RIDE THE LIGHTNING

Lockheed P-38 Lightning 

Glacier Girl

Lockheed Lightningin tarina alkaa helmikuussa 1937 julkaistusta USA:n armeijan ilmavoimien tarjouskilpailusta suurten lentokorkeuksien torjuntahävittäjäksi. Vaatimukset olivat tiukimpia siihen mennessä nähdyistä: maksiminopeuden olisi oltava 580 km/h ja nousunopeuden 6100 metriä kuudessa minuutissa. Tehtävä vaatisi kahta moottoria, joiden änkeämistä runkoon Lockheedin guru Kelly Johnson alkoi pähkäillä. Hän totesi homman olevan säädytöntä, joten piirustuksiin ilmestyi runkoja kaksi ja puoli kappaletta. Lightningissa ei ole suurta runkoa lainkaan, vaan kummassakin siivessä yksi moottori, joista lähtee pitkä puomi kohti koneen pyrstöä, missä korkeusvakaaja taas yhdistää puomit. Ohjaamokehto taas oli siiven keskelle upotattu kivespussimainen kaukalo.

Ratkaisun lähtökohta oli saada tilaa hyytäville turboahtimille, joilla moottoriparia tuli ruokkia jotta vaadittuihin korkeuksiin päästäisiin ja siellä olisi vielä kykyä taistellakin. Puomiratkaisu oli myös loistava alusta nokkapyörälaskutelineelle, mikä oli 30-luvulla aivan ennenkuulumatonta. Tämä kuitenkin paransi lentoonlähtöominaisuuksia, kun koneesta näki hyvin suoraan eteenpäin eikä nokka lähtenyt karkaamaan kannuspyörän irrotessa maasta. Lisäksi näkyvyys ohjaamosta oli erinomainen lähes joka suuntaan, kun moottori ja runko eivät olleet tiellä – tosin alaviistoon sivuille ei nähnyt, koska moottorit olivat nyt siellä.

YP-38

Tavallaan bonuksena samalla voitiin koneen aseistus asentaa suoraan nokkaan käyttämättä synkronointikoneistoa. Amerikkalaisilla oli tapana sijoittaa hävittäjiensä konekiväärit siipiin, mikä rajoitti niiden tarkkuutta ja käytettävyyttä: kk-suihkut oli keskitettävä tietyllä etäisyydellä, ja ne hajosivat tämän kohdistuksen ulkopuolella. Aseiden kantamalla, mutta kohdistuksen ulkopuolella olleesta kohteesta olisi voinut ampua kokonaan ohi, vaikka se olisi ollut keskellä tähtäinristikkoa. Pahimmillaan sama saattoi tapahtua hyvin lähellä suoraan edessä olleen vihollisen kanssa, jos aseet oli keskitetty kovin kauas – suihkut menivät kummaltakin puolelta ohi. Nokka-aseistuksella varustettu hävittäjä kykeni tulittamaan kohteitaan käytännössä etäisyydestä välittämättä jopa 900 metrin etäisyydelle saakka – syy, miksi saksalaiset käyttivät sitä kaikissa hävittäjissään.

Moottorikehtoihin tungettiin 30-luvun lopun muhkeimmat murhakullit mitä Amerikalla oli tarjota, Allison V-1710. Intendentuuritunnus ilmaisee moottorilla olevan V-sylinterirakenne ja 1710 kuutiotuumaa eli 28 litraa iskutilavuutta. V-12 oli välttämätön rakenne kaksimoottoriseen, jotta poikkipinta-ala pysyisi aisoissa. Samalla se vaati nestejäähdytystä. 60 asteen V-kulmassa 12-sylinterinen kone käy täydellisessä ensimmäisen ja toisen kertaluvun balanssissa. 

Venttiilikoneisto on sangen moderni: kannen yläpuolinen nokka-akseli ja neliventtiilirakenne. Pakoventtiilit ovat natriumjäähdytettyjä, eli ontot lautasventtiilit on täytetty natriummetallilla. 97,72 asteessa sulava natrium alkaa kiehua 883 asteessa, jolloin se sitoo kiehumislämpönsä verran energiaa ympäristöstään ja estää pakoventtiiliä kuumenemasta tätä korkeampaan lämpötilaan. Natriumhöyry tiivistyy venttiilin varsiosassa ja luovuttaa lämpönsä sinne, joten se toimii tehokkaana lämpöpumppuna. Tiivistynyt natrium valuu takaisin lautasosaan höyrystyäkseen uudelleen, jos koneet käyvät riittävän kuumina. Sotatehoilla natrium söi pakoventtiilien huippulämmöistä 150 astetta pois, mikä oli kipeästi tarpeen.

Allisonin modulaarinen rakenne noudattaa General Motorsin muunneltavuuteen perustuvaa suunnittelufilosofiaa. Yhdestä perusmoottorista voitiin helposti tuottaa erilaisia versioita vaihtamalla siihen erilaisia imu- ja pakopuolen, polttoainejärjestelmän ja sähköpuolen komponentteja. Erikoisuutena moottori voitiin rakentaa joko myötä- tai vastapäivään kiertäväksi vain lisäämällä nokka-akselien ja jakoremmin kääntäjäratas, asentamalla kampiakseli takaperin, vaihtamalla toisinpäin käyvä starttimoottori ja kääntämällä sytytystulppien johdotus peilikuvaksi.Juuri tätä ominaisuutta Lockheed käyttikin: vasen ja oikea moottori pyörivät eri suuntiin, mikä poistaa Lightningilta potkurikoneille tyypillisen kierto-ominaisuuden.

Moottoreita syöttivät General Electricin höyryturbiiniosaston rakentamat turboahtimet, joilla pukattiin ilmanpaineen korkealla laskiessa lisää hönkää palotiloihin: vapaastihengittävillä mäntäkoneilla ei juuri päästä 5000 metrin yläpuolelle. Ahtimilla pukataan happea siinä määrin, että palaminen jatkuu. Euroopassa käytettiin kampiakselilta voimansa repiviä mäntä-, Roots- tai sentrifugiahtimia eli remminorsuja, jotka kuitenkin söivät satoja hevosvoimia moottoritehoa käyttäessään sen ilman ahtamiseen. Turbot sensijaan käyttävät pakokaasujen hukkaenergiaa samaan työhön, mutta vievät enemmän tilaa ja vastaavat kaasuun turboviiveellä. Turbojen ohella Allison hörppi ilmaa remmiahtimen avoimin alennussuhteella 8.1:1

Ohjaamo. Lightningissä ei koskaan ollut ohjaussauvaa, vaan rahtikonetyyppinen ratti.

Kesäkuussa 1937 Lockheed voitti tarjouskilpailun ja USAAC tilasi prototyypin, joka sai intendentuuritunnuksen XP-38 (eXperimental, Pursuit). Suunnittelutyö jatkui vielä vuoden, ja kesällä 1938 prototyyppiä alettiin rakentaa käsityönä. Ensilento koitti tammikuussa 1939. XP-38 rikkoi ensimmäisenä hävittäjänä 400 mailin tuntinopeuden (640 km/h) ja kellotti Kalifornian ja New Yorkin välille ennätysajan 7 h 02 min tankkausvälilaskut poisluettuna. Kone näytti olevan kuin ulkoavaruudesta: poikkeuksellisen muotoinen ja linjakas. Huippumodernien moottoriensa ja perusratkaisujensa lisäksi se oli täynnä huippuluokan tuotantotekniikkaa: runkopalkit olivat alumiinia ja ruostumatonta terästä, ja alumiininen pintapellitys oli kiinnitetty pintaan sileäksi hiotuilla niiteillä.

Ilmavoimat oli vakuuttunut, ja tilasi 13 koneen esisarjan (YP-38) ja 66 koneen tuotantosarjan (P-38).

Vielä vakuuttuneempia olivat brittien RAF ja patonkien AdA. Ne tekivät 667 koneen yhteistilauksen keväällä 1940. Ne kuitenkin halusivat koneensa samaan suuntaan pyörivillä potkureilla ja ilman ahtimia, jotta ne olisivat yhteensopivia P-40 Tomahawkiensa kanssa. Hitler kuitenkin sai hepulin toukokuussa samana vuonna, ja Ranska nosti salkoon valkoisen kansallislippunsa. RAF siis otti haltuunsa koko tilauksen ja nimesi koneet soinnillisen intendentuurikäytäntönsä mukaisesti Lightningeiksi, mistä tuli lopulta koneen nimi. Lockheed oli nimennyt koneensa tapansa mukaan kreikkalaisen mytologian mukaan Atalantaksi, mutta Lightning syrjäytti sen lähes samantien (ja samalla muuttui koko Lockheedin nimeämiskäytäntö. Katse siirtyi yhä ylemmäs taivaalle, ja jo seuraava konetyyppi nimettiin Constellationiksi. Lockheed käytti lähes yksinomaan tähtiin viittaavaa nimistöä puoli vuosisataa).

Britit lopulta kuitenkin peruuttivat koko tilauksen muutamien mutkien jälkeen syksyllä 1941. Ahdin-ja moottorimuutokset käytännössä rampauttivat Lightningin, ja amerikkalainen P-38E –versiokin hylättiin flutteriongelmien takia. Lockheed ja RAF kävivät aiheesta väittelyä koko syksyn, kunnes Ben Affleck Japani hyökkäsi Pearl Harboriin, ja USAAF lunasti koneet. Tyynellämerellä nimittäin kaivattiin nopeaa pitkänmatkan hävittäjää, ja raskaan Lightningin toimintasäde oli 2000 kilometriä. Massatuotanto lähti kunnolla käyntiin.

Se, mitä britit sekä itsepintaisesti USAAF pitivät flutteriongelmana ei kuitenkaan ollut flutteria eli tärinää. Moinen hapatus on lähinnä seurausta liian suuresta taipumaviivasta korkeusvakaajassa eikä Lockheedin mukaan molemmista päistään tuettu täysalumiininen vakaaja yksinkertaisesti kyennyt vatkaamaan enemmän kuin puusta ja kankaasta aiemmin väsätyt vakaajat. Lightning kuitenkin oli vaarallinen, kun suuresta nopeudesta korkealla lähdettiin syöksyyn: nokka alkoi painua itsestään alas ja jyrkensi syöksyä, eikä lentäjän lihasvoima riittänyt koneen oikaisuun. Jäljellä oli kaksi vaihtoehtoa, jotka kummatkin vaativat paljon kiveksiä: joko hypätä koneesta suuressa nopeudessa, jolloin iskeytyminen korkeusvakaajaan oli suurena riskinä (eikä hyppääminen yli 600 km/h ilmavirrassa muutenkaan ole houkutteleva ajatus) tai kylmänviileästi pitää ratti keskellä, kääntää moottorit tyhjäkäynnille ja potkurit maksimilapakulmalle eli moottorijarruttaa ilmassa, kääntää korkeusvakaajan trimmiä ylöspäin ja ennenkaikkea odottaa koneen saapumista matalalle tihempään ilmaan, missä ohjaimet purevat pienemmällä voimalla. Jos kantti ei kestänyt ja lentäjä joutui paniikkiin, hauta kymmenen metrin syvyydessä oli varma.

Lockheed etsi ratkaisua kuumeisesti ja ilmavoimille vittuillessaan rakensi yhteen Lightningiin korkeusvakaajan 63 % paksummasta alumiinista, joka suuremmasta vääntöjäykkyydestään huolimatta käyttäytyi täsmälleen samalla lailla. Koneeseen kokeiltiin asentaa ohjainliikkeitä vahvistavat servot, jotka kuitenkin olivat liian tehokkaita.  Lentäjät ampuivat ohjausliikkeensä yli ja koneet tempoiltiin taivaalta alas. Korkeussiivekkeisiin myös määrättiin asennettavaksi vastapainoja, vailla mitään tulosta.

Kelly Johnson oli edelleen vakuuttunut, että syy oli koneen aerodynamiikassa. Se oli paljon edeltäjiään nopeampi, ja syynä oli oltava tästä johtuva ilman puristuminen. NACA ei kuitenkaan suostunut ajamaan konetta suurilla nopeuksilla tuulitunnelissaan, koska pelkäsi Lockheedin rikkovan sen häkkyrällään. Lopulta armeijan ilmavoimien päällikkö kenraali Arnold määräsi NACA:n kokeisiin, missä paljastui juuri se, mitä Lockheed oli väittänytkin.

Lightning ei kärsinyt flutterista lainkaan. Sen sijaan siiven painekeskiö siirtyi koko ajan taaksepäin nopeuden kasvaessa. Ilmavirta siiven yläpinnalla kasvaa ylisooniseksi, ja nostovoima kasvaa kun alipaine tässä ylisoonisessa virtauksessa kasvaa, sillä samalla kasvaa paine-ero siipiprofiilin yli. Samalla se kuitenkin liikkuu taaksepäin, mikä lisää sen vipuvartta. Jossain vaiheessa nostovoima syntyy niin takana siivessä, että se painaa nokan väkisin alas. Koska syöksyn jyrkkeneminen lisää ilmanopeutta, kyseessä on itseään ruokkiva ilmiö. Syypää ei ollut Lightningin rakenne, vaan nopeusalue, jota ei oltu aiemmin tutkittu. Nyt Lockheed kykeni kehittämään vastalääkkeen. Siipiin asennettiin moottorikehtojen ulkoreunan puolelle automaattiset syöksylaipat, jotka avautuivat 35 astetta alaspäin puolessatoista sekunnissa. Ne eivät olleet syöksyjarruja, vaan siirsivät painejakaumaa eteenpäin. Laipat kehitettiin talvella 1943, mutta  tuotantolinjan ylikuormitus hidasti laippojen tuotantoa. Lopulta ne asennettiin kaikkiin tehtailta rullaaviin koneisiin  ja osapaketti lähetettiin kaikkiin koneella lentäviin yksiköihin, mitä taas hidasti merkillinen sattuma: RAF ampui vahingossa alas C-54:n, jota luultiin Focke-WulfCondoriksi. Koneen rahtina oli 200 Lightningin osapaketit.

Tuotantolinja Burbankissa.

Toinen aerodynaaminen ongelma oli ylisoonisen ilmavirran syntyminen ohjaamokehdon ja siiven rajapinnassa, missä siiven profiili oli paksuimmillaan ja täten virtausnopeus suurin. Saumaan syntyvä ylisooninen virtaus loi shokkiaaltoja, jotka löivät suoraan takanaan olevaan korkeusvakaajaan, ja pyrstö alkoi täristä. Ilmiötä oli vaikea erottaa nostovoimakeskiön siirtymisestä, sillä molemmat saivat pyrstön vatkaamaan. Se lopulta löydettiin tuulitunnelikokeilla, kun siipisaumaa pyöristettiin eri kaarevuussäteillä. Jo 15. koe hävitti mystisen tärinän lopullisesti. Jälleen kaikkiin yksiköihin lähetettiin ongelman korjaava osapaketti.

Kolmas pulma aiheutui tavasta, millä oltiin ratkaistu toinen pulma. Lightningin potkurit pyörivät eri suuntiin, niinpäin, että ylös osoittava lapa kääntyy aina poispäin ohjaamosta. Mikäli toinen moottori sammui ja lentäjä yritti ylläpitää nopeutta lisäämällä toisen moottorin kierroksia, jäljelle jääneen moottorin momentti ampui samaan suuntaan kuin sammuneen moottorin puolella vastusvoimat konetta käänsivät. Äkillisen kaasuvivun käytöllä koneen sai heittämään katolleen ja syöksyyn.  Lockheed kehitti ratkaisuksi koulutusmääräyksen: moottorin sammuessa piti toisenkin moottorin kierroksia laskea, lepuuttaa sammuneen moottorin potkuri nollakulmille ja lisätä ehjän moottorin kierroksia pikkuhiljaa. 

Moottorien ja ahtimien oikutteluun myös kuului epätasainen imuseoksen jakautuminen, kun kylmä ja kostea ilma alkoi jäätyä kaasuttimen kurkkuun. Alirikas seos alkoi nakuttaa, minkä vuoksi Allisoneja oli aina ruokittava 100-oktaanisella bensiinillä. Myös ahtimen johdinsiivet saattoivat jumittua väärään asentoon, jolloin toinen moottori antoi enemmän tehoa kuin toinen, mikä sai koneen vaaputtamaan uivan kalan tavoin.  Ongelmia ratkottiin pikkuhiljaa, ja osa niistä johtui väärästä koulutuksesta: monet lensivät korkeilla kierroksilla, matalalla ahtopaineella ja ylirikkaalla seoksella jolloin moottorit jäähtyivät liikaa mikä taas jäädytti turbon johdinsiivet. 

P-38 on jyhkeä näky. Kuva: National Interest   ( https://nationalinterest.org/sites/default/files/styles/desktop__1486_x_614/public/main_images/P-38_Lightning_at_sunset.jpg?itok=YxZeynYX )

Kun konetyypin ongelmat oli ratkaistu, Lightning oli lennettävänä suorastaan unelmallinen. Nokkapyöräteline ja momenttineutraali moottorijärjestely tekivät koneesta turvallisen vihreille lentäjille aikana, jolloin saksalaiset menettivät kapealla laskutelineellä ja tehokkaalla moottorilla varustetuista Me-109 –hävittäjistään jopa kolmanneksen niiden karatessa nousussa lentäjien käsistä, jolloin natsit sanoivat aargh. Lightning myös vastasi ohjauskäskyihin mallikkaasti eikä karannut käsistä kuin syöksyssä, mikä sekin lopulta korjattiin. Se myöskin oikeni sakkauksesta helposti. Kaksi 1000 hevosvoiman moottoria takasi hirvittävän nousukyvyn aikana, jolloin useimmissa hävittäjissä moisia oli vain yksi. Tehot myös nousivat pikkuhiljaa 1600 hevosvoimaan myllyä kohti. Versiossa P-38F Lightningiin myös lisättiin Fowler-laippojen taisteluasento. 8 asteen kulmalle avatut laipat antoivat kaksimoottorisen Lightningin kääntyä tiukemmin kuin monien yksimoottoristen. Se todella kykeni kamppailemaan tasaväkisesti itseään kevyempien viholliskoneiden kanssa. Lisäksi Lightning oli jopa yhdellä moottorilla nopeampi, kuin japanilaisten Mitsubishi Zero.

Koneesta ei silti juuri nautittu Euroopan ja Pohjois-Afrikan näyttämöillä. Koneita saapui keväästä 1942 alkaen USAAF:n laivueisiin Britanniassa ja Tunisiassa, missä ne saivat vastaansa Luftwaffen kokeneet karjut, kun taas amerikkalaiset tulivat korvantaukset märkinä. Sakemannit kiipesivät 2000 metrissä jauhavia cocacolajuoppoja korkeammalle ja alkoivat murjoa niitä heiluritaktiikalla. Järkyttyneet purkkanarkkarit yrittivät tapella vastaan kaartamalla, mihin raskaammalla koneella ei kannata ryhtyä kevyttä vihollista vastaan varsinkaan, jos tällä on jo korkeus- ja nopeusetu. Raskaiden moottorien hitausmomentin vuoksi Lightning myös kääntyi kaartoon verkkaisesti.

Lisäksi Lightning kärsi tässä vaiheessa vielä lastentaudeistaan ja hapankaalit kykenivät irtautumaan taistelusta aina syöksymällä, sillä ilman syöksylaippoja Lightning olisi lukittanut ohjaimensa. Tilannetta pahensi se, että 1942 Lightning oli ainoa hävittäjä, joka kykeni saattamaan raskaita pommikoneita Eurooppaan, joten se joutui kaikkein kovimpaan rääkkiin. Lightning kuitenkin kaartoi yllättävän tiukasti ja kykeni vaihtamaan vaakalennosta jyrkkään nousuun samantien. Neljän .50 cal Browningin ja yhden 20x110 mm Hispano HS.404 –tykin tiukka tuliannos oli musertava. Sodan kääntyessä ehtoopuolelleen uudet Lightining-versiot (eritoten P-38L) jättivät ongelmat kokonaan taakseen. Tähän mennessä USAAF tosin siirtyi jo P-51D Mustangeihin.

Lightning Euroopan yllä. Raidat ovat Normandian maihinnousuun liittyvä omakonetunnus, mitä Lightning ei tosin juurikaan tarvinnut: toista samannäköistä rakkinetta oli vaikea löytää.

Tyynellämerellä Lightning sensijaan kuritti japanialaisia sangen suvereenisti. Sen nopeus oli japanilaisiin verraten aivan ylivoimainen, samaten nousukyky. Se kykeni lentämään Zerojen ympärillä rinkiä ja napsimaan niitä mielensä mukaan. Kevytrakenteiset japanilaiskoneet eivät kyenneet vastaamaan tähän juuri millään, ja Lightningin traumaattinen tuliannos repi ne palasiksi. Vaikka soijakuonot kykenivätkin hetkeksi saamaan Lightningin tähtäimiinsä, oli kaksimoottorinen, panssaroidulla ohjaamolla ja itsetiivistyvillä polttoainetankeilla varustettu Lightning kovin kitkerää mälliä nieltäväksi. Ainoastaan Lightningin erehtyessä kaartotaisteluun saattoi japanilainen päästä niskan päälle: höyhenenkevyet Zerot, ja Hyabusat kääntyivät melkein kolikon päällä eikä mikään kikkailu olisi auttanut raskasta Lightningia siinä kisassa. Lightningit johtivatkin amerikkalaisten ässien voittotilastoja varsin suvereenisti. Lisäksi toimintasäde oli huimaava, lisäsäiliöillä varustetut koneet kykenivät lentämään 1500 kilometriä, taistelemaan varttitunnin ja lentämään huoletta takaisin. Kaksimoottorisuus myösantoi lentäjille ylimääräistä riskinoton varaa päättymättömän meren yllä.

Kaikkiaan 10 038 Lockheed Lightningia valui ulos Lockheedin ja lisenssivalmistajien tehtaalta. Sodan loputtua kone kävi vanhanaikaiseksi, kun turbiinit alkoivat vallata valtakuntaansa. Lightningin perinpohjainen aerodynaaminen työ jatkoi kuitenkin elämäänsä: sen suuremmaksi skaalattu versio toimi sellaisenaan Lockheed Constellationin siipenä. USAF poisti Lightningit käytöstään 1949 ja lopulta palveluskäyttö loppui tyystin Hondurasissa 1965. Lightningit jatkoivat kuitenkin elämäänsä kilpalentokoneina, joita tuunattiin tavoilla, joka saisi kotimaiset bensalenkkarit vapisemaan kauhusta.

Tarinaan kuuluu kuitenkin vielä pieni jatko-osa. 15. heinäkuuta 1942 USA:sta lähti kuuden Lightningin ja kahden B-17:n osasto siirtolennolle kohti Britanniaa (Lightningin toimintasäde salli sen lentää kahdella välitankkauksella koko matkan – temppu, josta voitiin aikaisempien hävittäjien kohdalla vain haaveilla). Sää heikkeni Grönlannin-Islannin etapilla nopeasti, ja koneet kääntyivät takaisin  Grönlantia kohti. Sään edelleen heiketessä koneiden oli tehtävä pakkolasku jäätikölle, mistä miehistöt pelastettiin myöhemmin, mutta koneet jäivät säiden armoille.

1992 ilmailuteekkareiden retkikunta etsi ja löysi koneet 82 metrin syvyydestä jäätikön alta. Koneista sarjanumero 222-5757 oli sen verran ehjässä kunnossa, että se kaivettiin ylös ja laivattiin Kentuckyyn konepajalle. Kymmenen vuoden restaurointityön jälkeen taivaalle nousi Glacier Girl, viimeinen Lightning.

Lähteet:

http://www.aviation-history.com/lockheed/p38.html

http://www.warbirdsresourcegroup.org/URG/p38_design.html

http://www.warintheskies.com/aircraft/p38.html

https://nationalinterest.org/blog/buzz/lockheed%E2%80%99s-p-38-lightning-deadly-world-war-ii-plane-fought-everywhere-28012

Valtonen

https://en.wikipedia.org/wiki/Mach_tuck

https://en.wikipedia.org/wiki/P-factor
Francis H. Dean: Americas Hundred Thousand, 1997. ISBN 0-7643-0072-5
Kuvat: Wikipedia