01_Samoloty_Pulawskiego.pdf

Polska Technika Lotnicza

MATERIAŁY HISTORYCZNE

KLUB MIŁOŚNIKÓW HISTORII POLSKIEJ TECHNIKI LOTNICZEJ • MUZEUM TECHNIKI W WARSZAWIE

OD REDAKCJI

Wydawanie w niewielkim nakładzie „Materiałów Historycznych" na temat „Polskiej

Techniki Lotniczej" ma na celu zbieranie i utrwalanie informacji dotyczących rozwoju

poszczególnych polskich samolotów, śmigłowców czy szybowców, ewentualnie innych

konstrukcji lotniczych. Impulsem do ich wydawania stały się spotkania odczytowe w

Muzeum Techniki w Warszawie z cyklu „Problemy rozwoju samolotów". Spotkania te są forum

wymiany doświadczeń konstruktorów, pilotów doświadczalnych, użytkowników statków

latających oraz historyków techniki lotniczej i miłośników tej tematyki. Spotkania te w miarę

możności poświęcone są tematom, faktom i informacjom mało znanym, lub dotychczas nie

opublikowanym.

Każdy z uczestników spotkań, lub zainteresowanych tą tematyką może swe

opracowania złożyć redakcji na piśmie, z propozycją publikacji. Muszą być one w zwięzłej

formie, przepisane na komputerze czcionką Arial 11 pkt, bez interlinii, na szerokość 18 cm.

Wszystkie materiały cenne merytorycznie i wnoszące nowe informacje oraz mówiące o

nieznanych sprawach - będą zamieszczane.

PROBLEMY ROZWOJU SAMOLOTU

Jak ie problemy powstają podczas rozwoju samolotu i jak są rozwiązywane?

1. Koncepcja samolotu. Często koncepcję samolotu tworzy konstruktor, nim pojawi się

zainteresowanie ze strony odbiorców. Jest to wizja techniczna jakiegoś pomysłu. Czasem odbiorca

wskazuje na zainteresowanie określonym pomysłem. Koncepcja w trakcie projektowania stale się

rozwija.

2. Zapotrzebowanie. Pierwszym bardzo poważnym problemem jest zaistnienie zapotrzebowania

na jakiś rodzaj samolotu. Jest to zapotrzebowanie przyszłego odbiorcy, czyli użytkownika. Ważne

jest jak dużo samolotów danego typu zamierza kupić i czy jest w stanie je nabyć. Zapotrzebowanie

może się zmieniać, w związku ze zmieniającą się sytuacją gospodarczą i międzynarodową oraz gdy

powstają nowe kategorie sprzętu, które lepiej zaspokajają daną potrzebę. Tak myśliwce tłokowe

zostały wyparte przez odrzutowe, samoloty łącznikowe przez śmigłowce, czy szkolne szybowce

jednomiejscowe przez dwumiejscowe.

3. Wymagania zamawiającego. Są to tzw. Warunki Techniczne (WT) czy Warunki Techniczno-

Taktyczne (WTT) precyzujące wymagania stawiane nowemu samolotowi pod względem osiągów i

własności, mas, wyposażenia, uzbrojenia, kosztów itp. Czasami są one zbyt wygórowane i w trakcie

realizacji projektu są urealniane. Często zamawiający zmienia swe zdanie na temat wyposażenia,

uzbrojenia, czy napędu, co zazwyczaj prowadzi do wzrostu masy własnej samolotu. Zmiany WT

stwarzają konstruktorom wiele problemów.

4. Możliwości.

a. Możliwości konstruktorów. Konstruktorom na ogół nie brak zapału i pomysłów. Ważne są

jednak ponadto:

- Umiejętności negocjowania z zamawiającym i przełożonymi

- Umiejętności organizacyjne i tworzenia klimatu współpracy w zespole

- Talent (zdolności twórcze i krytyczne)

- Wiedza i znajomość dorobku innych (w tym dostęp do tego dorobku)

- Doświadczenie

1/2004

- Możliwości czasowe, oraz liczebność wykwalifikowanego zespołu

b. Możliwości finansowe. Zależne w pierwszym rzędzie od możliwości zamawiającego i

wytworni.

c. Możliwości techniczne (czyli wykonawcze). Możliwości warsztatowo-produkcyjne decydują o

możliwości realizacji konkretnych rozwiązań technicznych. Albo uniemożliwiają stosowanie

pewnych rozwiązań, albo stwarzają nowe możliwości, np. stosowanie nowych technologii.

5. Problemy projektowania. Głównymi problemami projektowania, są:

a. Harmonijne rozwiązanie całej konstrukcji (wraz z zespołem napędowym i wyposażeniem) i

spełnienie WT

b. Nowe rozwiązania konstrukcyjne, w szczególności nowatorskie

c. Wypracowanie metod obliczeniowych

d. Uwzględnienie problemów wynikających z badań aerodynamicznych

e. Uwzględnienie problemów wynikających z prób wytrzymałościowych

f. Dysponowanie możliwością wykonywania prób laboratoryjnych i technologicznych

g. Dostosowanie się do możliwości fabrykacyjnych, zależnych m.in. od skali produkcji

6. Problemy ujawnione podczas prób w locie.

a. Osiągi

b. Własności pilotażowe

c. Własności użytkowe

d. Działanie zespołu napędowego, instalacji i wyposażenia

e. Wady i błędy konstrukcyjne oraz usterki wykonawcze

f. Spełnianie WT

7. Problemy wynikające z eksploatacji.

a. Wady konieczne do usunięcia

b. Ulepszenia poprawiające cechy samolotu i koszty jego eksploatacji

8. Problemy wynikające z produkcji (i jej skali)

a. Ulepszenia ułatwiające produkcję

b. Ulepszenia obniżające koszty produkcji

9. Nowe wersje i odmiany.

a. Wynikające z zapotrzebowania i możliwości odbiorcy

b. Wynikające z dążenia do rozszerzenia zastosowań i znalezienia nowych nabywców

KONSTRUKCJA Z PUNKTU WIDZENIA VE

Według metody Value Engineering (VE), czyli Inżynierii Wartości, każde urządzenie techniczne

przede wszystkim musi spełniać trzy warunki, które decydują o jego przydatności. Można pokusić się na

spróbowanie ustalenia ich dla poszczególnych rodzajów samolotów. Np. dla samolotów pasażerskich i

bojowych prawdopodobnie są to:

- Prędkość wykonania zadania tj. szybki transport czy szybkie wykrycie celu, dotarcie

do niego, trafienie i ucieczka oraz przeciwdziałanie wykryciu przez nieprzyjaciela, na co

pozwalają: wznoszenie, prędkość maksymalna, zasięg, zwrotność, wyposażenie i możliwość

operowania z istniejących lotnisk.

- Przeniesienie odpowiedniej ilości ładunku tj. odpowiedniej liczby pasażerów, lub masy

towarów, czy ładunku umożliwiającego skuteczność niszczenia tzn. siła ognia i ładunek bomb, a

także odpowiedniej masy wyposażenia.

- Masowość działania (transportu, czy ataku), która jest zależna od kosztów samolotu i

jego użytkowania.

- Czynniki te decydują czy samolot dobrze spełnia swoje zadanie. Oczywiście niezbędne jest, by

nie miał zasadniczych wad uniemożliwiających jego systematyczną i bezpieczną eksploatację.

Andrzej GIass

PROBLEMY KONSTRUOWANIA SAMOLOTÓW MYŚLIWSKICH PUŁAWSKIEGO

Inż. Zygmunt Puławski zginął w wypadku lotniczym 21 III 1931 r w wieku 29 lat. W Państwowych

Zakładach Lotniczych w Warszawie pracował tylko 3 lata i 3 miesiące. Mimo to stał się najbardziej

znanym konstruktorem samolotów PZL.

I. Koncepcja myśliwców Puławskiego

Stworzenie koncepcji nowatorskiego samolotu polega na zebraniu i wykorzystaniu

dotychczasowego światowego dorobku i na dołożeniu do niego swojej nowej cegiełki. Ile cegiełek dołożył

Puławski? Co wniósł nowego? Jakie problemy musiał rozwiązać tworząc swe samoloty myśliwskie?

Puławski postawił sobie za cel zbudowanie szybkiego, zwrotnego, o dobrej widoczności i dużej

wytrzymałości metalowego samolotu myśliwskiego. Niewątpliwie znał problem za małej wytrzymałości

używanych wówczas w Polsce samolotów Spad S.61.

1. C ałkowicie metalowa konstrukcja. W latach 1938-1929, gdy Puławski projektował swój pierwszy

samolot myśliwski, na świecie i w Polsce budowano przede wszystkim samoloty o konstrukcji drewnianej

lub mieszanej. Anglicy próbowali tworzyć samoloty o szkielecie stalowym, a francuski Breguet

o szkielecie z duralu. Nieliczne wytwórnie budowały z duralu samoloty o konstrukcji kratownicowej

z pokryciem z blachy falistej lub rzadko żłobkowanej. Takie samoloty w Niemczech konstruował

Dornier, Junkers i Rohrbach, we Francji Wibault, a w ZSRR Tupolew. Szef polskiego lotnictwa

wojskowego płk. L. Rayski, uważając, że największą przyszłość mają samoloty wojskowe, przed nowo

utworzoną w 1928 r. wytwórnią PZL postawił zadanie budowy takich samolotów. By ułatwić to

zadanie, zakupił licencję na samolot myśliwski Wibault 7, który nie miał wyróżniających się własności,

lecz miał zapoznać wytwórnię z nową technologią. Puławskiemu przypadło zadanie skonstruowania

pierwszego polskiego samolotu o całkowicie metalowej konstrukcji. Skorzystał on ze wzoru Wibaulta

stosując pokrycie z blachy z rzadko rozstawionymi żłobkami oraz z systemu nitowania pokrycia

skrzydeł i usterzenia do brzegów żeber wystających poza obrys profilu.

2. Mewie skrzydło Puławskiego. Puławski odrzucił powszechnie wówczas stosowany układ

dwupłata i zaprojektował samolot o układzie zastrzałowego górnopłata, lecz nie w formie na ogół

stosowanej tzw. parasola, tzn. ze skrzydłem położonym powyżej kadłuba a umocowanym na słupkach.

Puławski stworzył nowy układ mewiego skrzydła załamanego i zwężonego w pobliżu kadłuba. Było to

rozwiązanie korzystne aż z trzech punktów widzenia: widoczności z kabiny, wytrzymałości konstrukcji i

aerodynamiki. Czy była to w pełni oryginalna koncepcja? W 1917 r w Niemczech był zbudowany prototyp

dwupłatowego samolotu Aviatic CV z mewim górnym płatem. Jego zdjęcie opublikowano w książce-

katalogu samolotów świata „Jane's All the World Aircraft 1919". Trudno dziś powiedzieć, czy Puławski je

widział, lecz w tym okresie studenci i konstruktorzy bardzo pilnie studiowali prasę i wydawnictwa

zagraniczne, których z tego zakresu nie było wiele. W 1929 r w czasopiśmie „Młody Lotnik" był

zamieszczony rysunek amerykańskiego górnopłata z płatem zwężonym i ścienionym przy kadłubie.

Rysunek ten zapewne wcześniej pojawił się w prasie zagranicznej. Podobny układ miał płat samolotu

Stanisława Praussa PS-1 z 1928 r, z pogrubioną częścią skrzydeł w pobliżu mocowania zastrzałów.

Można powiedzieć, że mewie skrzydło Puławskiego było połączeniem tych trzech koncepcji, eliminując

ich wady a tworząc równocześnie nowe pozytywy, w szczególności dużą wytrzymałość. Puławski

słusznie dał największą grubość płata w miejscu mocowania zastrzałów, gdyż zapewniało to uzyskanie

największej wytrzymałości płata. Wytrzymałość skrzydła Puławskiego, jak wykazały próby statyczne, była

1,5-krotnie wyższa od wymaganej, gdyż współczynnik obciążenia niszczącego wynosił 19, wobec

wymaganego 12,8. Prócz mewiego skrzydła podpartego zastrzałami, Puławski opatentował skrzydło

mewie usztywnione linkami, lecz było to rozwiązanie mniej sztywne.

3. Podwozie nożycowe. Kolejnym novum 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, Puławski uzyskał ściskanie amortyzatora powodując oddziaływanie dźwigni na cięgna,

które dopiero wywoływały ściskanie amortyzatora. Zaletą rozwiązania było schowanie amortyzatorów

w kadłubie, co zmniejszało opór aerodynamiczny samolotu.

Rozwiązania te zastosował Puławski na swym pierwszym samolocie PZL P.1, oblatanym przez

Bolesława Orlińskiego w sierpniu 1929 r.

II. Dalszy rozwój koncepcji Puławskiego - PZL P.7

1. Zmiana układu silnika. Jednym z założeń Puławskiego było stosowanie silnika rzędowego

o układzie V dla uzyskania dobrej widoczności do przodu. W 1929 r szef Departamentu Aeronautyki

Min. Spraw Wojskowych płk. L. Rayski, po przeprowadzeniu analizy sytuacji w dziedzinie silników

lotniczych, podjął decyzję o produkowaniu w Polsce tylko silników gwiazdowych. Ich zaletą była

o 15% mniejsza masa, prostsza i tańsza w produkcji konstrukcja, większa odporność na przestrzelenie

i mniejsze zużycie paliwa. Zakupiona została licencja na angielskie silniki Bristol. Puławski zastał

postawiony przez zamawiającego w przymusowej sytuacji. Zmiana silnika zmusiła do zmiany konstrukcji

kadłuba. Kadłub o przekroju prostokątnym był dostosowany do silnika rzędowego. Prowadzone u nas

w tym czasie próby samolotu treningowego PWS-11 z silnikiem gwiazdowym wykazały, że prostokątny

kadłub jest przyczyną dużych wirów za silnikiem. Dopiero zastosowanie kadłuba o przekroju

kołowym usunęło te kłopoty. Puławski musiał więc przekonstruować kadłub swego samolotu.

Samolot z nowym silnikiem otrzymał oznaczenie PZL P.6, a jego wersja z silnikiem ze sprężarką- PZL

P.7. Puławski opracował projekty tych samolotów w zimie 1929/1930. W sierpniu 1930 r B. Orliński

oblatał prototyp P.6, zaś w październiku 1930 r prototyp P.7.

2. Półskorupowa konstrukcja tyłu kadłuba. Kołowy przekrój narzucił konstruktorowi konieczność

odejścia od konstrukcji kratownicowej i zaprojektowanie kadłuba półskorupowego. W 1929 r była to

konstrukcja nowatorska, zastosowana w tymże roku w USA przez Johna Northropa na samolocie Alpha.

Puławski był jednym z pionierów tej konstrukcji w Europie. Ponieważ była to nowość, jej technologia

stwarzała problemy. Gdy w 1931 r uruchomiono produkcję seryjną samolotów PZL P.7, pierwsze 10

kadłubów było skrzywione o 30 mm w stosunku do osi symetrii. Musiano je złomować. Dopiero

opracowanie technologii dzielenia tylnej części kadłuba na połówki i późniejsze ich łączenie, rozwiązało

problem.

3. Blacha drobnożłobkowana i nitowanie systemu Puławskiego. Skrzydła prototypów PZL P.6 i P.7

pod względem konstrukcji były zbliżone do skrzydeł P.1. Natomiast skrzydła seryjnych samolotów P.7

i następnych typów, czyli P.11 i P.24 różniły się pod dwoma względami. Prawdopodobnie były to

pomysły Puławskiego, choć zrealizowano je w drugiej połowie 1931 r, po jego śmierci. Mógł też mieć w

nich udział jego następca, inż. Wsiewołod Jan Jakimiuk. Pierwszą różnicą było zastąpienie blachy

ze żłobkami rozstawionymi co 5 cm, przez cieńszą, gdyż o grubości 0,32 mm, blachą

drobnożłobkowana z falami o rozstawie 5 mm, Puławski na prototypach PZL P.8 i PZL P.11

eksperymentował z blachą całkowicie gładką, lecz to rozwiązanie odrzucił. Drugim pomysłem było

zlikwidowanie na górnej powierzchni skrzydeł i usterzenia wystających żeber, do których

nitowano pokrycie. Dobry dostęp do nitowania zapewniało pozostawienie żeber typu Wibault od

spodu skrzydeł i usterzenia. Pokrycie wierzchu nitowano na płasko do żeber. Pozwoliło to na

uzyskanie gładszej górnej powierzchni, czyli zmniejszyło opory aerodynamiczne. Było to rozwiązanie

nowatorskie.

III. Konstrukcje dojrzałe -PZL P.11 i P.24

1. Dojrzewanie samolotu. Do tego by samolot jakiegoś typu był pozbawiony zasadniczych wad

i miał wyraźne zalety, zazwyczaj nie wystarczają próby jednego czy kilku prototypów, lecz jest to

wynikiem jego rozwoju poprzez szereg jego kolejnych odmian seryjnych. Dopiero taki proces, trwający

szereg lat, daje w wyniku dojrzałą konstrukcję. W przypadku samolotów myśliwskich Puławskiego, były

nimi dopiero PZL P.11c i P.11f, które miały dobrą opinię zarówno u pilotów polskich jak i rumuńskich.

2. Problemy samolotu PZL P.24. Choć samoloty PZL P.24 uważa się za najwyższy stopień rozwoju

myśliwców Puławskiego - miały one kilka cech gorszych niż P.11. Z powodu większej mocy silnika i

działek, były cięższe i mniej zwrotne. Użyte na nich silniki Gnôme-Rhône były uważane za bardziej

zawodne. Natomiast dodatnią cechą P.24 była ich większa prędkość maksymalna.

3. Ujemne skutki rozwoju samolotu. Najpoważniejszym ujemnym skutkiem rozwoju samolotu jest

„tuczenie się" samolotu, czyli stały wzrost jego masy. Wiąże się to ze wzrostem mocy zastosowanych

silników, ze wzrostem uzbrojenia oraz ze zwiększaniem wyposażenia samolotu.

Bibliografia

1. GIass A., PZL P.7, cz.l. Gdańsk 2000

2. Glass A., KopańskiT., Makowski T., PZL P.11, cz.l, Gdynia 1983

3. Glass A., PZL P.24 A-G, Lublin 2004

Andrzej Glass

..PUŁAWSZCZAKI" Z PUNKTU WIDZENIA CHARAKTERYSTYK LOTNYCH.

PRÓB I UŻYTKOWANIA

Metoda. Przy ocenie samolotów historycznych jedynie rozsądne jest zastosowanie oceny

względnej, dokonywanej przez porównanie ich charakterystyk ze sprzętem, który był użytkowany

w okresie bezpośrednio poprzedzającym te samoloty lub równoczesnym. Te charakterystyki składają się

z osiągów i tzw. własności lotnych, czyli inaczej cech pilotażowych.

Należy tu wskazać na pewną trudność, jaka istniała zarówno wówczas, jak i jeszcze wiele lat

później. Mianowicie charakterystyki osiągowe składają się z kilku podstawowych wielkości i metody ich

pomiaru zostały dość wcześnie opracowane i wprowadzone do stosowania, stwarzając podstawę do po-

równań ilościowych.

Natomiast tak zwane własności lotne tj. własności samolotu pozwalające na jego bezpieczne

użytkowanie bez nadmiernych wymagań umiejętności, koncentracji i wysiłku ze strony pilota, dość

długo nie posiadały opracowanych metod oceny ilościowej i opierano się na ocenie indywidualnej pilotów

posiadających duże doświadczenie i tzw. pozycję, czyli wysoką ocenę decydentów. Metoda ta ujawnia

dwie wady: z jednej strony jest konserwatywna i nie sprzyja rozwiązaniom nowatorskim, a z drugiej stro-

ny wykorzystywani piloci posiadają bardzo wysokie umiejętności i starają się wykazać, że potrafią wyko-

nywać zadowalająco wymagane manewry. Nie potwierdza się to w późniejszym użytkowaniu samolotu

przez przeciętny personel, który przecież musi wygrywać wojny.

Inna grupą zagadnień, które można poddać ocenie „ex post" są wnioski wynikające z użytkowa-

nia.

Samoloty używane w okresie poprzedzającym samoloty Puławskiego

Warto krótko przyjrzeć się, jakie samoloty i o jakich cechach użytkowane były do podobnych ce-

lów przez polskie lotnictwo wojskowe w okresie poprzedzającym powstawanie samolotów Puławskiego.

Ich podstawowe charakterystyczne parametry zawiera tabela Nr 1.

Bleriot SPAD S-61C1 - dwupłat myśliwski o konstrukcji drewnianej z silnikiem rzędowym. Proto-

typ wykonał pierwszy lot 6 XI 1923. Sprowadzono ich do Polski 256 egzemplarzy plus około 10 wykonano

w kraju, co przekraczało potrzeby etatowe ówczesnych jednostek lotniczych. Do pułków wprowadzone w

1926 roku, stały się w przez kilka następnych lat podstawowym sprzętem myśliwskim lotnictwa polskiego.

Samolot jak na owe czasy był szybki i zwrotny. Osiągał prędkość maksymalną nad ziemią

(h=15m) 227 km/h i średnią prędkość wznoszenia 6,7m/sek. Początkowo cieszył się dobrą opinią,

która się stopniowo obniżała.

Jeżeli chodzi o własności lotne, to najwięcej kłopotu sprawiał korkociąg, w którym samolot zwięk-

szał szybko prędkość samoobrotu i po kilku zwitkach stawał się niewyprowadzalny i to całkowicie (wg

obecnych wymagań dla korkociągu samolotów akrobacyjnych traktuje się korkociąg jako niewyprowa-

dzalny, jeżeli opóźnienie przy wyprowadzaniu przekroczy 1 i ½ zwitki podczas wyprowadzania aż do 6

zwitek). Samolot miał też tendencję do wypłaszczania korkociągu, tj. przechodzenia do korkociągu pła-

skiego. Ponadto przy nieumiejętnie wykonywanej pętli potrafił wchodzić w płaski korkociąg z pozycji ple-

cowej.

Inną sprawą związaną z użytkowaniem tych samolotów była ich wysoka zawodność techniczna.

W efekcie samolot cechowała duża wypadkowość. Zestawienia wypadków śmiertelnych na samolotach

SPAD 61C1 zamieszczone w książce Andrzeja Morgały wymienia 31 przypadków. Znaczna ich cześć

stanowiło po prostu urwanie się skrzydeł podczas lotu. Nie wszystkie wypadki kończyły się śmiercią. Było

ich jednak wiele.

Władze lotnicze uznały za celowe przeprowadzenie prób statycznych. W grudniu 1928 i styczniu

1929 wykonano próby na dwóch egzemplarzach. Wykazała one, iż rzeczywisty współczynnik obciążenia

niszczącego jest o połowę mniejszy od podawanego w specyfikacji (6 zamiast 13).

Trzeba było ograniczyć wykonywanie na nich akrobacji, a następnie całkowicie wycofać z użyt-

kowania.

Bleriot SPAD S-51C1 - dwupłat myśliwski o konstrukcji mieszanej z silnikiem gwiazdowym Jupi-

ter. Właśnie w związku z nastawianiem się polskiego lotnictwa na silniki gwiazdowe zostało zakupionych

50 sztuk tych samolotów, które pojawiły się w 1927 r. w 1 Pułku Lotniczym w Warszawie.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: