Kommandogerät, или воздушная автоматическая коробка

Сумрачный немецкий гений изобретал совершенно адовые конструкции. Схема усреднённая, потому что вариаций масса. Берётся поршневой двигатель, он не управляется напрямую, примитивно - это не про немцев. Берутся часы с кукушкой и вешаются позади двигателя.




К ним подключают управление газом, оборотами, углом лопастей пропеллера, топливной смесью, углом зажигания, скоростью вращения нагнетателя, заливают моторным маслом для смазки и охлаждения. Всё это впихивается в одномоторный истребитель.

Из получившейся шайтан-коробочки в кабину выводится одинокая ручка газа, которой пилоты тут же начинают шкрябать взад-назад, приговаривая полушёпотом "SEHR GUT!". При этом у полевых авиамехаников на лбу аж пот выступает. Немцы из BMW любезно предлагали свою вундервафлю (в основном в виде трофеев), но все отказались, включая других немцев.

Но зачем?

Kommandogerat в металле


Для начала разберёмся, как вообще управлять поршневым авиационным двигателем периода Второй Мировой. Представьте, что вам нужно совершить обгон на трассе с максимально возможным для машины ускорением.

Если у вас коробка-автомат, то всё просто: педаль в пол, и коробко-двигательные мозги сами понизят передачу (а то и две), откроют воздушную заслонку и начнут вёдрами лить топливо в двигатель.

Тот же манёвр с ручной коробкой потребует от водителя уже небольшой, но чёткой последовательности действий. Если дело происходит в воздухе, то для максимальной мощности нужно ещё следить за топливной смесью, потому что с высотой воздуха становится меньше. Для этого можно уменьшить подачу топлива и/или надуть из атмосферы больше воздуха (нагнетатель).

А если в процессе надо ещё и крутить головой и рулём, чтобы увернуться от быстро приближающейся машины сзади? А если из этой машины по тебе стреляют?

Типичный набор органов управления двигателем выглядит примерно так:

- рычаг наддува (газ)
- рычаг шага винта (аналог коробки передач)
- рычаг смеси (высотный корректор)
- рычаг скорости нагнетателя (если полез совсем высоко)
- створки охлаждения двигателя
- створки охлаждения масла

Типичная кабина истребителя второй мировой


Мало? Держите больше. Американский тяжёлый двухмоторный ночной истребитель P-61 "Black Widow" - в ранних модификациях 13 органов управления двигателем:

- 2 рычага наддува
- 2 рычага шага
- 2 рычага смеси
- 2 рычага нагнетателя
- 3 рычага положения створок охлаждения двигателя
- 2 рычага положения створок интеркулера (охлаждает нагнетаемый в двигатель воздух)

Схема кабины P-61. Шесть рычагов слева под рукой, пять за правым коленом и ещё два справа сзади (не влезли в кадр)


Лицо пилота представили? Справедливости ради, американцы тоже поняли что это перебор и на поздних модификациях заменили рычаги створок на переключатели "открыть/закрыть/авто".

И далеко не всегда эти органы управления расположены удобным образом. К примеру, на Як-1 управление створками охлаждения масла и двигателя находятся справа от пилота. Для управления ими нужно использовать правую руку, которой пилот управляет самолётом, оставив управление двигателем.

Всем этим хозяйством управляет один человек, которому вообще-то и кроме двигателя есть чем заняться. Особенно лётчику-истребителю. Наша аналогия с обгоном на пальцах показывает как лётчик переходит из режима максимальной экономии в режим максимальной мощности. Для этого ему нужно довольно быстро и ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО:

1) сделать топливную смесь (М) пожирнее (была придушена ради экономии)
2) поставить пропеллер (Р) на малый угол (большой угол - экономия, малый угол - двигателю легче крутиться)
3) дать газу (большой рычаг)
3.1) открыть всё охлаждение (не обязательно сразу)

Лицо пилота в процессе управления





Под атакой, в спешке и вслепую можно перепутать и сломать двигатель. Забыл про смесь - мало мощности, перегрев, помер. Cунул рычаг оборотов вперёд слишком быстро - превышение допустимых оборотов, клин, помер. Забыл про створки охлаждения - перегрев, помер.

Любая исправно работающая автоматика давала преимущество пилоту во времени реакции и оптимальных характеристиках, которые можно было выжать из мотора.

К примеру, ранние "спитфаеры" времён битвы за Британию на бумаге были быстрее 109-го "мессера", но для достижения действительно предельной скорости нужно было вручную подбирать оптимальную смесь для каждой конкретной высоты, для чего в реальном воздушном бою не всегда есть время.

То же касалось большинства советских самолётов. Впрочем, ранние 109-е тоже отличились ручной установкой шага винта (угла лопастей пропеллера), что является куда большей головной болью, чем отсутствие автомата смеси.

Минимально возможные органы управления двигателем. Смесь (М) - шаг винта (Р) - газ. Не перепутай, иначе помер


Немцы из BMW пошли дальше и сделали kommandogerät (командное устройство), дедушку современных электронных мозгов для двигателей. Этот механический вычислитель считывал угол положения ручки газа в кабине, обороты двигателя, давление и температуру воздуха на входе в двигатель и на основе этих данных автоматически выставлял топливную смесь, угол установки лопастей винта, давление наддува, угол зажигания и скорость вращения нагнетателя в зависимости от высоты полёта.

Вместо того, чтобы заниматься постоянными вычислениями и корректировками, пилот мог полностью сосредоточиться на пилотировании, не жертвуя лошадиными силами. В случае повреждения блока управления был предусмотрен аварийный режим, позволяющий дотянуть до аэродрома.

Если всё так здорово, то почему никто больше его не использовал?

Кабина FW-190. Количество рычагов управления двигателем - один штука


Объективно, это дорогое и технически сложное устройство. Судя по отсутствию у пилотов и техников массовых жалоб, устройство было достаточно надёжным. Однако это всё ещё металлические шайтан-часы с кукушкой (рис. ниже) размером с половину двигателя и соответствующей массой.

Руководство для полевых механиков в общем и целом объясняло как его снять, поставить, подключить к системам самолёта и как исправлять мелкие неисправности. В случае немецких блок управления снимали и отправляли на завод целиком. Напомню, сами двигатели можно было ремонтировать в полевых мастерских в разумных пределах.

Kommandogerat собственной персоной и схема его работы

“Дешёвым” аналогом выступают холодная голова и быстрые руки лётчика (ещё и без лишней массы). На одноместных самолётах после приведения двигателя в режим боя (максимальной мощности) kommandogerät не давал ощутимых преимуществ: требуемая мощность в бою регулируется только рычагом газа (у советов ещё смесью, но не так много).

На самолетах с числом пилотов больше одного тонкой настройкой режимов работы двигателей и связанных с ним систем занимался один из пилотов, либо вообще отдельный член экипажа - бортинженер. Тем не менее, kommandogerat оказался весьма полезен немцам, когда общий уровень подготовки немецких лётчиков начал проседать, и быстро дёргать за кучу ручек в кабине умели уже не только лишь все.

После войны началась реактивная эра, которая в плане управления двигателем для пилота была намного проще. Реактивный двигатель грубо говоря представляет собой открытую трубу с вставленным в неё топливным шлангом, которым пилот и управляет единственным рычагом газа.

Тем не менее, с развитием электроники принцип управления пришёл в автомобильную промышленность в виде ЭБУ (электронный блок управления) и теперь каждый современный автомобиль везёт в себе свой маленький, но очень уверенный в себе KOMMANDOGERÄT.