Junkers F-13
Jerzy Liwiński
Junkers F-13
– pierwszy metalowy samolot pasażerski
Pierwszym na świecie metalowym samolotem zaprojektowanym specjalnie do celów komunikacyjnych był Junkers F-13. Powstał wkrótce po zakończeniu pierwszej wojny światowej – prototyp został oblatany 25 czerwca 1919 r. Samolot zbudowano w bardzo nowoczesnym układzie wolnonośnego dolnopłata, z zakrytą kabiną dla czterech pasażerów. W latach 1919-1932 zbudowano łącznie 322 egzemplarze, w wielu wersjach produkcyjnych różniących się głównie zespołem napędowym. W 1925 r. w użyciu było 178 takich maszyn, co stanowiło 40% światowej floty samolotów pasażerskich. F-13 był też pierwszym samolotem użytkowanym przez polskie towarzystwa lotnicze do regularnych przewozów.
Rozwój komunikacji lotniczej na świecie zaistniał po zakończeniu pierwszej wojny światowej. Przyczyniły się do tego głównie nagromadzone zapasy bezużytecznych samolotów wojskowych i zdemobilizowani lotnicy, którzy prawie we wszystkich krajach stali się organizatorami towarzystw lotniczych. Pierwsza generacja samolotów komunikacyjnych, to głównie przerobione bombowce i maszyny rozpoznawcze: dwupłatowe jednosilnikowe de Havilland DH-4 i Breguet 14 oraz dwusilnikowe Farman Goliath i Handley Page 0/400, a także wzorowane na nich i budowane od podstaw Potez IX i de Havilland DH-34. Oferowały one warunki podróży dalekie od ideału: duży hałas w kabinie, wibracje, turbulencje i niskie temperatury w lotach jesienno- -zimowych. Konstrukcja tych samolotów była drewniana lub mieszana (np. kadłub z rur stalowych i drewniane skrzydła) i pokryta płótnem. Przez lata dominującym pozostawał układ dwupłata, którego zaletą była prosta i sztywna konstrukcja, a wadą ograniczona prędkość lotu spowodowana dużym oporem aerodynamicznym. Układ dwupłata nie pozwalał na znaczny wzrost prędkości lotu, co było niezwykle istotne przy wykorzystywaniu samolotu do przewozu pasażerów.
Tymczasem na początku 1919 r. w Niemczech pojawił się projekt cywilnego samolotu o znacznie korzystniejszym kształcie i nowatorskim układzie aerodynamicznym. Pionierskie wdrożenie nowych rozwiązań konstrukcyjnych i technologii zaowocowało powstaniem pierwszego na świecie całkowicie metalowego samolotu, będącego wolnonośnym jednopłatem i to bez podpierających zastrzałów i linek usztywniających. Samolotem tym był Junkers F-13 o nadspodziewanie mocnej i trwałej konstrukcji. Przyjęty układ wolnonośnego jednopłata charakteryzował się grubym profilem skrzydła, co pozwalało na umieszczenie w nim wytrzymałych elementów konstrukcyjnych, bez dodatkowych zewnętrznych usztywnień.
Metalowe samoloty Hugo Junkersa
Profesor Hugo Junkers (1859-1935) przez wiele lat był kierownikiem katedry termodynamiki na Politechnice w Akwizgranie i właścicielem firmy produkującej piece gazowe i kaloryfery. Zainteresowanie lotnictwem skłoniło go do podjęcia prac nad samolotem, a kompetencje zawodowe nakierowały go ku metalowym materiałom konstrukcyjnym. W 1909 r. w swojej firmie buduje pierwszy całkowicie metalowy samolot w układzie latającego skrzydła. Nie wykonał on jednak lotu, ale zastosowane w budowie rozwiązania konstrukcyjne zostały opatentowane. Przyznany Junkersowi w 1910 r. patent tematycznie dotyczył wolnonośnego skrzydła, tj. ….zmiany zależności współczynnika siły nośnej od oporu czołowego, poprzez ukrycie nienośnych części maszyny w osłonach mających górną i dolną powierzchnię, ukształtowaną tak jak skrzydła nośne i wyeliminowanie do minimum źródeł oporu aerodynamicznego. Kolejne lata w działalności Hugo Junkersa to kontynuacja prac badawczych w zakresie aerodynamiki samolotu, wdrażania nowych rozwiązań konstrukcyjnych, technologii i materiałów, a także budowa pierwszego w Niemczech tunelu aerodynamicznego. Pozyskawszy dodatkową wiedzę lotniczo- -techniczną Hugo Junkers przystąpił do projektowania całkowicie metalowego samolotu oznaczonego jako J.1, do napędu którego został wykorzystany silnik Mercedes D.II o mocy 120 KM. Samolot ten, oblatany w 1915 r., charakteryzował się wyjątkowo dużą prędkością maksymalną, ale ze względu na znaczną masę i duże obciążenie powierzchni skrzydła, dysponował małą zwrotnością i prędkością wznoszenia. Stąd też nie znalazł uznania dowódców niemieckiego lotnictwa, ale stał się maszyną eksperymentalną, która zapoczątkowała jego dalsze metalowe konstrukcje. Rozwinięciem samolotu Junkers J.1 był zbudowany w 1916 r. model J.2, z silnikiem Mercedes D.III o mocy 160 KM. Samolot też był cały z metalu, posiadał skrzydła bez zewnętrznych zastrzałów i blaszane pokrycie. W ograniczonej liczbie J.2 trafił już na front, ale mimo dużej prędkości lotu wynoszącej 205 km/h (średnia samolotów wynosiła wówczas 145 km/h), ze względu na małą zwrotność nie znalazł większego uznania.
Problem dużej masy metalowych samolotów Junkersa został rozwiązany dopiero w modelu J.3. Konstrukcja skrzydła była już przestrzenną kratownicą, a nie jak dotychczas dźwigarowo-żebrowa, a pokrycie z duralowej blachy o dużej wytrzymałości. Wykorzystanie lżejszego duraluminium w miejsce cięższych blach transformatorowych i konstrukcja kratownicowa znacznie obniżyło masę całego samolotu. Podobne rozwiązania konstrukcyjne (jak w J.3) zostały wykorzystane w zbudowanych w 1917 r. dwóch wolnonośnych dolnopłatach: jednoosobowym J.7 i dwuosobowym J.8. Stały się one pierwowzorami produkowanych seryjnie w 1918 r. samolotów bojowych: jednomiejscowego myśliwca Junkers D.I (oznaczenie fabryczne J.9) i dwumiejscowego szturmowca Junkers CL.1 (oznaczenie fabryczne J.10). Były to już niezwykle udane szybkie samoloty bojowe (np. D.1 osiągał prędkość 240 km/h), ale ze względu na pogarszającą się sytuację militarną Niemiec nie odegrały znaczącej roli w kończącej się wojnie.
Należy nadmienić, że zastosowany szeroko do budowy samolotów konstrukcji Junkersa duraluminium jest stopem aluminium z innymi metalami, głównie z miedzią, manganem i magnezem (został wynaleziony w 1906 r. przez inżyniera Alfreda Wilma). Choć jest mało odporny na korozję, to cechuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną, co zapewniało trwałość zbudowanej z niego konstrukcji.
Pełna wersja artykułu w magazynie Lotnictwo 11/2014