Техническое описание
Одноместный среднеплан. Планер цельнометаллический, одномоторный, шасси убирающееся.
Крылья свободнонесущие с одним главным лонжероном. Передняя кромка, занимавшая до четверти хорды крыла, имела форму буквы «D». Ее каркас составляли штампованные нервюры и вспомогательные лонжероны, крепящиеся непосредственно к главному лонжерону. Задняя часть крыла крепилась к другой стороне главного лонжерона и также состояла из вспомогательных лонжеронов и нервюр. Сверху крыло обшивалось металлическим листом, крепящимся заклепками. Элероны типа Фризе имели металлический каркас и матерчатую обшивку. Они управлялись движением штурвала через жесткие тяги, проходящие через крылья. Вверх элероны отклонялись на 15?, вниз - на 19?. Левый элерон был оснащен триммером, положение которого регулировалось маховиком из кабины пилота в пределах 20? вверх и вниз. Правый элерон был оборудован триммером, настраиваемым на земле. Общая площадь элеронов (с триммерами) 1,232 м2. На задней кромке крыльев между элеронами и фюзеляжем находились закрылки крокодилового типа суммарной площадью 2,759 м2. Закрылки выпускались пневматической системой. Управление закрылками осуществлялось из кабины пилота. Закрылки выпускались на угол 43?. Закрылки убирались автоматически, после отключения пневматики под действием пружин, удерживающих закрылки в убранном положении. Усилие пневматической системы было подобрано таким образом, что при скорости более 240 км/ч закрылки напором воздуха прижимало, так, что они оставались выпущенными на угол 10?. При более высоких скоростях закрылки убирались независимо от того, включена была пневматика или нет. Петли закрылков и элеронов крепились к легкому вспомогательному лонжерону. У машин со складывающимися крыльями главный лонжерон имел другую конструкцию. Он был разделен на месте складывания и соединялся расположенным под углом шкворнем, образующим ось поворота крыла. Консоль крыла мало чем различалась у самолетов со складываемыми и с неподвижными крыльями. В месте сочленения к главному лонжерону приклепывалась маска шкворня, изготавливаемая из стали повышенной прочности. Несущие элементы центроплана располагались несколько по-другому. Основным элементом был лонжерон, состоявший из двух профилей, изготовленных из хромомолибденовой стали. К этому лонжерону крепилась петля оси. В носовой части центроплан имел дополнительную стальную распорку. Нервюры, вспомогательные лонжероны и обшивка в этом месте также были усилены. К центроплану можно было подвешивать топливные баки. Все соединялось заклепками. Закрылки у самолетов со складывающимися крыльями состояли из двух частей. Складывание крыльев производилось вручную. В развернутом положении крылья фиксировались специальными блокираторами. Блокираторы снимались специальной рукояткой, уложенной в контейнере вдоль передней кромки крыла. Система имела выдвигаемые красные механические указатели, сопряженные с блокираторами. В сложенном состоянии крылья удерживались с помощью штыревых тяг, соединявших оконцовку крыла с петлей на передней стороне горизонтального стабилизатора.
Профиль крыла: у основания NACA 23015, у оконцовки NACA 23009. Угол заклинивания крыла 0?. Возношение крыла 3гр06’50". Общая площадь крыла (считая фрагмент внутри фюзеляжа площадью 3,493 м2 - 24,155 м2.
Фюзеляж с работающей обшивкой из алюминиевого сплава (альклад). Каркас фюзеляжа составлен из шпангоутов и усиленных шпангоутов, соединенных десятью стрингерами, проходящими от носа до хвоста. Верхняя часть фюзеляжа образовывала антикапотажную дугу, переходящую плавно в киль. Так удавалось улучшить продольную устойчивость самолета. В днище фюзеляжа с каждого борта имелось застекленное плексигласом окошко, открывавшее обзор вниз во время посадки. Окна одновременно играли роль сервисных люков, открывавших доступ к внутренним деталям фюзеляжа. Доступ в хвостовой отсек открывали небольшие дверцы на правом борту. Двигательное отделение находилось в носовой части фюзеляжа и отделялось от остального объема противопожарной переборкой. Капот частично покрывался тонким стальным листом.
Хвостовое оперение цельнометаллическое. Обшивка из металлического листа крепится заклепками с потайными головками. Статически и динамически уравновешенные рули имели металлический каркас и были обшиты тканью. Рули управлялись с помощью системы тяг. Общая площадь киля 2,097 м2, в том числе 1,226 м2 площадь неподвижной части и 0,871 м2 площадь руля поворота. Руль мог отклоняться влево и вправо на 31?. Руль оснащался триммером, способным отклоняться влево на 22719' и вправо на 16гр2Г. Триммер управлялся с помощью маховика из кабины пилота. Горизонтальное оперение размахом 4,166 м имело общую площадь 4,557 м2, в том числе неподвижная часть 2,827 м2. Площадь руля высоты 1,730 м2. Руль мог отклоняться на 20гр вверх и 26гр вниз. Руль высоты также оснащался триммерами, управляемыми из кабины пилота. Триммеры могли отклоняться в пределах 5гр30' вверх и 15гр30' вниз.
Кабина пилота была закрыта сверху фонарем из многослойного плексигласа. Лобовое бронированное стекло имело массу более 12 кг. На прототипах XF4F-2 и XF4F-3 лобовое стекло состояло из двух частей плексигласа и не имело бронирования. Подобный фонарь имели и самолеты F4F-7. Фонарь имел обдув теплым воздухом. Сдвижная крышка фонаря ходила по двум направляющим и оснащалась системой аварийного сброса. Включение аварийного сброса можно было провести как из кабины, так и снаружи самолета. Крышка сдвигалась назад с помощью рукоятки, расположенной справа от кресла пилота. Крышка имела четыре фиксированных положения: полностью закрыто, открыто на 1,25 дюйма (32 мм), открыто на 5 3/8 дюйма (137 мм), полностью открыто. Крышка фонаря представляла собой клепанную раму, в которую вставлялись четыре плоские куска плексигласа по бокам и два выгнутых куска сверху. Все контрольные приборы и органы управления были собраны на трех панелях, подвешенных к фюзеляжу через резиновые амортизаторы. Сверху над главной приборной доской находился рефлексивный прицел Mk 8. Слева от приборной доски были сгруппированы органы управления двигателем и шагом винта. Справа от доски находились приборы контроля системы смазки. Под приборной доской возле ручки управления находился компас. За компасом располагались педали управления и педали тормозной системы. На левом борту кабины находились рычаги управления двигателем и шагом винта, маховики, регулирующие положение триммеров на элеронах и рулях, включатель выпуска закрылков, переключатель топливных баков, рычаг переключения скорости наддува, рычаг выпуска крюка аэрофинишера, а также блокиратор хвостового колеса и ручка сброса левого подвесного бака. Выше, у самой направляющей крышки фонаря имелся карман для карт и документов. У самого кресла располагались тяги перезарядки левых пулеметов. Справа от кресла находилась панель управления дополнительным оборудованием. Там находились выключатели электроцепей, предохранители, контрольные лампочки и пр. Далее, там же находился маховик выпуска шасси с указателем его положения, верньер радиостанции, переключатели радиостанции и устройства определения «свой-чужой». Ниже находилась ручка сброса правого подвесного топливного бака. У самого кресла находились тяги перезарядки правых пулеметов. Перед креслом стояла традиционная для американских самолетов ручка управления с кнопками спуска пулеметов и сброса бомб. Кресло пилота регулировалось по высоте. За креслом была установлена бронеплита массой 42,6 кг. Кроме того, спереди пилота защищала меньшая бронеплита массой 20,4 кг, смонтированная под приборной доской.
Двигатель Pratt & Whitney R-1830-76/ 86 «Twin Wasp» 14-цилиндровый звездообразный сдвоенный воздушного охлаждения с двухступенчатым двухскоростным наддувом.
Характеристики:
Стартовая мощность 897 кВт/1217 л.с. при 2700 об./мин.
Номинальная мощность 822 кВт/1115 л.с. при 2550 об./мин на высоте 1890 м (при включенной 1-й передаче наддува).
Номинальная мощность 748 кВт/1014 л.с. при 2550 об./мин на высоте 3810 м (при включенной 2-й передаче наддува).
Боевая мощность 897 кВт/1217 л.с. при 2700 об./мин на высоте 1495 м (при включенной 1-й передаче наддува).
Боевая мощность 785 кВт/1065 л.с. при 2700 об./мин на высоте 3995 м (при включенной 2-й передаче наддува).
Габариты двигателя: диаметр цилиндра 139,5 мм, ход поршня 139,5 мм, рабочий объем 30 л (1830 куб. дюймов), диаметр двигателя 1222 мм. Сухая масса двигателя около 662 кг. Степень сжатия 6,7:1.
Крепление двигателя. Двигатель крепился к фюзеляжу посредством моторамы, собранной из стальных профилей повышенной прочности. Моторама крепилась к фюзеляжу в нескольких точках, которые имели максимальную прочность, в том числе в точках крепления главных лонжеронов крыла и несущих элементов шасси. Двигатель к мотораме присоединялся через резиновые амортизаторы. Соединения обеспечивали быструю смену двигателя.
Описание двигателя
Цилиндры состояли из литой алюминиевой головки со встроенными клапанами, вставленными в кованную стальную втулку. Цилиндры из хромомолибденовой стали вытачивались из литых заготовок. Имелся небольшая конусообразность цилиндров к камере сгорания, для компенсации теплового расширения. Выхлопные клапаны имели обсаженные вкладки из жаропрочной нержавеющей стали. Благодаря этим вкладкам крепление выхлопных патрубков было подвижным. Седла впускных клапанов изготавливались из алюминиевого сплава, а выпускных клапанов - из стали. Седла были обсажены на головке цилиндров.
Поршни кованные из алюминиевого сплава. На внутренней поверхности поршня имелись перегородки, облегчающие теплоотвод. Каждый поршень оснащался тремя уплотняющими кольцами, одним маслосъемным кольцом и двойным кольцом, распределяющим масло по поверхности цилиндра.
Главный подшипник каждой звезды двигателя имел серебряно-оловянное напыление. Имелось также шесть вспомогательных подшипников. Эти подшипники имели бронзовое напыление.
Коленчатый вал с двумя коленами представлял собой монолитную деталь. Коленвал лежит на трех подшипниках. Вал винта вставлялся в коленвал и фиксировался с помощью шарикоподшипника.
Картер коленвала состоял из шести деталей. Детали вырезались из алюминиевых кованных заготовок. Затем детали, к которым крепились цилиндры, соединялись между собой винтами. Еще три секции составляли картер наддува. К этим секциям крепилась моторама. К центральной части картера наддува крепился карбюратор. Здесь же находился мультипликатор наддува.
Распределение топлива. Каждый цилиндр имел один впускной и один выпускной клапан. Выпускные клапаны имели дополнительное жидкостное охлаждение. В движение клапаны приходили с помощью систему толкателей из теплопроводящего алюминиевого сплава. Толкатели имели наконечники из закаленной стали. Два распредвала - один для передней, а другой для задней звезды - отбирали мощность непосредственно от коленвала через редуктор с передаточным числом 1:8. Вся клапанная система была полностью закрыта. Смазка для толкателей передавалась по системе просверленных каналов.
Топливо подавалось через карбюратор типа Стромберг с автоматическим регулятором обогащения смеси в диффузор, соединенный с наддувом.
Наддув. На двигателях R-1830 использовались различные типы наддувов: одноступенчатый односкоростной, одноступенчатый двухскоростной и двухступенчатый двухскоростной. Ротор наддува имел большой диаметр и лежал на шарикоподшипниках. Крутящий момент на ротор подавался через двухступенчатую передачу (мультипликатор). Наддув всегда оснащался глушителем вибрации.
Система зажигания состояла из двух магнето Scintilla, каждый из которых обслуживал свой независимый набор свечей через общий разделитель. Для упрощения обслуживания разделитель находился в передней части двигателя. Это расположение также позволяло максимально сократить протяженность кабелей, ведущих к свечам. Система была экранирована, чтобы не создавать помех для радиостанции.
Система смазки работала под давлением. Вынужденная циркуляция масла поддерживалась зубчатым насосом. Отдельная секция низкого давления смазывала вспомогательные узлы, расположенные в задней части двигателя. Отводящие трубки собирались в промежуточный резервуар, откуда масло выкачивалось тем же маслонасосом.
Понижающая передача конструкции фирмы Pratt & Whitney. На двигателях R-1830 использовалась планетарная передача 0,666:1 или коническая передача 0,5625:1.
Вспомогательные устройства. Все вспомогательные устройства были собраны в задней части двигателя и приводились в движение посредством общего вала. От вала отбирали мощность насос, два магнето, два тахометра, вакуумный насос, маслонасос, бензонасос, стартер и генератор. Имелась возможность установки синхронизатора пулеметов. Генератор мог действовать в качестве двигателя мощностью 22,5 кВт для вращения вала вспомогательных устройств. Смазка под давление подавалась через прорезанные каналы.
Использовался бензин с октановым числом 125.
Запуск двигателя осуществлялся при помощи стартовых патронов. Патронная камера находилась на правом борту двигательного отделения. Патрон вставлялся в патронник, а его электрический пуск осуществлялся из кабины пилота. Выделявшиеся при выстреле газы приводили в движение стартер, который через зубчатую передачу вращал двигатель. Полный комплект включал восемь стартовых патронов.
Управление двигателя осуществлялось при помощи стандартного сектора газа, расположенного слева от кресла пилота. Сектор газа соединялся с двигателем через систему тяг в бронированном кожухе.
Система впрыска воды (имелась на двигателях R-1820-56W) состояла из бака со смесью воды с метанолом в пропорции 1:1, трубопроводов, переключателя, управляющего насосом, электрических кабелей, регулятора напора и регулятора давления в главном впускном коллекторе двигателя. Бак со смесью помещался за двигательным отделением на противопожарной переборке. Запас смеси обеспечивал работу двигателя в течение десяти минут.
Выхлопная система состояла из двух коллекторов из жаропрочной стали, которые выводились на нижнюю сторону фюзеляжа (для двигателей Pratt & Whitney R-1830-76/86/90).
Винт правовращающий, трехлопастный, фирмы Curtiss Electric тип C5315(S) с накладками на лопастях диаметр 2,972 м (для F4F-3, F4F-4, F4F-7 и FM-1) или C532D-A-20 без накладок и с профилем лопастей № 109354-12 диаметром 3.048 м (для FM-2). Рычаг регулировки шага двигателя был совмещен с сектором газа на левом борту кабины. Угол атаки лопастей менялся в диапазоне от 18,5? до 53,5?. Управление шагом осуществлялось через электрическую передачу. Лопасти винта алюминиевые. Винт был уравновешен по массе и динамически.
Топливная система. В состав топливной системы входили: бензонасос, отбирающий мощность от общего вала вспомогательного оборудования, аварийный электрический бензонасос, сеточный фильтр, распределительная коробка с переключателем, кран, перекрывающий подачу топлива. Распределительные краны находились в пределах досягаемости руки пилота у его кресла. Остальные части топливной системы находились под креслом пилота и за ним. Каждый двигатель оснащался датчиком давления топлива и электрическими датчиками уровня топлива в каждом баке. Обычно самолет брал топливо в фюзеляжный самогерметизирующийся бак объемом 117 галлонов США (443 л), расположенный под креслом пилота в районе центра тяжести самолета. На самолетах первых серий бак не имел самогерметизирующихся стенок, а его объем достигал 120 галлонов (454 л). За кабиной пилота находился резервный бак объемом 27 галлонов (102 л). Кроме того, самолет мог брать два подвесных сбрасываемых бака объемом по 220 л (58 галлонов). Баки подвешивались под неподвижными участками крыльев. На самолетах FM-2 резервный бак отсутствовал, а с 2401-го экземпляра объем главного бака был увеличен до 126 галлонов (477 л).
Система смазки. Двигатель имел независимую систему смазки. Она состояла из маслобака, расположенного внутри двигательного отделения, регулятора температуры масла, двух маслорадиаторов диаметром 254 мм, расположенными под неподвижными участками крыльев, поплавкового клапана, указателей температуры и давления, органов управления, маслопроводов и соединений. Нормально в масляную систему двигателя заливали 11 галлонов (41,6 л) масла. При этом объем маслобака имел резерв на 3 галлона (11,4 л) для теплового расширения масла и возможного перелива.
Гидравлическая система приводила в действия тормоза главного шасси и систему складывания крыльев (на XF4F-4).
Электрическая система одножильная. Система состояла из источников тока, контрольной панели, панелей переключателей, кабелей и составных элементов электроцепи. Источником тока служил генератор, отбиравший мощность у двигателя, а также аккумулятор рабочим напряжением 24 В, расположенный в фюзеляже за кабиной пилота на уровне антенной мачты. Все кабели были нумерованы и собирались в жгуты.
Шасси. Колеса и стойки главного шасси в полете убирались в фюзеляж, где у них была ниша между двигательным отделением и передней кромкой крыла. Стойки шасси состояли из стальных труб. Система выпуска шасси механическая с ручным приводом. Для выпуска или уборки шасси требовалось сделать от 28 до 30 оборотов рукоятки, расположенной справа от кресла пилота. Указатель положения шасси был сопряжен с передачей механизма выпуска. Имелся звуковой предупреждающий сигнал, который подавался в том случае, если обороты двигателя падали ниже 1200 об./мин, а шасси при этом не было выпущено. В шасси использовался гидропневматический амортизатор фирмы «Bendix» с давлением воздуха в пределах 0,14...0,56 МПа. Колеса также фирмы «Bendix» имели резиновые камеры размером 26"х6" (660,4x152,4 мм) с восьмислойным кордом. Тормоза фирмы «Bendix» гидравлические с двойным контуром, сопряженные с педалями в кабине пилота. Хвостовое колесо не убиралось в полете, оно могло вращаться вокруг оси, имелась возможность его блокировки. Использовались два типа колес: пневматическое 10,5"х4" (267x102 мм) для наземных аэродромов и цельнорезиновое диаметром 6" (152,4 мм) для авианосцев. Резиновые покрышки фирмы Goodrich. Крюк аэрофинишера длиной 41" (1041,4 мм) находился на самом конце фюзеляжа. Он выпускался и убирался вручную так, что выступал только его конец. На стойках шасси имелось крепление для стартовой катапульты.
Кислородное оборудование включало в себя стандартный кислородный баллон объемом 8,423 л с рабочим давлением 12,4 МПа, установленный за креслом пилота. Имелся указатель потока кислорода, а также кран. Поток кислорода можно было регулировать.
Электронное оборудование включало в себя радиостанцию и устройство опознавания «свой-чужой» (IFF). Устройство IFF состояло из приемопередатчика, органов управления и самоликвидатора. На истребителях использовались два типа устройств IFF. Устройство монтировали в хвостовой части фюзеляжа. Антенны были растянуты между килем и мачтой. В кабине пилота находились выключатели, переключатели радиостанции, предохранители и ларингофон.
Дополнительное оборудование. Самолет оснащался системой обдува теплым воздухом фонаря кабины, что исключало его обледенение и запотевание. Теплый воздух также подавался непосредственно в кабину. Некоторые самолеты оборудовались приспособлением для буксировки воздушных целей. Буксир крепился к нижней точке фюзеляжа на уровне кабины пилота. Каждый самолет оснащался креплением для стартовой катапульты, расположенным между стойками шасси. В двигательном отделении находилась система пожаротушения в виде баллона с углекислым газом, включаемая из кабины. Самолет оснащался комплектом навигационных огней для полета в темноте, идентификационными огнями, а также посадочным прожектором.
Вооружение
Ствольное вооружение состояло из четырех (F4F-3, FM-1 и FM-2) или шести (F4F-4, «Martlet II») пулеметов Colt-Browning М2 калибра 12,7 мм, расположенных в крыльях. Спуск пулеметов электрический, производился нажатием кнопки на ручке управления. Позднее самолеты оборудовались переключателем для стрельбы залпом или группами пулеметов. Перезарядка пулеметов ручная с помощью тяг, выведенных к креслу пилота (по одной тяге на пулемет). Пулеметы оснащались электроподогревом. У первых самолетов имелась система обдува пулеметов теплым воздухом из двигательного отделения. Рефлексивный прицел Mk 8 устанавливался на продольной оси симметрии самолета над приборной доской. У первых самолетов имелся устаревший телескопический прицел. Самолеты F4F-7 не имели вооружения вовсе.
Бомбовое вооружение. Самолет мог брать на внешнюю подвеску две бомбы массой до 116 фунтов (52,6 кг). Чаще всего использовались 100-фунтовые (45,4-кг) бомбы. Предохранитель бомбодержателей находился на панели переключателей в кабине пилота. Сброс бомб производился кнопкой на ручке управления. Система сброса дублировалась ручным механизмом.
Ракетное вооружение. Поздние самолеты (FM-1, FM-2) на консолях крыльев могли нести направляющие Mk 5 для неуправляемых ракет HVAR калибра 127 мм. Ракеты имели электрический пуск. Имелась возможность пускать их по одной или залпом в зависимости от положения переключателя на панели переключателей. Первоначально ставили только по одной направляющей под крыло, но очень быстро число направляющих под каждым крылом довели до трех.