Фронтовой истребитель Як-23. СССР

Во второй половине сороковых годов разработка новых проектов реактивных истребителей велась практически непрерывно. В среднем, каждые полгода появлялся экспериментальный самолет, который в чем-то был лучше предыдущей модели. Очередным толчком к появлению новых самолетов стала закупка английских турбореактивных двигателей Rolls-Royce Derwent 5 (РД-500) и Rolls-Royce Nene (ВК-1). В ОКБ А. С. Яковлева параллельно приступили к проектированию двух изделий под двигатель РД-500— это Як-23 и Як-25 (первый). Основным из них и более продвинутом в технологическом плане являлся Як-25 (первый).

Истребитель Як-25 (первый). Источник фото: http://авиару.рф/

Для справки. Истребитель Як-25 (первый). Разрабатывался в ОКБ А. С. Яковлева во второй половине сороковых годов по классической компоновочной схеме на базе экспериментального истребителя Як-19. Однако применение в конструкции прямого крыла стало недостатком этой машины. В серийное производство не запускался. Один из опытных образцов использовался в специальной испытательной программе, которая заключалась в проверке возможности осуществления сцепки и транспортировки истребителя за бомбардировщиком.

По сути Як-23 начинал разрабатываться в качестве подстраховочного варианта, на тот случай если более совершенная машина окажется неудачной. И оказалось так, что именно он и был запущен в серийное производство. Истребитель Як-23 следует считать машиной переходного этапа. Отметим, что к началу его создания, конструкторы и инженеры уже опробовали некоторые новые технические решения на предыдущем самолете Як-19. В первую очередь это касалось применения классической фюзеляжной компоновочной схемы. Но на Як-23 решено было использовать уже проверенную на других серийных изделиях реданную схему. Это был вынужденный шаг в обратную сторону. Однако при этом самолет проектировался заново, а не являлся очередной модификацией того же Як-15. Теперь более подробно.

Истребитель Як-23. Источник фото: https://igor113.livejournal.com/

Содержание:

Начальный этап разработки истребителя и проведение заводских испытаний.

История этого истребителя началась в 1947 году. 11 марта вышло постановление Совета министров (за номером 493-192сс) в котором был утвержден план опытного самолетостроения на текущий год. Согласно этому плану ОКБ-115 предписывалось спроектировать и построить легкий фронтовой истребитель под двигательную установку Rolls-Royce Derwent 5 (РД-500), вооруженный двумя 23-мм пушками. При этом значение максимальной скорости должно было составить около 950 км/ч. Первый опытный прототип следовало построить к декабрю 1947 года и передать для проведения всесторонних испытаний. Соответствующий приказ МАП (за номером 226) вышел 16 апреля. Как уже отмечалось выше официально работала началась над Як-25 (первый), а второй проект был подготовлен в инициативном порядке. Особую роль в разработке этой машины отводят инженеру Л. М. Шехтеру. По факту конструкторы сработали на опережение и представили эскизный проект Як-23 уже в марте. Из воспоминаний авиаконструктора Е. Г. Адлера, работающего в тот момент в ОКБ-155, следует что А. С. Яковлев предпочитал более отработанные технические решения и не шел на лишние риски. Но это позволяло получить выгоду только в краткосрочной перспективе. Касаемо Як-23 это относилось к применению реданной схемы и прямого крыла. Да такой самолет было проще изготовить, испытать и запустить в серию. Но будущего у него по сути не было. Собственно так и вышло. Представленный эскизный проект утвердили и разработке дали зеленый свет, при условии если опытный прототип будет готов уже к лету. По всей видимости такой срок установили для того, чтобы успеть продемонстрировать его на авиационном параде в Тушино. Эта задача была решена в кратчайшие сроки. Предварительно были построены несколько моделей для проведения продувок в аэродинамических трубах ЦАГИ, а также макет для рассмотрения макетной комиссией. В ходе изучения эскизного проекта и макета оценивалось удобство размещения летчика в кабине (причем в любое время года), ее внутренняя компоновка различным оборудованием, приборами и элементами системы управления (то есть удобство размещения различных рукояток, гашеток, ручек управления и т.д.). Также проводилась оценка по вопросам эксплуатации истребителя. Требовалось определить простоту размещения внутреннего оборудования и точек доступа к нему для осуществления технического обслуживания.

Первый опытный прототип (с заводских номером 115001) был построен уже в июне 1947 года. После выполнения первых пробежек и подлетов машину подготовили к проведению этапа летных заводских испытаний. Летчиком-испытателем на них был назначен М. И. Иванов. Первый полет состоялся 8 июля. Второй опытный прототип (с заводским номером 115002) подготовили к прохождению испытаний к сентябрю 1947 года. В некоторых источниках отмечается что был построен и третий образец для проведения статических испытаний. Заводские испытания продолжались примерно до середины осени 1947 года. За время их проведения были выявлены отдельные недоработки и неисправности, которые старались сразу же устранить. В связи с этим в конструкцию самолета вносились некоторые изменения. Суммарно на обоих самолетах было выполнено 42 полета. Общее время налета при этом составило 16 часов 45 минут.

По ходу проведения заводских испытаний были определены основные летные характеристики истребителя, такие как: максимальная скорость, скороподъемность, практический потолок, а также взлетно-посадочные характеристики (разбег, пробег). Также проводились испытания на штопор, полеты на больших высотах. Были даны некоторые оценки по маневренности, управляемости и устойчивости самолета. В итоге после устранения некоторых замечаний истребитель был рекомендован для передачи на государственные испытания.

Прохождение государственных испытаний.

Для проведения государственных испытаний в НИИ ВВС был передан второй опытный прототип Як-23-2 с с заводским номером 115002. Они начались 14 ноября 1947 года и продолжались до 23 марта 1948 года. Предварительно самолет подготовили к их проведению. Были проверены все узлы и агрегаты истребителя, проведено контрольное взвешивание. Также была составлена общая программа испытаний и соответствующие задания на каждый полет. Ведущим летчиком-испытателем был назначен Г. А. Седов. Кроме него облет самолета выполнили М. И. Иванов, П. М. Стефановский, А. Г. Кочетков, В. И. Хомяков и другие испытатели. В рамках проведения государственных испытаний еще раз были определены все основные характеристики истребителя- максимальная скорость, практический потолок, скороподъемность при нормальном полетном весе, дальность и продолжительность полета, расход топлива при планировании, взлете и наборе высоты.

Чертеж истребителя Як-23 в трех проекциях. Источник: http://scalemodels.ru/

Для снятия различных показаний использовалось специальное контрольно-измерительное оборудование. Естественно оно предварительно подготавливалось, тарировалось и т. д. К подобным приборам относились различные самописцы (к примеру для записи значений воздушной скорости), барографы, термометры, секундомеры, вариометры, альтиметры, акселерометры, счетчики расхода горючего и так далее. Также в ходе испытаний были даны оценки маневренности машины- это характеристики вертикальных фигур (переворот, петля), время и радиус виража, время разгона в горизонтальном полете, время погашения скорости. Определялись и взлетно-посадочные характеристики- это длина разбега, длина пробега, временные показатели, значения посадочной скорости и скорости отрыва. Стоит также отметить что все основные характеристики замерялись как в полете с подвесными топливными баками, так и без них. Было выполнено и сравнение с некоторыми другими советскими истребителями того времени. К примеру с серийным МиГ-9 и экспериментальным Су-9 (первый).

Экспериментальный истребитель Су-9 (первый). Источник фото: http://авиару.рф/

Для справки. Экспериментальный истребитель Су-9 (первый). Представлял собой цельнометаллический среднеплан с классическим однокилевым оперением и трехколесным шасси. Был разработан во второй половине сороковых годов в ОКБ П. О. Сухого. Оснащался двумя турбореактивными двигателями РД-10, который размещались в специальных мотогондолах под консолями крыла. Имел ряд нововведений, которые впервые применялись в советском авиастроении. Прошел цикл испытаний, но в серийное производство не передавался.

В целом Як-23 показывал неплохие результаты. Естественно не обошлось и без недостатков. К примеру испытатели отметили недостаточную дальность радиосвязи, отсутствие герметической кабины, отсутствие аэродинамических тормозов, повышенные нагрузки на органах управления самолетом, недостаточно мощное вооружение, недостаточную прочность стабилизатора и другие. Список замечаний был довольно внушительным. Из положительных сторон можно выделить простую технику пилотирования (доступную для летчиков средней квалификации), хорошую скороподъемность, маневренность и взлетно-посадочные характеристики. В целом Як-23 устраивал военных в качестве легкого одноместного реактивного истребителя.

Прототип Як-23 на государственных испытаниях в ГК НИИ ВВС, конец 1947 г.

Государственные испытания были признаны успешными. От разработчиков требовалось устранить отмеченные недостатки и представить доработанную машину для проведения контрольных испытаний. Итоговый акт по результатам государственных испытаний был утвержден постановление Совета министров в мае 1948 года.

Различные контрольные испытания. Прохождение войсковых испытаний.

Что касается контрольных испытаний. Они проводились неоднократно и заключались в проверке вносимых в конструкцию истребителя изменений. После завершения государственных испытаний опытный прототип доработали. На истребитель был установлен новый стабилизатор и элероны. Внесли различные изменения в функциональные системы и состав оборудования. К примеру были установлены системы вентиляции и обогрева кабины. Параллельно вносились изменения в систему вооружения, в том числе велись работы и непосредственно над конструкцией орудия НР-23. В июне прошли первые контрольные испытания. Соответствующий акт по их результатам вышел 23 июня 1948 года. После чего работы по доводке были продолжены.

В частности требовалось выполнить задачу по увеличению дальности радиосвязи до 120 км. В рамках ее решения на истребитель был установлен новый тип антенны и внесены некоторые изменения в состав радиооборудования. Продолжались доработки и систем вооружения самолета. Еще одни контрольные испытания проводились в августе 1948 года. Тем не менее, не все отмеченные недостатки были устранены. В частности это касалось герметической кабины. После запуска истребителя в серийное производство, контрольные испытания продолжились в рамках отработки нового оборудования. К примеру проводились испытания нового прицела (АСП-1Н заменили на АСП-3Н), различного радиооборудования (к примеру новой радиостанции РСИУ-3). Также отрабатывалось и другие изделия. Вместо генератора ГС-1500 установили ГС-3000Н, а вместо батареи 12А-10 установили 12А-30. По ходу осуществлялась и доводка двигательной установки РД-500. Еще одни контрольные испытания проходили в ГК НИИ ВВС в декабре 1949 года. При этом испытывали серийный истребитель Як-23 с номером 3123116. А с января по март 1951 года, очередным испытаниям подвергли серийный Як-23 с номером 3123823. По сути подобные испытания продолжались вплоть до прекращения серийного производства данного истребителя. Что же касается войсковых испытаний, то можно сказать следующее. Проходили они с 1 апреля по 9 сентября 1950 года.

Фюзеляж, общая компоновка, кабина пилота.

Фюзеляж самолета представлял собой цельнометаллический полумонокок овального сечения. Его каркас состоял из 27 шпангоутов (23 основных и 4 дополнительных), четырех лонжеронов и набора стрингеров. Также в его силовой набор входили три специальные балки. Основная находились в нижней передней части и предназначалась для крепления различных узлов- вооружения, одного из топливных баков, двигателя и передней стойки шасси. Еще одна силовая балка служила в качестве опоры заднего топливного бака. Конструкция каждого шпангоута соответствовала размещаемым блокам и агрегатам. К примеру шпангоуты с 5-ого по 8-ой не имели замкнутого контура, ввиду того что в этой полости находился центральный топливный бак.

Шпангоуты были выполнены методом штамповки из дуралюмина (к примеру марок Д16, Д16АМЛ-2 и др.). Что касается обшивки каркаса, то для этого применялся листовой дуралюмин Д16АТВ с переменной толщиной. Она в свою очередь варьировалась от 0,8 мм до 1,2 мм. Крепление обшивки осуществлялось заклепками 1643С с потайной головкой. Для доступа к различным узлам и механизмам самолета в обшивке были предусмотрены специальные лючки. Ввиду того что на истребителе была применена реданная компоновочная схема, нижнюю хвостовую часть фюзеляжа требовалось защитить дополнительной обшивкой. Для этого применялась жаропрочная сталь типа ЯТ1Л-0,5. Также стоит отметить что потребовалось изолировать специальным кожухом заднюю верхнюю часть двигателя. Это было необходимо из-за того что выше него располагался один из топливных баков. Конструктивно же сам фюзеляж можно было поделить на несколько основных отсеков. В его носовой съемной части находился воздухозаборник, фотопулемет С-13, посадочная фара ФС-155, отсек для размещения передней стойки шасси и узлы электросистемы. Далее следовал моторный отсек где кроме двигателя находились различные узлы топливной системы, а также вооружение и сопутствующие агрегаты (патронные ящики, гильзоотводы, звеньеотводы).

В средней части фюзеляжа находились специальные узлы крепления крыла, кабина летчика и сопутствующее оборудование. За ними следовал отсек с размещенным радиооборудованием и элементами системы управления. Задняя отъемная часть фюзеляжа плавно переходила в хвостовое оперение. Между 10-ым и 14а шпангоутом располагалась негерметическая кабина пилота. Соответственно в ней находилось катапультируемое кресло, которое размещалось на 14-ом шпангоуте. Оно состояло из каркаса с чашкой, бронеспинки (толщина бронелистов 8 мм), пиропатрона, ремней и некоторых других составных узлов. Также в кабине было установлено различное приборное оборудование, кислородное оборудование и элементы системы управления. Фонарь кабины имел каплевидную форму. Он состоял из переднего жестко закрепленного козырька и задней подвижной створки. Для остекления передней части козырька применялось бронестекло толщиной 57 мм, а для остекления других участков (как створки, так и козырька) использовалось органическое стекло толщиной 5-мм.

Крыло и оперение.

На истребителе Як-23 использовалось свободнонесущее неразъемное крыло трапециевидной формы с закругленными концами. Оно крепилось к фюзеляжу на четырех специальных узлах, а также по кромке первых нервюр (с обоих сторон). Что касается профилей крыла, то на концах применялся КВ-3-12, а у корня крыла С-1-12. Из других характеристик можно отметить что угол установки крыла составлял +1 градус, а угол поперечного V по линии хорд равнялся 3 градусам и 30 минутам. Его каркас состоял из двух лонжеронов, 34 нервюр, набора стрингеров и двух законцовок. Передний лонжерон являлся основным силовым элементом крыла. Составные части каркаса в основном были выполнены из листового дуралюмина (к примеру использовалась марка Д16АТЛ-2). Обшивка крыла же была сделана из листового дуралюмина марки Д16АТВ с толщиной от 1,2 до 1,8 мм.

Крепилась она к полкам силовых элементов на специальные заклепки. Листы обшивки при этом стыковались впритык. Обшивка крыла подвергалась сернокислому анодированию (это было необходимо для повышения коррозионной стойкости) и покрывалась бесцветным лаком. На законцовках находились специальные крепления для установки дополнительных подвесных топливных баков. В состав механизации крыла входили цельнометаллические элероны и щелевые закрылки типа ЦАГИ. Каркас элерона состоял из нервюр и двух стрингеров. Его обшивка также была выполнена из дуралюмина марки Д16АТВ. Элерон располагался по задней кромке крыла между 10-ой и 17-ой нервюрой и крепился к заднему лонжерону на специальных узлах. Угол отклонения элерона вверх и вниз составлял 15 градусов. Аэродинамическая компенсация элеронов составляла 41,5 процента, а весовая компенсация 113 процентов. Что же касается закрылок, то они также располагались по задней кромке крыла по уровню от 1 до 10 нервюры. Закрылки предназначались для сокращения взлетной дистанции и уменьшения посадочной скорости. Они устанавливались в трех фиксированных положениях. Угол их отклонения на взлете составлял 25 градусов, а при посадке 60 градусов. Закрылки крепились к заднему лонжерону крыла в трех точках. Каркас закрылка состоял из лонжерона и набора нервюр. Обшивка закрылка аналогичная. Хвостовое оперение самолета было классическим и состояло из стабилизатора, руля высоты с управляемыми триммерами, киля и руля направления. Угол установки стабилизатора составлял + ноль градусов и 30 минут, а угол установки киля равнялся нулю. Углы отклонения руля поворота вправо и влево составляли 30 градусов. Угол отклонения руля высоты вверх равнялся 33 градусам, а вниз- 25 градусов. Углы отклонения триммеров руля высоты вверх и вниз составляли 22 градуса.

Шасси истребителя

На Як-23 использовался трехстоечный тип убирающегося шасси с передней носовой стойкой. За уборку и выпуск шасси отвечала воздушная система. Главные стойки убирались частично в крыло и частично во внутрифюзеляжные отсеки. На них устанавливались тормозные колеса размером 570 х 140 мм. Передняя же стойка шасси убиралась колесом вперед в специальную нишу внутри съемной носовой части фюзеляжа. На ней же было установлено нетормозное колесо размером 400 х 150 мм. Передняя стойка шасси крепилась к основной силовой балке фюзеляжа. В состав ее конструкции входили складывающийся подкос, цилиндр, шток, гаситель колебаний и другие узлы. Соответственно в конструкцию основных стоек входили такие узлы как шток, цилиндр, кронштейны и др. Общие схемы передних и основных стоек, а также схемы их установок приведены на скриншотах ниже.

В общем и целом конструкция Як-23 была классической для первых реактивных самолетов подобного класса. Ее достаточно неплохо продумали для осуществления всего необходимого обслуживания и возможного ремонта. Единственный большой минус конструкции это непосредственно применение реданной компоновочной схемы. В следующей публикации по данной теме мы рассмотрим основные функциональные системы истребителя.

Топливная система

Что касается топливной системы, то в ее состав входили топливные баки, топливные электронасосы, датчики керосинометра, противопожарный кран, обратные клапаны, комплект различных трубопроводов, гибких шлангов и т. д. Всего на самолете размещалось пять основных фюзеляжных топливных баков и два дополнительных, которые подвешивались на законцовках крыла. Суммарная емкость основных топливных баков составляла 920 литров. Из них емкость центрального бака составляла 366 литров, емкость заднего бака равнялась 300 литров, боковые баки были по 113 и 111 литров соответственно, а емкость расходного бака составляла 30 литров. Суммарная емкость обоих дополнительных баков составляла 190 литров. Топливные баки были сварной конструкции из материала АМцМ. Все они протектировались резиной толщиной 1 мм. Подача керосина в двигатель осуществлялась двумя электронасосами, которые устанавливались на левом боковом и расходном баке. А электронасос заднего бака перекачивал керосин в передние топливные баки. При этом он работал до заполнения первого на одну треть, а дальше топливо поступало самотеком. Для осуществления слива топлива из системы использовалась сливная пробка и лючок, которые устанавливались в нижней части расходного топливного бака. Принципиальная схема построения топливной системы истребителя приведена на скриншоте ниже.

Принципиальная схема топливной системы истребителя Як-23.

Воздушная система

Воздушная система отвечала за решение нескольких задач. Это уборка и выпуск шасси и закрылок, спуск и перезарядка установленных орудий, а также осуществление торможения колес главных стоек шасси. В состав воздушной системы входила основная и аварийная сеть. В случае выхода из строя основной сети, подача сжатого воздуха осуществлялась из аварийной. Сжатый воздух находился в двух баллонах, которые располагались в задней части фюзеляжа. Емкость основного баллона составляла 21 литр, а аварийного 4,5 литра. В зависимости от назначения можно было выделить шесть рабочих линий воздушной системы. Каждая из них представляла собой совокупность определенных узлов, агрегатов трубопроводов и шлангов, объединенных для выполнения конкретной задачи. Первая линия предназначалась для зарядки. В ее состав входили обратные клапаны, редукционные клапаны, прямоточный фильтры, баллоны, бортовой зарядный штуцер, трубопроводы и т.д. Вторая линия отвечала за управление шасси. Она состояла из манометра, цилиндров уборки и выпуска шасси и других узлов. Третья линия предназначалась для управления закрылкам. Четвертая отвечала за аварийное управление. Пятая линия предназначалась для управления тормозами. В ее состав входили редукционный клапан ПУ-6, дифференциал Д-1, различные шланги и трубопроводы. Последняя шестая линия отвечала за работу с системой вооружения. Составные элементы системы управления соединялись трубопроводами и гибкими шлангами в металлической оплетке. Трубопроводы были выполнены из труб различных длин и диаметров (к примеру 8 х 6, 6 х 4 и т.д. ). При этом они изготавливались из материалов марок AMrM и M3M. Принципиальная схема воздушной системы приведена на скриншоте ниже.

Принципиальная схема воздушной системы истребителя Як-23.

Система управления

Данная система отвечала за корректную работоспособность органов управления самолета. С ее помощью осуществлялось управление рулем высоты, рулем направления, элеронами и триммерами руля высоты. В основном система управления представляла собой совокупность качалок, трубчатых тяг (хромансилевых или дуралюминовых) и тросов. Общая схема управления истребителем приведена на скриншоте ниже.

Схема управления истребителем Як-23.

Управление рулем высоты было жестким. Оно состояло из четырех тяг, трех качалок и вала с ручкой управления. Триммеры руля высоты управлялись штурвалом с помощью специального сложного механизма состоящего из валов, шестерен и прочих узлов. Что же касается руля направления, то его управление осуществлялось посредством передачи движения от педалей по тросам. Педали устанавливались в кабине пилота и были закреплены на специальном кронштейне. Была осуществлена возможность их регулировки по росту летчика в диапазоне от 0 до 100 мм. Общая схема педали приведена на соответствующем скриншоте ниже. Управление элеронами было жесткое. Оно состояло из четырех тяг и трех качалок.

Электрическая система

Основное назначение данной системы заключалось в стабильном обеспечении электроэнергией основных потребителей. Соответственно в состав электрической системы входили источники электропитания, проводка (электрическая сеть), различные фильтры, реле и некоторые другие агрегаты (к примеру электрощиток). В качестве основного источника электроэнергии использовался генератор ГСК-1500 в комплекте с сетевым фильтром СФ-1500 и регуляторной коробкой типа РК-1500В. Генератор устанавливался в передней части фюзеляжа. Охлаждался он набегающим воздушным потоком. Номинальное напряжение составляло 27,5 В при номинальной мощности в 1500 Вт. Диапазон рабочих оборотов данного генератора варьировался от 3800 до 5900 об/мин. Регуляторная коробка крепилась по левой стороне двигателя на трех специальных узлах. Она предназначалась для защиты генератора при возникновении кратковременных перегрузок и поддержания постоянного напряжения, независимо от нагрузки и скорости вращения. Также она обеспечивала возможность параллельной работы с аккумуляторной батареей. Сетевой фильтр типа СФ-1500 решал задачу по снижению уровня радиопомех, которые возникали при работе генератора и распределительной коробки. Он работал при номинальном напряжении в 28 В и номинальной силе тока в 54 А. Падение напряжения в фильтре составляло 0,5 В. Монтировался он на пятом шпангоуте каркаса фюзеляжа. Также на самолете была установлена бортовая аккумуляторной батарея типа 12-А-10. Это была довольно стандартная для того времени батарея, которая применялась на многих типах самолетов (к примеру МиГ-9, Як-17). Контейнер с ней располагался рядом с генератором, в передней части фюзеляжа. Основным централизованным распределительным средством являлся электрощиток, который был установлен по левому борту в кабине пилота. В нем размещались различные автоматы защиты (к примеру автомат защиты в цепи питания радиооборудования), реостаты и выключатели. Электрическая сеть на истребителе была выполнена по однопроводной схеме с общим минусом сети, которым являлись связанные между собой металлические узлы самолета. Все провода системы имели буквенно-цифровую маркировку. Что же касается основных потребителей электроэнергии, то к ним относились агрегаты топливной системы (к примеру электронасосы), агрегаты зажигания и запуска двигателя (к примеру электростартер), различные лампы сигнализации, лампы освещения, лампы подсвета, приборы и т. д. В заключении мы приведем общую схему размещения электрооборудования, а также сводную таблицу с пояснениями из книги ремонта истребителя Як-23 под редакцией П. И. Смирнова.