Синхронизирующий механизм ( также известный как синхронизатор пушки или прерыватель ) был устройством, позволяющим одномоторному самолету тяговой конфигурации стрелять своим вооружением, направленным вперед, через дугу вращающегося винта без попадания пуль в лопасти. Это позволяло нацеливать на цель самолет, а не пушку.
Было много практических проблем, в основном возникающих из-за изначально неточной природы стрельбы автоматического оружия , большой (и переменной) скорости лопастей вращающегося винта и очень высокой скорости, с которой должна была работать любая передача, синхронизирующая их. На практике все известные передачи работали по принципу активного срабатывания каждого выстрела, как в полуавтоматическом оружии .
Проектирование и эксперименты с синхронизацией орудий велись во Франции и Германии в 1913–1914 годах, следуя идеям Августа Эйлера , который, по-видимому, был первым, кто предложил установить фиксированное вооружение, стреляющее в направлении полета (в 1910 году). Однако первым практическим — хотя и далеко не надежным — механизмом, поступившим на вооружение, был тот, который был установлен на истребителях Fokker Eindecker , которые поступили на вооружение эскадрилий Немецкой воздушной службы в середине 1915 года. Успех Eindecker привел к появлению многочисленных устройств синхронизации орудий, кульминацией которых стала достаточно надежная гидравлическая передача British Constantinesco 1917 года. К концу Первой мировой войны немецкие инженеры были на пути к совершенствованию механизма, использующего электрическую, а не механическую или гидравлическую связь между двигателем и орудием, при этом орудие приводилось в действие электромеханическим соленоидом .
С 1918 года до середины 1930-х годов стандартным вооружением истребителя оставались два синхронизированных пулемета винтовочного калибра , стреляющих вперед через дугу винта. Однако в конце 1930-х годов основная роль истребителя все больше рассматривалась как уничтожение больших цельнометаллических бомбардировщиков , для которых это вооружение было недостаточным. Поскольку было непрактично размещать более двух орудий в ограниченном пространстве, доступном в передней части фюзеляжа одномоторного самолета , орудия начали устанавливать в крыльях, стреляя за пределами дуги винта, поэтому не требовалась синхронизация. Синхронизация стала ненужной на всех самолетах с введением безвинтовой реактивной тяги .
Механизм, позволяющий автоматическому оружию стрелять между лопастями вращающегося винта, обычно называется прерывателем или синхронизатором. Оба эти термина более или менее вводят в заблуждение, по крайней мере, в той мере, в какой они объясняют, что происходит, когда работает шестерня. [1]
Термин «прерыватель» подразумевает, что механизм останавливает или «прерывает» огонь пушки в точке, где одна из лопастей винта проходит перед его дулом. Однако даже относительно медленно вращающиеся винты самолетов Первой мировой войны обычно поворачивались два или даже три раза за каждый выстрел, который мог сделать современный пулемет. Таким образом, двухлопастной винт будет препятствовать пушке шесть раз за каждый цикл стрельбы пушки, а четырехлопастной — двенадцать раз. Пушка, установленная таким образом, будет прерываться более сорока раз в секунду, [2] при этом стреляя всего около семи выстрелов в секунду. Неудивительно, что конструкторы так называемых прерывающих механизмов посчитали это слишком проблематичным, чтобы серьезно попытаться это сделать, поскольку промежутки между «прерываниями» были бы слишком короткими, чтобы пушка вообще могла стрелять. [3]
Однако настоящая синхронизация, при которой скорострельность пулемета точно пропорциональна оборотам в минуту вращающегося винта самолета, потребовала бы непрактичного уровня сложности. [4] Обычно пулемет стреляет постоянным числом выстрелов в минуту, и хотя это можно изменить, модифицировав пулемет, его нельзя изменять по желанию во время работы пулемета. Между тем, скорость вращения винта самолета, особенно до появления винта с постоянной скоростью , могла сильно различаться в зависимости от настройки дроссельной заслонки и выполняемых маневров. Даже если бы было возможно выбрать определенную точку на тахометре двигателя самолета, при которой циклическая скорость пулемета позволила бы ему стрелять через дугу винта, это было бы очень ограниченным. [5]
Было отмечено, что любой механизм, который достигал цели, производя выстрел между вращающимися лопастями винта, не задевая их, можно было бы описать как «прерывающий» огонь пушки (в той степени, в которой она фактически больше не работает как автоматическое оружие), а также как «синхронизирующий» или «подстраивающий» ее огонь под обороты винта. [6]
Типичная синхронизирующая передача состоит из трех основных компонентов.
Во-первых, требовался метод определения положения винта в данный момент. Обычно кулачок , приводимый в движение либо непосредственно от самого вала винта, либо от какой-либо части приводной цепи, вращающейся с той же скоростью, что и винт, генерировал серию импульсов с той же скоростью, что и обороты винта. [7] Были исключения из этого правила. Некоторые механизмы помещали кулачок внутрь самого спускового механизма орудия, и импульсы стрельбы иногда синхронизировались так, чтобы происходить каждые два или три оборота винта, или, особенно в случае гидравлических или электрических передач, со скоростью два или более на каждый оборот. Диаграммы в этом разделе предполагают, для простоты, один импульс на один оборот, так что каждый синхронизированный выстрел «нацелен» на одну точку на диске винта.
Время каждого импульса должно было быть скорректировано так, чтобы совпадать с «безопасным» периодом, когда лопасти винта были достаточно далеко от цели, и эта регулировка должна была проверяться через определенные интервалы, особенно если винт был заменен или переустановлен, а также после капитального ремонта двигателя. Ошибки в этой регулировке (например, кулачковое колесо, проскальзывающее на миллиметр или два, или изгиб толкателя) [Примечание 1] могли привести к тому, что каждая выпущенная пуля попадала в винт, что было бы хуже, чем если бы пушка стреляла через винт без какого-либо управления вообще. Другой основной тип отказа приводил к меньшему количеству или отсутствию импульсов стрельбы, обычно из-за заклинивания или поломки генератора или тяг. Это было распространенной причиной «заклинивания» синхронизированных пушек.
Скорость винта и, следовательно, расстояние, которое он проходил между выстрелом из пушки и попаданием пули в диск винта, менялись в зависимости от скорости оборотов двигателя. Когда начальная скорость была очень высокой, а пушки располагались далеко впереди, так что пули имели очень короткое расстояние, чтобы достичь диска винта, эта разница могла быть в значительной степени проигнорирована. Но в случае оружия с относительно низкой начальной скоростью или любого оружия, расположенного далеко от винта, вопрос мог стать критическим, [8] и в некоторых случаях пилот должен был сверяться со своим тахометром, следя за тем, чтобы обороты его двигателя находились в «безопасном» диапазоне перед выстрелом, в противном случае рискуя быстро разрушить свой винт. [Примечание 2]
Второе требование касалось оружия, которое бы надежно стреляло (или удерживало огонь) именно тогда, когда это требовалось. Не все автоматическое оружие одинаково поддавалось синхронизации. Когда синхронизированный пулемет был готов к стрельбе, он должен был иметь патрон в казенной части, казенная часть должна быть закрыта, а действие взведено (так называемое положение « закрытый затвор »). [9] Несколько широко распространенных автоматических видов оружия (в частности, пулемет Льюиса и итальянский Ревелли ) запускались с открытого затвора , с непредсказуемым интервалом между спуском и выстрелом, [10] и, таким образом, не подходили для синхронизации без значительной модификации. [11]
На практике было установлено, что необходимо стрелять из пушки в полуавтоматическом режиме. [12] Когда пропеллер вращался, на пушку передавалась серия импульсов стрельбы, каждый из которых мог заставить ее сделать один выстрел. Большинство этих импульсов заставали пушку в процессе выброса отработанного снаряда или заряжания нового, и, таким образом, не оказывали никакого эффекта; но как только цикл стрельбы завершался, пушка была готова к стрельбе, как только получала следующий импульс от синхронизирующего механизма. Задержка между окончанием цикла стрельбы и поступлением следующего импульса стрельбы замедляла темп стрельбы по сравнению с пулеметом свободного огня, который стреляет в тот момент, когда он готов к этому; но при условии правильной работы механизма пушка могла стрелять довольно быстро между вращающимися лопастями пропеллера, не задевая их. [7]
Некоторые другие пулеметы, такие как австрийский Schwarzlose и американский Marlin , оказались не совсем приспособленными к синхронизации, хотя в конечном итоге была достигнута предсказуемая стрельба «одиночными выстрелами», как правило, путем модификации спускового механизма для имитации стрельбы «с закрытым затвором». Большинство оружия, которое было успешно синхронизировано (по крайней мере, в период Первой мировой войны), были (как немецкие пулеметы Parabellum и Spandau и британский Vickers ) основаны на оригинальном пулемете Maxim 1884 года, оружии с закрытым затвором, работающем от отдачи ствола. [13] До того, как эти различия были полностью поняты, много времени было потрачено на попытки синхронизировать неподходящее оружие. [14]
Даже для оружия с закрытым затвором требовались надежные боеприпасы. [15] Если капсюль в патроне неисправен настолько, что задерживает выстрел из оружия на крошечную долю секунды (довольно распространенный случай на практике с боеприпасами массового производства), это не имеет большого значения в случае оружия, используемого пехотой на земле, но в случае синхронизированного «авиационного» орудия такая задержка может привести к неконтролируемому выстрелу, достаточно «несвоевременному» для того, чтобы он рисковал попасть в винт. [16] Очень похожая проблема могла возникнуть, когда масса специального снаряда (например, зажигательного или разрывного) была достаточно разной, чтобы вызвать существенную разницу в начальной скорости. [17] Это усугублялось дополнительным риском для целостности винта из-за характера снаряда.
«Спусковой двигатель» теоретически мог принимать две формы. Самый ранний патент (Шнайдер, 1913) предполагал, что синхронизирующая шестерня будет периодически предотвращать выстрел пистолета , таким образом, работая как настоящий или буквальный «прерыватель». На практике все «реальные» синхронизирующие шестерни, для которых у нас есть надежные технические данные, напрямую стреляли из пистолета : управляя им так, как будто это было полуавтоматическое оружие, а не полностью автоматическое.
Третье требование — синхронизация связи между «машинами» (двигателем и пушкой). Во многих ранних передачах использовалась сложная и изначально хрупкая связь коленчатого рычага и толкающего штока, которая могла легко заклинить или иным образом выйти из строя, особенно когда требовалось работать на более высоких скоростях, чем было рассчитано. Существовало несколько альтернативных методов, включая качающийся стержень, гибкий привод, столб гидравлической жидкости, кабель или электрическое соединение.
В целом, механические системы были хуже гидравлических или электрических, но ни одна из них не была полностью надежной, а синхронизирующие механизмы в лучшем случае всегда оставались подверженными случайным отказам. Ас Люфтваффе Адольф Галланд в своих мемуарах военного периода «Первый и последний» описывает серьезный инцидент с неисправной синхронизацией в 1941 году. [18]
Летчик обычно держал цель в поле зрения лишь на мгновение, поэтому концентрация пуль была жизненно важна для достижения «уничтожения». [13] Даже хлипкие самолеты Первой мировой войны часто требовали удивительно большого количества попаданий, чтобы сбить их, а позже, более крупные самолеты стали еще более сложными предложениями. Было два очевидных решения — установить более эффективное орудие с более высокой скорострельностью или увеличить количество перевозимых орудий . [Примечание 3] Обе эти меры затрагивали вопрос синхронизации.
Ранние синхронизированные пушки периода 1915–1917 годов имели скорострельность около 400 выстрелов в минуту. При этой сравнительно неторопливой скорострельности синхронизатор можно было понизить для подачи одного импульса стрельбы каждые два или три оборота винта, что делало его более надежным без чрезмерного снижения скорострельности. Чтобы управлять более быстрой пушкой, например, с циклической скорострельностью 800 или 1000 выстрелов в минуту, необходимо было подавать по крайней мере один импульс (если не два) на каждый оборот винта, что делало ее более подверженной поломке. Сложный механизм механической системы связи, особенно типа «толкатель», мог легко расшататься на куски при движении с такой скоростью.
Окончательная версия Fokker Eindecker, Fokker E.IV , поставлялась с двумя пулеметами lMG 08 «Spandau» ; [19] это вооружение стало стандартным для всех немецких разведчиков типа D, начиная с Albatros DI . [Примечание 4] С момента появления Sopwith Camel и SPAD S.XIII в середине 1917 года и вплоть до конца синхронизации орудий в 1950-х годах установка спаренных орудий была международной нормой. Одновременная стрельба двух орудий, очевидно, не была бы удовлетворительным решением. Орудия должны были стрелять в одну и ту же точку на диске винта , что означало, что одно должно было стрелять на крошечную долю секунды позже другого. Вот почему ранние механизмы, разработанные для одного пулемета, требовали модификации для удовлетворительного управления двумя орудиями. На практике, по крайней мере, часть механизма приходилось дублировать, даже если два оружия не были синхронизированы по отдельности.
.jpg/1280px-Euler_Gun_Patent_(1910).jpg)
С самого начала практических полетов рассматривались возможные военные применения самолетов, хотя не все авторы пришли к положительным выводам по этому вопросу. К 1913 году военные учения в Великобритании, Германии и Франции подтвердили вероятную полезность самолетов для разведки и наблюдения, и это было воспринято несколькими дальновидными офицерами как подразумевающее необходимость сдерживания или уничтожения разведывательных машин противника. Таким образом, воздушный бой ни в коем случае не был полностью неожиданным, и пулемет с самого начала рассматривался как наиболее вероятное оружие для использования. [20]
Вероятно, что самолет, способный стрелять по вражеской машине, будет иметь преимущество. Наиболее подходящим оружием является легкий пулемет с воздушным охлаждением.
— из доклада майора Зигерта, Германский генеральный штаб, 1 января 1914 г. [21]
Однако единого мнения не было, по крайней мере, для атакующего самолета, о превосходстве стационарных пулеметов, стреляющих вперед и наводимых на цель путем наведения самолета, по сравнению с гибким оружием, наводимым стрелком, а не пилотом.
Идея связать механизм стрельбы с вращением винта — это аффектация. Возражение такое же, как и против любой позиции пушки, которая зафиксирована вдоль продольной оси самолета: пилот вынужден лететь прямо на противника, чтобы выстрелить. При определенных обстоятельствах это крайне нежелательно.
— из того же отчета майора Зигерта [22]
Еще в 1916 году пилоты толкающего истребителя DH.2 испытывали трудности с убеждением своих старших офицеров в том, что направленное вперед вооружение их самолета было более эффективным, если оно было зафиксировано для стрельбы вперед, а не было гибким. [23] С другой стороны, Август Эйлер запатентовал идею фиксированного орудия еще в 1910 году — задолго до того, как тягачи стали нормой, проиллюстрировав свой патент схемой толкающего самолета, вооруженного пулеметом . [22]
Независимо от того, был ли он напрямую вдохновлен оригинальным патентом Эйлера или нет, первым изобретателем, запатентовавшим метод стрельбы вперед через тяговый винт, был швейцарский инженер Франц Шнайдер , ранее работавший в компании Nieuport , но к тому времени работавший в компании LVG в Германии. [6]
Патент был опубликован в немецком авиационном журнале Flugsport в 1914 году, что означает, что концепция стала достоянием общественности на ранней стадии. [24] Связь между пропеллером и пушкой достигается с помощью вращающегося приводного вала, а не возвратно-поступательного стержня. Импульсы, необходимые для приведения в действие спускового крючка или, в данном случае, для предотвращения срабатывания спускового крючка, производятся кулачковым колесом с двумя выступами под углом 180°, расположенным у самой пушки, поскольку стрельба должна прерываться обеими лопастями пропеллера. Не было предпринято никаких попыток (насколько известно) построить или испытать реальный рабочий механизм на основе этого патента, который в то время привлек мало или вообще не привлек официального интереса. [6] Точная форма синхронизирующего механизма, установленного на LVG EI Шнайдера 1915 года, и его связь с этим патентом неизвестны, поскольку никаких планов не сохранилось. [25]
В отличие от патента Шнайдера, устройство Солнье было фактически построено и может считаться первым практическим синхронизирующим механизмом, который был испытан. [26] Впервые кулачок, производящий возвратно-поступательное движение, передающее импульсы стрельбы орудию, расположен на двигателе (приводимом в этом случае тем же шпинделем, который управлял масляным насосом и тахометром), а сами импульсы передаются возвратно-поступательным стержнем, а не вращающимся валом Шнайдера. Идея буквального «прерывания» стрельбы из оружия уступает место (вероятно, в результате опыта) принципу нажатия на спусковой крючок для каждого последующего выстрела, как действие полуавтоматического оружия. [27]
Было отмечено, что это была практическая конструкция, которая должна была работать, но не работала. [14] Помимо возможных несоответствий в поставляемых боеприпасах, реальная проблема заключалась в том, что пушка, использованная для испытания снаряжения, газовый пулемет Hotchkiss 8 мм (.323 дюйма), заимствованный у французской армии, был принципиально непригоден для «полуавтоматической» стрельбы. После первоначальных неудачных испытаний пушку пришлось вернуть, и эксперименты прекратились. [26]
Когда пилоты британского Королевского летного корпуса и Королевской военно-морской авиационной службы прибыли во Францию в 1914 году, они были оснащены толкающими самолетами, слишком слабыми для того, чтобы нести пулеметы и все еще иметь шанс обогнать противника, и тягачами, которые было трудно эффективно вооружить, поскольку мешал пропеллер. Среди других попыток обойти это — таких как стрельба наискосок мимо дуги пропеллера и даже попытки, обреченные на неудачу, синхронизировать пушку Льюиса, которая в то время была «стандартным» британским авиационным оружием [28] — был способ стрелять прямо через дугу пропеллера и «надеяться на лучшее». [29] Большая часть пуль при нормальном ходе проходила мимо пропеллера, не задев лопасти, [Примечание 5] и каждая лопасть обычно могла выдержать несколько попаданий, прежде чем возникала большая опасность ее поломки, особенно если она была обмотана лентой для предотвращения расщепления (см. схему ниже и иллюстрацию слева). [4]
После того как его ранние эксперименты по синхронизации потерпели неудачу, Солнье применил метод, в меньшей степени полагающийся на статистику и удачу, разработав бронированные лопасти винта, которые были бы устойчивы к повреждениям.
К марту 1915 года, когда французский пилот Ролан Гаррос обратился к Солнье, чтобы договориться об установке этого устройства на его Morane-Saulnier Type L , они приняли форму стальных клиньев, которые отклоняли пули, которые в противном случае могли бы повредить пропеллер или опасно рикошетировать. [30] Самому Гарросу и его личному механику Жюлю Юэ иногда приписывают тестирование и совершенствование «дефлекторов». [31] Эта грубая система работала определенным образом, хотя клинья снижали эффективность пропеллера, а немалая сила удара пуль по лопастям дефлектора должна была оказывать нежелательное напряжение на коленчатый вал двигателя. [6]
1 апреля 1915 года Гаррос сбил свой первый немецкий самолет, убив обоих членов экипажа. 18 апреля 1915 года, после еще двух побед, Гаррос был вынужден сесть (из-за огня с земли) за немецкими линиями. Хотя ему удалось сжечь свой самолет, Гаррос был взят в плен, а его специальный пропеллер был достаточно цел, чтобы быть отправленным на оценку в Inspektion der Fliegertruppen ( Idflieg ) в Дёберице недалеко от Берлина . [24]
Проверка пропеллера машины Гарроса побудила Idflieg попытаться скопировать его. Первоначальные испытания показали, что клинья дефлектора не будут достаточно прочными, чтобы справиться со стандартными немецкими боеприпасами в стальной оболочке, и представители Fokker и Pfalz, двух компаний, уже производивших копии Morane (хотя, как ни странно, не концерна LVG Шнайдера), были приглашены в Дёбериц, чтобы осмотреть механизм и предложить способы, которыми его действие можно было бы дублировать. [32]
Энтони Фоккеру удалось убедить Idflieg организовать аренду пулемета Parabellum и боеприпасов, чтобы его устройство можно было испытать, и чтобы эти предметы были немедленно перевезены на завод Fokker Flugzeugwerke GmbH в Шверине (хотя, вероятно, не в его железнодорожном купе или «под мышкой», как он утверждал после войны). [33]
История его концепции, разработки и установки синхронизирующего устройства Fokker в течение 48 часов (впервые найденная в авторизованной биографии Fokker, написанной в 1929 году) в настоящее время не считается фактической. [34] Другое возможное объяснение заключается в том, что Morane Гарроса, частично уничтоженный пожаром, имел достаточно следов оригинального синхронизирующего механизма, оставшихся для Fokker, чтобы догадаться, как он работал. [35] По разным причинам это также кажется маловероятным, [Примечание 6] и текущий исторический консенсус указывает на то, что синхронизирующее устройство разрабатывалось командой Fokker (включая инженера Генриха Люббе ) до захвата машины Гарроса. [27]
Независимо от его конечного источника, первоначальная версия синхронизирующей передачи Fokker (см. иллюстрацию) очень близко следовала не патенту Шнайдера, как утверждали Шнайдер и другие, [Примечание 7], а патенту Солнье . Как и патент Солнье, передача Fokker была разработана для активной стрельбы из пушки, а не для ее прерывания, и, как и более поздняя передача Vickers-Challenger, разработанная для RFC, она последовала за Солнье, взяв свой первичный механический привод от масляного насоса роторного двигателя. «Трансмиссия» между двигателем и пушкой осуществлялась с помощью версии возвратно-поступательного толкателя Солнье. [36] Главное отличие заключалось в том, что вместо толкателя, проходящего непосредственно от двигателя к самой пушке, что потребовало бы туннеля через противопожарную перегородку и топливный бак (как показано на чертежах патента Солнье), она приводилась в действие валом, соединяющим масляный насос с небольшим кулачком в верхней части фюзеляжа. В конечном итоге это оказалось неудовлетворительным, поскольку механический приводной шпиндель масляного насоса оказался недостаточно прочным, чтобы выдерживать дополнительную нагрузку. [36]
До того, как недостатки первой формы шасси стали очевидны, команда Фоккера адаптировала новую систему к новому пулемету Parabellum MG14 и установила его на Fokker M.5K , тип, который в то время служил в небольших количествах в Fliegertruppen как A.III. Этот самолет, имеющий серийный номер IdFlieg A.16/15, стал прямым предшественником пяти построенных предсерийных прототипов M.5K/MG и фактически был прототипом Fokker EI — первого серийного одноместного истребителя, вооруженного синхронизированным пулеметом. [37]
Этот прототип был продемонстрирован Fokker IdFlieg лично 19–20 мая 1915 года на испытательном полигоне Дёбериц недалеко от Берлина. Лейтенант Отто Паршау 30 мая 1915 года совершил испытательный полет на этом самолете. Пять серийных прототипов (заводское обозначение M.5K/MG и серийные E.1/15 – E.5/15 [37] ) вскоре после этого проходили военные испытания. Все они были вооружены пушкой Parabellum, синхронизированной с первой версией шасси Fokker. Это прототипное шасси имело такой короткий срок службы, что потребовалась его переделка, в результате чего была создана вторая, более знакомая, производственная форма шасси.
Привод, используемый в серийных истребителях Eindecker, заменил механическую систему масляного насоса на основе карданного вала большим кулачковым колесом, почти легким маховиком, приводимым в действие непосредственно от картера вращающегося роторного двигателя . Толкатель теперь получал возвратно-поступательное движение непосредственно от «следящего устройства» на этом кулачковом колесе. В то же время используемый пулемет также был изменен — пулемет lMG 08 , так называемый «Шпандау», заменил Парабеллум, используемый с прототипом привода. В то время Парабеллум все еще был в большом дефиците, и все имеющиеся образцы требовались в качестве оружия наблюдателей, более легкое и удобное оружие было намного лучше в этой роли.
Первая победа с использованием истребителя, оснащенного синхронизированным пулеметом, как теперь полагают, произошла 1 июля 1915 года, когда лейтенант Курт Винтгенс из Feldflieger Abteilung 6b , летавший на вооруженном парабеллумом самолете Fokker M.5K/MG "E.5/15", сбил французский Morane-Saulnier Type L к востоку от Люневиля . [38]
Эксклюзивное владение рабочим синхронизатором пушки позволило Германии на некоторое время добиться превосходства в воздухе на Западном фронте, известном как « Бич Фоккера» . Немецкое высшее командование защищало систему синхронизатора, приказав пилотам не рисковать над территорией противника в случае, если их заставят сесть и секрет будет раскрыт, но основные принципы, задействованные в этом, уже были общеизвестны, [39] [Примечание 8] и к середине 1916 года несколько синхронизаторов союзников уже были доступны в большом количестве.
К этому времени система Fokker Stangensteuerung , которая достаточно хорошо работала для синхронизации одного орудия, стреляющего с умеренной циклической скоростью через двухлопастной винт, приводимый в движение роторным двигателем, стала устаревать.
Зубчатые передачи Stangensteuerung для «стационарных», т. е . рядных двигателей, работали от небольшого кулачка сразу за пропеллером (см. иллюстрацию). Это создавало основную дилемму: короткий, довольно прочный толкатель означал, что пулемет должен был быть установлен далеко впереди, что делало казенную часть пулемета недоступной для пилота для устранения заклинивания. Если пулемет был установлен в идеальном положении, в пределах легкой досягаемости пилота, требовался гораздо более длинный толкатель, который имел тенденцию изгибаться и ломаться.
Другая проблема заключалась в том, что Stangensteuerung никогда не работал хорошо с более чем одним орудием. Два (или даже три) орудия , установленные бок о бок и стреляющие одновременно , давали бы широкий разброс огня, который было бы невозможно сопоставить с «безопасной зоной» между вращающимися лопастями винта. Первоначальным ответом Фоккера на это была установка дополнительных «следящих» на большое кулачковое колесо Stangensteuerung , чтобы (теоретически) производить «волновой» залп, необходимый для того, чтобы гарантировать, что орудия будут нацелены на одну и ту же точку на диске винта. Это оказалось катастрофически нестабильным расположением в случае трех орудий, и было довольно неудовлетворительным даже для двух. [19] Большинство ранних истребителей-бипланов Fokker и Halberstadt были ограничены одним орудием по этой причине. [Примечание 9]
Фактически, создателям новых двухпушечных истребителей Albatros с неподвижным двигателем в конце 1916 года пришлось ввести собственную синхронизирующую передачу, известную как передача Hedtke или Hedtkesteuerung , и было очевидно, что Fokker придется придумать что-то радикально новое. [36]
Это было разработано в конце 1916 года и приняло форму новой синхронизирующей шестерни без каких-либо стержней вообще. Кулачок, который генерировал импульсы стрельбы, был перемещен с двигателя на пушку; двигатель спускового крючка, по сути, теперь генерировал свои собственные импульсы стрельбы. Связь между пропеллером и пушкой теперь состояла из гибкого приводного вала, напрямую соединяющего конец кулачкового вала двигателя с двигателем спускового крючка пушки. [40] Кнопка спуска для пушки просто включала сцепление на двигателе, которое приводило в движение гибкий привод (и, следовательно, двигатель спускового крючка). В некотором смысле это приблизило новую шестерню к оригинальному патенту Шнайдера (см.).
Главным преимуществом было то, что регулировка (для установки того, куда на диске пропеллера должна была попасть каждая пуля) теперь осуществлялась в самом орудии. Это означало, что каждое орудие настраивалось отдельно, что было важной особенностью, поскольку два синхронизированных орудия не были настроены на стрельбу строго в унисон, а когда они были направлены в одну и ту же точку на диске пропеллера. Каждое орудие могло стрелять независимо, поскольку оно имело свой собственный гибкий привод, соединенный с распределительным валом двигателя распределительной коробкой и имеющий свое собственное сцепление. Такое положение совершенно отдельного набора компонентов для каждого орудия также означало, что отказ в передаче одного орудия не влиял на другое.
Эта передача была доступна в большом количестве к середине 1917 года, как раз вовремя для установки на триплан Fokker Dr.I и все более поздние немецкие истребители. Фактически, она стала стандартным синхронизатором для Luftstreitkräfte на оставшуюся часть войны, [41] хотя эксперименты по поиску еще более надежной передачи продолжались. [36]
В июне 1915 года двухместный моноплан, разработанный Шнайдером для компании LVG, был отправлен на фронт для оценки. Его наблюдатель был вооружен новым пулеметным кольцом Шнайдера, которое становилось стандартным для всех немецких двухместных самолетов: пилот, по-видимому, был вооружен фиксированным синхронизированным пулеметом. [26] Самолет потерпел крушение по пути на фронт, и больше ничего не было слышно о нем или его синхронизирующем механизме, хотя он, предположительно, был основан на собственном патенте Шнайдера. [25]
Новые истребители Albatros конца 1916 года были оснащены спаренными пушками, синхронизированными с редуктором Albatros-Hedtke Steuerung , который был разработан Albatros Werkmeister Hedtke. [42] Система была специально предназначена для преодоления проблем, возникших при применении редуктора Fokker Stangensteuerung к рядным двигателям и установкам спаренных пушек, и представляла собой разновидность жесткой системы толкателей, приводимой в действие от задней части коленчатого вала двигателя Mercedes D.III .
В Albatros DV использовалось новое снаряжение, разработанное Веркмайстером Земмлером: ( Albatros-Semmler Steuerung ). По сути, это была улучшенная версия снаряжения Hedtke. [42]
Официальный приказ, подписанный 24 июля 1917 года, стандартизировал превосходную систему Fokker Zentralsteuerung для всех немецких самолетов, предположительно включая Albatroses. [41] [43]
После Первой мировой войны немецкие истребители были оснащены электрическими синхронизаторами. В такой передаче контакт или набор контактов, либо на самом валу винта, либо в какой-либо другой части трансмиссии, вращающейся с тем же числом оборотов в минуту, генерирует серию электрических импульсов, которые передаются на соленоидный спусковой двигатель на пушке. [16] Эксперименты с ними проводились до конца войны, и снова компания LVG, похоже, была вовлечена: в отчете британской разведки от 25 июня 1918 года упоминается двухместный самолет LVG, оснащенный таким механизмом, который был сбит в британских линиях. [36] Известно, что LVG построила 40 двухместных самолетов C.IV, оснащенных электрической синхронизирующей системой Siemens.
Кроме того, компания Aviatik получила указание установить 50 собственных систем электрической синхронизации на самолетах DFW C.V (Av).
Стандартным пулеметом австро-венгерских вооруженных сил в 1914 году был пулемет Schwarzlose MG M.07/12, который работал по системе «замедленного отката» и не подходил для синхронизации . [44] В отличие от французов и итальянцев, которые в конечном итоге смогли получить поставки орудий Vickers, австрийцы не смогли получить достаточное количество «Spandaus» от своих немецких союзников и были вынуждены использовать Schwarzlose в применении, для которого он на самом деле не подходил. Хотя проблема синхронизации Schwarzlose была в конечном итоге частично решена, только в конце 1916 года шестерни стали доступны. Даже тогда, при высоких оборотах двигателя австрийские синхронизаторы имели тенденцию вести себя очень хаотично. Австрийские истребители были оснащены большими тахометрами , чтобы пилот мог проверить, что его «обороты» находятся в требуемом диапазоне, прежде чем стрелять из пушек, а лопасти винтов были оснащены электрической системой оповещения, которая предупреждала пилота, если его винт был поврежден. [45] Из-за хронической нехватки точных инструментов никогда не хватало шестерен; так что серийные истребители, даже превосходные австрийские версии Albatros D.III , часто приходилось отправлять на фронт в невооруженном состоянии, чтобы оружейники эскадрильи устанавливали на них такие пушки и шестерни, которые удавалось раздобыть, спасти или сделать своими руками. [46]
Вместо того, чтобы стандартизировать единую систему, различные австрийские производители производили свои собственные передачи. Исследование Гарри Вудмана (1989) выявило следующие типы:
Привод осуществлялся от распределительного вала двигателя Austro-Daimler через червячную передачу. Ранний пулемет Schwarzlose имел синхронизированную скорострельность 360 выстрелов в минуту с этой передачей — позднее она была увеличена до 380 выстрелов с моделью MG16. [47]
Привод осуществлялся от качающегося рычага выпускного клапана, рычага, закрепленного на корпусе клапана, передающего импульсы на орудие через стержень. Разработанный лейтенантом Отто Бернациком, он был понижен, чтобы выдавать импульс стрельбы каждый второй оборот винта, и стрелял примерно 380-400 выстрелов на орудие. [48] Как и в случае с другими шестернями, синхронизирующими орудие Шварцлозе, стрельба становилась неустойчивой на высоких оборотах двигателя. [47]
За исключением элемента управления, который включал кулачковый толкатель и выстреливал из пушки одним движением, этот механизм был во многом основан на оригинальном механизме Fokker Stangensteuerung . [47] Он был разработан обер-лейтенантом Гвидо Призелем и стал стандартным для истребителей Oeffag Albatros в 1918 году. [48]
Эту передачу спроектировал оберлейтенант Эдуард Запарка. [48] Привод осуществлялся от задней части распределительного вала двигателя Hiero через трансмиссионный вал с карданными шарнирами. Скорострельность более позднего пулемета Schwarzlose достигала 500 выстрелов в минуту. Пулемет приходилось размещать далеко впереди, где он был недоступен для пилота, чтобы заклинивания нельзя было устранить в полете. [47]
Основанный на принципе зубчатой передачи Fokker Zentralsteuerung , с гибкими приводами, связанными с кулачковым валом, и импульсами стрельбы, генерируемыми двигателем спускового крючка каждого орудия. Сниженная передача для более надежной работы с трудным орудием Schwarzlose, его скорострельность была ограничена 360–380 выстрелами в минуту. [49]
Синхронизация британских пушек началась быстро, но довольно шатко. Ранние механические синхронизирующие механизмы оказались неэффективными и ненадежными, а полная стандартизация весьма удовлетворительного гидравлического механизма «CC» была завершена только в ноябре 1917 года. Синхронизированные орудия, по-видимому, были довольно непопулярны среди британских летчиков-истребителей вплоть до 1917 года, и пушка Льюиса над крылом, на ее установке Фостера , оставалась оружием для Nieuports на британской службе, также изначально рассматриваясь как основное оружие SE5 . [ 50] Примечательно, что ранние проблемы с механизмом CC считались одной из наименее насущных проблем для эскадрильи № 56 в марте 1917 года, занятой приведением своих новых истребителей SE5 в боеготовность перед отправкой во Францию, поскольку у них был Льюис над крылом, на который можно было опереться! [51] Болл на самом деле на некоторое время вообще снял свою пушку Vickers, чтобы сэкономить вес. [52]
Первая британская синхронизирующая передача была создана производителем пулемета, для которого она была разработана: она пошла в производство в декабре 1915 года. Джордж Челленджер , конструктор, в то время был инженером в Vickers. В принципе, она очень напоминала первую форму передачи Fokker, хотя это было не потому, что это была копия (как иногда сообщается), только в апреле 1916 года захваченный Fokker был доступен для технического анализа. Дело в том, что обе передачи были основаны на патенте Солнье. Первая версия приводилась в действие редуктором, прикрепленным к шпинделю масляного насоса роторного двигателя, как в конструкции Солнье, а небольшой импульсный кулачок был установлен снаружи на левом борту передней части фюзеляжа, где он был легко доступен для регулировки. [53]
К сожалению, когда шасси устанавливалось на такие типы самолетов, как Bristol Scout и Sopwith 1½ Strutter , которые имели роторные двигатели и пулемет, стреляющий вперед, расположенный перед кабиной, длинный толкающий шток, соединяющий шасси с пушкой, приходилось монтировать под неудобным углом, из-за чего он подвергался скручиванию и деформации, а также расширению и сжатию из-за перепадов температур.
По этой причине на самолетах BE12 , RE8 и FB 19 компании Vickers пулеметы, стреляющие вперед, устанавливались на левом борту фюзеляжа, так что относительно короткая версия толкателя могла быть напрямую связана с пушкой.
Это работало достаточно хорошо, хотя «неудобное» положение пушки, которое исключало прямую прицельную стрельбу, изначально подвергалось большой критике. Это оказалось меньшей проблемой, чем предполагалось вначале, когда стало ясно, что нацеливалась не пушка, а самолет. Последний тип самолета, оснащенный шасси Vickers-Challenger, RE8, сохранил расположение пушки по левому борту даже после того, как большинство из них были модернизированы шасси CC с середины 1917 года.
Лейтенант Виктор Дибовски, офицер Императорского российского флота , во время службы в составе миссии в Англии для наблюдения и составления отчетов о британских методах производства самолетов, предложил синхронизирующий механизм собственной конструкции. Согласно российским источникам, этот механизм уже был испытан в России, со смешанными результатами, [54] хотя возможно, что более ранний механизм Дибовски на самом деле был дефлекторной системой, а не настоящим синхронизатором. В любом случае, уорент-офицер Ф. У. Скарф работал с Дибовски над разработкой и реализацией механизма, который работал по знакомому принципу кулачка и наездника, соединение с пушкой осуществлялось обычным толкателем и довольно сложной серией рычагов. Он был оснащен для того, чтобы замедлить скорость подачи импульсов стрельбы на пушку (и, следовательно, повысить надежность, хотя и не скорострельность). Механизм был заказан для RNAS и последовал за механизмом Vickers-Challenger в производство всего за несколько недель. Он был более приспособлен к роторным двигателям, чем Vickers-Challenger, но, за исключением ранних Sopwith 1½ Strutters, построенных по заказу RNAS в 1916 году, и, возможно, некоторых ранних Sopwith Pups , никаких фактических применений, похоже, не зафиксировано. [55]
Механизм Росса был временным, изготовленным в полевых условиях, разработанным в 1916 году специально для замены неподходящих механизмов Vickers-Challenger в 1½ Strutters эскадрильи RFC № 70. [Примечание 10] Официально он был разработан капитаном Россом из № 70, хотя предполагалось, что большую ответственность за это нес летный сержант, работавший под началом капитана Росса. Механизм, по-видимому, использовался только на 1½ Strutters, но эскадрилья № 45 использовала по крайней мере некоторые образцы механизма, а также № 70. Он был заменен механизмом Sopwith-Kauper, когда тот стал доступен. [56]
Норман Макмиллан , писавший несколько лет спустя после события, утверждал, что у механизма Росса была очень низкая скорострельность, но что он оставил оригинальный спусковой крючок нетронутым, так что было возможно «в очень узком углу» «стрелять из пушки напрямую без механизма и получить нормальную скорострельность наземной пушки». Макмиллан утверждал, что винты с двадцатью попаданиями тем не менее доставляли их самолеты домой. [57] Некоторые аспекты этой информации трудно согласовать с тем, как на самом деле работала синхронизированная пушка, и вполне могут быть вопросом памяти Макмиллана. [56]
Другим «сделанным в полевых условиях» синхронизатором был ARSIAD, произведенный в секции ремонта самолетов авиабазы № 1 в 1916 году. О нем, похоже, известно немногое; хотя он мог быть установлен на некоторых ранних RE8, для которых не удалось найти шестерни Vickers-Challenger. [56]
Airco и Armstrong Whitworth разработали собственные передачи специально для своих самолетов. Стандартизация гидравлической передачи CC (описанной ниже) произошла до того, как обе были произведены в больших количествах. [58] Только передача Sopwiths (следующий раздел) должна была пойти в производство.
Первые механические синхронизирующие передачи, установленные на ранних истребителях Sopwith, были настолько неудовлетворительными, что в середине 1916 года Sopwiths заказали улучшенную передачу, разработанную их бригадиром Гарри Каупером , другом и коллегой австралийца Гарри Хокера . [59] Эта передача была специально предназначена для устранения недостатков более ранних передач. Патенты, связанные с существенно модифицированными версиями Mk.II и Mk.III, были поданы в январе и июне 1917 года.
Механическая эффективность была улучшена путем изменения направления действия толкателя. Импульс выстрела генерировался в нижней точке кулачка, а не в выступе кулачка, как в патенте Солнье. Таким образом, сила на стержне оказывалась за счет растяжения, а не сжатия (или, выражаясь менее техническим языком, двигатель спускового крючка работал, будучи «вытянутым», а не «выдвинутым»), что позволяло стержню быть легче, минимизируя его инерцию, чтобы он мог работать быстрее (по крайней мере, в ранних версиях механизма каждый оборот кулачкового колеса производил два импульса выстрела вместо одного). Один рычаг выстрела включал механизм и выстреливал из пистолета за одно действие, вместо того, чтобы «включать» механизм, а затем стрелять, как в некоторых более ранних механизмах.
2750 образцов редуктора Sopwith-Kauper были установлены на служебных самолетах: помимо того, что он был стандартным редуктором для Sopwith Pup и Triplane , он устанавливался на многие ранние Camel и заменял более ранние редукторы в 1½ Strutters и других типах Sopwith. Однако к ноябрю 1917 года, несмотря на несколько модификаций, стало очевидно, что даже редуктор Sopwith-Kauper страдал от присущих механическим редукторам ограничений. В частности, эскадрильи Camel сообщали, что пропеллеры часто «простреливались», а редукторы имели тенденцию «уходить». Износ, а также возросшая скорострельность пушки Vickers и более высокие обороты двигателя были ответственны за это снижение производительности и надежности. К этому времени проблемы с гидравлическим редуктором CC были преодолены, и он стал стандартным для всех британских самолетов, включая Sopwith. [59]
Майор Колли, главный офицер-экспериментатор и советник по артиллерии в Департаменте изобретений боеприпасов военного министерства, заинтересовался теорией передачи волн Джорджа Константинеско и работал с ним, чтобы определить, как его изобретение можно было бы применить на практике, в конце концов, натолкнувшись на идею разработки синхронизирующего механизма на его основе. Майор Колли использовал свои связи в Королевском летном корпусе и Королевской артиллерии (его собственном корпусе), чтобы получить взаймы пулемет Vickers и 1000 патронов.
Константинеско использовал свою работу с бурами для разработки синхронизирующего механизма, используя свою систему передачи волн. [60] В мае 1916 года он подготовил первый чертеж и экспериментальную модель того, что стало известно как Механизм управления огнем Константинеско или «Механизм CC (Константинеско-Колли)». Первая предварительная патентная заявка на Механизм была подана 14 июля 1916 года (№ 512).
Сначала дотошный Константинеско был недоволен случайным слегка отклоняющимся попаданием на его тестовом диске. Было обнаружено, что тщательный осмотр боеприпасов исправил этот недостаток (общий, конечно, для всех подобных передач); с патронами хорошего качества работа передачи порадовала даже ее создателя. [61] AM Low , который командовал секретными экспериментальными работами Королевского летного корпуса в Фелтеме, был вовлечен в тестирование. Система была усовершенствована Константинеско в сотрудничестве с печатником Флит-стрит и инженером Уолтером Хэддоном на инженерных работах Хэддона в Ханипот-лейн, Альпертон. [62] Первая рабочая передача CC была испытана в воздухе на BE2c в августе 1916 года. [63]
Новый механизм имел несколько преимуществ по сравнению со всеми механическими механизмами: скорострельность была значительно улучшена, синхронизация была намного точнее, и, прежде всего, его можно было легко адаптировать к любому типу двигателя и планера, вместо того, чтобы нуждаться в специально разработанном импульсном генераторе для каждого типа двигателя и специальных тягах для каждого типа самолета. [64] В долгосрочной перспективе (при условии надлежащего обслуживания и регулировки) он также оказался гораздо более долговечным и менее склонным к отказам. [65]
DH.4 эскадрильи № 55 прибыли во Францию 6 марта 1917 года, оснащенные новым шасси, [64] вскоре за ними последовали истребители Bristol эскадрильи № 48 и S.E.5 эскадрильи № 56. Ранние серийные модели имели некоторые трудности в эксплуатации, поскольку наземный персонал учился обслуживать и настраивать новые шасси, а пилоты — управлять ими. [65] Только в конце 1917 года стала доступна версия шасси, которая могла управлять спаренными пушками, поэтому первые Sopwith Camel пришлось оснастить шасси Sopwith-Kauper.
С ноября 1917 года это вооружение, наконец, стало стандартным и устанавливалось на все новые британские самолеты с синхронизированными пушками вплоть до Gloster Gladiator 1937 года.
Более 6000 шестерен были установлены на самолетах Королевского летного корпуса и Королевской военно-морской авиационной службы в период с марта по декабрь 1917 года. Еще двадцать тысяч систем синхронизации пушек «Константинеско-Колли» были установлены на британских военных самолетах в период с января по октябрь 1918 года, в период, когда 1 апреля 1918 года из двух более ранних служб были сформированы Королевские военно-воздушные силы. Всего за двадцать лет, в течение которых они были стандартным оборудованием, было изготовлено 50 000 шестерен.
CC-редуктор был не единственным предложенным гидравлическим редуктором; в 1917 году авиамеханик А. Р. Беттеридж из 1-й эскадрильи Австралийского летного корпуса построил и испытал редуктор собственной конструкции во время службы в Палестине. Никакого официального интереса к этому устройству не было; возможно, редуктор CC уже был в перспективе. [66] На иллюстрации, скорее всего, изображен испытательный стенд для этого редуктора.
Французским военным авиаторам повезло, что им практически с самого начала удалось стандартизировать две достаточно удовлетворительные синхронизирующие передачи: одну, адаптированную для роторных двигателей, и другую — для «стационарных» (рядных).
Первый французский синхронизатор был разработан сержантом-механиком Робертом Альканом и инженером морской инженерии Ами. Он был тесно связан с окончательной передачей Fokker Stangensteuerung : главное отличие заключалось в том, что толкатель был установлен внутри пушки Vickers с использованием резервной паровой трубки в рубашке охлаждения. Это смягчило главный недостаток других толкателей, заключающийся в том, что стержень, поддерживаемый по всей своей длине, был гораздо менее подвержен деформации или поломке. Орудия Vickers, модифицированные для установки этой передачи, можно отличить по корпусу для пружины толкателя, выступающему из передней части пушки, как второй ствол. Эта передача была впервые установлена и испытана в воздухе на Nieuport 12 2 мая 1916 года, а другие предсерийные передачи были установлены на современных истребителях Morane-Saulnier и Nieuport. Механизм Alkan-Hamy был стандартизирован как Système de Synchronisation pour Vickers Type I (moteurs rotatifs) и стал доступен в большом количестве к моменту прибытия Nieuport 17 на фронт в середине 1916 года в качестве стандартного механизма для пушек, стреляющих вперед, французских самолетов с роторными двигателями. [67]
Nieuport 28 использовал другую передачу — теперь известную только по американской документации, где она описана как «синхронизирующая передача Nieuport» или «передача Gnome». [68] Вращающийся приводной вал, приводимый в действие вращающимся картером роторного двигателя Nieuport 160 CV Gnome 9N Monosoupape , приводил в действие два отдельно регулируемых двигателя спускового крючка — каждый из которых передавал импульсы стрельбы своему орудию с помощью собственного короткого стержня. [69] Фотографические свидетельства свидетельствуют о том, что более ранняя версия этой передачи, управляющая одним орудием, могла быть установлена на Nieuport 23 и Hanriot HD.1 .
SPAD S.VII был разработан на основе двигателя Hispano-Suiza Марка Биркигта , и когда новый истребитель поступил на вооружение в сентябре 1916 года, он был вооружен одним пулеметом Vickers, синхронизированным с новой передачей, предоставленной Биркигтом для использования с его двигателем. В отличие от большинства других механических передач, «передача SPAD», как ее часто называли, вообще обходилась без толкателя: импульсы стрельбы передавались на пушку крутильно движущимся колебательным валом, который вращался примерно на четверть оборота, попеременно по часовой стрелке и против часовой стрелки. Это колебание было более механически эффективным, чем возвратно-поступательное движение толкателя, что позволяло развивать более высокие скорости. Официально известная как Système de Synchronisation pour Vickers Type II (moteurs fixes), передача Birkigt была позже адаптирована для управления двумя пулеметами и оставалась в эксплуатации во французской службе вплоть до Второй мировой войны. [70]
Ни одна синхронизирующая передача в России не производилась до революции 1917 года , хотя эксперименты Виктора Дибовского в 1915 году способствовали созданию более поздней британской передачи Скарффа-Дибовского (описанной выше), а другой морской офицер, Г.И. Лавров, также спроектировал передачу, которая была установлена на неудачном Sikorsky S-16 . Французские и британские конструкции, лицензионно произведенные в России, использовали передачи Алкана-Хами или Биркигта. [68]
Истребители советской эпохи использовали синхронизированные пушки вплоть до Корейской войны , когда последними самолетами, оснащенными синхронизаторами, принимавшими участие в боевых действиях, стали Лавочкин Ла-11 и Яковлев Як-9 .
Итальянская пушка Fiat-Revelli оказалась неподдающейся синхронизации, поэтому стандартным оружием пилотов стал Vickers, синхронизированный шестернями Alkan-Hamy или Birkigt. [68]
Французские и британские боевые самолеты, заказанные для Американского экспедиционного корпуса в 1917/18 годах, были оснащены их «родными» синхронизирующими передачами, включая Alkan-Hamy в Nieuports и французских Sopwiths , передачу Birkigt в SPAD и передачу CC для британских типов. CC также была принята для спаренных пулеметов M1917/18 Marlin, установленных на американских DH-4, и сама производилась в Америке, пока передача Nelson не появилась в количестве. [68]
Газоотводное ружье Marlin оказалось менее податливым к синхронизации , чем Vickers. Было обнаружено, что «непреднамеренные» выстрелы иногда пробивали пропеллер, даже когда передача была правильно отрегулирована и в остальном функционировала хорошо. Проблема была в конечном итоге решена путем модификации спускового механизма Marlin, [71] но в то же время инженер Адольф Л. Нельсон из инженерного отдела самолетов в McCook Field разработал новую механическую передачу, специально адаптированную для Marlin, официально известную как синхронизатор одиночных выстрелов Nelson. [72] Вместо толкающего стержня, обычного для многих механических передач, или «тягового стержня» Sopwith-Kauper, передача Nelson использовала трос, удерживаемый в натяжении для передачи импульсов стрельбы на ружье. [68]
Серийные модели были в значительной степени опоздали к использованию до окончания Первой мировой войны, но оружие Нельсона стало послевоенным стандартом в США, поскольку пулеметы Vickers и Marlin были постепенно сняты с производства в пользу пулемета Browning калибра .30 .
Механизм Нельсона оказался надежным и точным, но он был дорогим в производстве, а необходимость в том, чтобы его трос был проложен прямо, могла создать трудности при его установке в новый тип. К 1929 году последняя модель (механизм E-4) имела новый и упрощенный импульсный генератор, новый двигатель триггера, а импульсный трос был заключен в металлическую трубку, защищающую его и допускающую неглубокие изгибы. Хотя основной принцип нового механизма остался неизменным: практически все компоненты были переработаны, и он больше официально не назывался механизмом «Нельсона». Механизм был дополнительно модернизирован в 1942 году как E-8. Эта последняя модель имела модифицированный импульсный генератор, который было легче настраивать и который управлялся из кабины с помощью электрического соленоида, а не троса Боудена.
.jpg/1280px-Bf_109E-3_in_flight_(1940).jpg)
Полезность синхронизирующих передач, естественно, полностью исчезла, когда реактивные двигатели устранили пропеллер, по крайней мере, в истребителях, но синхронизация пушек, даже в самолетах с одним поршневым двигателем, уже пришла в упадок за двадцать лет до этого.
Возросшие скорости новых монопланов середины и конца 1930-х годов означали, что время, имеющееся для доставки достаточного количества огня, чтобы сбить вражеский самолет, значительно сократилось. В то же время основным средством воздушного транспорта все чаще считался большой цельнометаллический бомбардировщик: достаточно мощный, чтобы нести бронезащиту для своих уязвимых зон. Двух пулеметов винтовочного калибра уже было недостаточно, особенно для планировщиков обороны, которые предвидели в первую очередь стратегическую роль авиации. Эффективному «антибомбардировочному» истребителю требовалось нечто большее.
Крылья свободнонесущего моноплана обеспечивали достаточно места для установки вооружения и, будучи гораздо более жесткими, чем старые крылья с тросовыми расчалками, они обеспечивали почти такую же устойчивую установку, как и фюзеляж. Этот новый контекст также сделал гармонизацию крыльевых пушек более удовлетворительной, создавая довольно узкий конус огня на близких и средних дистанциях, на которых пушечное вооружение истребителя было наиболее эффективным.
Сохранение фюзеляжных пушек с дополнительным весом их синхронизирующего механизма (который замедлял их скорострельность, хотя и незначительно, и все еще иногда выходил из строя, что приводило к повреждению винтов) становилось все более непривлекательным. Эта философия проектирования, распространенная в Великобритании и Франции (а после 1941 года и в Соединенных Штатах), вела к полному исключению фюзеляжных пушек. Например, оригинальные спецификации 1934 года для Hawker Hurricane были предназначены для вооружения, аналогичного Gloster Gladiator: четыре пулемета, два в крыльях и два в фюзеляже, синхронизированные для стрельбы через дугу винта. Иллюстрация напротив представляет собой ранний макет прототипа, показывающий правую фюзеляжную пушку. Прототип ( K5083 ) в завершенном виде имел балласт, представляющий это вооружение; однако серийные Hurricane I были вооружены восемью пушками, все в крыльях. [73]
Другой подход, общий для Германии , Советского Союза и Японии , хотя и признавал необходимость увеличения вооружения, предпочитал систему, которая включала синхронизированное оружие. Централизованные пушки имели реальное преимущество в том, что их дальность была ограничена только баллистикой, так как им не требовалась гармонизация пушки, необходимая для концентрации огня крыльевых пушек. Они рассматривались как вознаграждение истинного стрелка, так как они подразумевали меньшую зависимость от технологии прицела пушки. Установка пушек в фюзеляже также концентрировала массу в центре тяжести, тем самым улучшая способность истребителя к крену. [74] Более последовательное производство боеприпасов и улучшенные системы синхронизирующих передач сделали всю концепцию более эффективной и действенной, в то же время облегчая ее применение к оружию увеличенного калибра, такому как автопушка ; более того, винты с постоянной скоростью , которые быстро стали стандартным оборудованием на истребителях Второй мировой войны, означали, что соотношение между скоростью винта и скорострельностью пушек изменялось менее хаотично.
Лебединая песня синхронизации принадлежит последним советским истребителям с поршневым двигателем, которые в основном обходились медленной стрельбой синхронизированной пушкой в период Второй мировой войны и после нее. Фактически, последними самолетами с синхронизатором, которые участвовали в боевых действиях, были Лавочкин Ла-11 и Яковлев Як-9 во время Корейской войны . [75]
Акт расстрела собственного пропеллера — троп , который можно найти в комедийных шутках, например, в короткометражном мультфильме 1965 года «Just Plane Beep» [76] с Хитрым Койотом и Дорожным Бегуном в главных ролях . В этом фильме атакующий Койот разбивает свой пропеллер в щепки после попадания многочисленных пуль.