Этот самолет стал одним из трех новых истребителей, принятых на вооружение советской авиации и запущенных в серийное производство накануне Великой Отечественной войны. К тому времени за рубежом и, прежде всего, в Германии создание нового поколения самолетов этого класса уже завершилось, и в строй вошли самолеты со скоростями свыше 500 км/ч, и необходимо было предпринять срочные меры к устранению опасного отставания. О чрезвычайной необходимости этого говорили итоги войны в Испании и других локальных конфликтов, которые стали предвестниками новой мировой войны.
Содержание:
Предпосылки для разработки проекта
В середине 1936 г. в Испании генерал И. Франко поднял мятеж против законного правительства, и к нему присоединилась значительная часть всех видов вооруженных сил страны, включая авиацию. Республиканское правительство, представленное в то время почти полностью буржуазными лево-либеральными партиями и опиравшимися на профсоюзы анархо-синдикалистами, пыталось срочно закупить военную технику, в т.ч. и самолеты во Франции, Великобритании и США. Некоторое число самолетов оттуда все же было поставлено, однако сразу же возникли претензии к ее цене, срокам реальной поставки, качествам и комплектности.
Авиация франкистов (Ejército del Aire Español – EAE) смогла захватить превосходство в воздухе и начать бомбардировки как позиций республиканских войск и их баз, так и городов, не поддержавших мятеж. Организовать эффективное противодействие им Республиканские ВВС Испании (Fuerzas Aéreas de la República Española – FARE) не смогли, и в сложившейся обстановке Республиканское правительство Испании приняло предложение о военно-технической помощи от Советского Союза.
В конце октября — начале ноября 1936 г. из СССР в Испанию среди прочей военной техники были направлены первые партии истребителей конструкции Н.Н. Поликарпова – бипланов И-15 и монопланов И-16 тип 5 и 10. Однако франкисты тоже начали получать иностранную военную помощь, и в декабре 1936 г. Германия поставила им первую партию новейших цельнометаллических истребителей-монопланов Мессершмитт Bf 109, в которую вошли опытный образец Bf 109V-3 и 16 самолетов установочной серии Bf 109B-0. Затем начали поступать и самолеты этого типа последующих модификаций вплоть до Bf 109D-1 (машины модификации Е-1 тоже были поставлены, но в боевых действиях уже не участвовали).
Несмотря на советскую помощь Республиканскому правительству Испании, франкисты и ЕАЕ смогли удержать превосходство в воздухе, что рассматривалось как один из ключевых факторов, определивших их конечную победу в гражданской войне, которая закончилась 1 апреля 1939 г. Но советские летчики-добровольцы продолжали участвовать в боевых действиях только до середины октября 1938 г. Далее советское правительство сочло обстановку безнадежной и отозвало основную часть своего воинского контингента, оставив лишь ограниченную группу военных советников.
Осенью 1938 г. в СССР состоялось подведение итогов действий в гражданской войне в Испании и добровольцев из числа личного состава ВВС Красной Армии, и поставленной туда техники. Командным составом ВВС КА и лично заместителем начальника Управления (командующего) ВВС РККА Яковом Владимировичем Смушкевичем дело было представлено так, что главной причиной неудачи было низкое качество советской техники, в т.ч. самолетов-истребителей. Это подтверждалось и ходом воздушных боев в Китае, где также участвовали самолеты И-16.
Смушкевич с ноября 1936 г. по 17 июня 1937 г. был старшим военным советником по авиации испанской республиканской армии Испании и организатором ПВО Мадрида, лично участвовал в боевых вылетах и добился определенных успехов. После возвращения из Испании окончил Курсы усовершенствования начальствующего состава при Военной академии РККА имени М. В. Фрунзе и в том же году вступил в указанную должность, сосредоточившись на вопросах:
— совершенствование структуры и управления частей и соединений ВВС и укрепления в этом принципа единоначалия;
— формирование тактико-технических требований к самолетам новой разработки и создании таких взаимоотношений между ВВС как заказчиком авиатехники и авиапромышленностью как ее поставщиком, когда она была работала бы только по требованиям ВВС, а не по собственной инициативе, для чего добивался получения юридических «рычагов» воздействия на авиапромышленность;
— формирование планов опытного строительства самолетов новых типов (хотя в компетенцию ВВС это не входило).
Имея собственный опыт как боевого летчика, командира и военачальника, Смушкевич был в то время одним из самых высококвалифицированных военных авиационных специалистов СССР. Он хорошо знал состояние и материальную часть как советской, так и зарубежной авиации (прежде всего, немецкой и итальянской), но в своих оценках результатов действий советских летчиков-добровольцев в Испании и в Китае всячески уклонялся от указаний на недостатки в их боевой подготовке и действиях, а особенно – на ошибки в работе командования. Также он не учитывал ту создаваемую правительствами и командным составом вооруженных нездоровую обстановку, которая затрудняла эффективное использование вооруженных сил. В своих оценках действий авиации в Испании и Китае ему был свойственен узковедомственный подход и переоценка качеств авиации противника. По мнению некоторых подчиненных, Смушкевич отличался «преклонением перед зарубежной техникой» и подозревался в поддержании неслужебных связей с зарубежными военными, которые завел во время командировки в Испании, а затем и в «умышленном развале Республиканских ВВС Испании). В декабре 1938 г. заместитель народного комиссара обороны – начальник Главного политуправления Красной армии Л.З. Мехлис в рапорте на имя Секретаря ЦК ВКП(б) – Председателя Совнаркома СССР И.В. Сталина, Наркома обороны К.Е. Ворошилова и Наркома внутренних дел Н.И. Ежова требовал снятия Смушкевича с должности и ареста по обвинениям в «развале Республиканских ВВС Испании» и др., но этому ход дан не был. В №4 журнала «Большевик» за 1938 г. Смушкевич опубликовал статью «Авиация в предстоящей войне», а затем выступил с рядом докладов, в которых указывал на необходимость для достижения победы захвата и удержания превосходства в воздухе, а для этого необходимо усовершенствовать управление авиацией и, особенно ее оснащенность. При этом других реально существующих проблем Смушкевич не высвечивал.
В 1938 г. Смушкевич высказал предложения относительно «универсальных» тактико-технических требований истребителей, которые следовало создать на замену самолетам Н.Н. Поликарпова:
— однодвигательная компоновка;
— достижение наилучших летных данных – на средних высотах, максимальная скорость не менее 600 км/ч, а оптимально 620…625 км/ч на высоте 5000 м;
— крейсерская скорость не менее 500 км/ч на высоте 5000 м;
— расчетная перегрузка 13 ед., эксплуатационная – 8,7 ед. и она должна достигаться по энергетике самолета, т.е. он должен быть высокоманевренным;
— практический потолок не менее 10000 м, летчик должен иметь запас кислорода на весь полет;
— скоростная дальность (на скорости, равной 75% от максимальной) не менее 600 км;
— возможность использования полевого аэродрома с грунтовой или заснеженной ВПП стандартных размеров, эксплуатации и хранения без ангаров;
— оборудование должно обеспечивать полеты днем в безориентирной (незнакомой) местности и ночью в простых метеоусловиях и для этого включать стандартный комплект контрольных и пилотажно-навигационных приборов, в т.ч. радиополукомпас, освещение кабины, посадочную фару, приемо-передающую радиостанцию с дальностью связи с наземным КП не менее 100 км;
— все баки должны быть протектированы;
— пилот должен быть защищен бронеспинкой;
— вооружение должно включать одну или две автоматических пушки калибра 20 или 23 мм и пулеметы калибра 7,62 или 12,7 мм;
— истребители должны иметь возможность использоваться как штурмовики для непосредственной поддержки войск, включая борьбу с танками противника.
Хотя предложенным Смушкевичем ТТТ не был придан вид официального документа, и продолжалась практика использования тех ТТТ, что выпускал НИИ ВВС как основание для правительственных документов по каждому конкретному самолету, они стали ориентиром, которым руководствовались некоторые Главные конструкторы и руководители ГУАП, но не все.
Предложенные Смушкевичем универсальные тактико-технические требования к новым истребителям были вполне целесообразными и реальными, однако не вполне соответствовали позиции не только Первого главного управления Наркомата оборонной промышленности СССР (ПГУ НКОП), отвечавшего за авиастроение, но и Научно-испытательного института ВВС КА, в ведении которого вопросы их формирования находились. Другая точка зрения заключалась в том, что истребительная авиация должна переориентироваться на задачи ПВО и, прежде всего, на отражение атак высотных бомбардировщиков. Для этого необходимо:
— достижение наилучших тактико-технических данных на высотах 7000…8000 м, максимальная скорость на высоте 7000 м не ниже 650 км/ч, для чего необходима силовая установка с улучшенным наддувом (ЦИАМ предлагал в этом качестве турбокомпрессоры, но Поликарпов продолжал ориентироваться на приводные центробежные нагнетатели);
— самолеты бомбардировочной и штурмовой авиации должны иметь такие летные данные и вооружение, которые позволяли бы использовать их без истребительного прикрытия, что сделало бы задачу завоевания превосходства в воздухе над линией фронта для истребителей второстепенной;
— гермокабина и кислородное оборудование, работающее весь полет;
— вооружение оптимизировать для задач ПВО.
Проводником этой точки зрения являлся Н.Н. Поликарпов, но разрабатываемый его ОКБ-156 истребитель И-180, который рассматривался как наиболее вероятная и желательная замена устаревшему парку самолетов И-16, не соответствовал ни взглядам на будущее самолетов этого класса ни ВВС, ни руководства ПГУ НКОП. По-видимому, уже к началу 1939 г. Поликарпов и сам считал самолет И-180 не вполне подходящим для ВВС КА. И на случай, если И-180 будет забракован, он начал прорабатывать два следующих проекта – И-62 (И-185) с двигателем воздушного охлаждения, который сразу вызвал определенную отрицательную реакцию у Заказчика, а затем И-61 (И-200) с двигателем водяного охлаждения, который пока не был представлен ни руководству ПГУ НКОП, ни ВВС. При этом, несмотря на положительный опыт применения самолета И-16 как фронтового истребителя, Поликарпов выбрал основные параметры самолетов И-61 и И-62 так, что лучше они подходили для решения задач противовоздушной обороны, где главная цель – высотные бомбардировщики. Это было сделано в ущерб качествам, необходимым для завоевания превосходства в воздухе над линией фронта и для борьбы с вражескими штурмовиками, пикирующими бомбардировщиками и истребителями. Поликарпов для этого продолжал развивать истребители-бипланы, добился принятия на вооружение самолета И-153 и разрешения начать проект И-190.
Смушкевич считал такие самолеты заведомо устаревшими.
Это породило полную дезориентацию конфликт взглядов и в среде ВВС, и в ПГУ НКОП, и ни в одном из этих ведомств пока не было общего видения перспектив развития истребительной авиации.
***
И-22, самолет «К», И-301 техническое предложение, истребитель.
В IV квартале 1938 г. Владимир Петрович Горбунов, в то время начальник 4-го (Технического) отдела ПГУ НКОП, в ведении которого находилось строительство и оснащение авиазаводов, поручил своему подчиненному инспектору этого отдела Семену Алексеевичу Лавочкину проработать техническое предложение на разработку нового истребителя для замены парка бипланов И-15бис, И-153 и монопланов И-16. Хотя для его отдела эта работа была непрофильной и не могла быть включена в план, он считал ее целесообразной по следующим причинам:
— в воздушных боях в ходе гражданской войны в Испании поставленные из СССР истребители И-15 и И-16 уступали полученным авиацией мятежников новым истребителям-монопланам (прежде всего, немецким Messerschmitt Bf 109B), и Заказчик именно это считает одной из главных причин назревавшего поражения в войне в целом;
— командование ВВС и руководство ПГУ и НКОП в целом недовольно работой ОКБ-156 Н.Н. Поликарпова – разработчика этих самолетов, которое не справляется с разработкой современных самолетов, в частности, работу по проекту И-17, на который затрачены очень большие средства, пришлось закрыть;
— причинами неудовлетворительной работы ОКБ Н.Н. Поликарпова, самого большого как по общей численности работников, так и по числу руководителей и собственно конструкторов является перегруженность заданиями (24 на 08.05.39 г., включая выполняемые на серийных заводах по самолетам этого ОКБ, тогда как другие ОКБ ПГУ НКОП, за исключением ОКБ Привалова, имели от 1 до 4 заданий) при отсутствии четкой организации их выполнения из-за громоздкости штатов этого коллектива;
— намечается большая реорганизация авиапромышленности, которая будет выделяться в отдельный наркомат, ее структура будет меняться и некоторые ее конструкторские организации, которые долго не дают практического выхода в виде серийных самолетов новых типов, будут упраздняться или разукрупняться, и последнее, скорее всего, коснется в первую очередь ОКБ-156 Поликарпова;
— будут создаваться новые самолетостроительные ОКБ для продвижения из тех молодых перспективных специалистов – считается, что они не обременены излишним консерватизмом и могут продвигать новые идеи, для осуществления которых эти новые коллективы будут усилены кадрами из упраздняемых или разукрупняемых ОКБ.
Но при этом на должности Главных конструкторов новых ОКБ были необходимы специалисты, уже имеющие не только образование, но и определенный опыт работы, в т.ч. на руководящих должностях. Этим требованиям С.А. Лавочкин соответствовал. В 1927 г. он закончил теоретический курс МВТУ, поступил преддипломную практику на Государственный авиазавод №22 в Москве, где подробно ознакомился с серийным выпуском бомбардировщиков Туполев ТБ-1. В конце 1929 г. Лавочкин защитил дипломный проект и далее он работает в группе Ришара ЦКБ-39 (проектирование поплавкового торпедоносца ТОМ-1 – первая конструкторская работа Лавочкина), далее в группе Лявиля – БНК ЦКБ-39 (проектирование двухместного истребителя ДИ-4). В феврале 1933 г. БНК объединено с бригадой №6 ЦКБ-39 (БОК) под руководством В.А. Чижевского и Лавочкин переведен на разработку экспериментального высотного самолета БОК-1 и одновременно сотрудничает на основании хоздоговоров в свободное от основной работы время с группой С.Г. Козлова в Военно-Воздушной Академии, которая разрабатывала свой проект тяжелого самолета, и по скоростному пассажирскому самолету ЗИГ-1 на заводе №89, разработку которого возглавлял А. Лявиль, а затем А.В. Кулев.
В 1934 г. БОК переводят на завод №35 в Смоленск, и Лавочкин переведен в ОПО-3 ЦКБ-39, где под руководством Д.П. Григоровича участвует в разработке истребителей ИП-1 и ИП-4 (ДГ-52) с динамо-реактивными пушками (ДРП, авиационные их варианты именовались также АПК) системы Л.В. Курчевского. В этой работе он взаимодействует с выделенным для производства ДРПК заводом Главного артиллерийского управления НКОП №38 в пос. Подлипки Московской обл. как производственная база ОКБ-8 ГАУ.
Курчевский считал, что причиной неудач с установкой его пушек на самолеты является неудачная конструкция самолетов с ними, и добился организации на этом заводе самолетостроительного ОКБ, куда пригласил Б.И. Черановского, В.Б. Шаврова, С.Н. Люшина и С.А. Шаврова. Первоначально планировалось, что каждый из них будет вести свое направление, но, в конце концов, пришлось сосредоточиться на одном главном проекте, и в 1935 г. Главным конструктором завода назначен С.А. Лавочкин и это была его первая руководящая должность такого уровня. Однако предложенный им совместно с Люшиным проект истребителя с АПК содержал слишком оригинальные решения, и 12 января 1936 г. был забракован.
В 1937 г. после проверки деятельности предприятий ГАУ, которая выявила в ней большие недочеты, Курчевский отстранен от всех должностей и обвинен в растрате больших государственных средств на заведомо бесперспективные работы и в создании совместно с оказывавшим ему покровительство маршалом Тухачевским организационных препятствий другим конструкторам. Курчевский 25 ноября 1937 г. приговорен к высшей мере наказания и расстрелян, все работы по самолетам с АПК были прекращены, ведшее их ОКБ-38 расформировано, а его работники распределены по другим организациям.
С.А. Лавочкин был направлен на работу в аппарат ПГУ НКАП, где не только приобрел опыт административной деятельности, но и смог подробно познакомиться с действительными возможностями советской промышленности. В то время с изменением технологий производства самолетов наметился разрыв между наращиванием темпов производства их самих, и поставок дюраля как основного материла для них. Это было связано не только с резким ростом металлоемкости новых авиационных конструкций (и прежде всего, именно по дюралю) и отставанием с вводом новых мощностей, что тоже имело место быть, так и другими обстоятельствами. Как раз в это время производился переход на новый сортамент листовых полуфабрикатов и профилей под растущие нагрузки на ЛА в полете и плазово-шаблонный метод сборки и увязки оснастки (ПШМ), требующий и новых технологических свойств материалов.
Само внедрение закупленной в США у фирмы «Дуглас» технологии ПШМ (а ведущими предприятиями в этом был авиазавод №84 и работавшее при нем по запуску в серийное производство самолета Douglas DC-3 конструкторское бюро В.М. Мясищева) столкнулось с серьезными трудностями. Впрочем, имели они отнюдь не объективные причины, и в ПГУ НКОП считали необходимым и возможным перевести на ПШМ все серийные самолетостроительные заводы НКОП, причем приспособив его к использованию не только металлических полуфабрикатов, но и древесины. В этом направлении уже велась большая работа, и Лавочкин был в курсе этого.
В это же время Лавочкин по хоздоговору работал с конструкторской организацией БРИЗ при Главсевморпути, где изобретатель О.Ф. Каплюр проектировал катер из древесины, пропитанной синтетической смолой и армированной стальной сеткой – каплюрита.
В то время в СССР различными ведомствами велись большие работы по увеличению механической прочности и устойчивости ее к воздействию воды (климата в целом) и микрофлоры древесины путем пропитки смолами под температурой +145…150 °С и создаваемым прессом давлением 10…11 кгс/кв.см. Получаемая таким образом бакелитовая и балинитовая фанера и дельта-древесина в виде пропитанного фенол-формальдегидной смолой тонкого листа или массива – доски, бруса пластифицировалась, превращаясь, по сути, в композиционный материал, состоящий из натуральной матрицы в виде волокнистой структуры древесины, и синтетического наполнителя – смоляного клея ВИАМ Б-3 (КБ-3).
К началу 1939 г. в СССР был начат промышленный выпуск материала ДПС-10 (дельта-древесина плиточная) в виде пропитанных клеем КБ-3 под указанными температурой и давлением березовых досок толщиной 15 или 17 мм, шириной 200 мм и длиной до 5 м с дальнейшим расширением номенклатуры полуфабрикатов.
Кроме того, велись опыты по изготовлению плосколистовой фанеры на бакелитовом клее и выклейки на нем же пространственных силовых конструкций (обшивок).
Лабораторные исследования показали, что бакелитовая фанера с числом слоев из березового шпона от 3 до 5 и с толщиной от 3 до 5 мм при большей на 14…10% плотности дает выигрыш в прочности на разрыв (временному сопротивлению) вдоль волокон внешних слоев на 7%, под 45 град. – на 67…100%, поперек – на 3…50%. Ее преимущество в прочности на срез в тех же условиях 67%, 17% и 54% соответственно, на скол по склейке вдоль волокон – на 20%, под 45 град. – на 100%. Такая фанера имеет больший модуль упругости в тех же условиях на 9% (кроме фанеры 3…4 мм из 5 слоев, который преимущества не имеет), 41% и 22…11%, выигрыш в модуле сдвига у нее до 8%.
Дельта-древесина при большей на 62,5% в сравнении с березовой фанерой плотности в виде листа имеет прочность на разрыв в плите в 3,4 раза больше, в листе – в 2,1…2,4 раза, модуль упругости плиты из дельта-древесины больше, чем у фанеры в 2,2…2,6 раза, удельная прочность ее выше, чем у фанеры в 2,1 раза, а удельная жесткость – в 1,4 раза.
В сравнении с листовым дюралем Д16 плита из дельта-древесины имеет плотность меньше в 2,2 раза, прочность меньше в 1,51 раза, но с учетом модуль упругости – меньше в 2,1…2,6 раза. С учетом меньшей плотности дельта-древесина имеет перед Д-16 преимущество в удельной плотности в 1,4 раза, при этом она уступает по удельной жесткости незначительно – в 1,1 раза.
Бакелитовая фанера и дельта-древесина в сравнении с массивом и особенно фанерой из березы и сосны значительно более устойчива к размоканию и к гниению, она выдерживает неблагоприятные атмосферные воздействия даже лучше, чем неанодированный дюраль, который при хранении самолета на воздухе в закрытых местах конструкции подвержен быстрой коррозии, а в анодированном и покрашенном виде по устойчивости к таким воздействиям сравним с дельта-древесиной.
Бакелитовая фанера и дельта-древесина намного устойчивее в сравнении с массивом и особенно фанерой из березы и сосны к возгоранию при пожаре топливной системы или при попадании зажигательной пули калибра 7,62…12,7 мм с высокотемпературным термитным составом. Если возгорание и происходит, огонь распространяется медленнее и легче тушится, а иногда и вовсе пожар имеет лишь вид тления. Горение конструкций из дюраля при попадании такой зажигательной пули или осколочно-зажигательного снаряда калибра 20…37 мм также развивается быстрее на конструкциях из обычной древесины и дюраля, который может давать «быструю вспышку».
Недостатками бакелитовой фанеры и дельта-древесины являются:
— высокая стоимость производства как смол для пропитки, так и самого процесса, необходимость для этого специального оборудования и выдерживания нужных условий в производственном помещении по температуре и влажности;
— нестабильность качества, требующая постоянных испытаний образцов (в конце концов установлено отдавать на испытания до нагружения расчетным усилием по 10 образцов на каждый вид испытаний от каждой партии с длительным хранением документов по всем результатам);
— из-за большей твердости в сравнении с деревом трудоемкость мехобработки и расход инструмента значительно больше, чем при обработке обычной древесины твердых пород;
— вредность производства, испарения компонентов смол и пыль, возникающая при механической обработке такой древесины вызывают поражение кожи, слизистых оболочек и легких – необходимы интенсивное проветривание производственных помещений и соблюдение техники безопасности, включая широкое применение средств индивидуальной защиты и личной гигиены.
Наконец, в 1938-1939 гг. в СССР велись опыты по созданию двух- и трехслойных композитных материалов из листового дюраля и дельта-древесины. По некоторым данным именно такой материал именовался «дюральмонд», по др. данным оно относилось ко всем видам упрочненной синтетическими смолами древесины.
С учетом достоинств и недостатков таких материалов, а также возможностей отечественной промышленности, С.А. Лавочкин, приняв предложение Горбунова разработать техническое предложение на создание нового истребителя, выбрал конструкцию с планером из бакелитовой фанеры и дельта-древесины с минимальным использованием дюраля – см. раздел о применяемых материалах. Бакелитовую фанеру и дельта-древесину в то время использовали и другие конструкторы.
В начале 1938 г. ПГУ НКОП выдало задание общественному КБ при Московском авиационном институте (руководитель группы П.Д. Грушин) на разработку скоростного легкого бомбардировщика и ближнего разведчика ББ-МАИ из бакелитовой фанеры, к концу 1938 г. самолет ББ-МАИ был достроен по планеру, но еще не сдан на летные испытания. Эта работа велась именно в МАИ и именно как экспериментальная, ПГУ не рассматривало серьезно возможности принятия на вооружение и развертывания серийного выпуска самолета ББ-МАИ, тем не менее, вероятно, именно Грушин сделал первую в СССР попытку использовать такой материал в конструкции самолетов.
Весной 1938 г. в ОКБ завода №292, которым руководил В.П. Яценко, началась разработка истребителя И-28, в конструкции планера которого была применена бакелитовая фанера. Однако не ясно, была ли включена в проект самолета И-28 такая фанера сразу, поскольку в постройку пошел только 7-й вариант проекта (И-28-7).
В то же время Лавочкин, по-видимому, первым предложил использовать бакелитовую фанеру и массив дельта-древесины, для изготовления не только обшивок, как на самолетах ББ-МАИ и И-28, но и силовых деталей планера – лонжеронов, бимсов, стрингеров, шпангоутов, нервюр.
Остальные конструкторы, прежде всего, А.С. Яковлев, также начали использовать такие материалы для этого вслед за Грушиным, Яценко и Лавочкиным и в меньших объемах.
При всем этом пока не было данных о технологических свойствах указанных материалов (например, о возможных скоростях и усилиях резания, износе инструмента при мехобработке) и о том, насколько долго они сохраняют свои механические свойства под атмосферными воздействиями. Для определения ресурса материала требуется значительное время.
Техническое предложение, включавшее общий вид самолета, центровочную ведомость, весовую сводку и основные летные данные в нулевом приближении, Лавочкин подготовил сам, для чего Горбунов освободил его от всей другой работы.
Выбирая параметры будущего самолета, Лавочкин, прежде всего, стремился получить наилучшие максимальные скорости на средних высотах, однако обеспечив самолету достаточную простоту и легкость управления, для чего:
— аэродинамическая схема классическая, не требующая специальных исследований экспериментов и исследований;
— предусмотрено применение дающих повышенное аэродинамическое качество на скоростях 500…600 км/ч новых аэродинамических профилей разработки NACA, документация на которые приобретена в США;
— компоновка с двигателем водяного охлаждения и расположением воздухозаборников нагнетателя в корневых частях крыла, а водяного радиатора – под средней частью фюзеляжа (как основных источников «вредного» аэродинамического сопротивления) обеспечивает бессрывное обтекание носовой ее части и дает малое общее аэродинамическое сопротивление самолета;
— удельная нагрузка на крыло выбрана несколько выше значений, принятых тогда для истребителей (включая самолет И-180 Поликарпова, но меньше, чем в прорабатываемых им же следующих проектах И-62 / И-185 и И-61 / И-200);
— центровка передняя, что улучшает продольную устойчивость, исключая непроизвольный срыв в штопор, упрощает управляемость на больших углах атаки, в то же время достаточно большие плечи оперения позволяют уменьшить его площадь, вес и сопротивление, создаваемое им.
В последних числах 1938 – начале 1939 гг. Горбунов и Лавочкин представили предложение на утверждение начальнику ПГУ НКОП М.М. Кагановичу. В приемной, по сути, случайно к ним присоединился М.И. Гудков, работавший в то время начальником 4-го отдела ПГУ НКОП, имея квалификацию старшего инженера. Начальник ПГУ ММ. Каганович предложение поддержал.
Примечание. Ответственная за все советское авиастроение организация ПГУ НКОП именовалась так с 21.12.1936 г., но даже в некоторых документах продолжало использоваться старое его название «Главное управление авиапромышленности» (ГУАП). Вместе с этим отчасти использовались и старые методы организации работ ведомства, которые были приняты еще в то время, когда предшественник ГУАП Всесоюзное авиационное объединение (ВАО) при Главном управлении металлопромышленности ВСНХ СССР был хозрасчетной, а не бюджетной организацией.
Изменение этого положения, не соответствовавшего законодательству и не способствовавшего эффективной работе ведомства, произошло только к концу 1937 г., когда был отстранен от должности и арестован ряд руководителей ведомства.
ГУАП, а затем ПГУ подчинялись Наркомату тяжелой промышленности – НКТП. С развитием промышленности СССР в целом и увеличением числа предприятий, в т.ч. и в гражданском секторе, аппарат НКТП перестал справляться с управлением ими. В 1938 г. из его состава выделяется Наркомат оборонной промышленности (НКОП), ПГУ остается в его ведении и разделяется на два Главка: Первое главное управление (за ним сохранено сокращение ПГУ, самолетостроительное) и Восемнадцатое главное управление (авиамоторостроительное). В том же году в 1-е и 18-е ГУ НКОП передано большое количество заводов, выпускавших оборудование и металлические полуфабрикаты для того, чтобы авиапромышленность могла сама обеспечивать себя всем необходимым.
11 января 1939 г. НКОП разделен на четыре самостоятельных наркомата, в числе которых появился Наркомат авиационной промышленности (НКАП, а также Наркоматы судостроительной промышленности НКСП, боеприпасов НКБ и вооружения НКВ). В НКАП вошли 86 заводов – он стал самым большим из перечисленных наркоматов. М.М. Каганович возглавлял ГУАП, а затем ПГУ с 1935 г., он остался и первым руководителем НКАП, поведя курс на формирование новых опытных конструкторских бюро авиапромышленности и стимулирования их к как можно более шировому созданию самолетов новых типов с тем, чтобы из многих проектов выбрать лучшие, провести конкурсные испытания и по их результатам выбрать самолеты данного назначения для принятия на вооружение и запуска в крупносерийное производство.
Предложение В.П. Горбунова в эту политику вписывалось, и потому было одобрено.
***
Проектирование самолета
Самолет «К» («ИС»), И-22, И-301 предварительный эскизный проект и тактико-технические требования, скоростной пушечный истребитель из упрочненной древесины.
В конце 1938 г. для развертывания опытных работ по истребителю из бакелитовой фанеры и дельта-древесины распоряжением Наркома авиапромышленности М.М. Кагановича была сформирована конструкторская группа в составе С.А. Лавочкина, В.П. Горбунова и М.И. Гудкова с несколькими техническим работниками, которой в качестве базы выделены помещения на заводе №167 в пригороде Москвы Кунцево. Эта группа пока не имела ни статуса ОКБ как отдельного предприятия, ни даже утвержденной штатной структуры, подчиняясь формально его Главному инженеру Л.И. Рыжкову, который имел ту же задачу, но в приложении к основной продукции завода №167.
Завод №167 введен в строй в 1938 г. как предприятие авиапромышленности для производства воздушных винтов для легкомоторных самолетов и лыж шасси. Выбор был определен тем, что именно на этом заводе под руководством Л.И. Рыжкова (по др. данным – Рыжова) была впервые в СССР отработана промышленная технология получения бакелитовой фанеры и дельта-древесины и производства деталей из этих материалов.
На этом заводе было возможно начать разработку эскизного проекта самолета и провести опытные работы по определению действительных механических и технологических свойств выбранных конструкционных материалов.
В то же время менять профиль этого агрегатного завода и создавать там условия для опытного производства самолетов, для чего требовалось бы его значительное расширение. Не снимались с завода №167 и лично с Л.И. Рыжкова и другие задания, прежде всего, по разработке технологии изготовления бронестекол.
Тем н менее, проектирование самолета было начато, и Главный инженер завода №167 Рыжков оказал помощь в пополнении конструкторской группы Горбунова, Лавочкина и Гудкова. В нее были включены сотрудники предприятия А.В. Кривякин, Ю.Б. Стурцель (начальник бюро крыла в бригаде Григоровича в ЦКБ-39, этим же он занялся и в новом коллективе), Мосолов (выбор основных размеров и построение общего вида самолета), Князев (прочностные расчеты), В.А. Пирлик (ранее также работал у Д.П. Григоровича).
По книге [Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР 1938 — 1950 гг. Материалы к истории самолетостроения. М., «Машиностроение», — 1988 г.], стр. 224 – самолету в это время присвоено обозначение И-22, в книге [Якубович Н. Все самолеты Лавочкина. М., «Яуза» — «ЭКСМО», — 2013 г.] на стр. 12 сказано, что это обозначение «чья-то выдумка, поскольку документальное подтверждение отсутствует», однако возможно этот автор просто его не нашел.
В документах, датированных I – II кварталом 1939 г., самолет именовался просто как «скоростной истребитель» или «скоростной пушечный истребитель» с добавлением «из упрочненной древесины» или без этого. Обозначение «ИС» означало, очевидно, просто «истребитель скоростной» и официально принято не было.
По линии НКАП проект получил обозначение «самолет К», которое сохранялось и за его дальнейшими модификациями.
Предварительный проект самолета «К», представлявший практически те же материалы, что составили и техническое предложение на разработку самолета, были подписаны, по-видимому, только Лавочкиным и в марте 1939 г. представлены в НИИ ВВС для получения заключения.
13 апреля 1939 г. начальник НИИ ВВС Филин и военкомом Холопцев подготовили сводку №00582 о состоянии опытного строительства самолетов на 1 апреля 1939 г., в которой указали, что этот предварительный проект к 1 апреля 1939 г. уже рассмотрен, замечания по нему выданы, пока работа ведется на заводе №167 и сосредоточена на вопросах технологии изготовления и прочности деталей из упрочненной древесины, а в дальнейшем – на определении ее ресурсных характеристик. Было отмечено, что для выполнения полного проекта и строительства опытного самолета на заводе №167 условий нет и работа будет передана на самолетостроительный завод №301. Решение об этом принято в конце марта 1939 г.
28 марта 1939 г. Нарком обороны маршал К.Е. Ворошилов утвердил план и ориентировочный бюджет поставок авиатехники УВВС на 1939 г. и планы по опытному самолетостроению и моторостроению на 1939-40 гг. В нем 8-м пунктом Главному конструктору А.А. Дубровину поручались работы по модификации самолета Р-10 под мотор М-62 (ХАИ-52), на что требовалось ориентировочно 1,5 млн. руб., которые должны были производиться на заводах №№ 135 в Харькове и 292 в Саратове. При этом ранее выданные ему задания по запуску в серийное производство на заводе №301 в г. Химки Московской обл. по французской лицензии легкого учебно-тренировочного самолета Кодрон С.690 и истребителя С.713 и разработке их модификаций, на что было выделено 300 тыс. руб., с него снималось, а взамен поручалось разработать «Скоростной пушечный истребитель из упрочненной древесины», на что предполагалось выделить ориентировочно 200 тыс. руб. Для этого группа Лавочкина, Горбунова и Гудкова с другими ее сотрудниками переводится с завода №167 на завод №301 в случае, если задания по самолетам С.690 и С.713 действительно будут сняты, что окончательно в то время решено не было.
С учетом приоритета заданий Дубровин не мог оставаться на заводе №301, и в начале 1939 г. переведен на завод №135, руководителем ОКБ-301 стал А.Г. Брунов (бывший заместитель Дубровина), группу прочности возглавлял В.В. Кондратьев. На начало 1939 г. работы по самолетам С.690 и С.713 они пока продолжали.
Завод №301 строился как мебельная фабрика для выпуска мебели для правительственных учреждений, но передан в Авиапром. Осенью 1937 г. там началась подготовка производства самолета УТ-2 конструкции С.А. Яковлева, которые вместе с самолетами УТ-1 те учебные задачи, что возлагались на самолеты Кодрон С.690 и С.713 полностью решали. Реконструирован и вступил в строй в 1938 г. В 1938-1939 г. на заводе построено 386 самолетов УТ-2, и они были основной продукцией предприятия.
В апреле 1939 г. заводе №301 для работ конструкторской группы Горбунова, Лавочкина и Гудкова выделены помещения в административном корпусе общей площадью 1000 кв.м и гараж, где началось оборудование цеха для строительства опытного образца самолета с планом предоставления дополнительных производственных площадей в дальнейшем.
В середине весны 1939 г. для обсуждения возможности создания новой авиатехники в Кремль к Сталину вызваны конструкторы, предложившие проекты новых самолетов – С.А. Лавочкин, М.И. Гудков, В.П. Горбунов, В.К. Таиров, С.В. Ильюшин, И.Ф. Флоров, А.А. Боровков, В.В. Шевченко и М.М. Пашинин, а также руководители моторостроительных ОКБ, в двигателях которых они выразили заинтересованность – В.Я. Климов, А.А. Микулин и А.Д. Швецов. Не были приглашены Поликарпов, Яковлев, Яценко, Туманский, а также ведущие специалисты «спецтехотделов НКВД». Секретарь Сталина А.Н. Поскребышев вызывал всех по одному на беседу, в которой участвовали Сталин, Председатель Совета Народных Комиссаров СССР В.М. Молотов, Нарком обороны К.Е. Ворошилов, Нарком авиапромышленности М.М. Каганович и зам начальника (командующего) ВВС Ф.А. Агальцов. Предложение Лавочкина, Гудкова и Горбунова о разработке «скоростного пушечного истребителя из упрочненной древесины» было одобрено и им было поручено такой самолет спроектировать и построить опытные образцы для статических прочностных и летных испытаний с передачей на Государственные испытания первого опытного самолета к концу 1939 г.
Это было оформлено протоколом, СНК дано поручение выпустить соответствующие руководящие документы, но еще до их выхода приказом по НКАП в мае 1939 г. директору завода №301 Ю.Б. Эскину поручено создать условия и выделить группе Лавочкина, Горбунова и Гудкова площади для конструкторских работ и строительства самолета по их проекту. При этом все трое конструкторов продолжали числиться работниками аппарата НКАП. В создаваемой на заводе №301 конструкторской группе им были подчинены те конструкторы ОКБ Дубровина, которые не переводились вместе с ним на завод №135, включая Брунова и Кондратьева. Также в ОКБ-301 были переведены выразившие желание вернуться к конструкторской деятельности работники Бюро новой техники ЦАГИ (в т.ч. Гринович, и др.), которое в то время сосредоточилось на сборе, обработке и рассылке предприятиям авиапромышленности материалов по зарубежной авиатехнике для ознакомления, и из других организаций. В реорганизуемое ОКБ-301 также пришел ряд конструкторов с определенным опытом работы в других КБ (большинство ранее было сотрудниками ЦКБ-39, в основном – бригады Д.П. Григоровича). Конкретный руководитель конструкторской группы пока определен не был, но подразумевалось, что им является В.П. Горбунов как старший по должности в НКАП.
С учетом отсутствия ясности с тем, какие именно тактико-технические требования будут к самолету выставлены окончательно, но ориентируясь скорее на взгляды руководства НКАП, чем командования ВВС, Лавочкин, Горбунов и Гудков разрабатывали одновременно два варианта самолета, отличавшихся силовой установкой, оборудованием и вооружением – см. ниже.
29 июля 1939 г. Комитет Обороны СССР издал ряд постановлений по разработке новых военных и гражданских самолетов различного назначения и о прекращении работ по проектам, оказавшимся бесперспективными – документы с №209 по №264.
Но с одной стороны в перечне известных номеров документов этой серии есть пропуски, с другой есть ссылки на постановления КО по такой тематике и от этой даты, но без упоминания номера, наконец, нет уверенности в том, что это все постановления по новым самолетам, подписанные в этот день.
Общим документом, определяющим основные пути развития советской авиации, слало Постановление Комитета Обороны СССР №217с «О проведении мероприятий по внедрению в серию новых и модернизированных истребителей, бомбардировщиков, штурмовиков, разведчиков, учебных и транспортных самолетов и по строительству новых опытных типов самолетов» от 29 июля 1939 г., однако по каждому из конкретных проектов, подпадающих под это Постановление, был выпущен и свой отдельный документ.
Согласно сведениям в источнике [Родионов И. Хронология авиации // http://www.airforce.ru/history/chronology/ со ссылкой на РГАЭ ф. 8044] 29 июля 1939 г. вышло постановление КО №243сс «О создании нового опытного самолета истребителя в 1939-1940 гг.», которое касалось именно самолета Лавочкина, Горбунова и Гудкова, который там назван «И-301 с мотором М-105 с турбокомпрессором ТК-2» и требовало передать первый опытный самолет на испытания к 1 февраля 1940 г.
Однако там текст документа не приведен и дана пометка с пометкой на тот же архивный фонд, что касается он скоростного истребителя с М-106, который разрабатывался С.Г. Козловым и М.М. Шишмаревым в общественном КБ ВВА и должен был строиться на заводе №156.
В тот же день 29 июля 1939 г. В.П. Горбунов подал заявление од освобождении от занимаемой в аппарате НКАП должности.
Примечание по обозначению самолета. В 1930-х гг. в СССР для обозначения разрабатываемых самолетов в документах промышленности должны были применяться шифры из выбираемых случайным образом букв – в данном случае «самолет К» или «объект К». В своих документах командование ВВС как их заказчик присваивало обозначение, состоящее из одной или нескольких букв, обозначающих назначение самолета, и порядкового номера конкретного типа такого назначения. По некоторым данным этому самолету по линии ВВС присвоено обозначение И-22, которое было принято и промышленностью. Но с начала 1930-х гг. с развитием системы планирования с одной стороны и с увеличением числа типов самолетов, находящихся в разработке, производстве и на вооружении наблюдается резкий рост объемов документооборота, ведшим его работникам стало трудно ориентироваться в таких шифрах, что привело к некоторому упрощению системы обозначений. К данному самолету были применены такие упрощенные обозначения – «ИС» («истребитель скоростной»), которое оказалось неудачным, потому что в то время могло быть отнесено и ко многим другим самолетам, а также И-301, т.е. «истребитель разработки завода №301».
4 августа 1939 г. вышел приказ по НКАП №229сс «в исполнение постановления Правительства N 243сс от 29 июля 1939 г.», определяющий порядок работ, но кадровые вопросы, очевидно, не затрагивающий.
31 августа 1939 г. вышел приказ по НКАП №249сс в дополнение к приказу по НКАП №229сс от 04.08.39 г. В разных источниках приводятся различные его формулировки.
В источнике [Родионов И. Хронология авиации // http://www.airforce.ru/history/chronology/ со ссылкой на РГАЭ ф. 8328] приведена такая формулировка:
«Согласно приказа НКАП от 31 августа 1939 г. откомандировать с 1 сентября в распоряжение директора завода 301 начальника 4 отдела В.П. Горбунова и инспекторов отд. С.А. Лавочкина и М.И. Гудкова. И.о. начальника 4 отд. назначить С.И. Беликовского».
Т.е. указанные товарищи оставались работниками аппарата НКАП и были лишь откомандированы на завод №301.
В книге [Якубович Н. Все самолеты Лавочкина. М., «Яуза» — «ЭКСМО», — 2013 г., стр. 12] сказано так:
«В связи со специальным постановлением правительства №243 и в дополнение к моему приказу №229 от 4 августа 1939 г. приказываю:
Начальнику 1-го Главного управления освободить от работы т.т. Горбунова В.П., Лавочкина С.А. и Гудкова М.И. с 1 сентября 1939 г.
Тов. Горбунова назначаю руководителем Бюро по машине «СИ» и его заместителями по проектированию – т. Лавочкина С.А., по производству – т. Гудкова М.И.».
Согласно этой трактовке указанные товарищи работниками аппарата НКАП уже не являлись, был назначен «руководитель бюро» (но не Главный конструктор ОКБ) и его замы.
Какой бы ни был истинный текст приказа, к тому времени по факту Лавочкин, Горбунов и Гудков в аппарате НКАП уже не работали, находясь на заводе №301 и выполняя проект предложенного ими истребителя, который, как сказано выше, делался в двух вариантах.
Уже тогда были определены окончательно общий вид и компоновка самолета, применяемые конструкционные материалы и его основные технологические особенности, которые останутся и в дальнейшем, но подробно о них будет сказано в разделе, посвященном окончательному варианту эскизного проекта со всеми изменениями, по которому строился первый опытный самолет. Здесь же будут даны лишь общие сведения о двух первых вариантах эскизного проекта, ни один из которых не был выполнен в полном объеме.
Общим всех первых вариантов проекта являлись:
— классическая аэродинамическая схема с передней центровкой, дающей достаточный запас продольной устойчивости;
— обтекаемые формы, рассчитанные на достижение максимального аэродинамического качества в горизонтальном полете на большой скорости (об этом подробно будет сказано в разделе по окончательному проекту самолета);
— силовая установка с V-образным 12-цилиндровым двигателем жидкостного охлаждения (возможно использование дистиллированной воды или антифриза) конструкции КБ-26 В.Я. Климова – рассматривались М-105 и М-106 в различных модификациях.
В августе 1939 г. считалось, что в постройку пойдут оба варианта проекта. Постановление №243, на основании которого самолет строился, предполагало постройку двух летных опытных образцов самолета. Но это требовалось не для их сравнения с разными силовыми установками, а для внесения в конструкцию и комплектацию второго опытного образца доработок по результатам испытаний первого, чтобы он мог быть испытан в таком виде и в случае принятия на вооружение служить эталоном для серийного производства самолета.
И-301 М-105ТК (М-105 2ТК-2) эскизный проект в 1-м варианте и натурный макет, высотный скоростной истребитель и перехватчик ПВО из дельта-древесины.
Рабочее проектирование начато в ОКБ-301 в мае 1939 г. с расчетом на достижение следующих летных данных:
— максимальная скорость 650…675 км/ч на высоте 9000 м;
— практический потолок 12000 м;
— дальность полета на скорости, равной 90% от максимальной на высоте 1000 м – 600 км;
— посадочная скорость 110…120 км/ч.
Тактико-технические данные, полученные по расчету – см. табл.
Силовая установка:
— для достижения заданных высот и скоростей полета применен существовавший в то время в опытном образце двигатель М-105ТК (М-105 2ТК-2), разработанный КБ-26 Климова для самолетов бомбардировочной авиации на базе М-105-1СК;
— по результатам стендовых испытаний (а летные к лету 1939 г. еще не были начаты) определена мощность на взлете 1100 л.с., мощность на I границе высотности стенда 4500 м – 1050 л.с., мощность на больших высотах определена не была из-за отсутствия расчетного аппарата и испытательного оборудования, и Лавочкин в расчете принял значение 1000 л.с. на высоте 8500 м;
— наддув двигателя комбинированный, осуществляется 1-скоростным ПЦН и двумя турбокомпрессорами ТК-2 с автоматическим регулированием давления путем перепуска воздуха;
— ПЦН установлен на заднем картере мотора – как и на двигателе М-105-1СК;
— вход воздуха в ПЦН – через один воздухозаборник под мотоотсеком;
— турбокомпрессоры установлены на трубчатой раме на задней части мотора по бокам ПЦН;
— вход воздуха в каждый из турбокомпрессоров – через отдельный воздухозаборник на верхних панелях мотоотсека;
— все воздухозаборники системы наддува – секторные, не выходящие за теоретический контур носовой части фюзеляжа и не ухудшающие ее общую обтекаемость;
— карбюратор 6К-105 мотора М-105 представляет собой фактически 6 отдельных карбюраторов, объединенных общей системой управления;
— топливо в карбюраторы подается насосом БНК-6, а воздух – от системы наддува, в данном случае – из ПЦН к диффузорам на нижней части карбюраторов (как и на базовом варианте мотора), а из турбокомпрессоров – через боковые диффузоры (т.е. карбюраторы этой модификации были доработаны);
— турбины привода ТК-2 выведены через в сопла-насадки на левый и правый борт мотоотсека;
— воздушный винт изменяемого шага, автоматический с поддержанием постоянных оборотов регулятором на двигателе и с управлением газом путем изменения шага лопастей, а не оборотов, автоматика его – обратного действия, т.е. для увеличения шага давление в рабочих полостях его гидравлического механизма уменьшается и наоборот, что позволяет уменьшить размеры и массу этого механизма (связанные с этим недостатки выявлены еще не были);
— топливная система состоит из двух главных баков в центроплане крыла и расходного в мотоотсеке, все они протектированы;
— система смазки двигателя закрытая циркуляционного типа с установкой одного подковообразного сотового радиатора в обтекаемом тоннеле под мотоотсеком сразу за воздухозаборником ПЦН так, что он выступает за теоретический контур НЧФ минимально, регулирование температуры масла – подвижной створкой на выходе;
— система охлаждения двигателя закрытая циркуляционного типа с повышенным давлением пара, что позволило уменьшить размеры сотового радиатора с прямоугольной фронтальной поверхности, которая более чем на половину «утоплена» в фюзеляж за сиденьем пилота, выступающая часть закрыта тоннелем минимальных размеров и прямоугольного сечения, воздух входит в радиатор и выходит из него по профилированным каналам, регулирование температуры охлаждающей жидкости – подвижной створкой на выходе;
— особенностью двигателя М-105ТК 2ТК-2, не предназначенного для установки на самолеты-истребители, является установка насоса гидросистемы в развале цилиндров, что препятствует установке там пушки, а также отсутствуют места подключения синхронизаторов для носовых пулеметов, так сделано из-за необходимости разместить дополнительные агрегаты наддува, в середине 1939 г. Лавочкин обратился к Климову с предложением разработать модификацию двигателя, пригодную к установке на самолеты-истребители.
***
Общие особенности планера выбраны с учетом рекомендаций, выработанных в 1938 г. Н.Н. Поликарповым и разосланных самолетостроительным ОКБ:
— для крыла и оперения применены закупленные в США скоростные профили, разработанные NACA, которые обеспечивают плавный характер кривой зависимости коэффициентов подъемной силы и сопротивления до наступления их критических значений без «скачка» на средних углах атаки, характер пограничного слоя обтекающего воздуха – турбулентный уже на малых углах атаки, но сопротивление крыльевых профилей меньше, чем у профилей серии «Кларк», применявшихся для истребителей ранее;
— обводы фюзеляжа выбраны так, что сечения изменяются по возможности плавно, миделево сечение сдвинуто назад, для чего установка радиатора охлаждения двигателя смещена под кабину летчика;
— стыки крыла и оперения с фюзеляжем закрыты развитыми зализами;
— рассматривались варианты компоновки с кабиной обычной и герметичной – вентиляционного типа, «светлой» (т.е. не с иллюминаторами, а с фонарем с остеклением большой площади).
***
Вооружение:
— два пулемета ШКАС калибра 7,62 мм установлены над двигателем для синхронной стрельбы через диск винта, но возможность подключения синхронизаторов на существующем моторе М-105ТК 2ТК-2 пока отсутствовала;
— два пулемета БК калибра 12,7 мм установлены в крыле в местах стыка центроплана и его отъемных частей с боекомплектом по 250 патронов;
— под ОЧК могут быть установлены 8 реактивных орудий РО-82 «Флейта» для снарядов РС-82 для стрельбы по воздушным неманевренным целям;
— прицел колиматорный.
Проект в этом варианте делался с опережением и в более полном объеме, чем во 2-м варианте.
На заводе №301 строится натурный макет самолета в этом варианте.
1 сентября 1939 г. в НИИ ВВС ведущий инженер Таракановский составил «Тактико-технические требования к одноместному скоростному истребителю плана опытного строительства 1940 года часть 1. Конструкции Горбунова, Лавочкина, Гудкова. В дальнейшем он вел все работы по самолету по линии Института.
ТТТ были составлены по предложенным разработчиком как для высотного истребителя, при этом НИИ ВВС не настоял на их изменениях в том направлении, в котором видел такие самолеты зам начальника ВВС В.Я. Смушкевич. Из-за этого разрабатываемый самолет оптимизировался для решения задач ПВО, но терял способность эффективно бороться с фронтовой авиацией противника, включая пикирующие бомбардировщики Юнкерс Ju 87. В войне в Испании противник показал возможность их массированного применения с прикрытием современными истребителями, нанося республиканским войскам очень чувствительные потери.
В то же время по настоянию НИИ ВВС в ТТТ на самолет И-301 были введены некоторые требования, которые приближали самолет к «универсальным ТТТ» в видении Я.В. Смушкевича.
Во-первых, предусмотрено достижение скоростной дальности 1000 км/ч, для чего следовало выпустить модификацию самолета с двумя вариантами заправки – нормальным и перегрузочным. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что требование это было выставлено еще до того, как недостаточная дальность одномоторных истребителей проявилась в боях на Западном фронте II мировой войны. Впервые этот вопрос там встал действительно остро с началом массированных бомбардировок Британских о-вов летом-осенью 1940 г. и для английской авиации ПВО, и для немецких истребителей, выполнявших сопровождение бомбардировщиков. Хотя в гражданской войне в Испании, в войнах в Китае, на Халхин-Голе и с Финляндией недостаток дальности самолетов И-16 ощущался лишь в отдельных операциях, ВВС сочли это главным недостатком самолета (даже в большей мере, чем нехватка скорости на фоне более новых зарубежных истребителей), добились разработки для И-16 подвесных баков и теперь настаивали на улучшении дальности проектируемых новых истребителей. Для этого предполагалось ввести подвеску дополнительных сбрасываемых баков на унифицированных балочных держателях (БД) под крылом.
Во-вторых, предусмотрено улучшить приспособленность самолета для непосредственной поддержки войск. Для этого было признано необходимым:
— обеспечить установку мотор-пушки калибра 20 или 23 мм с возможностью стрельбы как по воздушным, так и по наземным целям;
— обеспечить возможность пуска реактивных снарядов РС-82 как по воздушным, так и по наземным целям;
— обеспечить возможность подвески фугасных и осколочных бомб на те же подкрыльевые держатели, что и ПТБ, и прицельного сбрасывания их с пикирования.
2 сентября 1939 г. вышел приказ по НКАП №287с «Для обеспечения быстрейшего проектирования и постройки скоростного истребителя с М-105А ТК-2 конструкции Горбунова, Лавочкина, Гудкова на заводе 301 в срок, установленный Правительством», который определял доукомплектование ОКБ и предоставление ему дополнительных производственных мощностей для завершения постройки натурного макета самолета И-301 и опытных образцов.
В середине сентября 1939 г. изменения в проект И-301 по замечаниям Заказчика были внесены:
— предложена съемная установка мотор-пушки с боезапасом 80 патронов (точного указания на то, какая именно пушка применена, найти не удалось, но вероятнее всего имелась ввиду пушка МП-6 или ПТБ-23 системы Таубина – Бабурина, которая имела встроенный магазин на 81 патрон, состоящий из 9 обойм по 9 патронов с механизмом передвижения обоймы, это была самая сложная часть пушки);
— при установке мотор-пушки боекомплект крыльевых пулеметов БК сокращался до 25…30 патронов на ствол);
— проработана установка ПТБ;
— проработано бомбардировочного вооружения;
— сделаны уточненные расчеты веса и летных данных с этими изменениями, которые показали, что снижение максимальной скорости на большой высоте незначительно.
В таком виде проект утвержден НКАП, хотя соответствующие изменения в конструкцию двигателя М-105ТК его разработчиком КБ-26 внесены так и не были.
17 сентября 1939 г. эскизный проект самолета «К» (И-301) был представлен к защите в НИИ ВВС.
18 сентября 1939 г. в НИИ ВВС началась защита эскизного проект самолета «К» (И-301) перед Государственной комиссией, председателем которой был назначен ведущий инженер Института М.И. Таракановский, хотя это была прерогатива старшего комсостава ВВС или, по крайней мере, один из руководителей НИИ ВВС. Такое положение дел объяснялось нехваткой времени для ознакомления такого специалиста с проектом, а Таракановский им уже ранее занимался.
20 сентября 1939 г. в НИИ ВВС состоялось заседание Государственной макетной комиссии, и макет самолета И-301 утвержден с замечаниями.
27 сентября 1939 г. НИИ ВВС направил ПГУ НКАП свой проект «Плана опытного строительства сухопутных самолетов на 1940-41 год (истребители скоростные)», в который самолет И-301 был включен.
***
И-301 М-106П предварительный проект во 2-м варианте, высотный скоростной истребитель и перехватчик ПВО из дельта-древесины.
Рабочее проектирование начато в ОКБ-301 в мае 1939 г. одновременно с 1-м вариантом проекта с расчетом на достижение следующих летных данных:
— максимальная скорость 600…625 км/ч на высоте 6000…7000 м;
— практический потолок 11000 м;
— дальность полета на скорости, равной 90% от максимальной на высоте 1000 м – 600 км;
— посадочная скорость 110…120 км/ч.
Силовая установка:
— двигатель М-106П взлетной мощностью 1350 л.с. с наддувом от центробежного нагнетателя с приводом от мотора через турбомуфту, граница высотности – 2000 м;
— воздухозаборник ПЦН и остальное в силовой установке – как в 1-м варианте проекта, за исключением отсутствием агрегатов турбонаддува.
Планер и системы:
— как в 1-м варианте проекта, но кабина рассматривалась только негерметичная.
Вооружение:
— одна пушка калибра 20 мм (МП-20 – ШВАК) или 23 мм (ПТБ-6, ПТБ-23) в развале цилиндров мотора для стрельбы через его выходной вал;
— два пулемета ШКАС калибра 7,62 мм установлены над двигателем для синхронной стрельбы через диск винта;
— под ОЧК могут быть установлены реактивные орудия РО-82 «Флейта» для снарядов РС-82 для стрельбы по воздушным неманевренным целям;
— прицел колиматорный.
Хотя этот проект начат исполнением одновременно с 1-м вариантом с М-105ТК, он продвигался медленнее, т.к. должен был осуществляться на 2-м опытном самолете.
Рассмотрение проекта истребителя И-301 М-106П в НКАП и НИИ ВВС прошло вслед за первым вариантом с двигателем М-105ТК.
Итоги рассмотрения эскизного проекта самолета И-301 в сентябре 1939 г.
К обоим проектам (с двигателями М-105ТК и М106П) высказаны следующие замечания:
— расчеты не подкреплены данными продувок моделей самолета в аэродинамической трубе;
— распределение агрегатов съемного оборудования в весовой сводке самолета не соответствует нормам;
— расчетные летные данные на малых и средних высотах недостаточны для действий в условиях фронта;
— расчет летных проведен на заниженные мощности предлагаемых двигателей (однако не ясно, на основании чего это замечание высказано).
Заказчиком было высказано пожелание иметь возможность усиливать защищенность самолета от огня с земли, установив замки для крепления гнутого бронелиста под радиатором системы охлаждения двигателя, введя его в состав съемного оборудования.
Руководитель ОКБ-301 В.П. Горбунов эти замечания принял и поручил С.А. Лавочкину проект переработать для их устранения.
Однако этому, а также строительству опытных образцов препятствовал ряд обстоятельств.
В то же время Государственная комиссия не обратила должного внимания на обстоятельства, которые действительно могли препятствовать успешному продвижению проекта.
Несмотря на приказ по НКАП от 02.09.39 г., мощности ОКБ и завода №301, направленные на выполнение задания по самолету И-301, оставались недостаточными. Наряду с приходом новых специалистов в 1939 г. наблюдался и их отток. Например, к концу года уволился и перешел на завод №1 и затем в Опытный конструкторский отдел А.И. Микояна инженер-конструктор А.Г. Брунов, ставший вскоре одним из главных разработчиков самолетов «МиГ».
28 сентября 1939 г. временно исполняющий обязанности начальника НИИ ВВС военинженер 1-го ранга Лосюков и и.д. военкома НИИ ВВС батальонный комиссар Холопцев письмом №001498 помощнику начальника ВВС комдиву Алексееву указывали на то, что работы по постановлению КО №243 по 1-му самолету И-301 выполнены только на 15%, а по 2-му – на 10%. В подготовленной 31 декабря 1939 г. по линии ВВС справке по состоянию опытного строительства самолетов отмечалось, что «…строительство истребителей (ЦАГИ, Горбунова и Лавочкина, Сухого), которые согласно решений КО должны быть предъявлены на испытания в 1940 г., идет неудовлетворительно и если НКАП»ом не будут сейчас же приняты решительные меры, сроки их готовности также могут быть сорваны».
В то же время руководство НКАП, ОКБ и завода №301 так не считало. В действительности отставание если и было, то не так уж и велико. При этом руководство ВВС как заказчика не обращало внимания на проблемы, которые могли стать действительно препятствием для выполнения работ в срок, и не оказывало помощи в их решении СНК, КО и НКАП путем соответствующего изменения издаваемых ВВС тактико-технических требований, и прежде всего:
— несоответствие конструкции двигателя М-105ТК требованиям для применения на самолетах-истребителях;
— выбор реального калибра и типа авиапушек.
На стендовых испытаниях пушки МП-6 (ПТБ-23) разработки КБ-16 НКВ (главные конструкторы Я.Г. Таубин и М.Г. Бабурин) были выявлены серьезные конструктивные недостатки:
— сила трения деталей механизма неравномерна, что приводит к задержкам при стрельбе;
— из-за повышенной скорости прихода назад затворного узла повышалась сила отдачи и нагрузки на детали, наблюдались поломки.
Предложение изменить схему пушки ее Главный конструктор Туабин отверг, т.к. это означало не только новую конструкцию, но и конструкцию, в которой у КБ не было бы практического опыта. Увеличение хода затвора снижало усилия, но увеличивало габариты пушки. Дефекты устранялись изменением материала, конструкции и улучшением притирки деталей.
В ходе испытаний на самолете Ильюшин БШ-2 выявлены новые дефекты пушки и ее установки:
— низкая надежность (прежде всего, заклинивания системы подачи обойм магазина из-за воздействия на него набегающего потока, но были поломки и деталей самой пушки);
— сила отдачи превышает заявленные КБ-16 2200 кгс (по данным 7 отдела ЦАГИ – 5000 кгс, по замерам ОКБ-39 – до 5200 кгс; с одной стороны надежная методика оценки отдачи пушки в самолете начали разрабатывать только в 1942 г., с другой стороны для пушки ВЯ-23 она также оказалась порядка 5000 кгс).
Остальные дефекты для самолета И-301 были несущественны, но для него, и других истребителей пушка с магазинным питанием оказалась крайне неудобной в установке. Несмотря на то, что ряд конструкторов КБ-16 НКВ сами предлагали переоборудование пушки МП-6 под ленточное питание, Таубин, заручившись поддержкой некоторых руководителей своего наркомата и Наркомата обороны, добился запуска пушки МП-6 в серийное производство в том виде, в котором она тогда была, мало того, дело было представлено так, что пушка все испытания успешно прошла, за что Таубин был награжден орденом Ленина. Но выпуск пушек ПТБ-23 шел с постоянным отставанием от плана из-за ее нетехнологичности, серийные изделия имели те же дефекты, что и опытные, плюс новые, которые стали следствием отсутствия селективной сборки и особой подгонки деталей, невозможных при массовом производстве. При этом большинство пушек ПТБ-23 сдавалось в крыльевом варианте.
Запуск пушки ПТБ-23 в серию состоялся в октябре 1940 г., при этом за год, с сентября 1939 г., КБ-16 не предприняло действенных мер по устранению дефектов орудия.
Еще большие трудности для постройки самолета И-301 в считавшемся тогда основном варианте проекта с двигателем М-105ТК были задержки с его доводкой и с обеспечением установки на самолеты-истребители, для чего требовалось обеспечить установку и подключение вооружения. Подходящий для самолета И-301 двигатель М-106П на испытания своевременно подан не был и осенью 1939 г. возможные сроки получения его летного экземпляра оказались совершенно не ясны.
Невнимание и НКАП, и ВВС к этим вопросам и привело к задержке с работами по самолету И-301, проект которого пришлось переделывать, при этом ОКБ и завод №301 изыскивали пути этого, силы и средства практически самостоятельно, не получив действенной организационной поддержки ни по линии своего ведомства, ни со стороны Заказчика.
В создавшейся обстановке руководитель ОКБ-301 В.П. Горбунов принял решение еще об одной переработке проекта. Он поручил С.А. Лавочкину учесть оставшиеся неудовлетворенными замечания заказчика, переработать силовую установку и вооружение самолета под те образцы комплектующих изделий, которые действительно можно получить в такие сроки, чтобы успеть закончить опытные образцы к плановым датам начала летных испытаний. При этом ожидалось снижение располагаемой мощности силовой установки, и чтобы не допустить значительного падения летных данных, Лавочкин рассмотрел также возможности улучшения местной аэродинамики и снижения веса конструкции самолета без потери прочности.
Итогом этой работы стал окончательный проект самолета И-301, который и пошел в постройку.
Листая таблицы по этой ссылке, можно найти следующие справочные данные:
— Тактико-технические требования и расчетные данные самолетов И-301 в первых вариантах проекта
— Вооружение и спецоборудование самолетов И-301 в первых вариантах проекта
Смысл использованных в статье и таблицах определений, понятий и сокращений можно узнать, открыв наш краткий словарь по авиации и ракетной технике
Список использованных источников будет дан в последнем разделе Справочника, посвященном этому самолету
