Hävittäjälentokoneen kehitys 1918–1939

Hävittäjälentokoneen kehitys 1918–1939 tarkoittaa hävittäjätyyppisten sotilaslentokoneiden kehittämistä ensimmäisen ja toisen maailmansodan välisenä aikana lentorangon (runko, siivet, vakauttimet), mäntämoottorin, suorituskyvyn ja aseistuksen näkökulmasta.

Hävittäjälentokoneiden asema maailmansotien välisenä aikana

Sotilasilmailun kehitys ensimmäisen maailmansodan jälkeisinä vuosina oli hidasta. Toisaalta sodan jäljiltä oli varastoissa runsaasti käytettyä ja käyttämätöntä lentokalustoa, toisaalta kansakunnat olivat väsyneet sotaan, mikä pudotti erityisesti sotakaluston kehitysbudjetit pieniksi. Esimerkiksi Suomi hankki vielä vuonna 1927 maailmansodan ylijäämää (Martinsyde F.4 Buzzard –koneita) hävittäjälaivueensa väliaikaiseksi kalustoksi. Uudenaikaisimmat koneet nähtiinkin siviilipuolella: 430 km/h nopeuteen 500 hv:n nestejäähdytetyllä moottorilla kykenevä Curtiss R2C-I voitti maalentokoneiden Pulitzer-kilpailun vuonna 1923 ja vesilentokoneiden Schneider-Trophy-kilpailussa vuosina 1920–1931 voittajien nopeus nousi reilussa kymmenessä vuodessa vajaasta 200 km/h reiluun 500 km/h.
Hävittäjien pääasiallinen tehtävä oli vihollisen pommikoneiden ampuminen alas. 1920- ja 1930-lukujen vaihteessa pommikoneita pidettiin tuhoamattomina, koska ne olivat muun muassa hävittäjiä nopeampia. Ajalle tyypillistä pommikoneiden yliarvostusta (douhetismi) kuvaa Suomen ilmavoimien 17 laivueen ohjelma vuodelta 1931, jossa pommikonelaivueita suunniteltiin perustettavan kuusi ja hävittäjälaivueita vain kolme. Espanjan sisällissota osoitti, että hävittäjät joutuvat taistelemaan paitsi pommikoneita myös vihollisen hävittäjiä vastaan, mikä muutti pommikoneiden ja hävittäjien lukumäärällisiä suhteita. Hävittäjiä tarvittiin suojaamaan liikekannallepanoa ja kuljetuksia. Hävittäjät alkoivat eriytyä 1930-luvulla lyhyen toiminta-ajan torjuntahävittäjiksi ja pitkän toiminta-ajan saattohävittäjiksi, joskin yleishävittäjien luokka säilyi edelleen. Nimensä mukaisesti torjuntahävittäjän tehtävänä on vihollisen pommikoneiden tuhoaminen ja taisteleminen vihollisen jäsaattohävittäjien kanssa oman alueen ja rintaman yläpuolella, jolloin lyhyt toiminta-aika koneen kokonaispainon alentamiseksi oli mahdollinen. Hyviä esimerkkejä torjuntahävittäjistä oli Messerschmitt Bf 109 vuodelta 1935 ja Fiat G.50 vuodelta 1937. Saattohävittäjän tehtävänä oli omien pommikoneiden saattaminen vihollisen alueelle ulottuvien pommitustehtävien yhteydessä, jolloin pitkä toiminta-aika oli tarpeen. Yksimoottoristen saattohävittäjien rinnalle syntyi 1930-luvun jälkipuoliskolla kaksimoottorinen raskas hävittäjä, esimerkiksi Messerschmitt Bf 110 vuodelta 1936 ja Fokker G.1 vuodelta 1937. Tässä tekstissä käsitellään lähinnä yksimoottorista hävittäjää.

Lentorangon kehitys

Pääosin puurakenteinen ja kankaalla pinnoitettu kaksitasoinen lentokone, joka oli jäykistetty pingotusjäntein ja tasojen välisin pystytuin ja varustettu kiinteällä laskutelineellä ja avo-ohjaamolla oli vallitseva konstruktio aina 1930-luvulle saakka. Ilmailuministeriöiden virkamiehet suorastaan kielsivät vapaasti kantavien yksitasojen kehittämisen niille muun muassa puutteellisesta jäykkyydestä johtuneiden onnettomuuksien vuoksi. 1920-luvun jälkipuoliskon tyypillisenä konstruktiona voidaan pitää helmikuussa 1925 ensilentonsa lentänyttä Gloster Gamecockia. Siinä oli puurakenteiset ja kangaspäällysteiset siivet. Runko oli pääosin puurakenteinen jännitetty ristikko, jonka etuosa oli teräsristikkoa. Rungon etuosa oli alumiini- tai vaneripintainen; muutoin runko oli kangaspäällysteinen. Moottoriteho ensimmäisen maailmansodan aikaisiin konstruktioihin verrattuna oli kaksin-kolminkertainen mutta nopeus oli noussut vain vähän. Syynä oli erilaisten pingotusjänteiden yms. aiheuttama vastus.
1920-luvun lopulla alkoi metalli korvata puuta lentokoneiden rakennusmateriaalina. Toukokuussa 1927 ensilentonsa lentänyt Bristol Bulldog on hyvä esimerkki seuraavasta vaiheesta, jossa suurin muutos edelliseen verrattuna oli rakennusmateriaali. Siipisalot oli rakennettu profiloiduista teräsnauhoista ja kaaret U-profiilista. Siivet oli päällystetty kankaalla. Runkona oli teräskehikko, joka oli ohjaamo-osan osalta pultattu teräsputkista, takarungon osalta niitattu profiloiduista teräsnauhoista. Eturunko oli päällystetty irrotettavilla alumiinilevyillä ja takarunko kankaalla. Laskuteline oli kiinteä ilman ilmanvastusta vähentäviä profilointeja. Suomeen ostetuissa IV-versioissa moottorina oli ahdettu Bristol Mercury –tähtimoottori, joka antoi 640 hevosvoimaa 4,3 kilometrin korkeudessa. Huippunopeudeksi oli ”taattu” 335 km/h ahtimen määräkorkeudessa.
1930-luvulla siirryttiin melko kattavasti metalliin lentokoneiden rakennusmateriaalina. Poikkeuksena valtavirrasta oli muun muassa Fokker ja Valtion lentokonetehdas, joiden koneissa oli teräsputkirakenteinen runko, joka oli puisin muotolistoin pyöristetty ja pääosin kankaalla – etuosasta metallilevyllä – verhottu. Siivessä oli laatikkosalot ja vanerikaaret; päällysteenä oli kangas tai vaneri. Myös Neuvostoliitossa käytettiin puuta lentokoneiden rakennusmateriaalina.
Hävittäjälentokoneen kehitys 1930-luvulla oli nopeaa. Ensimmäinen yksitasoinen metallirakenteinen hävittäjä – Boeing P-26 – lensi ensilentonsa maaliskuussa 1932. Siinä oli edelleen kiinteä (mutta profiloitu) laskuteline ja runsaasti ulkoisia pingotusjänteitä rungon ja siiven välillä, sekä avo-ohjaamo. Kone edustaa metallirakenteisen hävittäjäkoneen seuraavaa vaihetta. Kone saavutti 600 hv tähtimoottorilla 377 km/h huippunopeuden kuuden kilometrin korkeudessa. Vuoden 1933 lopussa ensilentonsa lentänyt Polikarpov I-16 oli puolestaan ensimmäinen sisään vedettävällä laskutelineellä varustettu vapaasti kantava yksitasohävittäjä. Kone oli sekarakenteinen: runko oli vanerikuorirakennetta ja siivessä oli molybdeeniteräksiset salot, alumiinikaaret ja osin alumiini-, osin kangaspäällyste. Kolmas prototyyppi saavutti 455 km/h huippunopeuden 700 hevosvoiman Shvetsov M-25 –moottorilla. Polikarpov I-16 type 5 oli vuonna 1934 sekä maailman kevein että nopein tuotantohävittäjä.
Vuosi 1935 muodostui eräänlaiseksi vedenjakajaksi. Sinä vuonna lensi ensilentonsa kaksi metallirakenteisen hävittäjäkoneen kolmatta sukupolvea edustanutta prototyyppiä, nimittäin Hawker Hurricane ja Morane-Saulnier M.S.405 sekä kolme seuraavaa sukupolvea edustanutta prototyyppiä, nimittäin Messerschmitt Bf 109, Curtiss Hawk ja Seversky P-35. Viimeksi mainituissa metallinen pintalevy ja metalliset vahvikkeet oli niitattu tai hitsattu kantavaksi kuorirakenteeksi. Kuorirakenne oli monimutkaisempi valmistaa mutta erillisellä lentorangolla ja pintarakenteella varustettua konstruktiota (Hurricane, Morane-Saulnier) keveämpi. Kuorirakenne muodostui vallitsevaksi konstruktioksi läpi toisen maailmansodan; kuorirakenteisia olivat sitten muun muassa vuonna 1936 ensilentonsa lentänyt Supermarine Spitfire ja vuonna 1937 ensilentonsa tehnyt Brewster F2A ”Buffalo”. Vuonna 1938 ensilentonsa lentänyt Messerschmitt Bf 109 E oli varustettu 1 100 hv:n Daimler-Benz DB601A -moottorilla ja lensi 560 km/h viiden kilometrin korkeudessa.

Mäntämoottorin kehitys

Hävittäjälentokoneen moottorina käytettiin kahta toisistaan merkittävästi poikkeavaa ratkaisua. Ilmajäähdytteinen tähtimoottorissa oli nestejäähdytteistä V-moottoriia yksinkertaisempi, keveämpi ja luotettavampi. Nestejäähdytteisellä V-moottorilla oli puolestaan pienempi poikkileikkauspinta-ala ja hävittäjäkoneen etuosa voitiin muotoilla niin, että sekä ilmanvastus pieneni että potkurin hyötysuhde parani.
1920-luvulla hävittäjäkoneen moottori oli lähes poikkeuksetta 9-sylinterinen tähtimoottori, jota edustivat Isossa-Britanniassa Bristol Jupiter, Yhdysvalloissa Pratt & Whitney Wasp R-1340 ja Wright Cyclone R-1750 ja Saksassa BMW VI. Poikkeuksena valtavirrasta oli 12-sylinterinen V-moottori Rolls-Royce Kestrel. Moottoreiden tyypillinen teho oli 450-550 hv.
1930-luvulla yksirivisten tähtimoottorien, kuten Bristol Mercuryn, Wright Cyclone R-1820:n ja venäläisten Shvetsov M-25- ja Shvetsov M-62 -moottorien rinnalle tuli kaksirivisiä (useimmiten 14-sylinterisiä) tähtimoottoreita, kuten Yhdysvalloissa Pratt & Whitney Twin Wasp R-1830, Ranskassa Gnome-Rhône Mistral Major 14K ja Italiassa Fiat A.74. Vielä selvempää oli 12-sylinteristen V-moottorien esiinmarssi, sillä Isossa-Britanniassa kehitettiin Rolls-Royce Merlin, Ranskassa Hispano-Suiza 12Y, Neuvostoliitossa Klimov M-103 ja Mikulin AM-34, Yhdysvalloissa Allison V-1710 ja Saksassa Junkers Jumo 210 sekä Daimler-Benz DB-601. Moottorien tyypillinen teho oli 800–1 200 hv.
1920-luvun ja 1930-luvun alun hävittäjän potkurissa oli kiinteäkulmaiset lavat. Kiintolapainen potkuri – oli sen valmistusmateriaali puu tai metalli – antoi hyvän hyötysuhteen vain kapealla kierroslukualueella. Koska lentoonlähdössä tarvittiin pientä ja suurilla nopeuksilla suurta lapakulmaa, kehitettiin kaksiasentoinen säätöpotkuri. Siinä voitiin lapakulma säätää pieneksi lentoonlähdössä ja suureksi suurilla nopeuksilla. Seuraavaksi kehitettiin vakiokierrospotkuri, joka muutti lapakulmiaan jatkuvasti antaakseen mahdollisimman hyvän hyötysuhteen kulloisessakin tilanteessa. Esimerkiksi Hawker Hurricanen vuonna 1935 ensilentonsa lentänyt prototyyppi samoin kuin ensimmäiset vuosina 1937–1938 rakennetut sarjakoneet oli varustettu kaksilapaisella puupotkurilla. Elokuussa 1938 koneeseen asennettiin kolmilapainen kaksiasentoinen metallirakenteinen säätöpotkuri joka oli peräti 135 kiloa puupotkuria painavampi mutta paransi nousuaikaa viiteen kilometriin minuutilla ja huippunopeutta yli 30 km/h. Tammikuussa 1939 kone sai puulapaisen vakiokierrospotkurin, jolla nousu- ja huippunopeudet paranivat edelleen. Puulapaisena potkuri oli metallipotkuria keveämpi. Kiinteät potkurit korvattiin jo ennen toista maailmansotaa säätö- ja vakionopeuspotkureilla.