Сейчас он взвешивает, хватит ли у него ресурсов, знаний и опытных помощников, чтобы развернуть опытное производство новых самолетов, которые найдут своего заказчика и будут строиться серийно.
К концу дня решение принято, и на утро он вызывает к себе Отто Мадера и Ганса Штоделя. У него уже есть собственноручно начерченный общий вид самолета в трех проекциях и компоновка.
Утром следующего дня, когда его помощники уселись в кресла напротив его письменного стола, Хуго загадочно улыбнулся и торжественно произнес:
– Мы начинаем новую программу выпуска металлических самолетов, и первым опытным будет вот такой "Юнкерс-1" из тонкой листовой стали.
С этими словами он развернул на столе рулон ватмана с общим видом проекта. Брови над глазами невозмутимого Мадера поднялись, а Штодель, наклонившись вперед, снял очки. То, что они увидели, было ни на что не похоже. Уж слишком все просто, рационально, ни одной проволочной растяжки на крыльях и минимум деталей. Это был проект классического самолета будущего: свободнонесущий моноплан с мотором в носу фюзеляжа, тянущим воздушным винтом и хвостовым оперением.
– А какова сфера применения такого самолета в будущем? – не удержался Штодель, надевая очки.
– Одноместный скоростной самолет может выпускаться в вариантах истребителя и разведчика, – уверенно, как будто он заглянул далеко вперед, ответил Хуго.
Они снова склонились над чертежом. Остроносый фюзеляж большого удлинения и прямоугольного сечения имел длину почти девять метров. Сверху его передней части, выступая над плавным обводом, торчал ряд из шести цилиндров серийного авиационного двигателя Mercedes D II мощностью 120 л.с., который Юнкерс решил использовать в этом проекте.
Но самым удивительным было крыло. Оно пронизывало фюзеляж точно посередине, сразу за двигателем, и каждая его половинка была консольной балкой переменного сечения в форме аэродинамического профиля. Отто Мадер был знаком с продувками моделей прямоугольных крыльев с различными по толщине профилями, но такой компоновки крыла он не мог себе представить. В этом проекте Юнкерса толщина и форма профиля крыла менялись по размаху. У вертикального борта фюзеляжа крыло было очень толстым, а его профиль двояковыпуклым. Затем относительная высота профиля уменьшалась, и он становился плосковыпуклым. Ближе к концу крыла, в зоне выступающих назад элеронов, профиль крыла был тонким и выпукло-вогнутым.
Мадер и Штодель весело переглянулись. Шеф сделал крыло в полном соответствии с требованиями сопромата для равнопрочной консольной балки. Но и аэродинамическая компоновка крыла отвечала расчетному диапазону скоростей. Проект самолета им очень нравился, в нем явно реализовывалась идея Юнкерса о преимуществах толстого крыла, зафиксированная в его изобретении и патенте четырехлетней давности. Все присутствующие знали, что такой самолет еще никогда не летал, и этот опытный должен расчистить путь новой конструкции их самолетов – свободнонесущим монопланам.
Главный офис Юнкерса в Дессау
– Сейчас вы начинаете детально конструировать агрегаты этого самолета, а потом господин Мадер составит обширную программу экспериментальных исследований образцов конструкции и узлов. Господину Вагензайлю мы поручим изготовление модели самолета и ее продувки в нашей аэродинамической трубе, – заключил Юнкерс.
– Но конструкция узлов будет зависеть от технологических способов их изготовления на заводе в Дессау, поэтому надо сначала изготовить технологические образцы и испытать их, – возразил Мадер.
Но у Юнкерса уже был готовый ответ и по этому вопросу:
– В Дессау пошлем господина Бранденбурга и поручим ему весь комплекс технологической отработки самолета и подготовку оснастки, а вы должны работать параллельно и в контакте с ним.
У начинающего авиаконструктора Хуго Юнкерса и его помощников началась совершенно другая жизнь, не связанная с большими двигателями, и появились другие заботы. Продувки в аэродинамической трубе, новые расчеты нагрузок и летных характеристик проектируемого самолета. Конструирование для прочностных испытаний образцов стыков тонких, как лезвие безопасной бритвы, листов трансформаторной стали, привариваемых точечной сваркой к каркасу из стальных труб. Пригодился опыт постройки гофрированных стальных крыльев и оперения "Утки" Райснера. Но теперь Юнкерс испытывает образцы с гладкими стальными листами. Всего по эскизам Мадера и Штоделя было изготовлено почти четыре сотни различных образцов конструкции и проведено более четырех тысяч их испытаний.
Через много лет Хуго будет с улыбкой вспоминать: "Мои друзья поговаривали между собой в те годы, не сошел ли Юнкерс с ума, загоревшись фантастической идеей построить самолет из металла…"
Но чем больше экспериментальных данных накапливалось и яснее вырисовывался окончательный вариант, тем яснее Юнкерс видел, что проигрывает конкурентам в очень важном параметре качества любого самолета – весе конструкции. Он еще не знал точно, сколько будет весить его самолет без топлива и летчика. Имеющиеся весовые расчеты не были точны, но уже было ясно, что деревянный каркас, обтянутый тонкой тканью, будет априори легче стального, покрытого тонкими стальными листами. А расчаленное крыло нагружается меньшим изгибающим моментом, чем свободнонесущее, и уже поэтому легче. Но за многочисленные расчалки надо платить увеличенным сопротивлением, которое будет резко возрастать с увеличением скорости. Профессор Юнкерс смотрел вперед и рассматривал самолет как элемент транспортной или военной системы, который должен обладать максимальной эффективностью. В результате его исследований в Ахене родилось тринадцать изобретений и патентов в области самолетостроения.
Сегодня он поставил перед собой скромную цель: его первый самолет должен продемонстрировать низкое сопротивление благодаря своей аэродинамической схеме и высокую долговечность благодаря металлической конструкции. Рабочие чертежи агрегатов самолета уже почти полностью готовы. Их разрабатывали вчерашние двигателисты Юнкерса, и это были их первые чертежи самолета. Но Юнкерс сам установил весовые лимиты на детали и отслеживал расчеты их фактического веса. Конструкторы проявляли большую изобретательность, стараясь уменьшить вес тонкостенных стальных узлов.
На заводе в Дессау под первый самолет Юнкерса выделили отдельный цех, куда уже начали поступать готовые детали, изготовленные в других цехах. Для сборки агрегатов самолета установили стапели и две машины для точечной сварки, которые только входили в моду на автомобильных заводах. Все работы по самолету выполнялись на собственные деньги Юнкерса. Он должен был еще утвердить свое место в самолетостроении.
И вдруг, неожиданно для всех в Ахене и Дессау, случилась война. Она спутала все планы и остановила инициативные программы. Невиданная волна патриотизма охватила жителей Германии – "Все для фронта, все для победы". Выпускать продукцию не для войны стало просто неприлично. Завод в Дессау обязали выполнять только военные заказы, и в самолетном цехе всего несколько рабочих отлаживали точечную сварку на технологических образцах.
Самолет J-1 – вид сзади
Переезд мозгового и конструкторского коллектива Юнкерса из Ахена в Дессау сопровождается очередной реорганизацией и перегруппировкой сил. Здесь Хуго решает создать единый штаб для управления всеми своими творческими, производственными и торговыми подразделениями. Торжественное открытие Главного офиса Юнкерса в городе, в красивом трехэтажном здании, состоялось 15 февраля 1915 года.
В этом здании через три месяца Хуго Юнкерс принимает важную делегацию Военного министерства, визит которой он специально организовал для демонстрации проекта самолета и возможности его изготовления на заводе в Дессау. После презентации чертежей, деталей и технологической оснастки в самолетном цехе завода военные летчики и инженеры оценили перспективность новаторской разработки Юнкерса. Он получает контракт правительства на постройку опытного цельнометаллического самолета и авиационного мотора. Теперь для постройки самолета был открыт зеленый свет, и его судьба прояснилась.
По мере заполнения деталями стапелей крыльев и фюзеляжа облик первого самолета Юнкерса вырисовывался более зримо. Общую сборку начали в сентябре, а через два месяца в самолетном цехе уже стояла, опираясь на два колеса и хвостовой костыль, готовая машина. Таких самолетов до этого времени еще никто не видел. Эту компоновку будут считать классической еще полвека. Юнкерс разрешил оставить только две проволочные растяжки на ферме стержней шасси и нижние подкосы стабилизатора. Крепление стабилизатора позволяло перед полетом устанавливать желаемый угол установки. Выхлопные патрубки двигателя торчали вверх, как тогда было принято, а его радиатор Юнкерс разместил по-новому, снизу фюзеляжа. Киль был цельноповоротный. Сваренный из продольных труб и поперечных двутавровых балочек каркас фюзеляжа обшивался тонкими стальными листами шириной 42 см с поперечными стыками. Стальные гладкие листы обшивки крыла были усилены внутренним продольным гофром, соединенным точечной сваркой. Когда готовый самолет взвесили, он потянул на 920 кг. Он весил минимум на 25 % больше, чем истребитель Фоккера с таким же мотором.
После успешного статического испытания на прочность крыльев, которые нагрузили мешками с песком, самолет был готов к полету. Аэродром Дебериц, западнее Берлина, был хорошо облетан пилотами Германии и использовался для испытаний новых военных самолетов. Лейтенант Фридрих фон Маллинкрод, которому поручили испытать в воздухе самолет Юнкерса, рекомендовал доставить его туда.
Холодный ветер пробирал до костей, когда 12 декабря 1915 года собравшиеся на краю поля создатели нового самолета наблюдали за скоростными рулежками их машины. Пилоту тоже было не сладко, его открытая кабина без козырька о комфорте позволяла только мечтать. Хуго, прикрывая лицо рукой, увидел, что его самолет начал разбегаться, и тут же услышал отдаленный рев мотора. Еще мгновение, и между самолетом и землей образовался просвет. Он достиг примерно трех метров и начал уменьшаться. Вдруг самолет наткнулся на сильный порыв ветра справа. Пилот не успевает его парировать элеронами, машина кренится влево и цепляет землю законцовкой левого крыла. Удар был сильный, но крыло не разрушилось, а как рессора упруго деформировалось и затем отбросило самолет от земли. Он приземлился, пробежал на колесах и остановился. Все кинулись к нему и только тут увидели, что левое крыло получило остаточную деформацию. От лобового удара законцовкой оно немного повернулось назад, и задняя часть бортовой нервюры вмяла обшивку борта фюзеляжа вовнутрь.
Первый самолет Юнкерса J-1 на аэродроме, 1915 г.
Ремонт самолета продолжался все рождественские праздники, затем контрольные испытания на прочность, и только 18 января 1916 года Юнкерс с Мадером, Вагензайлем и Бранденбургом снова стояли на аэродроме Деберица и с нескрываемым волнением следили за взлетом их "Жестяного осла", как его уже успели окрестить местные испытатели. В кабине сидел уже другой военный летчик испытательного центра, Пауль Арнольд. Пробежав всего двести метров, он уверенно оторвал машину, энергично набрал высоту около ста метров и тут обнаружил, что угол установки стабилизатора слишком мал – машину тянуло в пике. Он благополучно сел, и Хуго сам проследил, чтобы стабилизатор установили как надо. В тот же день на самолете опять взлетел лейтенант Маллинкрод. Теперь он сразу набрал высоту около километра и проверил управляемость самолета на всех режимах. Она была великолепной. Но на пробеге при посадке он угодил в маленькую ямку и погнул один стержень шасси. Его заменили за ночь.
На следующий день, 19 января, лейтенант Маллинкрод показал всему миру, на что способен первенец Юнкерса – его максимальная скорость 170 км/ч. Такой скорости с мотором жидкостного охлаждения в 120 л.с. не достигал ни один самолет в мире.
Хуго Юнкерс и все его помощники праздновали победу. Они выполнили обе задачи, которые возложили на их опытный J-1. Он действительно продемонстрировал, что с толстым свободнонесущим крылом можно получить низкое сопротивление, а самолет можно построить целиком из металла. Первая стальная машина Юнкерса заняла почетное место в музее его завода в Дессау.
Стальные истребители Юнкерса
Военные заказчики испытывали тихую радость – новый авиаконструктор, профессор Юнкерс, сразу построил такой скоростной самолет, да еще из стали. От него можно ждать то, что сейчас так необходимо. Он наверняка может создать боевой самолет не только с большой скоростью, но и с прекрасной маневренностью и высокой скороподъемностью. Эти качества так нужны для воздушного боя.
Новый контракт на изготовление шести опытных цельнометаллических истребителей с улучшенной скороподъемностью и маневренностью они подписали с Юнкерсом сразу после окончания летных испытаний его первенца, в конце января 1916 года. Это важное событие было встречено с энтузиазмом конструкторами и коллективом завода, оно давало возможность совершенствовать металлическую конструкцию их самолета и внести свой вклад в победу над врагами Германии.
Но для конструкторов Юнкерса это уже была очень трудная задача. Заставить вертеться в воздухе тяжелую стальную машину с любым из имеющихся моторов ограниченной мощности было очень проблематично. Заказчики требовали установить старый двигатель Mercedes D II, один пулемет калибра 7,92 мм с синхронизатором, иметь запас топлива на полтора часа и набирать высоту 3 км за 20 минут.
Центральная ферма истребителя Юнкерса J-2
Хуго Юнкерс сделал все, что мог. Он собрал у себя в кабинете ведущих специалистов и наметил основные направления разработки проекта. Крыло и мотор опустить вниз, кабину расположить над центропланом и разработать конструкцию сварной пространственной фермы, объединяющей в единое целое мотораму, шасси, центроплан, кабину и хвостовую часть фюзеляжа. Размах и площадь крыла уменьшить, сечение фюзеляжа – овал, мотор закапотировать, его выхлопную трубу продлить назад за кабину по правому борту, а радиатор сместить назад под кабину. Для защиты пилота при капотировании самолета Хуго предложил за кабиной сверху установить арочную силовую дугу. В заключение он заметил:
– Это будет уже не "Жестяной осел", который служил для демонстрации наших возможностей. Нам предстоит создать истребитель для серийного производства, эксплуатации в боевых условиях и завоевания превосходства в воздухе. Надо максимально снизить его сопротивление и вес.
Отто Мадер получил указание как можно быстрее сделать модель и продуть ее в новой аэродинамической трубе. С тех пор, как большинство конструкторов переехало из Ахена, здесь, на заводе JCO, был организован Исследовательский институт профессора Юнкерса, директором которого стал доктор Отто Мадер. В исследовательской лаборатории Юнкерса в Ахене остались двигателисты и небольшая группа аэродинамиков, обеспечивающих продувки в малой трубе. Новая большая аэродинамическая труба замкнутого цикла в Дессау должна заработать через месяц. Технический отдел института фактически стал конструкторским бюро Юнкерса, в котором он создавал свои самолеты. Тут проводились исследования металлических конструкций самолетов, начатые в Ахене, планировались технологические, прочностные и аэродинамические эксперименты. Использовался опыт завода по формовке, штамповке, обрезке и сварке тонких листов электротехнической стали и обработке стальных труб при производстве газовых колонок.
Хуго особо трепетно оберегает свои изобретения и в Исследовательском институте организует специальные отделы патентов и лицензий. Инженеры и юристы этих отделов при постоянном его участии анализируют возможность патентования разработок технического отдела, исследуют авторские права, выдвигают патентные претензии и продают лицензии на использование патентов Юнкерса.
То, что задумал Юнкерс, не имело аналогов. Он решился создать такую конструкцию истребителя из стали, которая позволяла выпускать самолеты поточно и с минимальными производственными отклонениями. Для этого была придумана единая сварная конструкция центральной секции в форме пространственной фермы из стальных труб.