Geniální, ale… Stíhačka na uhlí nebo dřevěné pelety a mýty kolem ní

Projekt „spotřebního“ stíhacího letounu Lippisch P.13a vypadá značně atypicky a odráží zoufalost doby, v které vznikl. Koluje kolem něho řada mýtů, které vznikly nepřesnou interpretací, což nijak nesnižuje přínos jeho tvůrce Alexandera Lippische světovému letectví.

Skládačka nápadů

Naprosto netypický letoun byl „skládačkou“ několika nesouvisejících objevů a koncepcí. Celý projekt byl dílem předního německého aerodynamika a konstruktéra společnosti Messerschmitt, Alexandera Lippische. Ten ve 30. letech experimentoval z bezocasými letadly a delta křídly. Své zkušenosti zúročil při konstrukci stíhačky s raketovým pohonem Me 163 Komet. Při svých pokusech zjistil, že delta křídlo má výhodné vlastnosti při vysokých rychlostech a teoreticky by s ním bylo možné dosahovat i nadzvukových rychlostí.

Druhým dílem skládačky byla koncepce levných jednorázových letounů, které by mohly ničit nepřátelské bombardéry taranem. Tuto metodu konzultoval se stíhacími piloty, kteří jej údajně utvrdili v tom, že nárazem se dá nepřátelský bombardér zničit s velmi vysokou pravděpodobností. Pokud by byl stíhací letoun dostatečně rychlý, dokázal by překonat stíhací eskortu a pokud by byla konstrukce stíhačky dostatečně pevná, nebyl by taran, namířený na ocasní plochy bombardéru, pro pilota neakceptovatelným rizikem.

V roce 1943 se Alexander Lippisch začal zabývat myšlenkou jednoduchého letounu s ocelovou kostrou, ostrou přídí, delta křídlem a raketovým pohonem. Nevýhodou raketových motorů však byla agresivní paliva a okysličovadla, krátká doba chodu a tím pádem nemožnost hlídkovat v prostoru. Situaci neřešilo ani použití klasického proudového motoru, protože hrozilo, že bude při taranu zničen nasátím trosek a navíc byl pro jednorázové použití příliš drahý.

Řešením mohl být náporový motor, který popsal Francouz Camille Jules René Lorin již v roce 1907 a získal na něj francouzský patent. Z hlediska konstrukce se jedná o nejjednodušší a tím pádem i nejlevnější reaktivní motor bez lopatkového kompresoru a turbíny. Náporový motor je velmi účinný při vysokých podzvukových a nadzvukových rychlostech. Jeho velkou nevýhodou však je, že se nedá spustit při nulové dopředné rychlosti, takže pro běžná pilotovaná letadla není vhodný. Ostatně důvodem proč, se na náporový motor na nějakou dobu zapomnělo bylo právě to, že stav letecké techniky v období před první světovou válkou, neumožňoval dosažení rychlosti nutné k jeho spuštění.

Tento problém chtěl Lippisch vyřešit tím, že letoun bude startovat z rampy pomocí raketových motorů na tuhá paliva a náporový motor pilot spustí, až po dosažení rychlosti kolem 320 km/h, kdy již dochází na vstupním ústrojí k dostatečnému stlačení vzduchu. Poněkud těžkopádnější alternativou mohlo být vynášení stíhačky na hřbetě nebo ve vleku za jiným letadlem.

Uhlí nebo borové dřevo

Lippisch původně uvažoval o motoru na kapalná paliva, ale v té době byl problém navrhnout konstrukci plamenců a difuzorů tak, aby rozprášené palivo shořelo efektivně a beze zbytku tam, kde konstruktéři plánovali. Často docházelo k odtržení plamene nebo vyfukování nespálených kapek paliva. Ještě v 50. letech se to řešilo metodou pokus - omyl se stovkami různě tvarovaných kusů.

Lippisch se postupně přikláněl k tuhému palivu, protože dospěl k závěru, že s ním je tento problém snáze řešitelný. Navíc v roce 1944, kdy se podařilo zvládnout klíčové konstrukční detaily náporového motoru, již byla běžná kapalná paliva nedostatková. Z tuhého paliva se měl zahříváním uvolňovat generátorový plyn, což byla technologie používaná v těžkém průmyslu.

Původně měly být přibližně stejně velké kousky hnědého uhlí, umístěné v drátěném koši, zahřívaném benzínovým hořákem, ale tato koncepce nebyla dostatečně účinná. Lepším řešením byl kruhový koš, který se otáčel kolem svislé osy rychlostí 60 ot./min. Mezi paliva, která byla považována za slibná, patřilo černé uhlí nebo kostky borového dřeva impregnované olejem či parafínem. Zásoba 130 – 180 kg paliva měla podle výpočtů stačit na 40 - 45 minut chodu motoru.

Samotný náporový motor Němci intenzivně zkoumali v souvislosti s přehnaně ambiciózním projektem suborbitálního bombardéru Silbervogel konstruktéra Eugena Sängera a matematičky Irene Brendtové. Proběhly pozemní testy na korbě nákladního automobilu i letové testy na hřbetě letounu Do 17Z. Na základě výsledků asi 70 zkušebních letů byla postavena téměř 10 x výkonnější verze, testovaná na hřbetě bombardéru Do 217 E-2. Dalším krokem měl být zkušební letoun poháněný výhradně náporovým motorem. Počáteční rychlost mu měly udělit dva odhazovací raketové motory na tuhá paliva. K realizaci však nedošlo.

Náporový motor tedy fungoval, ale zatím jen na kapalná paliva a jeho tah stačil na zvýšení rychlosti bombardéru Do 217 z 320 km/h na 430 km/h, což mělo k předpokládaným, téměř sonickým rychlostem, ještě velmi daleko. Při testech se sice podařilo dosáhnout rychlosti 720 km/h, ale často se přehlíží fakt, že jen ve střemhlavém letu, což bylo dost nebezpečné, protože vysoko umístěný náporový moment vytvářel klopivý moment, na jehož kompenzaci nebyla výškovka Do 217 dost účinná.

Motor v křídle

Na přelomu let 1943 - 44 přišel Alexander Lippisch s myšlenkou vytvořit vzduchový kanál náporového motoru v samotném křídle. Vzduch měl být přiváděn otvorem na přídi nebo v náběžné hraně a výtokové plyny měly být odváděné plochou tryskou v odtokové hraně tzv. Power wing. Uvažoval i tom, že by se dalo vychylování výstupních plynů využít k řízení.

Od podzimu 1944 provozoval vlastní vývojovou kancelář při Leteckém výzkumném ústavu ve Vídni, kde pracoval s Hermannem Behrbohmem, matematikem z firmy Messerschmitt. Zde zkonstruovali a úspěšně otestovali hořák s rotačním bubnem, ovšem jen v laboratoři.

Alexander Lippisch na základě výsledků ofukování zmenšených modelů v aerodynamickém tunelu zjistil, že delta křídlo je stabilní i v transsonické oblasti a bylo by použitelné i při nadzvukových rychlostech. To však nutně neznamená, že by jeho projekty mohly dosahovat nadzvukových rychlostí. Pracoval s tlustými profily s velkým odporem, nezabýval se vlnovým odporem a hlavně, v té době neexistoval motor, který by dokázal takto koncipovaný letoun „protlačit“ transsonickou oblastí.

Celý letoun měl být velmi jednoduchý a levný. Pokud by se nerozpadl již při taranu, měl ho pilot po skončení mise opustit na padáku. Podoba neortodoxně koncipované stíhačky prošla mnoha změnami. První náčrty a modely představovaly prosté delta křídlo se zaoblenými konci, náznakem trupu a raketovým motorem.

Na projektu označeném P.12 z března 1944 se střední část křídla rozšiřovala v oválný trup, z kterého na hřbetě vystupoval překryt kokpitu a svislá ocasní plocha. Na přídi byl oválný vstupní otvor a vzadu obdélníková výstupní tryska, protože se již počítalo s pohonem náporovým motorem. Konce křídel byly skloněné dolů, pro zvýšení směrové stability. Pod trupem byla výrazná „boule“ tvořící přistávací ližinu, protože Lippisch jistou dobu uvažoval o možnosti, že piloti, kteří by minuli cíl nebo měli jen lehce poškozený letoun, by s ním mohli přistát.

Existují náčrty verze P.12 s kachními plochami, která měla být pravděpodobně vyzbrojená kanony, protože křehké řídící plochy nebyly pro taran nejvhodnější.

Zhruba v květnu 1944 dostal projekt letounu podobu s válcovým trupem, připojenými delta křídly a „normální“ lichoběžníkovou svislou ocasní plochou (SOP), což bylo výrobně jednodušší řešení, než plynulé přechody. Fotografie takto řešeného modelu s nalepenými bavlněnými vlákny se dochovaly z doby, kdy byl ofukován v aerodynamickém tunelu.

V říjnu 1944 se na radikálně upraveném náčrtu objevilo označení P.13. Letoun dostal prakticky třetí „delta křídlo“ tvořící SOP. Neobvyklá byla její extrémní tloušťka a to že v ní byl umístěný kokpit. V tomto období měl ideový návrh příďový zatahovací podvozek.

Projekt označený P.13a z prosince téhož roku se lišil jen nepatrně, hlavně tím, že s podvozkem se již nepočítalo. Další změnou byla možnost sklápění křídel směrem nahoru, podobně jako u palubních letadel. Důvodem byla možnost přepravy stíhaček po železnici do ohrožených oblastí. Benefitem bylo usnadnění přístupu ke komponentům náporového motoru. Se složenými křídly nebyla stíhačka o mnoho větší než štábní automobil.

Slovy tvůrce

Lippisch ve své knize Ein Dreieck Fliegt uvedl, že měření v aerodynamickém tunelu nenaznačovala žádné možné obtíže, takže vývoj mohl pokračovat. Co se paliva týká, tak zmiňuje, že se daly používat plné kusy nebo speciálně vylisované „prstencové pelety“. Vzhledem k rozdílu rychlostí stíhačky a napadených bombardérů zvažoval dodatečnou montáž brzdicích štítů nebo padáku pro terminální fázi útoku.

Přestože bylo v draku místo pro montáž kanonů, Lippisch uváděl, že díky svému tvaru a pevnosti konstrukce letounu nemusí taran nutně vést ke ztrátě stíhačky. Proto nakonec počítal s nouzovou vysouvací ližinou pod trupem pro „šťastnější piloty“, ostatní měli použít padák, jak bylo zmíněno výše.

Při konstrukci náběžných hran křídel a SOP Lippisch počítal s použitím ostrých břitů, pod tenkým potahem tzv. Kuto-Nase, což byla technologie vyvíjená od roku 1940 proti britským barážovým lanům. Kokpit byl vybaven velmi jednoduše. Vzhledem k letovým výškám byla nutností kyslíková instalace, ale na palubní desce byl jen rychloměr, výškoměr, variometr, zatáčkoměr, umělý horizont, kompas a hodinky. Kromě toho byla v kokpitu vysílačka pro fonické spojení.

Nicméně situace v Říši byla v roce 1945 již dost zoufalá a projekt značně nejistý, takže Adolf Hitler a Albert Speer preferovali „zázračné zbraně“ v pokročilejší fázi vývoje. Alexander Lippisch ještě stihl prosadit stavbu zkušebního kluzáku DM-1 v plné velikosti. Přestože věděl, že je jeho stavba zbytečná, protože potřebné údaje již naměřil v aerodynamickém tunelu, trval na ní. Tím zabránil odvodu některých studentů z univerzit v Darmstadtu a Mnichově do armády nebo Volkssturmu a jejich nasazení v tehdy již beznadějné válce.

DM-1 stavěli studenti pod vedením Lippischova asistenta Wolfganga Heinemanna v hangáru malého letiště v Prienu u Chiemsee. Když válka skončila a letiště v Prienu bylo obsazeno americkými silami byl DM-1 téměř hotový. Stroj byl převezen do USA. Na návrh profesora Theodora von Kármána byl v listopadu 1945 dokončen a testován v aerodynamickém tunelu NACA. Výsledky však nebyly zdaleka tak dobré, jak popisovali Němci a DM-1 prošel několika úpravami.

Poválečný odkaz

Po válce byl Alexander Lippisch, spolu s dalšími německými vědci, v rámci operace Paperclip, převezen do USA. Přestože P.12/P.13/P.13a ani DM-1 nelétaly, naměřené údaje a aerodynamické charakteristiky delta křídel dostaly k dispozici západní konstrukční kanceláře a  Lippische využívaly jako konzultanta.

Často se uvádí, že firma Convair vycházela z německých měření při návrhu XF-92, F-102 Delta Dagger, F-106 Delta Dart, ale jedná se spíše o spekulaci. Convair již za války rozběhla vlastní program studující delta křídla s tenkým profilem, takže německé údaje, naměřené na tlustých profilech, pro ni neměly zásadní význam. Podobně na tom byly společnosti SAAB s letouny J-35 Draken a J-37 Viggen a Dassault s letouny Mirage.

Alexander Lippisch po válce pracoval u letecké divize firmy Collins Radio Company na strojích využívajících přízemní efekt X-112 až X-114 a na strojích Aerodyne s prstencovým křídlem. Zemřel 11. února 1976 a v roce 1985 byl uveden do mezinárodní síně slávy v Muzeu letectví a kosmonautiky v San Diegu.

Pokud se vám článek líbil, využijte možnost sledovat autora, aby vám neunikly žádné novinky.

Abyste nemuseli hledat další díly, připravili jsme pro Vás:

Kompletní, průběžně aktualizovaný, seznam všech dílů seriálu: Geniální, ale …

Zdroje:

Dabrowski, Hans-Peter (1993). Lippisch P13a & Experimental DM-1. Schiffer.

Hyland, Gary; Anton Gill (1999). Last Talons of the Eagle. Headline.

Sharp, Dan; Luftwaffe: Secret jets of the Third Reich, Mortons 2015