucanych z lotu poziomego i z lotu nurkowego. W podsumowaniu podkreślano skuteczność Karasi, które lot nurkowy rozpoczęły w chmurach, a zrzut bomby następował na wysokości 900 m. Prototyp eksperymentalnego nurkowca wykorzystywał wersję dwumiejscową napędzaną silnikiem Pegaz 8A, uzbrojoną w 2 k.m. pilota i 2 sprzężone k.m. strzelca oraz 300 kg bomb.

Niewiele wiadomo na temat prób uzbrojenia strzeleckiego. Najnowszym systemem uzbrojenia strzeleckiego był  karabin maszynowy PWU FK wz. 36. Karabin wz. 36 był obustronnie zasilany taśmą nabojową, dlatego mógł być podwójnie sprzężony na stanowisku obserwatora, jak też montowany jako stały k.m. pilota. Jest wielce prawdopodobne, że  PZL.42 na czas prób wyposażono w km wz. 36. Wojciech Mazur podaje, że w 1937 roku Bułgarzy nabyli 84 km-y lotnicze wz.33 (64 szt. w wersji pilota, 20 przeznaczonych dla obserwatora), następny kontrakt na dostawę 188 k.m. lotniczych wz.33 podpisano w roku 1938 (tym razem po połowie pilota i obserwatora, oznaczone fabrycznie FK36/38 i FK 33/38). W przypadku karabinu obserwatora, zapewne chodzi jednak o karabin lotniczy uniwersalny wz. 36, ponieważ k.m. wz. 33 występował  jedynie w wersji pilota montowanej na stałe.


                                 PZL.23 Karaś na Wystawie Lotniczej w Sztokholmie. Rok 1936

Według Glassa i Morgały wersja PZL.43 była jednak uzbrojona w PWU FK wz. 33 pilota i wz. 33 obserwatora, natomiast w PZL. 43A zastosowano PWU FK 36B – karabin pilota i PWU FK 36R- karabin obserwatora. Andrzej Morgała stwierdza, że początkowo k.m. wz. 36 objęte były zakazem wywozu za granicę, po  wycofaniu zakazu w maju 1938 r. broń przeznaczoną dla bułgarskich Karasi oznaczono jako PWU FK  l.k.m. wz. 36B. Nie dość jasna jest również kwestia uzbrojenia stanowiska tylnego strzelca. Glass w przypadku obu typów samolotu mówi o 2 sprzężonych k.m., Morgała, Kopański i Mazur o jednym -  co potwierdzają rysunki i fotografie. Zakup polskich k.m. przez lotnictwo bułgarskie może sugerować, że badania uzbrojenia strzeleckiego przeprowadzane w samolocie PZL.42. i zakończyły się powodzeniem.

Edward Malak podaje, że uzbrojenie miała stanowić jedna trzystu kilogramowa bomba, lecz brakuje informacji na temat modyfikacji wyrzutników bombowych. PZL.42 nie posiadał hamulców aerodynamicznych, ani tym bardziej automatycznego urządzenia do wyprowadzania z lotu nurkowego. Był pozbawiony wyrzutnika z ramionami wyrzucającymi bombę poza krąg śmigła, co sugeruje, że zrzut bomb następował z lotu ślizgowego pod kątem około 45 stopni, a do bombardowania używano bomb 100 kg.

Wprowadzone zmiany ograniczyły ciężar całkowity samolotu do 2700 kg, a nowy wizerunek  nacechowany był „drapieżną elegancją”. Jesienią 1936 r. przystąpiono do studiów nad następnym typem samolotu liniowego wywodzącym się z Karasia, jakim wkrótce okazał się PZL.46 Sum. W samolocie tym wykorzystano wyniki z prób prototypu PZL.23/IV w wersji eksportowej. Stanisław Prauss w swych wspomnieniach potwierdza, że Sum był jedynie ulepszoną wersją Karasia spełniającą wymogi uchwały KSUS z 13.10.1936. Dopiero w lecie 1939 r. konstruktor opracował projekt wstępny pomniejszonej wersji Suma nazwanej Łosoś, przystosowanej do  bombardowania z lotu nurkowego.


                                      PZL.46 Sum na Salonie Lotniczym w Paryżu, rok 1938

OBCIĄŻENIA  PODCZAS LOTU POZIOMEGO        

Wielkość obciążeń samolotu w dowolnych warunkach jego ruchu wyraża się zwykle w sposób bezwymiarowy,  przez odniesienie do obciążeń uznanych za wyjściowe. Dla obciążeń podczas lotu takim stanem jest lot poziomy prostoliniowy ustalony. Współczynnikiem obciążenia nazywamy bezwymiarowy stosunek:n = Pz / Pzo

gdzie: Pz – siła nośna samolotu podczas lotu, Pzo – siła nośna podczas lotu ustalonego poziomego prostoliniowego równa sile ciężkości samolotu Q

Po podstawieniu Pzo = mg otrzymujemy: n = Pz / mg   czyli    Pz = nmg

Współczynnik obciążenia niszczącego PZL.23A wynosił  10,5,  ponieważ  konstrukcja obydwu samolotów była prawie identyczna, a po usunięciu gondoli i trzeciego członka załogi ciężar całkowity PZL.42 znacznie zmalał. Różnice współczynników obciążenia wynikały z różnicy ciężaru całkowitego samolotów, ponieważ siła nośna w obu przypadkach identyczna, zatem:  n1 m1 g = n2 m2 g czyli n2 = n1m1 / m2

Współczynnik obciążenia niszczącego PZL.42 wynosił:     nn = 10,5×2813 /2700    n = 10,93 ~ 11
Stosunek obciążeń niszczących do obciążeń dopuszczalnych określa współczynnik bezpieczeństwa – v wynoszący zwykle 1,5, zatem współczynnik obciążeń dopuszczalnych w PZL.42 wynosi: nd2 = 11 /1,5 = 7,3 ponieważ: nmg = ½ ×V2×ρ× S×Cx więc: n = V2 ×ρ×S×Cx/2mg

gdzie: ρ – gęstość powietrza, S – powierzchnia skrzydła, V – prędkość lotu, Cz – współczynnik siły nośnej samolotu

Współczynniki obciążenia (7,3 i 11)  wskazują, że samolot posiadał wystarczającą wytrzymałość do  wykonania udanego ataku z lotu nurkowego. Na przeszkodzie stały braki, o których pisaliśmy powyżej oraz własności lotne samolotu, który nie był projektowany do nurkowania w pionie i gwałtownego wyrwania.                      

Koniec części pierwszej.

Źródło: www.samolotypolskie.blogspot.com