Шестерня синхронизации - Synchronization gear

Шестерня синхронизации Мессершмитт Bf 109 E скорректирован (январь 1941 г.). Деревянный диск, прикрепленный к пропеллеру, используется для обозначения того, где каждый снаряд проходит через дугу пропеллера.

А синхронизатор (также известный как синхронизатор пистолета или механизм прерывателя) был устройством, используемым однодвигательным конфигурация трактора самолет, чтобы стрелять вперед по дуге его вращения пропеллер без попадания пуль в лезвия. Это позволяло наводить на цель самолет, а не орудие.

Было много практических проблем, в основном возникающих из-за изначально неточной природы стрельбы из автоматического оружия, большой (и изменяющейся) скорости лопастей вращающегося пропеллера и очень высокой скорости, на которой должна была работать любая шестерня, синхронизирующая их. На практике все известные механизмы работали по принципу активного «срабатывания» каждого выстрела, как в полуавтоматическом оружии.

Разработка и эксперименты с синхронизацией оружия велись в Франция и Германия в 1913–1914 гг., следуя идеям Август Эйлер, который, кажется, первым предложил установить стационарное вооружение, стреляющее по направлению полета (в 1910 г.). Тем не менее, первое практическое - хотя и далеко не надежное - оборудование, которое было введено в эксплуатацию, было установлено на Истребители Fokker Eindecker, поступившего в эскадрилью с German Air Service в середине 1915 г. Успех Eindecker привел к появлению множества устройств синхронизации орудий, кульминацией которых стала достаточно надежная гидравлическая передача British Constantinesco 1917 года. К концу войны немецкие инженеры были на пути к совершенствованию механизма с использованием электрического, а не механического или гидравлического механизма. связь между двигателем и пистолетом, причем пистолет запускается соленоид а не с помощью механического «спускового механизма».

С 1918 до середины 1930-х годов штатным вооружением истребителя оставались два синхронизированных пулемета винтовочного калибра, стреляющие вперед по дуге винта. Однако в конце 1930-х годов главная роль истребителя все чаще заключалась в уничтожении больших цельнометаллических бомбардировщики, для которого «традиционное» легкое вооружение было недостаточным. Поскольку было непрактично пытаться разместить более одного или двух дополнительных орудий в ограниченном пространстве, доступном в передней части фюзеляжа одномоторного самолета, это привело к увеличению доли вооружения, установленного в крыльях, стреляющих вне дуги. пропеллера. Неоспоримое дублирование синхронизирующих шестерен не было окончательно до появления реактивный двигатель и отсутствие пропеллера для синхронизации орудия.

Номенклатура

Механизм, позволяющий автоматическому оружию стрелять между лопастями вращающегося пропеллера, обычно называют механизмом прерывателя или синхронизатором. Оба эти термина более или менее вводят в заблуждение, по крайней мере, в том, что касается объяснения того, что происходит, когда шестерня работает.[1]

Термин «прерыватель» означает, что шестерня приостанавливает или «прерывает» стрельбу из ружья в точке, где одна из лопастей винта проходит перед его дулом. Сложность в том, что даже относительно медленно вращающиеся винты самолетов времен Первой мировой войны обычно поворачивались дважды или даже трижды для каждого выстрела, который мог произвести современный пулемет. Таким образом, двухлопастной пропеллер будет препятствовать пушке шесть раз за каждый цикл стрельбы, а четырехлопастной - двенадцать раз. Другими словами, «прерванная» пушка «блокировалась» более сорока раз в секунду,[2] при этом он стрелял со скоростью около семи выстрелов в секунду. Неудивительно, что разработчики так называемых механизмов прерывателя сочли это слишком проблематичным, чтобы предпринимать серьезные попытки, поскольку промежутки между «прерываниями» были бы слишком короткими, чтобы оружие могло вообще выстрелить.[3]

И все же «синхронизация», в обычном понимании этого слова, между скорострельностью пулемета (стрельба как таковая, полностью автоматическая) и число оборотов в минуту вращающегося винта самолета также концептуально невозможно.[4] Пулемет обычно производит постоянное количество выстрелов в минуту, и хотя это можно увеличить, например, путем усиления и увеличения натяжения возвратной пружины или перенаправления газов, производимых при каждой стрельбе, его нельзя изменять по желанию, пока пистолет работает. С другой стороны, пропеллер самолета, особенно до появления пропеллер с постоянной скоростью, поворачивались с разной скоростью вращения в минуту, в зависимости от настройки дроссельной заслонки, а также от того, набирал ли самолет, летел по горизонтали или пикировал. Даже если бы было возможно выбрать конкретную точку на тахометре авиационного двигателя, при которой циклическая скорость пулемета позволила бы ему стрелять через дугу винта, это было бы очень ограничивающим фактором.[5]

Было указано, что любой механизм, позволяющий достичь этого подвига, можно описать как «прерывание» огня из ружья (до такой степени, что оно больше не работает как автоматическое оружие вообще), а также как «синхронизацию» или «синхронизируйте» огонь так, чтобы он совпадал с оборотами пропеллера.[6]

Компоненты

Типичная синхронизирующая передача состоит из трех основных компонентов.

У пропеллера

Пропеллер Альбатроса C.III. Одна лопасть повреждена из-за неисправной или плохо отрегулированной синхронизирующей шестерни

Во-первых, требовался метод определения положения винта в данный момент. Обычно кулачок, приводимый либо непосредственно от самого карданного вала, либо от какой-либо части трансмиссии, вращающейся с той же скоростью, что и гребной винт, генерировал серию импульсов с той же скоростью, что и обороты гребного винта.[7] Были исключения из этого. Некоторые шестерни помещали кулачок внутри самого спускового механизма пушки, и импульсы выстрела иногда приходились на каждые два или три оборота гребного винта или, особенно в случае гидравлических или электрических передач, с частотой два или более за каждый оборот. На схемах в этом разделе для простоты предполагается, что один импульс на один оборот, так что каждый синхронизированный патрон «нацелен» на одну точку на диске гребного винта.

Синхронизированная пушка ведет плохо «рассинхронизированно». Все или большинство снарядов поражают одну лопасть пропеллера, быстро его разрушая.

Время каждого импульса необходимо было отрегулировать так, чтобы оно совпадало с «безопасным» периодом, когда лопасти гребного винта были далеко от дороги, и эту настройку необходимо было периодически проверять, особенно если гребной винт был заменен или переоборудован. а также после капитального ремонта двигателя. Ошибки в этой настройке (или, скажем, проскальзывание кулачкового колеса на миллиметр или два, или прогиб толкателя)[Примечание 1] вполне может привести к каждый пуля попала в пропеллер - худший результат, чем если бы выстрел был произведен через винт без какого-либо управления. Другой основной тип отказа связан с разрывом потока пусковых импульсов, обычно из-за заклинивания или разрушения (или разрушения) генератора или звеньев. Это просто означало, что пушка больше не стреляла, и было частой причиной «заклинивания» синхронизированных орудий.

Скорость гребного винта и, следовательно, расстояние, которое он прошел между выстрелом из пушки и попаданием пули в диск гребного винта, менялись по мере изменения частоты оборотов двигателя. Там, где начальная скорость была очень высокой, а орудия располагались далеко вперед, так что пули имели очень короткое расстояние до диска винта, это различие можно было в значительной степени игнорировать. Но в случае оружия с относительно низкой начальной начальной скоростью или любого орудия, расположенного далеко от винта, вопрос может стать критическим.[8] и в некоторых случаях пилот должен был свериться со своим тахометром, следя за тем, чтобы обороты его двигателя были в пределах «безопасного» диапазона перед выстрелом, в противном случае он рисковал быстро разрушить его пропеллер.[Заметка 2]

У пистолета

Попытка синхронизировать неподходящее ружье или неисправные / несопоставимые боеприпасы - «ложные» выстрелы, некоторые из которых могут попасть в винт.

Второе требование касалось ружья, которое могло бы надежно стрелять (или «прерывать» его огонь). именно так когда шестерня "сказала" это. Не все автоматическое оружие одинаково поддаются синхронизации. Когда он был готов к стрельбе, синхронный пулемет в идеале должен был иметь патрон в казенной части, затвор должен быть закрыт, а затвор был взведен (так называемый "закрытый болт " позиция).[9] Сложность заключалась в том, что несколько широко применяемых автоматов (особенно Пистолет Льюиса и итальянский Revelli) были вызваны открытый болт, так что обычно между срабатыванием пушки и ее выстрелом был небольшой, но переменный интервал.[10] Это означало, что их невозможно было синхронизировать без значительных изменений.[11]

На практике выяснилось, что для стрельбы из ружья необходимо полуавтоматический Режим.[12] Когда пропеллер вращался, на орудие передавалась серия «стреляющих импульсов», эффективно «нажимая на спусковой крючок», чтобы произвести один выстрел. Большинство этих импульсов улавливают ружье в ходе цикла выстрела, то есть когда оно «занято» выбросом отработанного патрона или заряжанием нового, и будут «потрачены впустую»; но в конце концов цикл стрельбы был завершен, и орудие было готово к стрельбе. Затем он должен был «дождаться» следующего импульса от механизма, и, получив его, он выстрелил. Эта задержка между готовностью к стрельбе и фактической стрельбой - это то, что замедляет темп стрельбы по сравнению с пулеметом, стреляющим свободным огнем, который стреляет в тот момент, когда он готов к стрельбе; но при условии, что снаряжение функционировало правильно, орудие могло довольно быстро стрелять между вращающимися лопастями гребного винта, не задев их.[7]

Некоторые другие пулеметы, например австрийские Шварцлозе и американский Марлин, оказался менее чем идеально приспособленным к синхронизации, хотя в конечном итоге предсказуемая стрельба «одиночным выстрелом» была достигнута, как правило, путем модификации спускового механизма для имитации стрельбы «с закрытым затвором». Большинство оружия, которое было успешно синхронизировано (по крайней мере, в период Первой мировой войны), было (например, немецкое Парабеллум и "Шпандау "пушки и англичане Виккерс ) на основе оригинала Максим пистолет 1884 года - оружие с закрытым затвором, приводимое в действие отдачей ствола.[13] Прежде чем эти различия были полностью поняты, много времени было потрачено на попытки синхронизировать неподходящее оружие.[14]

Даже оружие с закрытым затвором нуждалось в надежных боеприпасах.[15] Если колпачок в патроне неисправен до такой степени, что стрельба из пистолета задерживается на крошечную долю секунды (довольно частый случай на практике с боеприпасами массового производства), это не имеет большого значения в случае пистолета в используется пехотой на земле, но в случае синхронизированного «авиационного» орудия такая задержка может привести к некорректной стрельбе, достаточно «несвоевременной», чтобы она могла попасть в винт.[16] Очень похожая проблема могла возникнуть, когда масса специального снаряда (например, зажигательного или взрывного) была достаточно разной, чтобы вызвать существенную разницу в начальной скорости. [17] Это усугублялось дополнительным риском для целостности винта из-за характера снаряда.

«Триггерный двигатель» теоретически может иметь две формы. Самый ранний патент (Schneider 1913) предполагал, что синхронизирующая шестерня периодически предотвратить выстрел из пистолета, таким образом действуя как настоящий или буквальный "прерыватель". На практике все "реальные" синхронизирующие шестерни, для которых у нас есть надежные технические детали, напрямую выстрелил из пистолета: управлять им, как если бы это было полуавтоматическое оружие, а не полностью автоматическое.

Связь между пропеллером и пушкой

Третье требование - синхронизация связи между «машинами» (двигателем и пушкой). Многие ранние шестерни использовали сложный и по своей природе хрупкий коленчатый рычаг и рычажный механизм толкателя, который мог легко заклинивать или выходить из строя иным образом, особенно когда требовалось работать на более высоких скоростях, чем они были предназначены. Существовало несколько альтернативных методов, включая колебательный стержень, гибкий привод, столб гидравлической жидкости, кабель или электрическое соединение.

Как правило, механические системы уступали гидравлическим или электрическим, но ни одна из них никогда не была полностью надежной, а синхронизирующие шестерни в лучшем случае всегда оставались подверженными случайным сбоям. В Люфтваффе туз Адольф Галланд в мемуарах периода войны Первый и последний описывает серьезный инцидент с ошибкой синхронизации в 1941 году.[18]

Скорострельность

Первоначальное вооружение прототипа Fokker E.IV "три Spandau" до того, как было снято левое орудие. Серийные образцы имели две пушки, расположенные симметрично.

Пилот обычно держал цель в поле зрения лишь на мгновение, поэтому концентрация пуль была жизненно важной для достижения «убийства».[13] Даже хрупкие самолеты времен Первой мировой войны часто подвергались удивительно большому количеству попаданий, чтобы их сбить, позже и более крупные самолеты снова были намного труднее. Было два очевидных решения - установить более эффективное оружие с более высокой циклическая скорострельность, или увеличить количество орудий унесенный.[Заметка 3] Обе эти меры затрагивают вопрос синхронизации.

Ранние синхронизированные орудия периода 1915–1917 годов имели скорострельность в районе 400 выстрелов в минуту. При такой относительно неторопливой скорострельности синхронизатор может быть настроен таким образом, чтобы выдавать одиночный импульс стрельбы через каждые два или три оборота винта, что делает его более надежным без чрезмерного снижения темпов стрельбы. Чтобы управлять более быстрой пушкой, например, с циклической скоростью 800 или 1000 выстрелов в минуту, необходимо было подавать хотя бы один импульс (если не два) на каждый оборот винта, что делало его более подверженным отказу. Сложный механизм системы механических рычагов, особенно типа «толкатель», мог легко расколоться на куски при движении с такой скоростью.

Финальная версия Fokker Eindecker, Фоккер Е.IV пришел с двумя Пулеметы lMG 08 "Шпандау";[19] это вооружение стало стандартным для всех Немецкие разведчики типа D начиная с Альбатрос Д.И..[Примечание 4] С появления Сопвит Кэмел и SPAD S.XIII в середине 1917 года, вплоть до конца синхронизации орудий в 1950-х годах, установка с двумя орудиями была международной нормой. Очевидно, что одновременный выстрел из двух орудий был бы неудовлетворительным. Оружие необходимо, чтобы стрелять в той же точке на диске гребного винта, что означает, что один должен был выстрелить на долю секунды позже, чем другой. Вот почему ранние механизмы, предназначенные для одного пулемета, необходимо было модифицировать, чтобы обеспечить удовлетворительное управление двумя орудиями. На практике, по крайней мере, часть механизма пришлось дублировать, даже если два оружия не синхронизировались по отдельности.

История

Рисунок из патента Эйлера 1910 года на пулемет с фиксированным передним ходом

С самого начала практических полетов рассматривались возможные варианты использования самолетов в военных целях, хотя не все авторы пришли к положительным выводам по этому поводу. К 1913 г. военные учения в Великобритании, Германии и Франции подтвердили вероятную полезность самолетов для разведки и наблюдения, и это было воспринято несколькими дальновидными офицерами как подразумевающее необходимость сдерживания или уничтожения разведывательных машин противника. Таким образом, воздушный бой отнюдь не был полностью неожиданным, и пулемет с самого начала рассматривался как наиболее вероятное оружие.[20]

«Вероятно, преимущество будет иметь самолет, способный стрелять по машине противника. Наиболее подходящим оружием является легкий пулемет с воздушным охлаждением». (из донесения майора Зигерта, немецкий генеральный штаб, 1 января 1914 г.)[21]

В чем не все соглашались, так это в превосходстве, по крайней мере, для атакующего самолета, исправлено орудия, стреляющие вперед, нацеленные путем наведения самолета на цель, а не гибкое оружие, нацеленное не пилотом, а наводчиком.

«Идея соединения пускового механизма с вращением винта - это обман. Возражение такое же, как и в отношении любого положения орудия, которое фиксируется вдоль продольной оси самолета: пилот вынужден лететь прямо на врага, чтобы пожар. При определенных обстоятельствах это крайне нежелательно ". (из того же доклада майора Зигерта)[22]

Еще в 1916 году летчики DH.2 толкатель истребителям было сложно убедить своих старших офицеров в том, что вооружение их самолетов для стрельбы вперед было бы более эффективным, если бы оно было закреплено так, чтобы вести огонь вперед, а не быть гибким.[23] С другой стороны, Август Эйлер запатентовал идею фиксированного ружья еще в 1910 году - задолго до этого. тягач стало нормой, иллюстрируя его патент схемой вооруженного пулеметом толкатель.[22]

Патент Франца Шнайдера (1913–1914)

Чертеж из первого известного патента на механизм, позволяющий стрелять из автоматического оружия через лопасти вращающегося винта самолета.

Независимо от того, вдохновлен ли он оригинальным патентом Эйлера или нет, первый изобретатель, запатентовавший метод стрельбы вперед через трактор винтом был швейцарский инженер Франц Шнайдер, ранее с Nieuport, но к тому времени работая на Компания LVG в Германии.[6]

Патент опубликован в немецком авиационном журнале. Flugsport в 1914 году, что означает, что концепция стала достоянием общественности на ранней стадии.[24] Связь между гребным винтом и пушкой достигается с помощью вращающегося приводного вала, а не поршневого штока. Импульсы, необходимые для приведения в действие спускового крючка или, в данном случае для предотвращения срабатывания спускового крючка, производятся кулачковым колесом с двумя выступами, расположенными на 180 ° друг от друга, расположенным на самом орудии, поскольку стрельба должна прерываться обеими лопастями винта. Насколько известно, не было предпринято никаких попыток построить или испытать действующее рабочее устройство на основе этого патента, который в то время не вызвал особого интереса со стороны официальных властей.[6] Точная форма синхронизирующего механизма, установленного на Schneider's LVG E.I 1915 г., и его связь с этим патентом неизвестна, поскольку никаких планов не сохранилось.[25]

Патент Раймона Солье (1914 г.)

Эскиз по чертежам Моран-Солнье на основе оригинального (1914 г.) французского патента.

В отличие от патентованной конструкции Шнайдера, устройство Солнье было фактически построено и может считаться первым испытанным на практике механизмом синхронизации.[26] Впервые кулачок, производящий движение вперед и назад, передающий импульсы стрельбы к пистолету, расположен у двигателя (в данном случае приводится в действие тем же шпинделем, который приводил в действие масляный насос и тахометр), а сами импульсы передаются. возвратно-поступательным движением, а не вращающимся валом Шнайдера. Идея буквально «прервать» стрельбу из ружья уступает место (вероятно, в результате опыта) принципу нажатия на спусковой крючок для каждого последующего выстрела, как действие полуавтоматического оружия.[27]

Было указано, что это был практический дизайн, который должен был сработать, но этого не произошло.[14] Помимо возможных несоответствий в поставленных боеприпасах, настоящая проблема заключалась в том, что для испытания снаряжения использовалось оружие, работающее на газе. Hotchkiss 8-мм пулемет, заимствованный у французской армии, принципиально не подходил для «полуавтоматической» стрельбы. После первых неудачных испытаний ружье пришлось вернуть, и эксперименты были прекращены.[26]

Поврежден пропеллер из Сопвит Бэби самолет c. 1916/17: пулевые отверстия от пулемета, выпущенного через винт без синхронизатора.

Несинхронизированные пистолеты и концепция «дефлекторного клина»

Когда в 1914 году во Францию ​​прибыли пилоты Британского королевского летного корпуса и Королевской военно-морской авиации, они оказались оснащены самолет-толкач слишком слабые, чтобы нести пулеметы и все еще иметь шанс догнать врага, и тягачи, которые было трудно эффективно вооружить, потому что на пути мешал винт. Среди других попыток обойти это - например, стрельба под углом мимо дуги пропеллера и даже обреченные на провал попытки синхронизировать пистолет Льюиса, который в то время был «стандартным» британским авиационным оружием[28]- было уместно стрелять прямо через дугу винта и «надеяться на лучшее».[29] Большая часть пуль при обычном ходе прошла бы мимо винта, не задев лопасти,[Примечание 5] и каждое лезвие обычно могло выдержать несколько ударов, прежде чем возникла большая опасность его выхода из строя, особенно если оно было связано лентой, чтобы предотвратить раскалывание (см. диаграмму ниже и рисунок слева).[4]

Несинхронизированное орудие - огонь более или менее беспорядочно распределяется по диску пропеллера - большинство снарядов проходит, но некоторые попадают в винт

После того, как его ранние эксперименты по синхронизации потерпели неудачу, Солнье применил метод, который гораздо меньше полагался на статистику и удачу, разработав бронированный лопасти пропеллера, устойчивые к повреждениям.

Утилизированный винт с дефлекторами, захваченный немцами.

К марту 1915 года, когда французский летчик Ролан Гаррос обратился к Солнье с просьбой установить это устройство на его Morane-Saulnier Тип L, они имели форму стальных клиньев, которые отклоненный пули, которые в противном случае могли бы повредить винт или опасно срикошетить.[30] Самому Гарросу и Жюлю Хью (его личному механику) иногда приписывают тестирование и усовершенствование «дефлекторов».[31] Эта грубая система работала по-своему, хотя клинья снижали эффективность гребного винта, а немалая сила удара пуль о лопасти дефлектора должна была создать нежелательную нагрузку на коленчатый вал двигателя.[6]

1 апреля 1915 года Гаррос сбил свой первый немецкий самолет, погибли оба экипажа. 18 апреля 1915 года, после еще двух побед, Гаррос был сбит (наземным огнем) в тылу немецких войск. Несмотря на то, что он смог сжечь свой самолет, Гаррос был схвачен, а его специальный пропеллер был достаточно цел, чтобы отправить его на оценку в Inspektion der Fliegertruppen (Идфлиг) в Дёбериц возле Берлин.[24]

Синхронизатор Фоккера и другие немецкие шестерни

Устройство синхронизации Fokker настроено для наземных испытаний. Деревянный диск записывает точку на диске пропеллера, через которую прошел каждый виток. На диаграмме напротив показан вероятный результат для правильно работающей передачи. Присущие неточности как в снаряжении, так и в срабатывании пистолета, небольшие неисправности в обычных боеприпасах и даже разная частота вращения двигателя - все это в совокупности дает «разброс» попаданий, а не каждую пулю, поражающую диск в точно в том же месте
Исправно функционирующая синхронизирующая передача: все выстрелы произведены в пределах «безопасной» зоны (вдали от гребного винта).

Осмотр пропеллера на машине Гарроса побудил Идфлига попытаться скопировать его. Первоначальные испытания показали, что клинья дефлектора не будут достаточно прочными, чтобы справиться со стандартными немецкими боеприпасами в стальной оболочке, и представители Fokker и Pfalz, двух компаний, уже производящих копии Morane (хотя, как ни странно, не концерн LVG Шнайдера), были приглашены в Дёбериц. осмотреть механизм и предложить способы дублирования его действия.[32]

Энтони Фоккер смог убедить Идфлига организовать аренду пулемета Парабеллум и боеприпасов, чтобы его устройство может быть протестировано, и эти предметы должны быть немедленно доставлены в Fokker Flugzeugwerke GmbH в Шверин (хотя наверное нет в своем вагоне поезда или «под мышкой», как он утверждал после войны).[33]

История его концепции, разработки и установки устройства синхронизации Fokker за 48 часов (впервые найденная в официальной биографии Fokker, написанной в 1929 году) в настоящее время не считается действительной.[34] Другое возможное объяснение состоит в том, что «Моран» Гарроса, частично разрушенный пожаром, имел достаточно следов оригинального механизма синхронизации, чтобы Фоккер мог догадаться, как он работает.[35] По разным причинам это тоже кажется маловероятным,[Примечание 6] и текущий исторический консенсус указывает на устройство синхронизации, которое разрабатывалась командой Fokker (включая инженера Генрих Люббе ) до захвата машины Гарроса.[27]

Фоккер Stangensteuerung передача

Деталь раннего Fokker Eindecker - капот снят, показывая оригинал Fokker Stangensteuerung шестерня соединена непосредственно с приводом масляного насоса в задней части двигателя
Схема производственной формы «Фоккера»Stangensteuerung"механизм синхронизации. Зеленая ручка используется для опускания красного толкателя кулачка на кулачковое колесо, прикрепленное к карданному валу. Когда кулачок поднимает толкатель, синий стержень прижимается к пружине, обеспечивая доступ к желтой спусковой пластине при нажата фиолетовая кнопка включения
Stangensteuerung синхронизированный пулемет установлен далеко вперед на Albatros C.III

Каким бы ни был его исходный источник, очень внимательно следовала первоначальная версия синхронизирующего механизма Fokker (см. Иллюстрацию), а не патент Шнайдера, как утверждали Шнайдер и другие.[Примечание 7] но Солнье. Как и патент Saulnier, снаряжение Fokker было разработано так, чтобы стрелять из ружья, а не прерывать его, и, как и более позднее снаряжение Vickers-Challenger, разработанное для RFC она последовала за Солнье, взяв свой первичный механический привод от масляного насоса роторного двигателя. «Трансмиссия» между двигателем и пушкой была версией возвратно-поступательного толкателя Солнье.[36] Основное отличие заключалось в том, что вместо толкателя, проходящего непосредственно от двигателя к самому пушке, для чего потребовался бы туннель через брандмауэр и топливный бак (как показано на чертежах патента Солнье), он приводился в движение валом, соединяющим масляный насос к небольшому кулачку в верхней части фюзеляжа. В конечном итоге это оказалось неудовлетворительным, поскольку шпиндель механического привода масляного насоса был недостаточно прочным, чтобы выдерживать дополнительную нагрузку.[36]

Прежде чем недостатки первой формы снаряжения стали очевидны, команда Фоккера адаптировала новую систему к новому. Парабеллум MG14 пулемет, и установил его на Fokker M.5K, тип, который в то время служил в небольшом количестве с Fliegertruppen как A.III. Этот самолет, серийный номер подшипника IdFlieg A.16 / 15 стал прямым предшественником пяти построенных предсерийных прототипов M.5K / MG, и был фактически прототипом Фоккер Э.И. - первый серийный одноместный истребитель, вооруженный синхронным пулеметом.[37]

Этот прототип был продемонстрирован IdFlieg лично Фоккером 19–20 мая 1915 г. Дёбериц полигон под Берлином. Лейтенант Отто Паршау к 30 мая 1915 г. прошел испытания этого самолета. Пять серийных прототипов (заводские обозначения M.5K / MG и серийный E.1 / 15 - E.5 / 15[37]) вскоре после этого проходили военные испытания. Все они были вооружены пистолетом Parabellum, синхронизированным с первой версией механизма Fokker. Этот прототип механизма имел настолько короткий срок службы, что потребовалась переработка конструкции, в результате чего была изготовлена ​​вторая, более знакомая производственная форма механизма.

Шестерня, используемая в производстве Eindecker истребители (см. схему) заменили механическую систему приводного вала масляного насоса большим кулачковым колесом, почти легким маховиком, приводимым непосредственно от картер вращающегося роторного двигателя. Толкатель теперь совершал возвратно-поступательное движение непосредственно от «толкателя» на этом кулачковом колесе. В то же время был изменен и используемый пулемет - lMG 08 пулемет, так называемый «Шпандау», заменивший Парабеллум, использовавшийся в прототипе снаряжения. В то время Парабеллум все еще был в очень дефиците, и все доступные образцы требовались как орудия для наблюдателей, причем более легкое и удобное оружие было намного лучше в этой роли.

Считается, что первая победа на истребителе с синхронным орудием произошла 1 июля 1915 года, когда Лейтенант Курт Винтгенс из Feldflieger Abteilung 6bна вооруженном Парабеллумом самолете Fokker M.5K / MG "E.5 / 15" сбил французский Morane-Saulnier Тип L Восток Люневиль.[38]

Исключительное владение исправным синхронизатором орудия позволило немецкому господству в воздухе на Западный фронт известный как Fokker Scourge. Немецкое верховное командование защищало систему синхронизаторов, давая указание пилотам не рисковать над территорией врага в случае, если они будут сбиты и секрет раскрыт, но основные задействованные принципы уже были общеизвестны.[39][Примечание 8] К середине 1916 года несколько синхронизаторов союзников уже были доступны в большом количестве.

К этому времени Fokker Stangensteuerung Механизм, который достаточно хорошо работал для синхронизации одиночного орудия, стреляющего с умеренной циклической скоростью через двухлопастной винт, приводимый в движение роторным двигателем, становился устаревшим.

Stangensteuerung шестерни для "стационарных", т.е.рядные двигатели работали от небольшого кулачка непосредственно за гребным винтом (см. иллюстрацию). Это создало основную дилемму: короткий, довольно прочный толкатель означал, что пулемет должен был быть установлен далеко вперед, чтобы казенная часть орудия была вне досягаемости пилота для устранения заторов. Если орудие было установлено в идеальном положении, в пределах досягаемости пилота, требовалась более длинная штанга, которая имела тенденцию гнуться и ломаться.

Другая проблема заключалась в том, что Stangensteuerung никогда не работал с более чем одним пистолетом. Два (а то и три) орудия, установлен рядом и стрельба одновременно, вызвало бы широкое распространение огня, которое было бы невозможно сопоставить с «безопасной зоной» между вращающимися лопастями гребного винта. Первым ответом Фоккера на это было приспособление дополнительных "последователей" к Stangensteuerung's большое кулачковое колесо, чтобы (теоретически) произвести залп «пульсации», необходимый для обеспечения того, чтобы орудия были нацелены в одну и ту же точку на диске гребного винта. Это оказалось катастрофически нестабильным расположением в случае трех орудий, и было скорее неудовлетворительным даже для двух.[19] По этой причине большинство ранних истребителей-бипланов Fokker и Halberstadt ограничивались одной пушкой.[Примечание 9]

Фактически, создатели новых двухствольных стационарных истребителей Альбатрос в конце 1916 года должны были ввести собственное синхронизирующее устройство, известное как Hedtke gear или Hedtkesteuerung, и было очевидно, что Фоккеру придется придумать что-то принципиально новое.[36]

Фоккер Zentralsteuerung передача

Сдвоенные пушки синхронизируются Zentralsteuerung система в Фоккер Д.VIII истребитель. «Трубы», соединяющие орудия и двигатель, представляют собой гибкие приводные валы.

Он был разработан в конце 1916 года и представлял собой новую синхронизирующую передачу без каких-либо стержней. Кулачок, генерировавший импульсы стрельбы, был перемещен от двигателя к пушке; действующий двигатель спускового крючка теперь генерировал собственные импульсы стрельбы. Связь между винтом и пушкой теперь состояла из гибкого приводного вала, непосредственно соединяющего конец распределительного вала двигателя с пусковым электродвигателем пушки.[40] Кнопка включения пистолета просто включала муфту на двигателе, который приводил гибкий привод (и, следовательно, двигатель спускового крючка) в движение. В некотором смысле это приблизило новое снаряжение к оригинальный патент Schneider (q.v.).

Основным преимуществом было то, что регулировка (чтобы установить, куда должна попадать каждая пуля на диске винта) теперь находилась в самом ружье. Это означало, что каждое орудие настраивалось отдельно, что было важной особенностью, поскольку сдвоенные синхронизированные орудия не были настроены на стрельбу в строгом унисон, а когда они были направлены в одну и ту же точку на диске винта. Каждое орудие могло стрелять независимо, так как оно имело собственный гибкий привод, связанный с распределительным валом двигателя через распределительную коробку, и собственное сцепление. Наличие совершенно отдельного набора компонентов для каждого орудия также означало, что отказ в механизме одного орудия не затрагивал другое.

К середине 1917 года это снаряжение было доступно в больших количествах, к моменту установки на Fokker Dr.I триплан и все более поздние немецкие истребители. Фактически, он стал стандартным синхронизатором для Luftstreitkräfte до конца войны.[41] хотя эксперименты по поиску еще более надежного снаряжения продолжались.[36]

Другие немецкие синхронизаторы

LVG E.I, с кольцом Шнайдера и синхронизированной пушкой, стреляющей вперед, предположительно с механизмом конструкции Шнайдера, о котором в настоящее время ничего не известно
Механизм Шнайдера 1915 года

В июне 1915 года двухместный моноплан, разработанный Шнайдером для компании LVG, был отправлен на фронт для оценки. Его наблюдатель был вооружен новым пулеметом Шнайдера, который становился стандартом для всех немецких двухместных самолетов: пилот, очевидно, был вооружен стационарным синхронным пулеметом.[26] Самолет разбился по пути вперед, и о нем и о его синхронизирующем механизме больше ничего не было слышно, хотя предположительно это было основано на собственном патенте Шнайдера.[25]

Шестерни Albatros

В новые истребители Альбатрос конца 1916 г. были оснащены спаренными орудиями, синхронизированными с Albatros-Hedtke Steuerung снаряжение, которое было разработано Albatros Werkmeister Hedtke.[42] Система была специально предназначена для преодоления проблем, возникших при применении Fokker Stangensteuerung редуктора к рядным двигателям и установкам с двумя пушками и представлял собой разновидность системы жестких толкателей, приводимых в движение от задней части коленчатого вала двигателя. Мерседес D.III двигатель.

В Альбатрос Д.В. использовал новое снаряжение, разработанное Werkmeister Земмлер: ( Albatros-Semmler Steuerung). По сути, это была улучшенная версия шестерни Hedtke.[42]

Официальный приказ, подписанный 24 июля 1917 года, стандартизировал улучшенный Fokker. Zentralsteuerung система для всех немецких самолетов, предположительно включая Альбатросы.[41][43]

Электрические передачи

Немецкие истребители после Первой мировой войны были оснащены электрическими синхронизаторами. В такой передаче контакт или набор контактов либо на самом гребном валу, либо на какой-либо другой части трансмиссии, вращающейся с тем же числом оборотов в минуту, генерирует серию электрических импульсов, которые передаются на соленоид. ведомый спусковой двигатель на пистолете.[16] Эксперименты с ними проводились до конца войны, и снова, похоже, была замешана компания LVG: в отчете британской разведки от 25 июня 1918 г. упоминается двухместный автомобиль LVG с таким оборудованием, который был сбит на британских линиях. .[36] Известно, что LVG построила 40 двухместных автомобилей C.IV, оснащенных электрической системой синхронизации Siemens.

Кроме того, компания Aviatik получила инструкции по установке 50 собственных систем электрической синхронизации на шасси DFW (Av).

Австро-Венгрия

Стандартным пулеметом австро-венгерских вооруженных сил в 1914 году был Пистолет Шварцлозе, который работал по системе "отложенного обратного удара" и не идеально подходил для синхронизации.[44] В отличие от французов и итальянцев, которые в конечном итоге смогли закупить оружие Виккерса, австрийцы не смогли получить достаточное количество «Спандау» от своих немецких союзников и были вынуждены использовать «Шварцлозе» там, где он действительно не подходил. . Хотя проблема синхронизации Шварцлозе была в конечном итоге частично решена, шестерни стали доступны только в конце 1916 года. Даже тогда при высоких оборотах двигателя шестерни австрийского синхронизатора имели тенденцию работать очень хаотично. Австрийские истребители оснащались большими тахометры чтобы пилот мог проверить, что его «обороты» были в пределах требуемого диапазона, прежде чем стрелять из своих орудий, а лопасти винта были оснащены электрической системой предупреждения, которая предупреждала пилота, если его пропеллер попал.[45] Из-за хронической нехватки точных инструментов всегда не хватало зубчатых колес; так что серийные истребители, даже отличные австрийские версии Альбатрос Д.III, часто приходилось отправлять на фронт в невооруженном состоянии, чтобы оружейники эскадрильи могли приспособить такие орудия и механизмы, которые можно было подобрать, спасти или смастерить.[46]

Вместо того, чтобы стандартизировать единую систему, разные австрийские производители производили свои собственные шестерни. Исследование Гарри Вудмана (1989) выявило следующие типы:

Zahnrad-Steuerung (управление зубчатым колесом)

Привод был от приводных тяг распределительного вала Двигатель Austro-Daimler через червячную передачу. Раннее орудие Шварцлозе имело синхронизированную скорость 360 выстрелов в минуту с этим снаряжением - позже оно было увеличено до 380 выстрелов с моделью MG16.[47]

Бернатзик-Штойерунг

Привод осуществлялся от качающегося рычага выпускного клапана, закрепленного на корпусе клапана рычага, который через шток передавал импульсы на пушку. Разработано Лейтенант Отто Бернатзик, он был настроен так, чтобы доставлять импульс стрельбы при каждом втором обороте винта, и стрелял примерно от 380 до 400 выстрелов на пушку.[48] Как и в случае с другими механизмами, синхронизирующими ружье Шварцлозе, стрельба на высоких оборотах двигателя стала хаотичной.[47]

Priesel-Steuerung

Помимо элемента управления, который включал толкатель кулачка и стрелял из пистолета одним движением, этот механизм был основан на оригинальном Fokker. Stangensteuerung снаряжение.[47] Он был разработан Оберлейтенант Guido Priesel и стал стандартным для истребителей Oeffag Albatros в 1918 году.[48]

Zap-Steuerung (контроль Запарка)

Это снаряжение было разработано Оберлейтенант Эдуард Запарка.[48] Привод был от задней части распредвала Иеро двигатель через трансмиссионный вал с шарнирами Carden. Скорострельность с более поздним орудием Шварцлозе составляла до 500 выстрелов в минуту. Пулемет нужно было поставить далеко вперед, где он был недоступен для пилота, чтобы в полете не удалось устранить заторы.[47]

Кралище Zentralsteuerung

На основе принципа Fokker Zentralsteuerung шестерня с гибкими приводами, связанными с распределительным валом, и импульсами выстрела, генерируемыми спусковым двигателем каждого пистолета. Предназначенная для более надежной работы с сложной пушкой Шварцлозе, ее скорострельность ограничивалась 360–380 выстрелов в минуту.[49]

объединенное Королевство

Установка синхронизированного пистолета Vickers на Bristol Scout с использованием механизма Vickers-Challenger: обратите внимание на длинный толкатель под неудобным углом

Синхронизация британского оружия началась быстро, но довольно шатко. Первые механические синхронизирующие шестерни оказались неэффективными и ненадежными, и полная стандартизация на очень удовлетворительную гидравлическую систему "C.C." снаряжение не производилось до ноября 1917 года. В результате синхронизированные орудия, похоже, были довольно непопулярны среди британских летчиков-истребителей вплоть до 1917 года; и крыло Пистолет Льюиса, на его Фостер монтаж, оставалась излюбленным оружием Ньюпорта на британской службе,[50] также изначально рассматривалась как главное оружие S.E.5. Примечательно, что ранние проблемы с C.C. снаряжение считалось одним из Меньше неотложные дела для эскадрильи № 56 в марте 1917 года, занятой подготовкой своих новых истребителей S.E.5 для боевых действий до того, как они отправятся во Францию, поскольку у них был командующий Льюис, чтобы отступить![51] Мяч на самом деле его пистолет Виккерса был на время снят, чтобы сэкономить на весе.[52]

Снаряжение Vickers-Challenger

Гораздо более аккуратное и практичное применение шестерни Виккерса-Челленджера для синхронизированного пистолета Виккерса R.E.8

Первый британский синхронизирующий механизм был построен производителем пулемета, для которого он был разработан: он пошел в производство в декабре 1915 года. Джордж Челленджер, дизайнер, в то время работал инженером в Vickers. В принципе, он очень напоминал первую форму снаряжения Fokker, хотя это было не потому, что это была копия (как иногда сообщается): только в апреле 1916 года трофейный Fokker был доступен для технического анализа. Дело в том, что обе шестерни были основаны на патенте Солнье. Первая версия приводилась в движение редуктором, прикрепленным к шпинделю масляного насоса роторного двигателя, как и в конструкции Солнье, а небольшой кулачок, генерирующий импульс, был установлен снаружи на левой стороне носовой части фюзеляжа, где он был легко доступен для регулировки.[53]

К сожалению, когда снаряжение было установлено на такие типы, как Бристольский скаут и Стойка Sopwith 1½, у которых были роторные двигатели и пулемет, стреляющий вперед, перед кабиной, длинный толкатель, соединяющий шестерню с пушкой, должен был быть установлен под неудобным углом, в котором он мог скручиваться и деформироваться, а также расширяться. и сжатие из-за перепадов температуры.

По этой причине B.E.12, то R.E.8 и собственный FB 19 установили свои пулеметы для стрельбы вперед по левому борту фюзеляжа, так что относительно короткая версия толкателя могла быть непосредственно связана с пушкой.

Это сработало достаточно хорошо, хотя "неудобное" положение орудия, исключающее возможность прямого прицеливания, поначалу подвергалось большой критике. Это оказалось меньшей проблемой, чем предполагалось сначала, когда стало ясно, что нацелился самолет, а не само орудие. Последний тип самолета, оснащенный шасси Vickers-Challenger, R.E.8, сохранил левое положение орудия даже после того, как большинство из них были переоснащены C.C. передач с середины 1917 года.

Снаряжение Скарфа-Дибовски

Кулачковая шестерня Scarff Dibovsky

Лейтенант Виктор Дибовский, офицер Императорский флот России во время службы в составе миссии в Англию для наблюдения и подготовки отчетов о методах производства британских самолетов, предложил синхронизирующее устройство собственной конструкции. Согласно российским источникам, это снаряжение уже прошло испытания в России, но результаты оказались неоднозначными.[54] хотя возможно, что ранняя шестерня Дибовски была скорее системой дефлектора, чем настоящим синхронизатором.

В любом случае уорент-офицер Ф. В. Скарфф работал с Дибовски над разработкой и реализацией механизма, работающего по знакомому принципу кулачка и наездника, при этом соединение с ружьем осуществлялось с помощью обычной толкателя и довольно сложной серии рычагов. Это было приспособлен для того, чтобы снизить темп стрельбы, подаваемых на орудие (и, следовательно, повысить надежность, но не скорость стрельбы).

Снаряжение было заказано для Королевская военно-воздушная служба и последовала за шестерней Vickers-Challenger в производство всего за несколько недель. Он был более приспособлен к роторным двигателям, чем Vickers-Challenger, но кроме ранних Sopwith 1½ Strutters, построенных по заказам RNAS в 1916 году, и, возможно, некоторых ранних Сопвит Щенки, фактических приложений не было зарегистрировано [55].

Росс и другие "разные" шестерни

Шестерня Росс была промежуточной, изготовленной в полевых условиях, разработанной в 1916 году специально для замены неподходящих шестерен Виккерс-Челленджер в амортизаторах 1½ модели. 70-я эскадрилья RFC.[Примечание 10] Официально он был разработан капитаном Россом из № 70, хотя было высказано предположение, что большую часть ответственности несет летный сержант, работавший под командованием капитана Росса. По всей видимости, шестерня использовалась только на 1½ Strutters, но № 45 эскадрилья использовала по крайней мере несколько экземпляров снаряжения, а также №70. Когда это снаряжение стало доступно, оно было заменено снаряжением Сопвит-Каупер.[56]

Норман Макмиллан, написавший несколько лет спустя после события, утверждал, что снаряжение Росса имело очень низкую скорострельность, но при этом оригинальный спусковой крючок оставался нетронутым, так что можно было «в очень узком углу» «стрелять прямо без пулемета». снаряжения и получите нормальную скорострельность наземной пушки ». Макмиллан утверждал, что винты с двадцатью попаданиями, тем не менее, вернули свой самолет домой.[57] Некоторые аспекты этой информации трудно увязать с тем, как на самом деле работало синхронизированное оружие, и вполне могут быть связаны с трюками памяти Макмиллана.[56]

Еще одним синхронизатором «полевого производства» был ARSIAD: Участок ремонта самолетов ВС №1 в 1916 году. Похоже, что о нем мало что известно; хотя он мог быть установлен на некоторые ранние модели R.E.8, для которых не было найдено шестерен Vickers-Challenger.[56]

Airco и Армстронг Уитворт оба разработали собственные механизмы специально для своего самолета. Стандартизация гидравлический C.C. снаряжение (описанное ниже) появилось раньше, чем оно было произведено в цифрах.[58] Только Сопвитс Снаряжение (следующий раздел) должно было пойти в производство.

Снаряжение Sopwith-Kauper

Схема из руководства по эксплуатации для установки синхронизатора Sopwith-Kauper (Mk.III) в раннем производстве Сопвит Верблюды (1917)

Первые механические синхронизирующие шестерни, установленные на первых истребителях Sopwith, были настолько неудовлетворительными, что в середине 1916 года Sopwiths разработал улучшенный механизм, разработанный их мастером завода. Гарри Каупер, друг и коллега австралийца Гарри Хоукер.[59] Эта передача была специально предназначена для устранения неисправностей более ранних передач. Патенты на сильно модифицированные версии Mk.II и Mk.III подавались в январе и июне 1917 года.

Механический КПД был улучшен за счет изменения направления действия толкателя. Импульс зажигания генерировался в нижней точке кулачка, а не на выступе кулачка, как в патенте Солнье. Таким образом, сила на стержне создавалась за счет растяжения, а не сжатия (или, выражаясь менее техническим языком, двигатель спускового крючка работал, "вытягивая", а не "толкая"), что позволяло стержню быть легче, сводя к минимуму его инерцию, так что он мог работать быстрее (по крайней мере, в ранних версиях механизма каждый оборот кулачкового колеса давал два импульса зажигания вместо одного). Одиночный пусковой рычаг включал шестерню и стрелял из пушки одним движением, вместо того, чтобы включать шестерню, а затем стрелять, как в некоторых более ранних передачах.

2750 экземпляров оборудования Sopwith-Kauper было установлено на служебных самолетах, а также являлось стандартным оборудованием для Sopwith Pup и Триплан это было приспособлено для многих ранних Верблюды, и заменил более ранние шестерни в 1½ Strutters и других типах Sopwith. Однако к ноябрю 1917 года, несмотря на несколько модификаций, стало очевидно, что даже редуктор Sopwith-Kauper страдает от присущих механическим редукторам ограничений. В частности, эскадрильи верблюдов сообщили, что винты часто «простреливались», а шестерни имели тенденцию «разбегаться». Износ, а также повышенная скорострельность орудия Виккерса и более высокие обороты двигателя были ответственны за это снижение производительности и надежности. К этому времени проблемы зарождения гидравлических систем C.C. снаряжение было преодолено, и оно стало стандартом для всех британских самолетов, включая Sopwiths.[59]

Синхронизирующая передача Constantinesco

Рисунок Патентного ведомства США для C.C. Шестерня синхронизации. Насосоподобный компонент представлял собой масляный резервуар и располагался в кабине экипажа. Подняв рукоятку, убедитесь, что гидравлическое давление достаточно для работы шестерни.

Майор Колли, Главный экспериментатор и советник по артиллерии в Департаменте изобретения боеприпасов военного ведомства, заинтересовались Джорджа Константинеско теория Передача волн, и работал с ним, чтобы определить, как его изобретение может быть использовано на практике, и наконец придумал идею разработки синхронизирующего механизма на его основе. Майор Колли использовал свои связи в Королевский летающий корпус и Королевская артиллерия (его собственный корпус), чтобы получить во временное пользование пулемет Виккерс и 1000 патронов.

Константинеско опирался на свою работу с перфораторами для разработки синхронизирующего механизма с использованием своей системы передачи волн.[60] В мае 1916 года он подготовил первый чертеж и экспериментальную модель того, что стало известно как Механизм управления огнем Константинеско или «Механизм ЦК (Константинеско-Колли)». Первая предварительная заявка на патент на Gear была подана 14 июля 1916 г. (№ 512).

Поначалу дотошный Константинеско был недоволен странным, слегка отклоняющимся хитом на его тестовом диске. Было обнаружено, что тщательный осмотр боеприпасов устранил эту неисправность (обычную, конечно, для всех подобных механизмов); при хорошем качестве снарядов работоспособность снаряжения порадовала даже его создателя. Первый рабочий C.C. Экипировка прошла воздушные испытания на B.E.2c в августе 1916 года.[61]

Новое шасси имело несколько преимуществ по сравнению со всеми механическими механизмами: значительно улучшилась скорострельность, синхронизация стала намного более точной, и, прежде всего, его можно было легко адаптировать к любому типу двигателя и планера, вместо того, чтобы использовать специально разработанный генератор импульсов для каждый тип двигателя и специальные соединения для каждого типа самолета.[62] В конечном итоге (при условии, что его правильно обслуживали и отрегулировали) он также оказался гораздо более долговечным и менее подверженным поломкам.[63]

№ 55 эскадрильи DH.4s прибыл во Францию ​​6 марта 1917 г. с новым снаряжением,[62] вскоре после этого последовал № 48 эскадрильи Бристоль Файтерс и № 56 эскадрильи S.E.5s. У ранних серийных моделей были некоторые проблемы в эксплуатации, так как наземный экипаж научился обслуживать и настраивать новые шестерни, а пилоты - управлять ими.[63] Только в конце 1917 года стала доступна версия снаряжения, которое могло управлять спаренными орудиями, так что первые Sopwith Camels должны были быть оснащены снаряжением Sopwith-Kauper.

С ноября 1917 года снаряжение окончательно стало стандартным; устанавливались на все новые британские самолеты с синхронизированными орудиями с той даты по Глостер-гладиатор 1937 г.

В период с марта по декабрь 1917 года на машинах Королевского летного корпуса и Королевской военно-морской авиации было установлено более 6000 зубчатых передач. В период с января по октябрь 1918 года на британские военные самолеты были установлены еще двадцать тысяч систем синхронизации орудий "Константинеско-Колли". когда королевские воздушные силы была сформирована из двух предыдущих служб 1 апреля 1918 года. Всего за двадцать лет работы в качестве стандартного оборудования было изготовлено 50 000 зубчатых колес.

Синхронизированный пистолет Виккерса, установленный на импровизированном испытательном стенде; электродвигатель приводит в движение конструкцию, имитирующую пропеллер

Снаряжение Betteridge

C.C. шестерня была не единственной предлагаемой гидравлической передачей; в 1917 году авиамеханик А. Беттеридж 1-я эскадрилья австралийского летного корпуса построил и испытал снаряжение собственной конструкции во время службы в своем подразделении в Палестине. Официального интереса к этому устройству не было; возможно, C.C. передача уже была в перспективе.[64] Представляется, что на иллюстрации изображен испытательный стенд для этого снаряжения.

Франция

Французский Авиационная военная повезло, что они смогли стандартизировать две достаточно удовлетворительные синхронизирующие передачи - одну адаптированную для роторных двигателей, а другую для «стационарных» (рядных) - почти с самого начала.

Nieuport 17 с пулеметом, синхронизированным по системе Alkan-Hamy. Большая катушка за пулеметом является приемной катушкой для ленты боеприпасов и не имеет ничего общего с механизмом синхронизации. Обратите внимание на то, как толкатель фактически стал частью пистолета.

Снаряжение Alkan-Hamy

Первый французский синхронизатор был разработан Сержант-Mecanicien Роберт Алкан и l'Ingenieur du Maritime Хэми. Он был во многом основан на окончательном Fokker. Stangensteuerung редуктор: главное отличие в том, что шток толкателя был установлен внутри пистолета Виккерса с использованием дублирующей паровой трубки в рубашке охлаждения. Это смягчило главный недостаток других шестерен толкателя, заключающийся в том, что шток, поддерживаемый по всей длине, был гораздо менее подвержен деформации или поломке. Ружья Виккерса, модифицированные для этого снаряжения, можно отличить по корпусу для пружины толкателя, выступающему из передней части пистолета, как второй ствол. Эта передача была впервые установлена ​​и испытана в воздухе в Nieuport 12 2 мая 1916 года и другие предсерийные механизмы были установлены на современные истребители Morane-Saulnier и Nieuport. Механизм Alkan-Hamy был стандартизирован как Systeme de Synchronization pour Vickers Type I (moteurs rotatifs), став доступными в количестве к моменту прибытия Nieuport 17 на фронте в середине 1916 года, как стандартное снаряжение для орудий для стрельбы вперед роторных французских самолетов.[65]

В Nieuport 28 использовал другую передачу - теперь известную только в американской документации, где она описана как «Синхронизирующая передача Nieuport» или «Шестерня Gnome».[66] Вращающийся приводной вал, приводимый в действие вращающимся картером двигателя 160 CV Nieuport. Gnome 9N Monosoupape роторный двигатель приводил в действие два отдельно регулируемых спусковых двигателя, каждый из которых передавал импульс стрельбы своей пушке посредством своего короткого стержня.[67] Фотографии свидетельствуют о том, что более ранняя версия этого механизма, управляющего единственным оружием, могла быть установлена ​​на Nieuport 23 и Ханриот HD.1.

Снаряжение Birkigt

В SPAD S.VII был разработан вокруг Марка Биркигта Двигатель Hispano-Suiza, и когда новый истребитель поступил на вооружение в сентябре 1916 года, он был вооружен единственным орудием Виккерса, синхронизированным с новым механизмом, предоставленным Биркигтом для использования с его двигателем. В отличие от большинства других механических передач, «SPAD-шестерня», как ее часто называли, вообще обходилась без толкателя: импульсы стрельбы передавались на ружье. крутильно движущимся колеблющийся вал, который вращался примерно на четверть оборота попеременно по и против часовой стрелки.Это колебание было более механически эффективным, чем возвратно-поступательное движение толкателя, что позволяло более высокие скорости. Официально известный как Система синхронизации для Vickers Type II (исправления) Позже механизм Birkigt был приспособлен для управления двумя орудиями и оставался на вооружении Франции вплоть до Второй мировой войны.[68]

Россия

Российские синхронизаторы не производились до 1917 революция - хотя эксперименты Виктора Дибовски в 1915 году способствовали созданию более позднего британского снаряжения Скарффа-Дибовски (описанного выше), а другой военно-морской офицер, Г.И. Лавров, также разработал механизм, который был приспособлен для неудачных Сикорский S-16. Французские и британские образцы, построенные по лицензии в России, использовали шестерни Alkan-Hamy или Birkigt.[66]

Истребители советской эпохи использовали синхронизированные орудия вплоть до времен Корейская война, когда Лавочкин Ла-11 и Яковлев Як-9 стал последним самолетом с синхронизаторами, принимавшим участие в боевых действиях.

Италия

Итальянский Пистолет Fiat-Revelli не оказалось поддающимся синхронизации, поэтому Виккерс стал стандартным оружием пилота, синхронизированным шестернями Alkan-Hamy или Birkigt.[66]

Соединенные Штаты

Французские и британские боевые самолеты заказаны для Американский экспедиционный корпус в 1917/18 г. были оснащены «родными» синхронизаторами, в том числе Alkan-Hamy в Ньюпорте и Sopwiths французского производства, экипировка Birkigt в SPAD и C.C. снаряжение для британских типов. C.C. также был принят для близнеца Пулеметы Марлин M1917 / 18 приспособлен к построенному в Америке DH-4 и сам производился в Америке, пока оборудование Nelson не появилось в большом количестве.[66]

Механизм Нельсона

В Марлин Газовая пушка оказалась менее поддающейся синхронизации, чем «Виккерс». Было обнаружено, что «мошеннические» выстрелы иногда пробивали винт, даже если шестерня была правильно отрегулирована и в остальном работала нормально. В конечном итоге проблема была решена путем модификации спускового механизма Marlin.[69] а пока инженер Адольф Л. Нельсон в отделе авиастроения в McCook Field разработали новое механическое устройство, специально адаптированное для Marlin, официально известное как Синхронизатор одиночного выстрела Нельсона.[70] Вместо толкателя, общего для многих механических шестерен, или «тяги» у Сопвит-Каупера, в шестерне Нельсона использовался натянутый трос для передачи импульсов стрельбы к ружью.[66]

Серийные модели были в основном слишком поздно для использования до конца Первой мировой войны, но снаряжение Нельсона стало послевоенным стандартом США, поскольку пушки Виккерс и Марлин были постепенно заменены на ружья. Пулемет Браунинг .30 калибра.

Шестерни E-4 / E-8

Механизм Нельсона оказался надежным и точным, но он был дорогим в производстве, и необходимость прокладки кабеля прямо могла создать трудности при установке нового типа. К 1929 году последняя модель (шестерня E-4) имела новый и упрощенный генератор импульсов, новый пусковой двигатель, а импульсный кабель был заключен в металлическую трубку, защищающую его и допускающую неглубокие изгибы. При этом основной принцип новой шестерни остался неизменным: практически все компоненты были переработаны, и она больше не называлась шестерней «Нельсона». В 1942 году механизм был модернизирован как E-8. Эта последняя модель имела модифицированный генератор импульсов, который было легче регулировать и управлялся из кабины с помощью электрического соленоида, а не троса Боудена.

Отклонение и окончание синхронизации

Макет фюзеляжа прототипа Hawker Hurricane - показывающий установку двигателя Merlin Engine и первоначально спроектированный синхронизированный пулемет Vickers (позже удален)
А Мессершмитт Bf 109E показывая традиционную пару синхронизированных пулеметов, моторканон стрельба через ступицу винта и крыло орудия

Полноценность синхронизирующих шестерен естественным образом исчезла, когда реактивные двигатели устранили пропеллер, по крайней мере, в истребителях, но синхронизация орудий, даже в самолетах с одним поршневым двигателем, уже была в упадке за двадцать лет до этого.

Повышенная скорость новых монопланов середины и конца 1930-х годов означала, что время, доступное для нанесения достаточного количества огня, чтобы сбить вражеский самолет, было значительно сокращено. В то же время основным транспортным средством авиации все чаще считался большой цельнометаллический бомбардировщик: достаточно мощный, чтобы нести броневую защиту уязвимых участков. Двух пулеметов винтовочного калибра уже было недостаточно, особенно для оборонных планов, которые ожидали, что авиация будет играть в первую очередь стратегическую роль. Эффективному истребителю-"противобомбардировщику" нужно нечто большее.

Свободные крылья моноплана давали достаточно места для установки вооружения - и, будучи гораздо более жесткими, чем старые крылья с тросовыми скобами, они обеспечивали почти такую ​​же устойчивую опору, как и фюзеляж. Этот новый контекст также сделал гармонизация крылатых орудий более удовлетворительно, давая довольно узкий конус огня на ближних и средних дистанциях, на которых артиллерийское вооружение истребителя было наиболее эффективным.

Сохранение установленных на фюзеляже орудий с дополнительным весом их синхронизирующего механизма (который, хотя и незначительно снижал темп стрельбы, а иногда и выходил из строя, приводя к повреждению гребных винтов) становился все более непривлекательным. Эта философия конструкции, распространенная в Великобритании и Франции (а после 1941 года в Соединенных Штатах), имела тенденцию к полному отказу от установленных на фюзеляже орудий. Например, оригинальные спецификации 1934 года для Hawker Hurricane были для вооружения, аналогичного Gloster Gladiator: четыре пулемета, два в крыльях и два в фюзеляже, синхронизированные для стрельбы по дуге пропеллера. На иллюстрации напротив изображен ранний макет прототипа, показывающий орудие правого фюзеляжа. Прототип (K5083) в собранном виде имел балласт, представляющий это вооружение; Однако серийные Hurricane Is были вооружены восемью пушками, все в крыльях.[71]

Другой подход, общий для Германия, то Советский союз, и Япония Признавая необходимость увеличения вооружения, предпочел систему, включающую синхронизированное вооружение. Реальным преимуществом централизованных орудий было то, что их дальность действия ограничивалась только баллистикой, поскольку они не нуждались в гармонизация оружия необходимо сконцентрировать огонь крылатых орудий. Их считали вознаграждением для настоящего стрелка, поскольку они меньше зависели от технологии прицела. Установка орудия в фюзеляже также концентрировала массу в центре тяжести, что улучшало способность истребителя крену.[72] Более последовательное производство боеприпасов и улучшенные системы синхронизирующих передач сделали всю концепцию более эффективной и действенной, в то же время облегчая ее применение для оружия увеличенного калибра, такого как автопушка; кроме того пропеллеры с постоянной скоростью Это быстро стало стандартным оборудованием истребителей Второй мировой войны, что означало, что соотношение между скоростью винта и скорострельностью орудий менялось менее беспорядочно.

Эти соображения привели к нежеланию вообще отказываться от установленных на фюзеляже орудий. Вопрос был в том, где именно устанавливать дополнительные орудия. За некоторыми исключениями, ограниченное пространство делало установку более двух синхронизированных орудий в носовой части фюзеляжа весьма проблематичной. Возможность добавления третьего оружия, стреляющего через полый гребной вал (старая идея, датируемая, как и синхронизация, из патента Шнайдера 1913 года), была применима только к истребителям с рядными двигателями с редуктором, и даже для них добавлялась только одна оружие. В случае Фокке-Вульф Fw 190 истребитель корни крыльев использовались для установки дополнительного вооружения, хотя для этого требовалась синхронизация и гармонизация. В любом случае, большинство разработчиков истребителей с поршневым двигателем обнаружили, что любое стоящее увеличение огневой мощи должно включать хотя бы некоторые орудия. установлен в крылья истребителяи что огневая мощь синхронизированного вооружения стала уменьшаться в процентах от общего вооружения истребителя.

Финальная лебединая песня синхронизации принадлежит последним советским истребителям с поршневым двигателем, которые в основном обходились тихоходными синхронными пушками на протяжении всей войны. Вторая Мировая Война период и после. Фактически, самыми последними самолетами с синхронизаторами, которые видели боевые действия, были Лавочкин Ла-11 и Яковлев Як-9 вовремя Корейская война.[73]

Популярная культура

Стрельба из собственного винта - это троп которые можно найти в комедийных приколах, таких как мультфильм 1965 года "Just Plane Beep"[74] в главных ролях Хитрый Э. Койот и дорожный бегун. В этом фильме атакующий Койот превращает свой пропеллер в щепки после многочисленных попаданий пуль.

Примечания

  1. ^ Нормального расширения и сжатия из-за изменения температуры было вполне достаточно, особенно для более длинных стержней.
  2. ^ Это явление особенно ярко проявилось у австро-венгерских бойцов, вооруженных Пистолет Шварцлозе: у которого была низкая начальная скорость пули и очень низкая пригодность для синхронизации.
  3. ^ Третье решение заключалось в замене оружия винтовочного калибра крупнокалиберным пулеметом или пушкой: по разным причинам это не стало обычным явлением до 1940-х годов.
  4. ^ Первоначальное вооружение Fokker для первого прототипа E.IV было фактически три пулеметы, а просто установка трех "ведомых" на одно кулачковое колесо ранних Stangensteuerung Снаряжение оказалось совершенно непригодным, и серийные образцы имели только два орудия.
  5. ^ Вудман в нескольких местах оценивает соотношение пуль, поражающих винт, как 25% (1: 4). Это кажется невероятно высоким: простой расчет, основанный на процентном соотношении диска винта, занятого лопастями, показал бы, что 12,5% (1: 8) все еще довольно пессимистично.
  6. ^ Основная проблема заключается в том, что он предполагает, что Гаррос летал на той же машине, которую Солнье использовал для своих предыдущих тестов!
  7. ^ В 1916 году LVG и Шнайдер подал в суд Fokker для нарушение патента - и хотя суды неоднократно выносили решения в пользу Шнайдера, Фоккер отказывался платить какие-либо гонорары вплоть до времен Третьего рейха в 1933 году.
  8. ^ Кортни довольно едко замечает, что «... не было особого секрета, который нужно было защищать».
  9. ^ По крайней мере, столько же, сколько обычно упоминается, влияние на характеристики веса дополнительного оружия.
  10. ^ Вероятно, что снаряжение Скарффа-Дибовски, являющееся выпуском ВМФ, не было бы доступно для этой цели.

использованная литература

  1. ^ Woodman 1989, стр. 171–172.
  2. ^ Хегенер 1961, стр. 26.
  3. ^ Фолькер 1992, ч. 2. С. 80–81.
  4. ^ а б Mixter and Edmonds 1919, стр. 2.
  5. ^ Косин 1988. С. 18–19.
  6. ^ а б c d Вудман 1989, стр. 172.
  7. ^ а б Фолькер 1992, ч. 2, стр. 78
  8. ^ Фолькер 1992, ч. 4, стр. 60
  9. ^ Фолькер 1992, ч. 3, стр. 52
  10. ^ Уильямс 2003, стр. 34.
  11. ^ Woodman 1989, стр. 176–177.
  12. ^ Фолькер 1992, ч. 2, стр. 79
  13. ^ а б Уильямс 2003, стр. 16–17.
  14. ^ а б Фолькер 1992, ч. 1, стр. 48
  15. ^ Бюро авиастроения 1918, стр. 11.
  16. ^ а б Уильямс 2003, стр. 35.
  17. ^ Робертсон 1970, стр.105
  18. ^ Галланд 1955, стр. 219.
  19. ^ а б Грош 1996, стр. 1.
  20. ^ Чизман 1960, стр. 176.
  21. ^ Косин 1988, с. 13.
  22. ^ а б Косин 1988, с. 14.
  23. ^ Гулдинг 1986, стр. 11.
  24. ^ а б ВанВингарден 2006, стр. 7.
  25. ^ а б Вудман 1989, стр. 184.
  26. ^ а б c Чизман 1960, стр. 177.
  27. ^ а б Вудман 1989, стр. 181.
  28. ^ Woodman 1989, стр. 173–180.
  29. ^ Вудман 1989, стр. 173.
  30. ^ Уильямс 2003, стр. 33–34.
  31. ^ Фолькер 1992, ч. 1. С. 49–50.
  32. ^ Вудман 1989, стр. 180.
  33. ^ Фоккер, Энтони и Брюс Гулд 1931
  34. ^ Weyl 1965, стр. 96.
  35. ^ Кортни 1972, стр. 80.
  36. ^ а б c d е Вудман 1989, стр. 183.
  37. ^ а б Грош 2002, стр. 9.
  38. ^ ВанВингарден 2006, стр. 12.
  39. ^ Кортни 1972, стр. 82.
  40. ^ Хегенер 1961, стр. 32.
  41. ^ а б Хегенер 1961, стр. 33.
  42. ^ а б Фолькер 1992, ч. 6, стр. 33.
  43. ^ Фолькер 1992, ч. 6, стр. 34.
  44. ^ Фолькер 1992, ч. 3, стр. 56
  45. ^ Woodman 1989, стр. 200–202.
  46. ^ Варриале 2012, стр. 9–10.
  47. ^ а б c d Вудман 1989, стр. 201.
  48. ^ а б c Гуттман 2009, стр. 194.
  49. ^ Вудман 1989, стр. 202.
  50. ^ Чизман 1960, стр. 181.
  51. ^ Pengelly 2010, стр. 153.
  52. ^ Заяц 2013, с. 52.
  53. ^ Woodman 1989, стр. 187–189.
  54. ^ Куликов 2013. С. 13–14.
  55. ^ Вудман, 1989, стр. 189–190.
  56. ^ а б c Вудман 1989, стр. 192.
  57. ^ Брюс 1966, стр. 7.
  58. ^ Вудман, 1989, стр. 192–193.
  59. ^ а б Woodman 1989, стр. 191–192.
  60. ^ Вудман 1989, стр. 195.
  61. ^ Sweetman 2010, стр. 111.
  62. ^ а б Чизман 1960, стр. 180.
  63. ^ а б Вудман 1989, стр. 196.
  64. ^ Вудман 1989, стр. 193.
  65. ^ Вудман, 1989, стр. 197–198.
  66. ^ а б c d е Вудман 1989, стр. 199.
  67. ^ Хамади, 2008, стр. 222–223.
  68. ^ Вудман 1989, стр. 198.
  69. ^ Бюро авиастроения 1918 г., стр. 20.
  70. ^ Woodman 1989, стр. 199–200.
  71. ^ Мейсон 1962, стр. 21 год
  72. ^ http://www.quarryhs.co.uk/ideal.htm
  73. ^ Фолькер 1992, ч. 2, стр. 76
  74. ^ [1]

Список используемой литературы

  • Барнс, К. Bristol Aircraft с 1910 года. Лондон: Патнэм, 1964.
  • Брюс, Дж. М. Стойка Sopwith 1½. Лезерхед: Профильные публикации, 1966.
  • Бюро авиастроения. Справочник по авиационному вооружению. Вашингтон: Государственная типография (США), 1918 г.
  • Чизман, Э.Ф. (ред.). Истребители войны 1914–1918 гг.. Летчворт: Харлейфорд, 1960.
  • Кортни, Фрэнк Т. Восьмое море. Нью-Йорк: Даблдей, 1972 г.
  • Фоккер, Энтони и Брюс Гулд. Летучий голландец: Жизнь Энтони Фоккера. Лондон: Джордж Рутледж, 1931.
  • Галланд, Адольф. Первый и последний. Лондон: Метуэн, 1956. (перевод Die Ersten und die Letzten, Берлин: Франц Шнеклут, 1955)
  • Гулдинг, Джеймс. Перехватчик: Одноместные многопушечные истребители RAF. Лондон: Ian Allan Ltd., 1986. ISBN  0-7110-1583-X.
  • Гросс, Питер М., Windsock Mini Datafile 7, Fokker E.IV, Albatros Publications, Ltd. 1996.
  • Гросс, Питер М., Файл данных Windsock № 91, Fokker E.I / II, Albatros Publications, Ltd. 2002. ISBN  1-902207-46-7
  • Гутман, Джон. Происхождение истребительной авиации. Ярдли: Вестхольм, 2009. ISBN  978-1-59416-083-7
  • Хамади, Теодор Nieuport 28 - первый истребитель Америки. Атглен, Пенсильвания: Военная история Шиффера, 2008. ISBN  978-0-7643-2933-3
  • Заяц, Пол Р. Mount of Aces - Королевский авиазавод S.E.5a, Великобритания: Fonthill Media, 2013. ISBN  978-1-78155-115-8
  • Хегенер, Анри. Фоккер - Человек и самолет, Летчворт: Харлейфорд, 1961.
  • Джарретт, Филипп, "Фоккер Айндекерс", Самолет ежемесячно, Декабрь 2004 г.
  • Косин, Рюдигер, Немецкий истребитель с 1915 года, Лондон: Putman, 1988. ISBN  0-85177-822-4 (оригинальное немецкое издание 1986 г.)
  • Куликов Виктор, Русские асы Первой мировой войны. Оксфорд: Оспри, 2013. ISBN  978-1780960593
  • Мейсон, Фрэнсис К., Ураган Хокер, Лондон: Макдональд, 1962.
  • Mixter, G.W. и Х. Х. Эммондс. Факты о производстве в армии США. Вашингтон: Бюро производства самолетов, 1919 г.
  • Пенджли, Колин, Альберт Болл V.C. Летчик-истребитель Первой мировой войны. Барнсли: Перо и меч, 2010. ISBN  978-184415-904-8
  • Робертсон, Брюс, Сопвит - человек и его самолет, Letchworth: Air Review, 1970. ISBN  0 900 435 15 1
  • Sweetman, Джон, Кавалерия облаков: Воздушная война над Европой 1914-1918 гг., Страуд: Spellmount, 2010. ISBN  978 0 7524 55037
  • ВанВингарден, Грег, Ранние немецкие асы Первой мировой войны. Оксфорд: Оспри, 2006. ISBN  978-1-84176-997-4
  • Варриале, Паоло, Австро-венгерские асы Albatros времен Первой мировой войны. Оксфорд: Оспри, 2012. ISBN  978-1-84908-747-6
  • Волкер, Хэнк. "Синхронизаторы Партии 1–6" в МИРОВАЯ ВОЙНА ПЕРВАЯ АЭРО. (1992–1996), World War I Airplanes, Inc.
  • Вейль, А. Дж., Фоккер: Годы творчества. Лондон: Патнэм, 1965.
  • Уильямс, Энтони Джи и доктор Эммануэль Гуслин Летающие пушки, Первая мировая война. Рамсбери, Уилтс: Crowood Press, 2003. ISBN  978-1840373967
  • Дровосек, Гарри. Раннее вооружение самолетов. Лондон: оружие и доспехи, 1989 ISBN  0-85368-990-3
  • Вудман, Гарри, "CC Gun Synchronization Gear", Самолет ежемесячно, Сентябрь 2005 г.

внешняя ссылка