Short S.18 „Knuckleduster” – eksperymentalna łódź latająca

Na początku lat 30. brytyjskie Ministerstwo Lotnictwa wydało specyfikację dla nowej łodzi latającej, która miała być wykorzystywana do patrolowania dużych obszarów morskich. Z trzech prototypów jakie zbudowano, dwa, bardziej tradycyjne weszły do ograniczonej eksploatacji. Trzecia maszyna, chociaż nie weszła do produkcji, wyróżniała się nietypową konstrukcją i wieloma nowoczesnymi rozwiązaniami, które z czasem zyskały na znaczeniu. Był to Short R.24/31, znany bardziej jako Short S.18 Knuckleduster.

Geneza

Na początku lat 30. XX wieku, brytyjskie Ministerstwo Lotnictwa (Air Ministry) stanęło przed koniecznością modernizacji swojej floty łodzi latających. Dotychczasowe konstrukcje stawały się przestarzałe w obliczu postępu, jaki dokonywał się w lotnictwie cywilnym i u potencjalnych przeciwników. W odpowiedzi na te potrzeby, w 1931 roku wydano specyfikację R.24/31, która zakładała pozyskanie wielozadaniowej łodzi latającej operującej na pełnym morzu. Dokument ten był niezwykle wymagający – oczekiwano maszyny zdolnej do długotrwałych patroli, operowania w trudnych warunkach morskich oraz przenoszenia znacznego ładunku użytecznego przy zachowaniu wysokiej prędkości przelotowej.

Trzy firmy podjęły się zadania opracowania nowej łodzi latającej. Był to Supermarine (z modelem, który ewoluował w Stranraer), Saunders-Roe (z modelem London) oraz Short Brothers. W tym czasie budżet RAF był mocno ograniczony skutkami Wielkiego Kryzysu, co wymuszało na decydentach poszukiwanie rozwiązań nie tylko nowoczesnych, ale i ekonomicznie uzasadnionych. Każdy funt wydany na rozwój prototypu musiał mieć twarde uzasadnienie w potencjale bojowym, co stawiało inżynierów pod ogromną presją balansowania między innowacją a niezawodnością. Projekty Supermarine i Saunders-Roe od początku były więc tradycyjne i proste, aby nie marnować środków na niesprawdzone rozwiązania. Inaczej wyglądała kwestia projektu Short Brothers.

Short R.24/31

Głównym projektantem w firmie Short Brothers był wówczas inżynier Arthur Gouge, specjalizujący się w rozwoju konstrukcji metalowych. Gouge zdawał sobie sprawę, że era dwupłatowców z plątaniną linek i zastrzałów, generujących olbrzymi opór aerodynamiczny, dobiega końca. Podjął więc ryzykowną decyzję o zaprojektowaniu maszyny w układzie górnopłata, co w tamtych czasach wciąż budziło nieufność wśród konserwatywnych oficerów Air Ministry, przyzwyczajonych do sprawdzonej sztywności skrzydeł dwupłatowych.

Decyzja ta nie była podyktowana jedynie chęcią bycia nowoczesnym, ale wynikała z chłodnej kalkulacji osiągów. Jednopłat oferował znacznie lepszą doskonałość aerodynamiczną, co przekładało się na większy zasięg i prędkość – parametry kluczowe dla maszyny patrolowej. Ponadto Gouge postanowił zaprojektować samolot z skrzydłem w formie tzw. mewiego płata (gull wing). Było to posunięcie, które zdefiniowało charakter całej konstrukcji, ale jednocześnie stało się źródłem jej unikalnego przydomka. Ryzyko inżynieryjne było ogromne, gdyż w przypadku niepowodzenia firma mogła stracić pozycję lidera na rzecz bardziej zachowawczego Supermarine.

Mewi płat pozwalał na umieszczenie silników oraz śmigieł wystarczająco wysoko nad lustrem wody, aby uchronić je przed niszczącym działaniem słonej bryzy i fal podczas startu i lądowania, bez konieczności stosowania wysokich, ciężkich i generujących opór pylonów czy wsporników (w tym czasie inni konstruktorzy często instalowali silniki w górnym płacie, co znacząco zwiększało opór powietrza. Charakterystyczny wygląd mewiego płata i silników sprawiał, że maszyna otrzymała przydomek „Knuckleduster” czyli kastet. Konstrukcja skrzydła była całkowicie metalowa, natomiast lotki i klapy były pokryte płótnem, co było standardem w tamtym okresie dla redukcji masy. Zastosowanie tak nowatorskiej geometrii wymagało jednak skomplikowanych obliczeń wytrzymałościowych, zwłaszcza w punktach węzłowych załamania płata, gdzie kumulowały się naprężenia.

Piętą achillesową projektu, która w dużej mierze przyczyniła się do jego niepowodzenia, był wybór jednostek napędowych. Short R.24/31 (oznaczanie fabryczne S.18) został wyposażony w dwa eksperymentalne silniki Rolls-Royce Goshawk VIII o mocy 775 KM każdy. Były to jednostki w układzie V12, które wykorzystywały nowatorski system chłodzenia ewaporacyjnego. Teoretycznie system ten miał redukować opór aerodynamiczny poprzez eliminację dużych chłodnic czołowych na rzecz skraplaczy wbudowanych w skrzydła.

W praktyce system ten okazał się koszmarem eksploatacyjnym, zwłaszcza w warunkach morskich. Silniki Goshawk miały tendencję do przegrzewania się podczas kołowania na wodzie, gdy przepływ powietrza przez skraplacze był znikomy. Ponadto, skomplikowana instalacja była podatna na wycieki i awarie, co w przypadku samolotu operującego z dala od baz było nieakceptowalne. Wybór tego silnika, podyktowany chęcią maksymalizacji osiągów, stał się klasycznym przykładem nadmiernego skomplikowania prostej konstrukcji. Silniki zapewniały prędkość maksymalną 240 km/h i zasięg 1670 km.

Kadłub Knuckledustera o numerze K3574 był konstrukcją całkowicie metalową, skorupową, wykonaną z alcladu (duraluminium pokrytego czystym aluminium dla ochrony przed korozją). Charakteryzował się kanciastym przekrojem (stąd bywał też nazywany „trumną”), co upraszczało proces produkcji w porównaniu do obłych kształtów, ale nie wpływało negatywnie na właściwości hydrodynamiczne. Dno łodzi było dwuredanowe, co zapewniało stabilność na wodzie i ułatwiało oderwanie się od powierzchni. Kadłub miał 19,28 m długości, rozpiętość skrzydeł wynosiła 27,43 m, a masa samolotu wynosiła 8391 kg.

Załoga składała się z pięciu osób: pilota, drugiego pilota, nawigatora/bombardiera, radiotelegrafisty i strzelca. Uzbrojenie obronne obejmowało trzy karabiny maszynowe Lewis kalibru 7,7 mm rozmieszczone w stanowiskach na dziobie, grzbiecie (za skrzydłami) i w ogonie. Co ciekawe, mimo nowoczesnego wyglądu, stanowiska strzeleckie były otwarte, co przy prędkościach zbliżonych do 240 km/h i w zimnym klimacie Morza Północnego stanowiło ogromne obciążenie dla załogi. Samolot mógł przenosić pod skrzydłami ładunek bomb lub bomb głębinowych w postaci dwóch bomb o masie 240 kg każda, lub czterech o masie 110 kg każda.

Eksploatacja

Prototyp K3574 został zwodowany 29 listopada 1933 roku, w powietrze wzbił się po raz pierwszy 30 listopada. Za sterami zasiadł główny pilot oblatywacz firmy Short, John Lankester Parker, a resztę załogi stanowili George Cotton i W. Howard Bell. Pierwsze wrażenia były mieszane. Z jednej strony samolot wykazywał poprawne właściwości pilotażowe w powietrzu i był znacznie szybszy od swoich dwupłatowych konkurentów. Z drugiej strony, specyficzny układ skrzydeł powodował pewną niestabilność przy małych prędkościach, a wspomniane problemy z silnikami Goshawk dawały o sobie znać niemal natychmiast. Pierwszy lot przerwano po krótkim czasie w celu wprowadzenia poprawek konstrukcyjnych. Po ich wprowadzeniu próby wznowiono 15 grudnia i kontynuowano do 12 czerwca 1934 roku. Następnie maszynę wysłano na próby w Marine Aircraft Experimental Establishment (MAEE) w Felixstowe, gdzie „Knuckleduster” udowodnił, że koncepcja jednopłata jest słuszna. Osiągnął prędkość maksymalną 240 km/h, co było wynikiem lepszym od Saunders-Roe London (229 km/h) i Supermarine Stranraer (który dopiero w późniejszych wersjach uzyskał 265 km/h). Jednakże sztywność konstrukcji skrzydła okazała się problematyczna – dochodziło do wibracji, które wymagały wzmocnień strukturalnych, zwiększających masę własną samolotu.

W październiku 1934 roku próby przerwano z powodu kolizji z inną maszyną. Po naprawach połączonych z wprowadzeniem modyfikacji, loty wznowiono w marcu 1935 roku. W kolejnym miesiącu maszynę skierowano do 209. Dywizjonu RAF, gdzie przeszedł próbną eksploatację z pozostałymi prototypami. Ostatecznie Air Ministry odrzuciło jednak cały projekt. Decyzja ta była wypadkową kilku czynników. Po pierwsze, awaryjność silników Rolls-Royce Goshawk była dyskwalifikująca dla maszyny mającej latać nad otwartym oceanem. Po drugie, Supermarine Stranraer i Saunders-Roe London, mimo że były dwupłatowcami, oferowały sprawdzoną technologię i mniejsze ryzyko eksploatacyjne. RAF wolał w tamtym momencie ewolucję niż rewolucję. Nie bez znaczenia były też koszty. Wprowadzenie do służby całkowicie nowej konstrukcji metalowej wymagało przeszkolenia personelu naziemnego i zmian w logistyce, podczas gdy obsługa dwupłatowców była rutyną. „Knuckleduster” stał się ofiarą własnej nowoczesności, która wyprzedziła dostępne technologie napędu.

Mimo odrzucenia projektu, jedyny wybudowany egzemplarz nie trafił od razu na złom. K3574 pozostał w służbie MAEE jako maszyna eksperymentalna. Do 1938 roku służył do testowania różnych rozwiązań z zakresu hydrodynamiki i aerodynamiki, a także uzbrojenia i wyposażenia radiowego. Wnioski wyciągnięte z jego ograniczonej eksploatacji były bezcenne przy projektowaniu kolejnych łodzi latających Short Empire, a później Short Sunderland. Doświadczenia z prac nad S.18 pozwoliły Arthurowi Gouge stworzyć jedne z najlepszych łodzi latających II wojny światowej. K3574 został ostatecznie wycofany ze służby i złomowany po 1938 roku.

Podsumowanie

Historia Short S.18 Knuckleduster to doskonały przykład na to, że w inżynierii lotniczej bycie „pierwszym” nie zawsze oznacza zwycięstwo. Choć samolot ten przegrał rywalizację o kontrakt rządowy z bardziej zachowawczymi dwupłatowcami, jego rola jako platformy badawczej była kluczowa dla dominacji brytyjskich łodzi latających w późniejszych latach. Był to bolesny, ale konieczny krok w ewolucji myśli technicznej Short Brothers.

Warto na koniec zwrócić uwagę na uderzające podobieństwo koncepcyjne między brytyjskim „Knuckledusterem” a późniejszymi konstrukcjami radzieckimi. Radzieckie biuro konstrukcyjne Berijewa z powodzeniem zastosowało niemal identyczny układ (górnopłat z mewim płatem i silnikiem umieszczonym centralnie lub na skrzydłach) w szczególności w modelu Be-6 i późniejszym Be-12. To, co w Wielkiej Brytanii w 1933 roku uznano za zbyt ryzykowne i skomplikowane z powodu niedoskonałości silników, w Związku Radzieckim – przy zastosowaniu innych jednostek napędowych i nieco innej filozofii użycia – stało się standardem dla łodzi rozpoznawczych na początku Zimnej Wojny. Warto też dodać, że mewi płat był stosowany w polskich myśliwcach PZL P.7, P.11 i P.24, które powstały mniej więcej w tym samym czasie co S.18.