От И-17 до ИТП. Проблема мотора

Юрий А.Гугля/ Киев Фото из архива автора

С двигателем ДМ-39 перед испытаниями, 1943 г.

В 1934 г., сразу после создания И-16, Н.Н.Поликарпов приступил к разработке нового истребителя И-17 (ЦКБ-15) под только что закупленный французский мотор жидкостного охлаждения Hispano-Suiza 12Ybrs мощностью 750 л.с., который после освоения в серийном производстве в СССР получил название М-100. Вообще Поликарпов отдавал предпочтение двигателям воздушного охлаждения как более живучим в бою и простым в эксплуатации, но постоянно работал над истребителями с моторами жидкостного охлаждения, так как последние за счет меньшего миделя позволяли достичь больших скоростей полета.

И-17 конструктивно был подобен И-16, но по своей компоновке и основным проектным параметрам - площади крыла, более передней центровке, увеличенному плечу оперения - являлся совершенно новой машиной. В сентябре 1934 г. В.П.Чкалов совершил на нем первый полет. Несмотря на предельно обжатый фюзеляж, самолет не показал заметных преимуществ в скорости перед И-16 тип 5. Скорость нового истребителя у земли - 424 км/ч, на высоте 3380 м - 455 км/ч, но при хорошей маневренности он оказался значительно устойчивее. Машина имела и определенные недостатки - неудачная конструкция шасси, дефекты в системе охлаждения двигателя, очень тесной оказалась кабина пилота…

Второй экземпляр И-17 (ЦКБ-19) построили в 1935 г. От предшественника он отличался конструкцией шасси, выполненной по типу И-16 с уборкой по направлению к продольной оси самолета, но с помощью пневмосистемы, а не тросовой лебедки, как на "ишачке", и установкой выдвижных сотовых водяных радиаторов под крылом. Машина очень долго проходила испытания, которые постоянно прерывались из-за подготовки Чкалова к дальним перелетам. 1 мая 1936 г. истребитель был показан на воздушном параде, а в ноябре один из построенных к тому времени И-17 (без вооружения) - на авиавыставке в Париже.

И-17 (ЦКБ-15) в музее В.П.Чкалова

17 ноября 1936 г. летчик-испытатель К.К.Попов поднял в воздух улучшенный вариант истребителя - И-17бис (ЦКБ-19бис). От ЦКБ-19 он отличался более мощным мотором Hispano-Suiza 12Ycrs мощностью 860 л.с., наличием закрылков и сдвижным назад колпаком фонаря. Но, самое главное, впервые в СССР в развале блоков цилиндров была установлена пушка ШВАК, стрелявшая через полый вал редуктора*. В крыле монтировалось два пулемета вместо четырех на предыдущих прототипах. В отчете по испытаниям И-17бис отмечалось: "Самолет представляет интерес. В воздухе…хорошоуправляем. Маневренность достаточная… Пикирует устойчиво. Взлет и посадка с закрылками просты. Велик разбег… При хорошей конструктивной доводке… с заменой мотора большей мощности и трехлопастным винтом ВВС будут иметь хороший пушечный истребитель". Отмечались отличные результаты стрельбы из пушки, но по-прежнему критиковалась чересчур тесная кабина.

Во многих изданиях можно прочесть, что на И-17 Чкалов достиг скорости полета "до 500 км/ч". Фактически такая скорость так и не была получена (встречаются значения 465, 489 км/ч), но понятно, что преодоление столь заманчивого 500-километрового рубежа, возможно, явилось бы дополнительным толчком для запуска И-17 в серийное производство, вопрос о котором стоял в 1936-37 гг. Однако авиазавод № 1 от И-17 отказался из-за значительно отличавшейся технологии сборки этого истребителя в сравнении с выпускавшимся там И-15. Планировалось также, что строить машину будет авиазавод № 124 в Казани, но предприятие на тот момент ориентировалось на запуск в серию бомбардировщика АНТ-42. Поэтому документацию по И-17 передали на авиазавод № 21 в Горький. Предписывалось, что освоение и выпуск И-17 должны происходить "не в ущерб основной программе - серийного выпуска И-16", что позволило руководству предприятия всячески оттягивать внедрение новой машины, и в 1938г. задание на нее аннулировали. К тому же моторов М-100 не хватало (приоритет в их использовании отдавался бомбардировщикам СБ). Задерживался и выпуск новых модификаций этого двигателя - М-103 (960 л.с.) и М-105 (1050 л.с.), с которыми летные данные И-17 значительно повысились бы. Но ни М-103, ни М-105 не были выпущены не только в 1937г., как предусматривалось планом, но и в 1938 г.

* Именно на И-17 мотор-пушка ШВАК-20 в 1938 г. прошла госиспытания и была принята на вооружение.

И-17бис на заводских испытаниях, 1936 г.

Сказалась, очевидно, недооценка заказчиком (ВВС РККА) нового истребителя, его перспективности. Тем более, что на вооружение в больших количествах поступал И-16, который вплоть до 1937 г. мог считаться лучшим в мире. А ведь И-17 предвосхитил появление скоростных истребителей с двигателями жидкостного охлаждения так же, как И-16 с моторами воздушного охлаждения, опережая по времени появления "Мессершмитт" Bf 109 и "Харрикейн" (оба в 1935 г.). Конечно, при моторе мощностью 750 л.с. дать заметных преимуществ перед И-16 он не мог. Однако, возможно, запуск в серию (пусть не очень большую) улучшенного, с увеличенными габаритами кабины варианта И-17 был бы целесообразным даже с М-100. По мере появления М-103 и М-105 возрастали бы скорость и прочие летные данные истребителя (не стоит забывать, что Bf 109 серий В и С имели скорость всего лишь 460-470 км/ч, а первые серийные И-16, оснащенные моторами М-22, - 360 км/ч). При таком подходе к 1939 г. в серии и эксплуатации находился бы доведенный пушечный истребитель, что, в свою очередь, стимулировало бы развитие данного типа мотора, и М-105П появился бы, возможно, раньше, чем это произошло.

Но в этом случае не было бы необходимости в 1939 г. заказывать аналогичные истребители с М-105П ОКБ А.С.Яковлева, С.А.Лавочкина и М.М.Пашинина.

Раскапотированная мотоустановка ИТП (М-1)

Закапотированная мотоустановка ИТП (М-1)

То есть могли и не появиться новые конструкторские коллективы, что с точки зрения прогресса отечественной авиации не выглядит целесообразным -наличие здоровой конкуренции необходимо. Конечно, "история не знает сослагательного наклонения", но оптимальным представляется следующий вариант: в 1939 г. в производстве и эксплуатации ВВС РККА имели бы вполне современный, не уступающий Bf 109E истребитель типа И-17 с мотором М-105П, а вновь созданные КБ на конкурсной основе с КБ Поликарпова разрабатывали бы перспективный истребитель, но уже под мотор М-107П или АМ-37.

В середине 1937 г. А.Н.Туполев, исполнявший обязанности главного инженера Главного управления авиационной промышленности (ГУАП), направил Поликарпову письмо с предложением спроектировать на основе И-17 истребитель под перспективный двигатель М-105П расчетной мощностью 1050 л.с., вооруженный мотор-пушкой и имеющий максимальную скорость 575 км/ч.

Оборудование кабины И-17

Сиденье ИТП

Подчеркивалось, что до завершения постройки "…весь пушечный агрегат должен быть отработан на… ЦКБ-19 до безукоризненной работы с тем, чтобы из-за этого агрегата не было никаких задержек как при изготовлении самолета, так и при его испытании…"

В том же году коллективом Поликарпова был разработан эскизный проект истребителя И-172 с мотором М-103, а в 1938 г. - И-173 с двигателем М-105П, но выпуск М-105П задержался более чем на год. Возобновившаяся летом 1939 г. работа над этой машиной была вскоре прекращена. Возможно, ОКБ Поликарпова было слишком загружено, занимаясь доводкой И-180. В плане на 1939 г. значился проект высотного истребителя "К" ("изделие 61", И-200), асам Николай Николаевич делал первые прикидки истребителя под мощные двигатели воздушного охлаждения М-90 и М-71 (будущий И-185)… Наверное, в НКАП решили, что три типа истребителей - слишком много для одного коллектива, занятого к тому же модернизацией и сопровождением серийного производства И-16 и И-153, созданием СПБ и И-190, а также иными проектами.

Так или иначе, работы над И-17 продолжались вплоть до 1939 г. Было построено еще несколько опытных экземпляров. Летали машины с трехлопастными винтами, существовал вариант с пароконденсационной системой охлаждения, проектировался перехватчик с мотором М-34. На основе ЦКБ-19 был разработан проект истребителя с двигателем воздушного охлаждения Gnome-Rhone 14К. Работы же над И-173 послужили основой для двух разных направлений в развитии истребителей с моторами жидкостного охлаждения: высотного перехватчика И-200 и ИТП.

Летом 1939 г. эскизный проект истребителя И-200, в основном, был готов. С новым мотором АМ-37 (1400 л.с.) расчетная скорость получалась равной 531 км/ч у земли и 670 км/ч на высоте 7000 м. Предусматривалась временная, до получения АМ-37, установка мотора АМ-35А (1200 л.с.). АМ-37 был предпочтительнее не только ввиду большей мощности, но и по причине предполагавшейся установки на нем двух синхронизаторов для пушек. Рассматривался и вариант перехватчика с перспективным двигателем АМ-39 (1800 - 1900 л.с.), оснащенного двумя турбокомпрессорами, что позволило бы получить скорость 717 км/ч на высоте 11600 м. Однако Поликарпов не считал этот проект полностью оптимальным. Поиски продолжались, ни в НКАП ни в НИИ ВВС проект на рассмотрение еще не передавался.

В октябре 1939 г. Поликарпов убыл в командировку в Германию. Как известно, в его отсутствие в декабре на заводе № 1, где он был главным конструктором, организовали новый конструкторский отдел (ОКО) во главе с А.И.Микояном, которому проект "К" передали для реализации. В ОКО были переведены многие ведущие специалисты ОКБ Поликарпова (80 лучших конструкторов, как писал Николай Николаевич в НКАП). Так появился МиГ-1, оснащенный двигателем АМ-35А (АМ-37 еще проходил стендовые испытания). Интересно, что после внедрения МиГ-1 в серию Поликарпова отметили премией за разработку этой машины.

1940 г. был очень напряженным для Поликарпова: доводка и внедрение в серию истребителя И-180, пикирующего бомбардировщика СПБ, постройка И-185. Наконец, еще один переезд, организация ОКБ и постройка опытного завода № 51 после потрясений, связанных с выделением ОКБ Микояна. Тем не менее, в ноябре Поликарпов приступает к проектированию еще одного истребителя - ИТП (истребительтяжелый пушечный) с мотором жидкостного охлаждения М-107П взлетной мощностью 1650 л.с. Он отлично понимал, что создать всесторонне сильный истребитель, который бы отвечал требованиям 1941 -42 гг., с М-105 было уже невозможно. А разработкой заведомо посредственных самолетов, которые к моменту принятия на вооружение уступали бы машинам потенциального противника, Николай Николаевич никогда не занимался.

По основным параметрам и конструкции ИТП был близок к И-185: повышенная нагрузка на хорошо механизированное крыло, высокая энерговооруженность, производственная и эксплуатационная технологичность. Но в этом истребителе основной акцент был сделан на очень мощное вооружение и большую дальность полета при достаточно высоких скоростных и маневренных качествах. Применение мотора М-107П позволяло в комплексе получить характеристики, которые с М-105 впоследствии были достигнуты лишь по отдельности: дальность полета, близкую к Як-9Д (1280 и 1360 км соответственно); вооружение - значительно мощнее, чем у Як-9Т (1х37-мм пушка с 50 снарядами и 2х20-мм пушки с 400 снарядами против 1х37-мм пушка с 30 снарядами и 1x12,7-мм пулемет со 170 патронами); скорость - не меньшую, чем у Як-3, но в большем диапазоне высот.

В мае 1941 г. началась постройка первого экземпляра ИТП (М-1), завершившаяся в октябре. Испытания истребителя проходили уже в эвакуации, в Новосибирске, где 23 февраля летчик-испытатель А.Н.Никашин впервые поднял машину ъ воздух. Однако из-за многочисленных дефектов мотора завершить испытания в Сибири не удалось. Продолжились они в Москве, где в конце 1942 г. на самолет установили новый мотор М-107ПА, а 37-мм мотор-пушку заменили на 20-мм с 200 снарядами. Масса пустого самолета при этом снизилась с 2778 кг до 2588 кг, взлетная - с 3570 кг до 3366 кг. Но определить летные характеристики не успели, поскольку, согласно распоряжению НКАП, эту опытную машину передали на статиспытания, так как планер самолета, изначально предназначавшийся для этой цели, был использован для постройки второго летного экземпляра ИТП (М-2). Самолет выдержал 100% расчетной нагрузки, но летать на нем теперь было нельзя.

ИТП (М-2) с мотором АМ-37 и тремя синхронными пушками построили в Новосибирске в 1942 г. В декабре его передали в Москву, где АМ-37 заменили на более мощный двигатель АМ-39 (1800 л.с.), установили меньшие колеса на основных стойках шасси (650x200 мм против 700x220 мм). 23 ноября 1943 г. ИТП (М-2) выполнил первый полет. На форсажном режиме работы двигателя была получена скорость 600 км/ч у земли и 650 км/ч на высоте 2500 м (на номинальном режиме - 540 и 570 км/ч соответственно), что было ниже расчетных данных из-за недоведенности АМ-39. По этой же причине не была замеряна и скорость на расчетной высоте 7000 м. Испытания ИТП были прекращены летом 1944 г. после смерти Поликарпова.

Таким образом, из-за проблем с силовой установкой испытания ИТП растянулись на два с лишним года и завершены не были. Запоздалый выпуск и недоведенность М-107 и АМ-39 лишили этот истребитель перспективы развития.

Тем не менее, ставку Поликарпова на опытные перспективные моторы при разработке своих последних истребителей с технической точки зрения следует считать верной. Возможно, для собственного благополучия ему следовало исповедовать принцип "лучше синица в руках, чем журавль в небе", но тогда нечего было и мечтать о таких самолетах, как И-185, ИТП и ТИС… Подтверждением правоты сказанного служат лучшие зарубежные истребители военных лет: Bf 109, Р-51 Mustang и Spitfire, которые создавались и совершенствовались одновременно с установленными на них моторами. А когда последние исчерпывали возможности повышения мощности, следовала установка нового двигателя. Понятно, что это возможно лишь в том случае, если авиамоторостроение идет в ногу со временем. Создание перспективного летательного аппарата всегда было возможно лишь при слаженной и целенаправленной работе самолетостроителей, двигателестроителей и других смежников.

О некоторых тенденциях и особенностях развития поршневых истребителей читайте в последующих номерах журнала.

ИТП (М-1) во время проведения испытаний

На чертеже указаны: 1. Маслорадиатор. 2. Выдвижной водорадиатор. 3. Пулеметы ШКАС. 4. Топливный бак. 5. Трос уборки шасси. 6. Направляющая штанга.7. Ползун. 8. Трос уборки и выпуска шасси с роликом. 9. Окно освещения приборной доски (слева и справа). 10. Откидная дверца. 11. Сдвижная форточка (только слева). 12. Костыль

Конструкция И-17 (ЦКБ-15/19)

Фюзеляж - деревянный монокок, выклеенный из березового шпона. Внутренний набор - 4 лонжерона и шпангоуты (рамы). Киль составлял одно целое с фюзеляжем. Фонарь кабины -сдвижной вперед, как на И-16 ранних серий выпуска.

Крыло - двухлон-жеронное,состояло из центроплана и двух отъемных консолей. Лонжероны - ферменные, клепанные из труб ХМА. Нервюры - ферменные из дюралевых профилей. Центроплан и носок консолей обшивались фанерой и дюралевым листом, остальная часть - полотном.

Оперение и элероны имели дюралевый каркас и обтягивались полотном.

Управление элеронами и рулем высоты -жесткое, рулем направления и костылем

- тросовое.

Шасси - убирающееся, пирамидального типа. На ЦКБ-15 убиралось в направлении консолей (на ЦКБ-19 крепилось к торцам центроплана и убиралось к оси фюзеляжа). Уборка и выпуск - пневматические (рабочее давление пневмосис-темы 30 кгс/смг). Колеса шасси - 700x125 мм, костыль - с резино-пластинчатой амортизацией.

Силовая установка

- двигатель Hispano Suiza 12Ybrs (M-100) мощностью 750л.с. На ЦКБ-15 под фюзеляжем устанавливался туннельный водорадиатор, выдвигаемый вместе с туннелем и фиксируемый в двух положениях: максимальной скорости и набора высоты. Маслорадиатор - под мотором. На ЦКБ-19 под крылом устанавливались два выдвижных сотовых радиатора с фиксацией в промежуточных положениях. Впервые в СССР был применен водомасля-ный радиатор, охлаждавшийся водой основных радиаторов. Воздушный винт - двух-лопастный фиксированного шага.

Вооружение. На ЦКБ-15-4х7,62-мм пулемета ШКАС в консолях крыла вне диска винта. На ЦКБ-19 - 20-мм мотор-пушка ШВАК и 2-4 пулемета ШКАС в консолях крыла.

Конструкция ИТП (М-1 и М-2)

Фюзеляж - деревянный полумонокок, выклеенный из березового шпона. Внутренний набор - 4 лонжерона и шпангоуты. Киль составлял одно целое с фюзеляжем. Фонарь состоял из неподвижного гнутого козырька и сдвигающейся назад средней части.

Крыло - цельнометаллическое, двухлон-жеронное, состояло из центроплана и двух отъемных консолей. Полки лонжеронов и силовые нервюры -таврового сечения из стали 30 ХГСА, стенки из листового дюраля. Крыло имело мощные посадочные щитки и автоматические предкрылки. Поперечное "V" консолей - 5*30'.

Оперение и элероны имели дюралевый каркас, обшивка стабилизатора-листовой дюраль, рулей и элеронов - полотно.

Управление элеронами и рулем высоты - жесткое, рулем направления - тросовое. Нормальная центровка ИТП (М-1) - 22,2% САХ.

Шасси - убирающееся с воздушно-масляной амортизацией. Колеса размером 700x220 мм (позже 650x200 мм) с пневматическими тормозами, костыль - самоориентирующийся, с пневматиком размером 300x125 мм. Уборка и выпуск шасси, управление тормозами и посадочными щитками - от пневмосистемы.

Силовая установка. Двигатель М-107П, мощностью 1650 л.с. на М-1 и АМ-39, мощностью 1800 л.с. на М-2. Маслорадиатор - под двигателем. Водяные радиаторы - в центроплане, с воздухозаборниками на его передней кромке и выходами с регулируемыми клапанами на верхней поверхности крыла у заднего лонжерона.

Вооружение. На М-1 устанавливалась одна 37-мм мотор-пушка с 50 снарядами и две синхронные 20-мм пушки ШВАК с 400 снарядами. На М-2 - три 20-мм пушки ШВАК. Под крылом предусматривалась установка восьми РС-82 или подвеска бомб общей массой до 400 кг.

На чертеже указаны: 1. Маслорадиатор. 2. Створки маслорадиатора. 3. Водорадиаторы. 4. Створки водорадиаторов. 5. Цилиндр уборки и выпуска шасси. 6. Синхронные пушки ШВАК. 7. Противофлаттерный балансир. 8. Цилиндр уборки-выпуска хвостового колеса. 9. Амортизатор хвостового колеса.