Глав: 29 | Статей: 29
Оглавление
Работа посвящена истории проводимых в нашей стране экспериментальных работ в области самолётостроения в период до начала Великой Отечественной войны. Многие из этих исследований имели приоритетный характер и оказали влияние на развитие мировой авиации.

Биплан-моноплан

Биплан-моноплан

В 1930-е годы среди авиаконструкторов не было единого мнения, какая схема для истребителя лучше — моноплан или биплан. Самолёт с одним крылом благодаря меньшему аэродинамическому сопротивлению обладал большей скоростью, зато биплан, у которого нагрузка на крыло была ниже, отличался высокой манёвренностью, что не менее важно в бою. Возникла даже «теория двух истребителей», согласно которой монопланы должны действовать совместно с бипланами: первые догоняют и сковывают атаками противника, вторые уничтожают его в воздушном бою.

Во время гражданской войны в Испании многие воевавшие там советские лётчики отдавали предпочтение бипланам. «По истребителям пилоты в основном считают, что манёвренность И-16 недостаточна и поэтому (а также из-за более лёгкой посадки) хвалят И-15, полагая, что его можно модернизировать, улучшив вооружение и скорость», — отмечалось в одном из отчётов из Испании[302].

Однако по мере повышения скорости полёта сопротивление бипланного крыла становилось всё более заметным недостатком. Опыт боевого применения авиации в Испании продемонстрировал трудность совместного применения разнотипных истребителей, разрыв в скорости между которыми постоянно возрастал. К концу 1930-х годов истребители-бипланы уступали по скоростным качествам не только одноместным монопланам, но, нередко, и бомбардировщикам.

Радикальной попыткой объединить достоинства биплана и моноплана было создание самолёта с убираемым в полёте крылом. Первый такой проект в 1931 г. разработал в США русский эмигрант Н. Медведев.

Нижнее крыло крепилось к фюзеляжу на шарнирах. Задний шарнир мог перемещаться по дуге на боковой стенке фюзеляжа. При этом благодаря специальной стойке между верхним и нижним крылом последнее отклонялось вверх и плотно прижималось к бокам фюзеляжа. Работы ограничились постройкой демонстрационной модели самолёта[303].



Проект преобразуемого самолета Медведева.


Биплан-моноплан П.И. Гроховского (1935 г.).

В середине 1930-х годов в СССР также появлялись проекты летательных аппаратов с изменяемым числом крыльев, правда, слабо проработанные в техническом отношении. Так, П.И. Гроховский в 1935 г. предлагал построить самолёт, верхнее крыло которого за счёт поворота на 180° ложилось на фюзеляж, образуя с ним одно целое[304]. Несколько лет спустя группа инженеров воронежского авиазавода № 18 обратилась в НКАП с проектом самолёта, крыло которого состояло из двух разрезанных в продольной плоскости поверхностей, которые могли расходиться, образуя два отдельных крыла. «Самолёт взлетает с раскрытым крылом, т. е. в виде биплана. Набрав некоторую высоту, лётчик с помощью специального механизма складывает крыло самолёта, превращая бипланную коробку в моноплан, убирает шасси и фонарь кабины — самолёт получает вид моноплана и высокие скоростные показатели. В таком виде самолёт может быть назван истребителем-перехватчиком. Вступив в воздушный бой, лётчик превращает самолёт снова в биплан, теряет на скорости, но получает значительное увеличение манёвренности самолёта»[305]. В комиссии НКАП по рассмотрению инициативных проектов идею воронежских авиастроителей отклонили, сообщив, что «имеется готовый самолёт, в котором осуществлено практически превращение моноплана в биплан в воздухе». Речь шла о «складном истребителе» майора В.В. Шевченко.

Владимир Владимирович Шевченко был военным лётчиком. В 1929 г. он закончил МВТУ, учился в одной группе с С.П. Королёвым, вместе с ним летал в аэроклубе. Затем их пути разошлись. После окончания Одесской лётной школы Шевченко поступил на службу в ВВС, летал на разведчике Р-1, истребителе И 4. В 1933 г. его как отличного лётчика с техническим образованием перевели в НИИ ВВС на должность испытателя. Там у него возникла идея преобразуемого самолёта, объединяющего в себе лучшие свойства биплана и моноплана. В отличие от самолёта Медведева, нижнее крыло должно было убираться частично в фюзеляж, частично — в верхнее крыло.

Предварительные расчёты и чертежи Шевченко направил в экспертную комиссию НИИ ВВС. Замысел понравился, и для его реализации в 1938 г. при Московском авиатехникуме на 5-й Тверской-Ямской улице организовали Особое конструкторское бюро № 30. В помощь изобретателю, никогда не занимавшемуся постройкой самолётов, выделили конструктора Василия Васильевича Никитина вместе с группой инженеров и техников из Московского авиатехникума.

Первым делом изготовили действующий макет самолёта с убирающимся нижним крылом, который показали руководству ВВС и авиапромышленности. Рекламная акция сработала, и в марте 1939 г. маршал Ворошилов включил в план опытного самолётостроения на 1939 г. «экспериментальный истребитель-биплан со складным нижним крылом». На его создание выделили 2 млн 800 тыс. рублей. Но построить сложный по конструкции самолёт в мастерских учебного заведения, без квалифицированных рабочих было невозможно, поэтому в мае ОКБ-30 перевели на авиационный завод № 156. Теперь речь шла о постройке уже двух машин — одной с мотором М-63, другой — с более мощным М-88.

В августе 1939 г. были утверждены тактико-технические требования к экспериментальному маневренно-скоростному истребителю конструкции Шевченко и Никитина. Они предусматривали:

1. Ведение активного воздушного боя на основе сочетания огня с манёвром в схеме биплана и с использованием скорости в схеме моноплана.

2. Мощное стрелковое вооружение нормального и крупного калибра с достаточным для длительного боя запасом боеприпасов.

3. Действие на высотах, главным образом 5000–8000 м.

4. Действие днём и ночью при любых метеоусловиях.

5. Большой диапазон в скоростях полёта, хорошую устойчивость в обеих схемах и отличный обзор.

6. Отличную манёвренность в схеме биплана и способности к длительному пикированию в обеих схемах.

7. Малую посадочную скорость в схеме биплана.

8. Управление механизмом уборки и выпуска крыльев, обеспечивающее лётчику нормальное пилотирование самолётом в период его действия и не отвлекающее его внимания. Время уборки крыла не должно превышать 10 сек., время выпуска — 20 сек.

Максимальная скорость на высоте 5000 м с мотором М-63 должна была составлять 528 км/ч в варианте моноплана и 420 км/ч в варианте биплана, а с мотором М-88 — соответственно 590 км/ч и 480 км/ч[306].




ИС-1 на испытаниях осенью 1940 г.

Машину с М-63 изготовили в ноябре 1939 г. Она получила название ИС-1 (истребитель складной-1). Второму экземпляру с мотором М-88 дали обозначение ИС-2.

По конструкции ИС-1 был одноместным металлическим полуторапланом с закрытой кабиной и убирающимся шасси. Размах верхнего крыла равнялся 8,6 м, нижнего — 6,7 м. Крылья свободнонесущие, без стоек и расчалок. Двигатель воздушного охлаждения с взлётной мощностью 1100 л. с. был закрыт капотом NACA. Органы управления обычные, за исключением того, что элероны имелись только на верхнем крыле.

Уборка нижнего крыла происходила следующим образом. Под действием механизма с гидравлическим приводом центроплан крыла, присоединенный на шарнирах к фюзеляжу, поворачивался на 90 градусов и входил в выемки по бокам фюзеляжа. Одновременно консоль поднималась вверх, оставаясь параллельной своему первоначальному положению. Она вдвигалась в нишу на нижней поверхности верхнего крыла, образуя монопланное крыло с нормальным профилем. Шасси убирались одновременно с крылом, вместе с центропланом колёса входили в выемки в стенках фюзеляжа. При складывании крыла площадь несущей поверхности уменьшалась с 20,8 до 13 м2.



Фрагмент приборной панели самолёта ИС-1.

Уже была сформирована комиссия по заводским испытаниям под председательством директора завода Ленкина, когда на статиспытаниях выявилась недостаточная прочность центроплана и шасси (вес самолёта, 2300 кг, на полтонны превысил расчётный). Работы по усилению конструкции затянулись до весны следующего года. 20 мая 1940 г. ИС-1 перевезли на аэродром ЦАГИ в Раменское, первый вылет состоялся 29 мая (лётчик В.Ф. Кулешов). В облёте самолёта участвовали также Г.М. Шиянов (вскоре его назначили ведущим испытателем по ИС-1), С.П. Супрун, А.Н. Гринчик.

В первых полётах досаждали вибрации хвостового оперения, наблюдалась нехватка путевой и продольной устойчивости. В конце июня испытания прекратили и занялись доработкой хвостового оперения — была увеличена его площадь, усилена конструкция. Устойчивость улучшилась, вибрации стали слабее, но полностью избавиться от них не удалось.

12 октября полёты возобновили. 26 октября Г.М. Шиянов провёл главное испытание — убрал в полёте нижнее крыло. Он сделал это дважды, а на следующий день повторил эксперимент. Шевченко докладывал наркому авиапромышленности Шахурину: «Самолёт „ИС“ ОКБ № 30 после предварительных испытаний в биплане и ряда доводок в связи с этими испытаниями был впервые 26/Х-40 г. превращен в воздухе лётчиком-испытателем ЦАГИ тов. Шияновым в моноплан. Превращения самолёта из биплана в моноплан как в первый раз, так и в дальнейшем прошли отлично. Все механизмы работали безотказно, нагрузки на механизмы и масляно-пневматическую систему совпадают точно с нашими расчетами»[307].

Но возникла новая проблема: перегревалось масло в двигателе. После безуспешных попыток исправить этот дефект в январе 1941 г. решили заменить двигатель на другой, М-62. В результате самолёт простоял на земле почти пять месяцев, полёты возобновились только 7 мая. Во избежание неприятностей с температурным режимом поставили дополнительный маслорадиатор. Последний вылет ИС-1 состоялся 7 июня 1941 г.




ИС-1 после замены двигателя. Январь 1941 г.

Всего было сделано 40 полётов продолжительностью 11 часов 52 минуты. Уборка крыла в воздухе осуществлялась 10 раз.

Лётная оценка самолёта была в целом положительная. В отчёте по испытаниям сказано:

«Горизонтальный полёт и виражи в варианте биплана.

Самолёт прост в пилотировании и плотно сидит в воздухе. Продольная и поперечная устойчивость самолёта положительная и достаточная. Устойчивость пути близка к нейтральной. Скорость самолёт набирает быстро. По прибору скорость доводилась до 300 км/час. До скорости 230 км/час наблюдаются небольшие вибрации хвостового оперения типа бафтинга, которые с увеличением скорости исчезают.

Виражит самолёт устойчиво. Скорость и крен на вираже удерживаются легко. На виражах явление бафтинга усиливается и при кренах 60°—70° доходит до значительных размеров.

Вариант моноплана.

Уборка крыла и шасси происходят плавно и надёжно. Самолёт в течение всего процесса уборки сохраняет устойчивый полёт и не требует дополнительной работы рулями. Вибраций, срывов и других ненормальных явлений не наблюдается. Уборка происходит в течение 6–7 секунд. В процессе уборки самолёт плавно набирает скорость и начинает несколько тянуть на нос.

Величина усилий на ручке изменяется незначительно и триммером можно не пользоваться. По ощущениям лётчика процесс уборки и выпуска крыльев может быть уподобен уборке и выпуску шасси обычной машины. Разница в значительно большем перепаде скоростей.

Надежность работы механизма и устойчивое поведение самолёта позволяли производить в последних полётах уборку крыла у земли непосредственно после отрыва.

В варианте моноплана самолёт становится приятным и „мягким“ в управлении. Продольная и поперечная устойчивость растет. Устойчивость пути остается недостаточной. Явление бафтинга не наблюдается на всём диапазоне скоростей до 460 км/час по прибору.

В монопланном варианте обзор увеличивается за счёт уборки нижнего крыла.

Виражит самолёт устойчиво. Время виража не замерялось. По впечатлению, разницы во времени и радиусе биплана и моноплана не обнаружено, что можно объяснить недостаточно хорошей аэродинамикой биплана. Вираж моноплана более приятен, значительно выгоднее по времени и радиусу такового у самолёта И-16 и очень напоминает вираж самолёта И-153.

Выпуск крыла происходит также быстро и плавно, как и уборка.

Планирование и посадка.

Планирует самолёт устойчиво. Скорость планирования 190–200 км/час. Посадка проста. Обзор на посадку недостаточен…»[308].







Превращение биплана в моноплан. Кадры воздушной киносъемки 22 марта 1941 г.

Более скептически были настроены в Комиссариате авиапромышленности. «Применение самолёта в бою в варианте биплана невозможно из-за низких лётных качеств самолёта в этом варианте по причине: выпущенных шасси, ям для колес и нижнего крыла в бортах фюзеляжа и испорченного верхнего крыла ямой для уборки в него нижнего», — писал в декабре 1940 г. начальник Главного управления опытного самолётостроения Шишкин[309].

К концу 1940 г. был готов самолёт ИС-2 с мотором М-88Б с двухскоростным нагнетателем. В отличие от первой, экспериментальной машины, на нём планировалось установить вооружение — 4 пулемёта ШКАС, стреляющие через винт. «Считаю, что необходимо дать возможность конструктору Шевченко испытать второй вариант самолёта „убирающееся крыло“ с мотором М-88, который на сегодняшний день готов. Недостатки на первом самолёте, указанные выше, устранены на втором самолёте. Для улучшения устойчивости пути у самолёта значительно удлинён фюзеляж, обзор вперёд улучшен. Нагрузка на руль глубины уменьшена. Место, куда убирается нижнее крыло, сделано культурно, без острых выступов, более аэродинамично. Эти переделки должны устранить явление бафтинга на второй машине», — писал лётчик-испытатель полковник С.П. Супрун[310].



Рисунок истребителя ИС-2 в варианте моноплана. Июнь 1940 г.


ИС-2 был построен, но не испытывался.

Но когда ИС-1 проходил испытания, его судьба уже была предрешена. Летом 1940 г. новый заместитель наркома авиапромышленности А.С. Яковлев начал компанию по прекращению финансирования работ небольших конструкторских коллективов по опытным машинам, чтобы увеличить средства на освоение производства новых боевых самолётов Як-1, ЛаГГ-1, МиГ-3, Ил-2. Под удар попало и ОКБ-30.

A. С. Яковлева поддержал начальник недавно образованного Института лётных исследований (ЛИИ) М.М. Громов. Обращаясь к замнаркома, он писал: «Снятие лётных характеристик данного самолёта нецелесообразно, т. к. вариант биплана аэродинамически выполнен неудачно и по качествам хуже И-153, а вариант моноплана хуже самолёта И-16 (по скорости). Мотор М-63, стоящий на самолёте ранее, заменяется на М-62, что снизит лётные данные самолёта. Запас прочности самолёта за счёт введённых изменений и увеличения веса недостаточен. В виду всего перечисленного прошу Вашего указания о прекращении дальнейших испытаний и передаче самолёта гл. конструктору майору Шевченко»[311].



Проект истребителя ИС-4.

20 мая 1941 г. ОКБ-30 в составе 66 инженеров, 21 рабочего и 33 служащих было закрыто. ИС 2 так и не поднялся в воздух. Остался нереализованным и проект ИС 4 с мотором водяного охлаждения М-120 взлётной мощностью 1800 л. с. и с шасси с носовой опорой. По расчётам его максимальная скорость должна была составить 720 км/ч.

B.В. Шевченко пытался отстоять конструкторское бюро, но встретил категорический отказ. «Вопрос ясен, правительством решён и пересмотру не подлежит. Есть официальное заключение ЛИИ с отрицательной оценкой», — написано в резолюции Яковлева на письме Шевченко[312].

Шевченко ничего не оставалось, как вернуться к лётно-испытательной работе. Штат, помещения и оборудование ОКБ-30 передали ЛИИ. В.В. Никитин с небольшой конструкторской группой ушел на работу в КБ двигателестроительного завода № 26. Позднее он стал заместителем Н.Н. Камова. Судьба «ИСов» неизвестна, вероятнее всего, их уничтожили перед эвакуацией ЛИИ осенью 1941 г.

В.В. Шевченко и В.В. Никитину первым удалось создать надежно работающий механизм уборки и выпуска крыла, превращающий биплан в моноплан и наоборот. Но, как показывает опыт, любая попытка объединить два разнородных свойства в одном объекте ведёт к ухудшению этих свойств. Подтверждением сказанному служит приведённая здесь таблица.



Характеристики самолётов ИС-1, И-153 и И-16.

Оглавление книги

Оглавление статьи/книги
Реклама

Генерация: 0.074. Запросов К БД/Cache: 0 / 0