Вспомогательные топливные баки в авиации

Введение

Внешние топливные баки используются для перевозки дополнительного топлива.

В авиации термин "сбрасываемый бак" (внешний бак, бак на крыле или бак под фюзеляжем) используется для обозначения вспомогательных топливных баков, установленных на самолете снаружи. Сбрасываемый бак является одноразовым и часто может быть сброшен в полете. Внешние баки широко распространены на современных военных самолетах и иногда встречаются на гражданских, хотя последние реже сбрасываются, за исключением аварийных ситуаций.

Обзор

Основным недостатком сбросных топливных баков является увеличение сопротивления воздуха для самолета. Внешние топливные баки также увеличивают момент инерции, что снижает угловую скорость крена при выполнении маневров. Часть топлива из сбросных баков расходуется на преодоление дополнительного сопротивления и веса самого бака. Сопротивление воздуха в данном случае изменяется пропорционально квадрату скорости самолета. Использование сбросных баков также уменьшает количество доступных точек подвески для вооружения, снижает боевую нагрузку и увеличивает радиолокационную заметность самолета. Как правило, топливо из сбросных баков расходуется первым, и только после его полного использования переключатель топлива переводится на внутренние баки самолета. Некоторые современные боевые самолеты используют конформные топливные баки (CFT) вместо или в дополнение к обычным внешним топливным бакам. CFT создают меньшее сопротивление и не занимают точки подвески, однако некоторые их модификации можно снять только на земле.

История

Согласно истории Селфридж-филда, первое применение подвесных топливных баков произошло 5 марта 1923 года. Позднее, во время Гражданской войны в Испании, подвесной бак использовался для обеспечения истребителей дополнительным топливом при сопровождении на большие расстояния, без необходимости создания значительно большего, тяжелого и менее маневренного фюзеляжа. Mitsubishi A5M, разработанный Дзиро Хорикоси, начал использовать внешний подвесной бак для увеличения дальности полета в 1937 году, а во время Второй мировой войны Люфтваффе начало использовать внешние топливные баки с введением модели из легкого сплава для Ju 87R, версии Stuka с увеличенной дальностью, в начале 1940 года. Истребитель Messerschmitt Bf 109 также использовал этот тип бака, начиная с модификации Bf 109E-7, представленной в августе 1940 года. Также устанавливавшийся на Focke Wulf Fw 190, бак, доступный как минимум в четырех конструктивных вариантах – включая как минимум один изготовленный из пропитанной бумаги, одноразовый вариант – и незначительно различавшийся внешне, стал стандартным объемом для большинства подвесных баков на вооружении Люфтваффе. Редко использовавшийся, стабилизированный килем бак большой емкости применялся на некоторых модификациях тяжелого истребителя Messerschmitt Bf 110 и других двухмоторных боевых самолетах Люфтваффе. Первые подвесные баки проектировались для сброса после опустошения или в случае боя или аварийной ситуации, чтобы уменьшить сопротивление, вес и повысить маневренность. Современные внешние баки могут оставаться на самолете в бою и сбрасываться только в аварийной ситуации. Союзники широко использовали их для увеличения дальности полета и времени патрулирования истребителей над континентальной Европой. ВВС Великобритании использовали такие внешние топливные баки в 1942 году при перегонке Supermarine Spitfires на Мальту. В техническом задании Императорского японского флота на истребитель Mitsubishi A6M Zero указывалась продолжительность полета с подвесными баками – два часа на максимальной мощности или от шести до восьми часов на крейсерской скорости. Подвесные баки широко использовались на Zero, даже при выполнении задач по перехвату и сопровождению. Zero поступил на вооружение в 1940 году. Американские теоретики бомбардировочной авиации (так называемая "Бомбардировочная мафия") стремились создать огромные флоты тяжелых бомбардировщиков. Они утверждали, что формации тяжелых бомбардировщиков, оснащенные многочисленными пулеметными точками, будут самодостаточны в обороне, и что истребители дальнего сопровождения будут ненужными или даже невозможными в разработке. Они также опасались, что среднебомбардировщики большой дальности могут конкурировать за ресурсы. По всем этим причинам официальная политика США заключалась в том, чтобы не разрабатывать и не поощрять создание подвесных топливных баков. В условиях такого устоявшегося мнения в 1941 году летчики, такие как Бенджамин С. Келси и Оливер П. Эколс, тайно работали над внедрением технологии подвесных баков на американские истребители, начиная с Lockheed P-38 Lightning. Только благодаря подвесным бакам, обеспечивающим дополнительный запас топлива, P-38 смогли выполнить операцию "Возмездие" – сбить самолет адмирала Исороку Ямамото. (Для этой миссии каждый истребитель нес один подвесной бак объемом примерно , и более крупный бак объемом примерно ). Генерал 8-й воздушной армии Айра К. Икер экспериментировал с британскими бумажными баками с упрочненной конструкцией для увеличения дальности полета своих истребителей Republic P-47 Thunderbolt, чтобы они могли сопровождать и защищать стратегические бомбардировщики в течение длительного времени. Однако бумажные эксперименты не удовлетворили американских планировщиков, а негибкая стратегия обороны бомбардировщиков Икера сдерживала развитие истребителей, поэтому его заменил генерал-майор Джимми Дулиттл, который предоставил истребителям сопровождения свободу действий для перехвата противника на большом удалении и внедрил в 1944 году металлические подвесные баки для американских истребителей. Внешние подвесные баки превратили Thunderbolt из перехватчика малой дальности в истребитель сопровождения и завоевания превосходства в воздухе большой дальности, что позволило ему сопровождать бомбардировщики с Британских островов до Германии и обеспечило возможность для тяжелых бомбардировочных формаций выполнять дневные рейды под эскортом североамериканских P-51 Mustang. P-38 также мог нести два подвесных бака для самых дальних вылетов. Этот бак каплевидной формы имел длину 3,96 м и диаметр 0,91 м в самой широкой части.

According to Selfridge Field's history the first use of drop tanks occurred on 5 March, 1923. The drop tank was later used during the Spanish Civil War to allow fighter aircraft to carry additional fuel for long range escort flights without requiring a dramatically larger, heavier, less maneuverable fuselage. Mitsubishi A5M, designed by Jiro Horikoshi, began carrying an external underside drop tank to provide fuel for extended range in 1937 and during World War II, the Luftwaffe began using external fuel tanks with the introduction of a light alloy model for the Ju 87R, a long range version of the Stuka dive bomber, in early 1940. The Messerschmitt Bf 109 fighter also used this type of drop tank, starting with the Bf 109E 7 variant introduced in August 1940. Fitted also to the Focke Wulf Fw 190, the tank, available in at least four construction formats — including at least one impregnated paper material, single use version — and varying only slightly in appearance, became the standard volume for most drop tanks in Luftwaffe service, with a rarely used , fin stabilized large capacity drop tank used with some marks of the Messerschmitt Bf 110 heavy fighter and other twin engined Luftwaffe combat aircraft. The first drop tanks were designed to be discarded when empty or in the event of combat or emergency to reduce drag, weight, and to increase maneuverability. Modern external tanks may be retained in combat, to be dropped in an emergency. The Allies commonly used them to allow fighters increased range and patrol time over continental Europe. The RAF used such external fuel tanks in 1942, during the transit of Supermarine Spitfires to Malta. The Imperial Japanese Navy design specification for what came to be the Japanese Mitsubishi A6M Zero fighter included endurance with drop tanks of two hours at full power, or six to eight hours at cruising speed. Drop tanks were commonly used with the Zero, even on combat air patrol (CAP). The Zero entered service in 1940. American bomber theorists (the so called Bomber Mafia) wanted to create vast fleets of heavy bombers. They insisted formations of heavy bombers with multiple machine gun positions would be self defending, and that long range escort fighters would be unnecessary, or even impossible to design. They were also concerned that long range medium bombers might compete for resources. For all these reasons, official policy in the United States held that drop tanks should not be developed or encouraged. In the face of such entrenched attitudes in 1941 airmen such as Benjamin S. Kelsey and Oliver P. Echols worked quietly to get drop tank technology added to American fighters, beginning with the Lockheed P 38 Lightning. It was only with drop tanks supplying of extra fuel per fighter that P 38s could carry out Operation Vengeance, the downing of Admiral Isoroku Yamamoto's aircraft. (For this mission, each fighter carried one drop tank of approximately , and a larger one of approximately ). 8th Air Force General Ira C. Eaker experimented with British hardened paper drop tanks for the purpose of extending range for his Republic P 47 Thunderbolt fighters, so that they could fly with and defend the strategic bombers for extended periods. But the paper experiments did not satisfy American planners, and Eaker's inflexible bomber defense strategy was holding back the fighters, so he was replaced with Major General Jimmy Doolittle who gave escort fighters freedom to engage the enemy far ahead, and implemented metal drop tanks in 1944 for American fighters. External drop tanks turned the Thunderbolt from a short range interceptor aircraft into a long range escort and air superiority fighter, enabling it to accompany bombers from the British Isles into Germany and made it possible for heavy bomber formations to undertake daylight raids under escort by North American P 51 Mustangs. The P 38 could also carry two drop tanks for its longest sorties. This teardrop shaped tank design was 3.96 m long and 0.91 m in diameter at its widest point.

Резервуары для сброса на основе бумаги

Столкнувшись с дефицитом металла во время войны и необходимостью увеличить дальность полета истребителей, британцы разработали подвесные баки из крафт-бумаги, пропитанной клеем. Эти баки отличались превосходной устойчивостью к экстремальным температурам и холоду, необходимым для эксплуатации на самолете, а также были водонепроницаемыми. Поскольку клей медленно растворялся под воздействием топлива (иногда вызывая утечки в течение нескольких часов после заправки), эти баки были строго одноразовыми. Их использовали в типично холодных условиях Северной Европы, заполняли непосредственно перед взлетом, сбрасывали в случае отмены миссии и требовалось только для перелета. Такие баки из папье-маше собирались из трех основных компонентов: носового конуса, хвостового конуса и корпуса. Каждый из них формировался на деревянных формах, центральная секция создавалась путем обертывания слоев пропитанной бумаги вокруг цилиндра, а торцевые крышки ламинировались вручную из отдельных сегментов, иногда называемых «долями». Перед окончательной сборкой устанавливались деревянные перегородки для предотвращения перелива топлива, монтировались трубы и фитинги, а внутренние поверхности покрывались топливостойким лаком. Затем три части склеивались вместе в прессе. После отверждения бак подвергался испытанию под давлением, и успешно прошедшие испытания покрывались двумя слоями целлюлозного лака и двумя слоями алюминиевой краски. (Британские бумажные баки можно отличить от внешне похожих металлических по цвету: бумажные баки имели серебристый оттенок, а металлические – серый.) Королевские ВВС изготовили и использовали около 13 000 баков из папье-маше, подавляющее большинство – во время войны, что позволило сэкономить значительное количество металла. Сохранилось очень мало экземпляров из-за их одноразового характера, низкой стоимости и непрочности. Когда эксперты сделали это заявление, истребители 8-й воздушной армии уже использовали более 15 000 бумажных баков без единой поломки, поэтому критику не восприняли всерьез. Это может объяснить, почему наиболее часто используемыми топливными баками для одномоторных американских истребителей, действовавших в Северной Европе, были 75-галлонные (284 литра) баки полностью металлической конструкции (изготовленные из двух половинок формованного алюминия с заметным горизонтальным швом вдоль средней линии бака). Другим распространенным металлическим баком была модель, используемая на самолетах P-51, P-47 и P-38.

Faced by wartime metal shortages and a need to extend the range of fighter craft, the British came up with drop tanks made of glue impregnated kraft paper, which had excellent tolerance characteristics for extreme heat and cold necessary for operation on an aircraft as well as being waterproof. Since the glue would slowly dissolve from the solvent effects of the fuel (sometimes developing leaks within a few hours of being loaded with fuel) these were strictly a single use item, used in typically chilly Northern European conditions, filled immediately before takeoff, jettisoned in the event of an aborted mission and only being required for the outbound portion of a flight. Such papier mâché tanks were assembled from three main components, the nose cone, tail cone and the body, each shaped over wooden forms, the center section created by wrapping layers of the impregnated paper around a cylinder, the end caps hand laminated with petal shaped pieces sometimes called gores. Before final assembly wooden anti slosh baffles were installed, pipes and fittings were attached and the interiors coated with fuel resistant lacquer and the three pieces were bonded together in press. Once the tank had cured, it was pressure tested to and passing tanks were given two coats of cellulose dope followed by two coats of aluminium paint. (British paper drop tanks can be distinguished from outwardly similar metal tanks by colour, paper tanks were silver in appearance, while metal tanks were grey.) Some 13,000 papier mâché tanks were made and used by the RAF, the vast majority during the war, conserving a considerable amount of metal. Very few examples survive due to their expendable nature, low intrinsic value and the fact that they are not inherently robust. Since by the time the experts made that pronouncement 8th Air Force fighters had already used more than 15,000 paper tanks without a failure, the criticism was not taken seriously. It may explain why the most often used fuel tanks for single engined American fighters operating in Northern Europe were the 75 gallon (284 liter) capacity all metal tank (made from two halves of formed aluminium with a prominent horizontal seam running along the tank's midline). Another common metal drop tank was the model used by P 51s, P 47s and P 38s.

Послевоенное использование

Matra JL 100 – это специальный гибридный подвесной топливный бак и ракетный блок; он объединяет ракетную установку с 19 ракетами SNEB в передней части и топливо в задней в единый аэродинамически обтекаемый контейнер для установки на боевые самолеты, такие как Dassault Mirage III и English Electric Lightning. Convair B 58 Hustler, первый серийный бомбардировщик, способный достигать скорости 2 Маха, не имел бомбоотсека: он нес одно ядерное оружие и топливо в комбинированном бомбово-топливном контейнере под фюзеляжем.

Автомобильное использование

После Второй мировой войны любители скоростных гонок соревновались на пересохших озерах Калифорнии, стремясь установить новые рекорды скорости на суше. В избытке были сброшенные с самолетов топливные баки военного производства (также известные как "belly tanks"), они обладали нейтральной аэродинамикой, и вскоре один из них переоборудовали в автомобиль, получивший название "lakester". По данным историков GM, Билл Берк из So Cal Speed Shop первым попытался переделать топливный бак от истребителя P-51 Mustang, прежде чем перейти к более крупному баку от P-38 Lightning. И по сей день "lakester"-ы участвуют в соревнованиях на соляных равнинах Бонневиля.