Patrz na moje śmigło!

Kręcący się nieustannie z powodu nieznośnych upałów wiatrak, natchnął mnie myślą, że czas napisać coś o lotnictwie.

Ostatni z moich pobytów w muzeum wojska w Brukseli zaowocował przypomnieniem, że warto kontynuować opowieść o samolocie „Spitfire“. Tu możecie przeczytać pierwszą opowieść o samolocie: https://www.salon24.pl/u/alpejski/1084147,maly-rozowy-bohater Ale po kolei.

Zwiedzając wystawę stanąłem w końcu przed maszyną zdającą się wołać – patrz na moje śmigło!

To nie tak często występujący w zbiorach muzealnych typ „Spitfire“ MK XIV, wyposażony w imponujące pięciołopatowe śmigło o średnicy 3,18 metra. Stanąłem przed nim niemal nos w nos i uśmiechnąłem się do niego. Takie śmigło to nie od parady, ale też spory problem dla maszyny i pilota. Nie byłeś łatwy do latania – szepnąłem po nosem, a samolot jakby uśmiechnął się pod nosem i nie zaprzeczał.

„Spitfire“ pierwszych wersji posiadały śmigła dwułopatowe, o stałym skoku.

Oznaczało to, że kąt natarcia łopat nie mógł być zmieniany. Takie śmigło w myśliwcu musiało być, zatem tak zbudowane, aby jego optymalne parametry pracy występowały przy dużych prędkościach lotu. To widać na pierwszy rzut oka na zdjęciu, poniżej. Popatrzcie na łopaty tego śmigła – ich stały kąt natarcia jest bardzo duży.

Prototyp "Spitfire" z drewnianym dwułopatowym śmigłem o stałym skoku. Widoczne proste wyloty spalin z silnika. Zdjęcie: www.worldwarphotos.info

"Spitfire" Mk I wczesnych serii. Widoczne kolektory spalin - jeden na dwa cylindry - skierowane do tyłu. Takie rozwiązanie dawało kilka kilogramów ciągu z wyrzucanych z silnika spalin. W późniejszej wersji kolektora, ciąg wynosił nawet do 18 kilogramów! Zdjęcie: www.worldwarphotos.info

Jednak przy małych prędkościach takie śmigło nie pracuje efektywnie i to w newralgicznej fazie lotu, jaką jest start maszyny. Problemy te wynikają z rachunku wektorów prędkości opływu powietrza na łopatach, które muszą uwzględniać ruch postępowy maszyny i ruch obrotowy śmigła.

W kolejnej wersji „Spitfire“ problem ten poprawiono wprowadzając śmigło trójłopatowe o przestawianym skoku, umożliwiającym efektywną pracę w szerokim zakresie prędkości postępowych maszyny. Śmigło pracuje efektywnie, kiedy potrafi wykorzystać jak największą część mocy silnika wytwarzając najwyższy możliwy w danych warunkach aerodynamicznych ciąg. Od tego zależy prędkość samolotu, jego parametry wznoszenia i przyśpieszenia w powietrzu i na pasie startowych. Dowodem na to była poprawa osiągów maszyny, tylko poprzez wymianę śmigła.

Mk I z dwułopatowym śmigłem osiągał 577 km/h, do oderwania się od ziemi potrzebował 382 metrów. Kiedy ta wersja otrzymała nowoczesne śmigło trójłopatowe z przestawianym skokiem, droga startu uległa skróceniu do 291 metrów, a prędkość maksymalna wzrosła do 584 km/h.

 "Spitfire" Mk I w londyńskim muzeum z trójłopatowym śmigłem. Widoczna późniejsza wersja kolektora wydechowego. Zdjęcie: Alpejska

Pierwszy silnik Rolls Royce „Merlin”Mk II napędzający „Spitfire“ Mk I miał moc 1030 KM. Ostatnie wersje „Spitfire“ Mk XXIV napędzane były Rolls Royce „Griffon”, potworami, które rozwijały moc 2050 KM. Z tego powodu, co jakiś czas „Spitfire“ otrzymywał kolejną  dodatkową łopatę w śmigle. I tak od wersji Mk IX, stosowano śmigło czterołopatowe, a od wersji Mk XII śmigło pięciołopatowe.

Oczywiście również prędkość „Spitfire“ rosła z każdą modyfikacją.

Kiedy po wprowadzeniu silnika „Merlin” serii 60 rozwijającej moc 1720 KM zastosowano śmigło czterołopatowe, „Spitfire“ Mk IX osiągnął prędkość maksymalną 664 km/h.

Ta wersja była według opinii większości pilotów najlepsza w rodzinie „Spitfire”. Wspinała się dzielnie i szybko na duże pułapy i na wysokości 11382 metrów jeszcze znakomicie manewrowała, wykonując ciasne wiraże. Jej własności lotne nie stanowiły zagrożenia dla pilota, utrzymywała dobrą stateczność kierunkową w całym zakresie pułapów, a powierzchnie stateczników i sterów w zadawalającym stopniu kompensowały podczas startu i lotu moment obrotowy dużego śmigła.

"Spitfire" Mk IXc z polskiego dywizjonu dumnie prezentuje swoje czterołopatowe śmigło. Pod brzuchem maszyny widoczny konformiczny dodatkowy zbiornik paliwa. Zdjęcie: www.worldwarphotos.info

Ta wersja osiągnęła kres możliwości rozwoju silnika „Merlin”, z którego nie dało się przy zastosowaniu akceptowalnych warunkami eksploatacji modyfikacji, wydusić większej mocy.

Zatem konstruktorzy postanowili sięgnąć po prawdziwą bestię, jaką był rozwijany dość długo następca „Merlina”, Rolls Royce „Griffon”. Osiągał on moc ponad 2000 KM i mimo identycznej jak w „Merlinie” liczby cylindrów był nieco większy.

"Spitfire" Mk XIV. Widoczne dokładnie trzy poważne zmiany w budowie płatowca. Aby pomieścić większy od "Merlina" silnik "Grffon" wydłużono przód kadłuba i zastosowano eleganckie oprofilowanie pokryw klawiatury rozrządu. Pięciołopatowe śmigło ze smukłym kołpakiem i  kroplowa osłona kabiny dająca znakomitą widoczność pilotowi uzupełniają zestaw zmian. Zdjęcie: Alpejski

Aby wykorzystać jego moc, potrzebne było nowe śmigło. Powiększanie średnicy śmigła nie było możliwe, bo mały płatowiec wymagałby zabudowania bardzo wysokiego podwozia, które nie mieściłoby się w komorach skrzydła, nie mówiąc już o nieakceptowanym zachowaniu podczas ruchu po ziemi. Przebudowanie całej konstrukcji było mało obiecujące. Zatem postanowiono dodać jeszcze jedną łopatę w śmigle i nieznacznie tylko powiększyć jego średnicę.

Wymyślono też sprytny sposób niewielkiego przedłużenia goleni podwozia tak, aby koła mogły chować się do standardowych luków.

Nowa wersja cechowała się bardzo dużą prędkością osiąganą nawet na małej wysokości. Samolot miał też znakomite wznoszenie. Tu „Spitfire” przeganiał bez problemu Hawkera „Typhona” i Focke Wulfa Fw 190. Serie z "Griffonem" potrafiły osiągać predkości do 777 km/h.

Jednak ogromne śmigło produkowało bardzo duży moment oddziałujący na płatowiec we wszystkich fazach lotu. Ta maszyna nigdy nie chciała latać po prostej bez tendencji do znoszenia pomimo działania sterem kierunku i lotkami.

Możecie sobie wyobrazić, co odczuwał pilot starający się podczas startu utrzymać w ryzach nową maszynę, starającą się zjechać z pasa startu. Co gorsza, myśliwiec taki jak „Spitfire” posiadał na stałe zamontowane w skrzydłach uzbrojenie. Celowanie odbywało się, zatem całym samolotem, ale jak celować skoro maszyna latała nieco bokiem?

Samolot zaklasyfikowano, jako trudny w pilotażu i starano się przystosować go do zadań rozpoznawczych i myśliwca przechwytującego. Maszyny w tych zadaniach nie musiały wdawać się w walki manewrowe.

Aby to osiągnąć, powiększono powierzchnię statecznika i steru kierunku, a także trymerów. Przedłużono ruch manetki gazu, bo nadmiar mocy silnika powodował, że starą manetką nie dawało się delikatnie operować, co dodatkowo czyniło maszynę narowistą. Te zabiegi poprawiły nieco własności maszyny, do akceptowalnego ryzyka eksploatacji operacyjnej przez doświadczonych pilotów.

Oddziaływanie momentu obrotowego śmigła skutkuje zazwyczaj rozciąganiem wirażu w jedną stronę i tendencjami do zacieśniania w przeciwną. Taką wadę miały amerykańskie poczciwe P-40, które wykonywały w jedną stronę ciasny, a w drugą „papieski” wiraż. Kosztowało to życie wielu pilotów latających na tych maszynach, bo przeciwnik doskonale znał te wady maszyn.

Aby wyeliminować tę wadę ze "Spitfire" postanowiono przetestować śmigło przeciwbieżne, złożone z dwóch trójłopatowych śmigieł. Dwa śmigła kręcące się w przeciwne strony likwidowały problem bo momenty generowane znosiły się wzajemnie. Niestety mechanizm nastawiania kąta natarcia tego śmigła nie był dopracowany i ryzyko rozkręcenia i rozerwania drugiego elementu tego zespołu napędowego było ogromne i pomysł ten nie znalazł szerokiego zastosowania.

Dopiero wersja Mk 22 dzięki całkowicie przeprojektowanemu ogonowi i modyfikacjach skrzydeł nadawała się do walki manewrowej, choć w bardzo ograniczonym zakresie.

Czy zatem w przypadku śmigła i mocy silnika w modyfikowanych samolotach – więcej znaczyło lepiej? Nie zawsze, a przykładem tego jest piękny i szybki „Spitfire” z najmocniejszym silnikiem Rolls Royce „Griffon”. Zastosowanie tych zmian, stworzyło z poprawnie latającej maszyny prawdziwie narowistą bestię, wymagającą ogronej uwagi pilota.

Ale wersje te bardzo dzielnie służyły na froncie latając, jako maszyny rozpoznawcze i przechwytujące szczególnie przeciw bombom V1.

Na zdjęciach możecie podziwiać piękne linie „Spitfire” różnych wersji - moim zdaniem najpiękniejszego samolotu jednosilnikowego II wojny światowej. 

Tu linki do moich opowieści o innych samolotach. Mamy wakacje więc można poczytać sobie do poduszki:

O "Catalinie":      https://www.salon24.pl/u/alpejski/1042751,pamieci-issaca-laddona-i-jego-samolotu-dwoch-wschodow-slonca

O "Mosquito":     https://www.salon24.pl/u/alpejski/1085522,drewniany-a-raczej-kompozytowy-rydwan-raf

O "Lightningu":  https://www.salon24.pl/u/alpejski/861284,jak-blyskawica-zestrzelila-admirala-i-jak-ukaszona-przez-zmije-przewiozla-malego-ksiecia-do-rozy 

O "Lancasterze" i Me 110: https://www.salon24.pl/u/alpejski/870190,hotel-brawo-tango-i-jego-przeciwnik

O F-15 "Eagle":  https://www.salon24.pl/u/alpejski/1136079,samolot-jak-plaster-miodu

O C-17 "Globemaster": https://www.salon24.pl/u/alpejski/1159513,823-pasazerow-na-pokladzie-i-dzielny-c-17-globemaster

O B-1b "Lancer": https://www.salon24.pl/u/alpejski/1112230,hej-hej-ulani-malowane-dzieci-ilu-was-do-norwegii-dzisiaj-przyleci