P-39 Airacobra - Prototypes & First Variants

 

 

Airacobra Genesis

Le Bell P-39 Airacobra est un chasseur, tout en acier, pour le moins atypique par rapport aux designs habituels américains lancés durant la seconde guerre mondiale. Il fut utilisé avec un grand succès par les forces aériennes soviétiques avec lesquelles il réalisa le plus grand score de victoires individuelles de la part d'un chasseur américain. Il fut aussi utilisés par la Royal Air Force, les forces française et italiennes libres, ... et bien entendu les United States Army Air Forces.

The Bell P-39 Airacobra is an all steel fighter at least atypical relative to standard US designs launched during the second world war. It was used with great success by the Soviet Air Force with which it made the biggest score of individual victories for an American fighter. It was also used by the Royal Air Force, the Free French and Co-Belligerent Italian forces... and of course the United States Army Air Forces.

Développé par la Bell Aircraft Corporation, le P-39 avait un design vraiment innovant; avec un moteur monté au centre du fuselage (derrière le pilote), qui actionnait l'hélice via un long arbre de transmission, mais aussi il fut le premier chasseur américain doté d'un train d'atterissage trycicle (typique des jets). Cependant l'absence d'un turbo-compresseur performant ne lui permettait de performer en haute-altitude et il restera limité aux missions de basses-altitudes. Il savait se montrer particulièrement percutant en attaque au sol ou contre des bombardiers.

Developed by Bell Aircraft Corporation, the P-39 was a really innovative design; with an engine mounted in the center of the fuselage (behind the pilot), which was operating the propeller via a long drive shaft, but it was the first American fighter with a trycicle undercarriage (typical of jets). However the lack of an efficient turbo-supercharger enabled it to perform in high-altitude and it will be limited to low-altitude missions. It was particularly hard-hitting in ground attack or against bombers.

P-39N-1 Airacobra

src: WWII Vehicles

Pourtant le P-39 fut envisagé comme un intercepteur de haute-altitude comme mentionné dans la circulaire X-609 en février 1937. L'avion devait posséder un armement puissant comprenant un canon, un moteur Allison à refroidissement liquide doté d'un turbo-compresseur General-Electric, d'un train d'atterissage tricycle, une vitesse moyenne de 643 km/h (400 miles/h) en altitude et pouvoir atteindre les 20000 pieds (6100 m) en 6 minutes. La firme Bell qui avait une expérience limitée dans la conception de chasseur, cependant cette dernière avait menée au YFM-1 Airacuda Model 12 où le moteur V-12 Allison était installé au centre du fuselage, derrière le cockpit, et la transmission à l'hélice était assurée par un arbre de transmission passant en dessous du cockpit. Cette configuration libérait le nez de l'appareil et y permettait l'installation d'un armement lourd, consistant en un canon de 37 mm (1.46 in) Oldsmobile T9 faisant feu en travers du moyeu de l'hélice assurant ainsi une précision et une stabilité optimale. Cela était inhabituel car les chasseurs étaient toujours construits autour d'un moteur et non d'un système d'armement comme sur le Bell Model 4. Bien que dévastateur, le canon de 37 mm était handicapé par une faible cadence de tir, était enclin aux blocages et surtout avait une réserve de munitions très limitée. Le canon de 37 mm était cependant capable de percer 2 cm de blindage à 450 m. Cette configuration permettait également de doter l'avion d'un nez éffilé, très aérodynamique et offrant une grande visibilité au pilote (placé également plus haut que sur les autres chasseurs). L'accès au cockpit se faisait via des portes latérales sur charnières sur les deux côtés de l'avion (autre disposition inhabituelle). Cependant seule celle de droite pouvait être ouverte de l'intérieur comme de l'extérieur et était utilisé par le pilote pour accéder ou s'extraire de l'avion. Celle de droite ne pouvait être ouverte que de l'extérieur et était donc utilisée pour l'évacuation d'urgence par les mécaniciens, uniquement.

Yet the P-39 was envisaged as a high-altitude interceptor as mentioned in the circular X-609 in February 1937. The aircraft had to have a powerful armament comprising a cannon, a liquid-cooled Allison engine with a turbo-supercharger General-Electric, a tricycle undercarriage, a level speed of 43 km/h (400 miles/h) at high-altitude and to reach 20,000 feet (6100 m) in 6 minutes. The Bell company that had limited experience in the fighter design, though the latter had conducted to YFM-1 Airacuda Model 12 where the V-12 Allison engine was installed in the center of the fuselage behind the cockpit, and the transmission to the propeller was ensured by a transmission shaft passing below the cockpit. This configuration freed the nose of the aircraft and it allowed the installation of a heavy armament, consisting of a gun of 37 mm (1.46 in) Oldsmobile T9 firing across the propeller hub ensuring optimum accuracy and stability. This was unusual because the fighters were always built around an engine, not a weapon system as now on the Bell Model 4. Although devastating, the 37 mm gun was handicapped by a low rate of fire, was prone to blockages and most had very limited ammunition reserves. The 37 mm gun was, however, able to pierce 2 cm armor 2 cm at 450 m. This configuration also enabled to equip the aircraft with a tapered nose, highly aerodynamic and offering high visibility to the pilot (also placed higher than on other fighters). The cockpit access was done via the lateral hinged doors, on both sides of the plane (other unusual arrangement). However, only the right one could be opened from the inside and outside and was used by the pilot to access or evacuate the plane. The right could not be opened from the inside and was therefore used for the emergency evacuation by mechanics only.

src: Fiddlersgreen

Le prototype XP-39 fit son premier vol le 6 avril 1938 au Wright Field (Ohio), en performant 630 km/h à 6100 m (une altitude atteinte en 5 minutes). Cependant les performances du XP-39 à haute-altitude furent jugées insuffisantes. En juin 1939, le XP-39 fut testé dans les souffleries de la NACA afin de trouver un moyen d'accroitre ces performances, en réduisant notamment la traînée parasite. Les ingénieurs de Bell suivirent les recommandations La NACA et l'Armée jugèrent que la vitesse maximum pouvaient atteindre les 690 km/h grâce à des améliorations aérodynamiques et un moteur Allison V-1710 à un seul étage doté d'un turbocompresseur à vitesse unique, bien que l'espace interne fut trop exigu pour un tel arrangement. En août 1939, Larry Bell proposa que le modèle de production soit construit sans turbocompresseur. Les ingénieurs de Bell jugeaint-ils que cet équipement très encombrant au niveau aérodynamique offrait peu d'avantages ... ou que tout simplement les usines Bell n'avaient pas les capacités de production et la trésorerie nécessaire...? Les historiens se posent encore la question.

The XP-39 prototype made its first flight April 6, 1938 at Wright Field (Ohio), by performing 630 km/h at 6100 m (the altitude reached in 5 minutes). However the high-altitude performances of XP-39 were found to be insufficient. In June 1939, the XP-39 was tested in wind tunnels NACA to find a way to increase the performance, including reducing parasitic drag. NACA and the Army judged that the maximum speed could reach 690 km/h thanks to aerodynamic improvements and Allison V-1710 a single stage engine with a single-speed turbocharger, although the interior was too small for such an arrangement. In August 1939, Larry Bell proposed that the production model is built without turbocharger. Bell engineersthought that this very bulky equipment aerodynamically offered few benefits ... or simply the Bell factories did not have the production capacity and the necessary cash ...? Historians still arise the question.

P-39K/L Internal

src: Wikipédia

Malgré tout l'Armée commanda douze YP-39 pour évaluation et un YP-39A muni d'un turbocompresseur à vitesse unique. Après diverse modifications comprenant notamment la suppression du radiateur extérieur et du turbo-compresseur, le prototype devient le XP-39B, qui démontra de meilleurs performances. Les douze YP-39 furent ainsi complétés et en ajoutant deux mitrailleuses de 7.62 mm (.30 in) aux deux mitrailleuses de 12.7 mm (.50 in) déjà existantes. En l'absence de blindage et de réservoirs auto-obturants, le prototype faisait en principe, 900 kg de moins que les modèles de production. Pour la production, le moteur à simple étage sans turbocompresseur fut conservé malgré la chute des performances au delà des 12000 pieds (3660 m). Cela ôtait toute chance à l'avion d'être considéré comme un chasseur de premier plan pouvant assurer les missions à moyenne et haute altitude. Cependant l'avion était facile à produire et entretenir. Après avoir compléter les divers essais de service, l'avion fut rebaptisé P-45 et une commande de 80 appareils fut effectuée le 10 août 1939. Cependant l'avion fut très vite renommé P-39C (Model 13) avant que les livraisons commencent. Après analyse des conditions de combat en Europe il était évident que les 20 P-39C déjà produits sans blindage et réservoirs auto-obturants, étaient inapte au combat. Les 60 autres avions furent modifiés pour y remédier et finalement rebaptisés P-39D. L'avion était désormais doté d'une structure solide et d'un blindage de 120 kg qui limitaient encore plus les performances à haute-altitude du chasseur américain... performances inférieures aux chasseurs européens contemporains, mais cependant supérieurs à celles des F4F Wildcat , F6F Hellcat et P-38 Lightning américains et A6M2 Zero japonais. Le P-39D fut le premier modèle à entrer en service et connaître l'action au sein de l'Army Air Corps. Sur le P-39D (Model 15) l'armement consiste en un canon de 37 mm T9 et deux mitrailleuses de 12.7 mm dans le nez et quatre mitrailleuses de 7.62 mm sur les ailes. L'avion pouvait transporter sous son ventre une bombe de 227 kg ou un réservoir largable. Ce dernier était bien nécessaire car vu le manque de place dans le fuselage il n'y avait pas de réservoir interne, le carburant propre de l'avion était stocké uniquement dans les ailes. Cela limitait le P-39 aux missions de courtes distances.

Nevertheless Army commanded twelve YP-39 for evaluation and YP-39A equipped with a single-speed turbocharger. After several changes including in particular the removal of the external radiator and the turbo-charger, the prototype becomes the XP-39B, which showed better performance. The twelve YP-39 were completed so and by adding two machine guns of 7.62 mm (.30 in) to the two 12.7 mm (.50 in) existing. In the absence of shielding and self-sealing fuel tanks, the prototype was normally 900 kg less than the production models. For the production, the single-stage engine without turbocharger was preserved despite the fall of performance beyond 12,000 feet (3660 m). This took away any chance to the aircraft to be considered as a front line fighter that can provide medium and high-altitude missions. However the plane was easy to produce and maintain. After completed the various service tests, the aircraft was renamed P-45 and an order of 80 aircraft was conducted on August 10, 1939. However the aircraft was quickly renamed P-39C (Model 13) before deliveries begin. After analyzing combat conditions in Europe it was obvious that the 20 P-39C producted already without armor and self-sealing fuel tanks, were unfit for combat. The other 60 aircraft were modified to correct and renamed P-39D. The aircraft now has a solid structure and a shield of 120 kg which further limited high-altitude performance of American fighter ... performances inferior to the contemporary European fighters, but still higher than those of the US F4F Wildcat , F6F Hellcat and P-38 Lightning and Japanese A6M2 Zero.The The P-39D was the first model to enter in service and in action into the Army Air Corps. On the P-39D (Model 15) armament is a 37 mm gun T9 and two 12.7 mm machine guns in the nose and four machine guns of 7.62 mm on the wings. The plane could carry in her belly, a 227 kg bomb or a drop tank. This last was very necessary because the lack of space in the fuselage there was no internal tank, the standard fuel load of the aircraft was stored only in the wings. This limited the P-39 to short-distance missions.

src: WWII Vehicles

Comme précité, le P-39 était peu performant au dessus des 12000 pieds (3660 m) et donc peu utilisable comme chasseur conventionnel en Europe et encore plus dans la Pacifique (le plafond était encore plus réduit en raison de l'air chaud tropical, ce dont profitaient les bombardiers japonais. Les modèles tardifs P-39N et P-39Q (75% de la production) pouvaient maintenir une vitesse maximum de 604 km/h à 6100 m (20000 pieds). Les pilotes russes démontrèrent que si le poids de l'avion était mal réparti il pouvait entrer dans une vrille à plat dangereuse. Cela pouvait se produire notamment quand il n'y avait pas de munitions dans le compartiment avant. Le manuel de vol mentionnait le besoin de lester le compartiment de munitions avant avec le poids approprié de douilles pour atteindre un centre de gravité raisonnable. La localisation du moteur au centre, faisait du P-39 un avion idéal pour l'attaque au sol et en piqué. En effet le feu de barrage ennemi était moins susceptible d'atteindre le moteur et le système de refroidissement. Par contre il était vulnérable au feu venant du dessus ou de l'arrière.. Pour les attaque en piqué il était recommandé de ne pas dépasser les 764 km/h.

As aforementioned, the P-39 was inefficient above the 12000 feet (3660 m) and therefore not usable as conventional fighter in Europe and even more in the Pacific (the ceiling was further reduced due to the warm tropical air,what advantage the Japanese bombers. Late models P-39N and P-39Q (75% of production) could maintain a maximum speed of 604 km / h at 6100 m (20000 feet). The Russian pilots demonstrated that if the weightof the aircraft was poorly distributed it could enter a dangerous flat spin. This could happen especially when there was no ammunition in the front compartment. The flight manual mention the need to ballast the front ammunition compartment ith appropriate weight of shell casings to reach a reasonable center of gravity. The location of the engine in the center did of the P-39 an ideal aircraft for ground attack and dive attack. In fact the enemy barrage fire was less likely reach the engine and cooling system.. but it was vulnerable to fire from top or back attack . For dive it was recommended not to exceed 764 km / h.

Au total, 9588 P-39s de tout type furent construits.

A total of 9588 P-39s of all types were built.

XP-39-BE (Model 11)

Prototype 38–326 qui fit son premier vol le 6 Avril 1938. Il était équipé d'un moteur Allison V-1710-17 (E2) développant 1150 CV. L'armement prévu consistait en deux .50 in (12.7 mm) et un canon de 25 mm (.98 in) dans le fuselage. Cependant l'avion resta sans armement. Il fut plus tard converti en XP-39B.

38-326 prototype which made its first flight on April 6, 1938. It was equipped with an engine Allison V-1710-17 (E2) developing 1150 HP. The planned armament consisted in two .50 in (12.7 mm) MG and a 25 mm cannon (.98 in) in the fuselage. However the aircraft remained unarmed. It was later converted to XP-39B.

XP-39
src: Wikipédia	src: Flick

(*) with loaded weihgt

(*) vitesse de décrochage

YP-39A (P-39A, Bell 12)

Prototype doté d'un V-1710-31 (1150 hp) turbocompressé pour les hautes-altitudes. Cependant l'abandon du turbocompresseur avec le XP-39B provoqua l'annulation de la commande de ce prototype et il sera remplacé par un YP-39 standard.

Prototype has a V-1710-31 (1150 hp) turbocharged for high altitudes. But the abandonment of the turbocharger with the XP-39B caused the cancellation of the order of this prototype and will be replaced by a YP-39 standard.

XP-39B (P-39B)

Prototype doté d'un fuselage modifié après les tests en soufflerie à la NACA, les entrées des radiateurs et de l'huile furent déplacés sur les ailes. Le turbocompresseur fut supprimé. Le moteur était un Allison V-1710-37 (E5) de 1090 CV suralimenté. L'entrée d'air du carburateur fut déplacé à l'arrière du cockpit. Il effectua son premier vol le 25 Novembre 1939.

Prototype equipped with a fuselage modified after the tests in NACA wind tunnels, the intakes of the radiators and oil were moved on the wings. The turbocompressor was removed. The engine was Allison V-1710-37 (E5) of 1090 hp supercharged. The air intake of the carburettor was moved in the back cockpit. It accomplished its first flight on November 25th, 1939.

XP-39B

src: LemaireSoft

YP-39 (P-39, Bell 12)

Prototype pour les essais de service, dotés d'un V-1710-37 (E5) de 1090 hp. Le premier à recevoir un armement: un canon de 37 mm M4 (1.46in) avec 15 obus, 2 mitrailleuses de 12.7 mm (.50in) avec 200 coups chacune et 2 mitrailleuses de 7.62 mm (.30in) avec 500 coups chacune. Il était doté d'un empennage vertical plus large que le XP-39B. 12 furent complétés et il effectua son premier vol le 13 Septembre 1940. Ils furent pour la plupart détruits ensuite.

Prototype for service testing, with a V-1710-37 (E5) 1090 hp. The first to receive weapons: a gun of 37 mm M4 (1.46in) with 15 rounds, two machine gun of 12.7 mm (.50in) with 200 rounds each and two machine guns of 7.62 mm (.30in) with 500 rounds each. It was equipped with a larger vertical tail that XP-39B. 12 were completed and first flew on September 13, 1940. They were mostly then destroyed.

YP-39
src: ebay	src: hystoryofwar

(*) with loaded weihgt

(*) vitesse de décrochage

Sources:

• WW2 Vehicles
• LemaireSoft
• Wikipedia
• The Bell P-39 Airacobra (Frans Bonné)