Эстоппи D-серия

Эстоппи D-1 в окне прицеливания бомбы бомбардировщика Martin MB-2 . При этом прицел поворачивается вправо для учета ветра.

Серия Estoppey D представляла собой линейку межвоенного периода бомбовых прицелов , разработанную Жоржем Эстоппи из авиакорпуса США « Маккук Филд» , начиная с D-1 1922 года. Ключевой особенностью было использование маятника для удержания бомбового прицела. правильно ориентирован по земле даже во время маневрирования самолета, а также приборные панели, предотвращающие его раскачивание в условиях турбулентности.

При испытаниях в 1923 году D-1 оказался более точным, чем США ВМС Mark III или армейский Mk. I, и в два раза точнее, чем предыдущие модели бомбовых прицелов Michelin . Серия незначительных обновлений привела к появлению первой широко используемой серийной модели - D-4 1925 года, которых было выпущено несколько сотен. Эта конструкция была одной из самых передовых для своего времени, но все же была неточна до такой степени, что была бесполезна на высоте более 8000 футов (2400 м).

Д-7 1931 года был похож на Д-4, но у него была добавлена ​​подсветка для использования в ночное время, автоуказатель направления , который сигнализировал пилоту, в каком направлении поворачивать, и автоматический сброс бомбы для улучшения времени. Хотя D-7 был эффективен, армия планировала перейти на бомбовый прицел Сперри , который обеспечивал значительно большую точность. Sperry оказалось трудно производить в больших количествах, и в 1938 году армия заказала еще одну серию гораздо более простой модификации D-4, получившей обозначение D-8. D-8 был самой производимой версией серии D: было произведено чуть более 10 000 экземпляров; большая часть была поставлена ​​в Советский Союз по программе ленд-лиза .

Эстоппи вступил в длительную и ожесточенную серию судебных баталий с армией и флотом по поводу гонораров за свои концепции. Поскольку большинство проектов было создано, когда он работал в ВВС, он не имел права на гонорары. Оставив военную службу в 1926 году, он сразу же начал требовать гонорары как от армии, так и от флота, получив в конечном итоге несколько тысяч долларов.

История

Ранние бомбовые прицелы

Ранние бомбовые прицелы были способны рассчитывать только расстояние вперед, на которое переместится бомба при сбросе с заданной высоты. Чтобы использовать эти системы, самолет сначала должен был изменить свой курс до тех пор, пока он не перестанет видеть дальнейшее боковое смещение объектов на земле, что указывало бы на то, что самолет летел в том же направлении, что и ветер. Затем скорость и текущая высота вводились в бомбовый прицел, который перемещал указатель вперед и назад, чтобы указать правильное место для сброса бомб. Сброс бомбы производился, когда цель проходила через индикатор бомбового прицела.

Даже при приближении прямо по линии ветра скорость ветра будет иметь значение. Испытания на полигоне на самолете, летящем со скоростью 150 километров в час (93 мили в час), показали, что на текущей высоте бомбам потребуется 20 секунд, чтобы достичь земли. Это означает, что бомбы, которые покидают самолет с его поступательной скоростью, к моменту попадания пролетят 830 метров (2720 футов). Если самолет летит при ветре со скоростью 20 километров в час (12 миль в час) на носу, его путевая скорость составит всего 130 км/ч, и в этом случае бомбы пролетят всего 720 метров (2360 футов), не достигнув цели. более чем на 100 м.

Решение состоит в том, чтобы использовать секундомер по мере приближения самолета к цели. Наводчик бомбы выбирал подходящий объект на земле на линии подхода, возможно, саму цель, а затем рассчитывал время ее прохождения через два маркера на прицеле, установленном под фиксированным углом. Затем путевую скорость можно было рассчитать, найдя скорость в таблице времен и высот, хотя некоторые системы предлагали некоторый уровень автоматизации для этой задачи. Проведение этого измерения было нетривиальным процессом, тем более, что почти всеми этими системами пилоту приходилось управлять, глядя вниз через прицелы и пытаясь одновременно удерживать самолет на одном уровне. Если бы в ходе процесса угол плоскости изменился хотя бы на несколько градусов, измерения потеряли бы смысл.

Д-1

Жорж Луи Эстоппи иммигрировал в Соединенные Штаты в 1916 году и вскоре начал работу над новым бомбовым прицелом, который решил бы эти проблемы. Эстоппи придумал систему, которая удерживала прицел перпендикулярно земле с помощью маятника , а затем стабилизировала его движение с помощью приборных панелей , чтобы он не раскачивался после движения. он подал заявку на три патента на эту концепцию Во время Первой мировой войны и основал компанию Musa-Estoppey в Нью-Йорке для их создания. Он получил патенты в марте 1919 года, но в 1921 году компания обанкротилась.

Затем Эстоппи перешел на работу в инженерное подразделение воздушной службы на аэродроме Маккук , где он продолжил дорабатывать конструкцию и в 1922 году представил первую серийную версию под названием D-1. В ходе испытаний на Абердинском полигоне армия показала показатели попадания 80% в стандартных условиях, и был сделан вывод, что он обеспечивает «гораздо большую точность, чем старые прицелы Navy Mark III или Army Mark IA» и что он «вдвое точнее, чем Michelin». Военно-морской флот также был впечатлен, но лишь до такой степени, что использовал небольшое их количество, пока они ждали новых собственных разработок, проводимых Карлом Норденом для стабилизации Mark III. Это привело к заказу на 16 D-1, два из которых были отправлены в ВМФ. Испытания американских кораблей «Вирджиния» и «Нью-Джерси» в 1923 году привели к получению еще 100 заказов, 14 из которых были отправлены в ВМФ. В конечном итоге общий объем производства составил 114 единиц продукции Pioneer Instrument Company для армии и еще 14 единиц для ВМФ компанией Eberhart Steel.

В использовании D-1 мало отличался от более ранних конструкций бомбовых прицелов, таких как Michelin. Бомбардир сначала должен был наблюдать за движением цели относительно вертикального металлического троса и направлять пилота влево или вправо до тех пор, пока не будет видно, что любой боковой дрейф прекращается. В этот момент он наблюдал за движением цели вдоль проволоки до тех пор, пока она не пересекала линию, определяемую двумя горизонтальными проводами: «верхним проводом» и «тросом синхронизации». Затем он начинал поворачивать рукоятку левой рукой, в результате чего трос синхронизации начинал двигаться назад, в то время как трос целика перемещался вперед. Они повернули рукоятку, чтобы попытаться удержать провод времени на одной линии с целью. Когда часы показывали 15 секунд, он прекращал заводиться, обеспечивая тем самым измерение путевой скорости. В результате этого измерения верхний трос оказался в таком положении, что учитывалась путевая скорость. Затем они продолжали наблюдать до тех пор, пока верхний провод не совпал с нижним «тросом дальности», и в этот момент не упал.

Базовые обновления, Д-4

Определение времени падения с помощью секундомера оказалось практической проблемой, и Эстоппи начал работу над автоматическим таймером для D-2. В 1925 году Инженерный отдел закупил у компании Pioneer три прототипа. Физическая компоновка D-2 значительно отличалась от D-1: прицелы находились в центре большого U-образного калькулятора. В двух экземплярах D-3 маятниковая система D-2 заменена гироскопической платформой от Sperry Gyrscope . Ни одна из конструкций не оказалась достаточно продвинутой по сравнению с D-1, чтобы гарантировать полномасштабное производство.

Между тем, в эксплуатации D-1 оказался слишком хрупким для грубого обращения с экипажем, который, как выяснилось, часто использовал бомбовый прицел в качестве ручки при посадке и выходе из самолета. Это привело к созданию D-4, который был более надежным и включал в себя автоматическую систему синхронизации. Поскольку он был очень похож на более ранние модели, были заказаны и быстро доставлены три прототипа, но армия пришла к выводу, что они представляют собой слишком незначительное улучшение, чтобы рассматривать его производство, особенно потому, что теперь их ожидали гораздо более совершенные конструкции. Эти передовые разработки так и не были реализованы, и в течение следующих пяти лет армия заказала несколько партий D-4 в количестве 230 экземпляров, а ВМФ добавил еще 40 для работы на малых высотах. Армия ввела его в эксплуатацию в 1926 году.

Система хронометража на Д-4 значительно упростила работу. Вместо того, чтобы рассчитывать движение в течение фиксированного времени, а затем использовать его для расчета необходимой настройки, система выполнила это автоматически. Наводчик бомбы просто вращал рукоятку, пока таймер заканчивал работу, а когда она заканчивалась, рукоятка автоматически отключалась, а прицелы устанавливались под прямым углом.

Новые концепции

Помимо незначительных обновлений оригинальной концепции, Эстоппи также работал над совершенно новым дизайном. Первым и наиболее развитым из них был D-5, в котором использовалась новая «синхронная» или «тахометрическая» концепция расчета времени падения. В отличие от предыдущих конструкций, в которых скорость относительно земли измерялась непосредственно с помощью секундомера, в этих конструкциях скорость измерялась шарико -дисковой интеграторной системой. Бомбардир сначала вводил оценку скорости и направления ветра на основе предыдущих измерений, обычно проводимых штурманом. Это приведет к тому, что прицел, маломощный телескоп, начнет двигаться и отслеживать объект на земле. Затем бомбардир корректировал первоначальную оценку, поворачивая шкалы, чтобы изменить направление или скорость до тех пор, пока объекты не станут видны в прицеле неподвижно. В этот момент система провела высокоточное измерение путевой скорости и курса. Хотя в теории это обеспечивало беспрецедентную точность, на практике D-5 оказался менее точным, чем D-4, и авиакорпус рекомендовал «не проводить дальнейших экспериментальных работ над прицелом D-5».

Следующей известной версией является D-7, в которой использовался тот же общий механизм, что и D-4, но с добавлением нескольких обновлений. Среди них была прицельная система с подсветкой перекрестия, пригодная для использования в ночное время, система автоматического сброса бомб в нужный момент, чтобы исключить задержки при нажатии бомбардиром кнопки спуска, а также указатель направления пилота , который приводился в действие простым поворотом прицел наводить на цель. Хотя это были достойные обновления, ожидаемое скорое появление более совершенных моделей от Сперри означало, что в данный момент не было причин покупать D-7.

Д-8

Последним развитием линейки стал D-8, заказанный из-за продолжающихся задержек производства Sperry S-1 и Norden Mk. ХV . D-8 представлял собой серию незначительных модернизаций D-4, разработанных его первоначальным производителем, компанией Gaertner Scientific из Чикаго. Это позволило ему работать на более высоких скоростях и высотах, чем у нового самолета. После того, как Гертнер поставил 80 собранных вручную единиц, армия отправила в National Cash Register (NCR) производственный контракт на 15 000 единиц сразу после нападения на Перл-Харбор по цене 200 долларов за единицу. В ходе испытаний против «Нордена» D-8 удалось нанести 3 попадания на 50 сброшенных бомб по сравнению с 48 из 50 у «Нордена». Понимая его пределы, армия, тем не менее, отправила его на «самолеты, для которых нет другого прицела».

Армия продолжала настаивать на более быстрых поставках «Нордена», но ВМФ колебался в вопросе разрешения начать производство на других заводах, опасаясь, что это нарушит производство на главном заводе «Норден» и задержит их собственные поставки. На совещании 11 ноября 1942 года военные пожаловались, что, хотя они забирали все «Нордены», которые могли, и немедленно помещали их в самолет, у ВМФ было больше прицелов, чем у самолетов, и они просто накапливали свои «Нордены» на складах. Между тем, ВМФ обещал поставить определенное количество прицелов в течение определенного месяца, поэтому армия корректировала свои заказы на самолеты в соответствии с ними только для того, чтобы получить другое количество и либо упустить возможность произвести больше, чем за месяц, либо доставить их с тем, что один из военнослужащих авиакорпуса назвал «этим чертовым прицелом Д-8, для которого мне сразу же нужна пара гвоздей и проволока».

После ожесточенных споров и соперничества между службами проблема «Нордена» в конечном итоге была решена неожиданно, когда ВМФ пришел к выводу, что в любом случае он не сможет поражать корабли. Они переключили свое внимание на использование пикирующих бомбардировщиков и торпедоносцев , как и большинство других сил морской авиации, и полностью отказались от применения высотных бомбардировок кораблей. Все производство было передано армии. К этому времени NCR уже приступила к полному производству D-8, поставляя 2000 штук в месяц. Хотя контракт был расторгнут в октябре 1943 года, к этому моменту было произведено уже 10 000 экземпляров. Затем они были отправлены вместе с еще 2000 Д-4Б в Советский Союз в рамках ленд-лиза .

Судебные процессы

В 1924 году Эстоппи потребовал выплатить ему гонорары за свои проекты. Начальник воздушной службы генерал-майор Мейсон Патрик отказался, мотивируя это тем, что они были спроектированы и построены, когда Эстоппи находился на службе в Воздушном корпусе. В его контракте действительно были предусмотрены скидки на гонорары в размере до 7,5%, но не более 7500 долларов США (что эквивалентно 133 340 долларов США в 2023 году), но они могли выплачиваться только за устройства, которые были проданы после того, как он покинул государственную службу. Эстоппи сделал это в июле 1926 года, в результате чего было выплачено 2887 долларов в 1927 году и 2600 долларов в 1932 году.

Поскольку после этой даты никаких устройств по его разработкам больше не создавалось, он обратил свое внимание на ВМФ, заявив, что Norden Mark XI «подпадает под раскрытие и объем моих патентов». Военно-морской флот не согласился, отметив, что они приобрели Mark XI именно потому, что он позволял атаковать движущиеся цели, чего «Эстоппи» так и не решил. Тем не менее они согласились заплатить 2000 долларов за использование патента № 1 296 640.

Описание

Д-1, 4 и 8 были очень похожими устройствами, отличавшимися лишь деталями. Это описание основано на D-4, но на справочном видео показан более поздний D-8, который отличается лишь небольшими деталями.

Бомбовые прицелы серии D состояли из трех основных частей: системы крепления, прикрепленной к самолету, длинной изогнутой металлической планки с выступающим спереди указателем и самого механизма бомбового прицела. Система крепления использовалась перед полетом для позиционирования и поворота бомбового прицела так, чтобы он находился на одном уровне с самолетом и был направлен прямо вдоль его нормального направления полета, и после этого не использовалась. Отдельная система позволяла бомбовому прицелу в целом вращаться в полете вправо или влево. Длинная С-образная полоса использовалась просто для обозначения любого поворота прицела относительно носовой части самолета. У Д-8 этот индикатор перенесен в заднюю часть прицела.

Сам бомбовый прицел имел прямоугольную форму и размером примерно с книгу в твердом переплете. Прицелы состояли из нескольких наборов тонких металлических проволок на правой стороне корпуса, длинной продольной, проходящей по длине устройства, служащей для сопоставления движения цели с траекторией полета самолета, и трех горизонтальных, использовавшихся для измерения времени падения два в нижней части устройства чуть выше продольного провода и второй в верхней части корпуса. Напротив верхнего прицела, с левой стороны корпуса, располагалась небольшая рукоятка.

По мере приближения бомбардировщика к району цели бомбардир сначала визировался по продольному проводу и поворачивал все устройство влево или вправо до тех пор, пока провод не оказался сверху цели. Наблюдая за движением цели относительно этого провода, они объявляли пилоту повороты или использовали указатель направления пилота до тех пор, пока самолет не указывался в таком направлении, чтобы его боковое движение относительно цели точно компенсировало любой ветер со стороны самолета. сторона. В этот момент будет видно, что цель движется прямо вдоль продольной проволоки.

После обнуления сноса оператор сверяется с таблицей, напечатанной на боковой стороне корпуса, в которой указаны приблизительный угол падения с этой высоты и текущая воздушная скорость. Например, при сбрасывании бомб общего назначения массой 1000 фунтов с высоты 20 000 футов (6100 м) и скорости 200 миль в час (320 км/ч) бомбы придется сбрасывать, когда цель находится под углом около 40 градусов перед самолетом. Этот угол вводится в прицел, а затем таймер заводится поворотом главной рукоятки назад по часовой стрелке. Затем в таймер вводится время, необходимое бомбам для достижения земли из другой таблицы.

Теперь бомбовый прицел готов к использованию. Затем оператор визируется по линии от верхнего прицела до мушки, изначально установленной на этот угол в 40 градусов. Когда цель проходит через эту линию, оператор начинает вращать рукоятку вперед, против часовой стрелки, что запускает таймер и заставляет мушку начать двигаться назад. Они продолжают поворачивать рукоятку, чтобы удержать перекрестие на цели, поскольку видно, что цель движется назад из-за движения самолета вперед. Когда время таймера истекает, рукоятка отключается. Это сместило прицелы на угол, под которым бомбы будут двигаться при падении, что является прямым измерением путевой скорости.

Это оставляет целик в правильном месте для падения с учетом воздействия ветра. Теперь оператор переключает взгляд на прицел по линии от верхнего прицела к целику и сбрасывает бомбы, когда цель проходит через эту линию.

Система также включала в себя циферблат в задней части корпуса, который можно было использовать для ручной регулировки времени, перемещая прицел вперед или назад. Это использовалось для таких корректировок, как распределение бомб, выпущенных в течение определенного периода времени, а не все одновременно, или установка «следа» - расстояния, на котором бомбы упадут за самолетом из-за различий в баллистике между конструкциями бомб.

Ссылки

Библиография

• Макфарланд, Стивен Ли (1995). Стремление Америки к высокоточным бомбардировкам, 1910–1945 гг . Издательство Смитсоновского института. ISBN  978-1-56098-407-8 .
• Система подготовки авиационных механиков ВМС США для сил разного технического обслуживания: Учебное пособие для курса оружейников помощников наводчика . Школа газовых двигателей ВМС США. 1919.

Другие СМИ

• Мур, Вистармо (23 июля 2016 г.). Эстоппи Д-8 .