Сделано в СССР. Альтернативные истребители И-20. Часть 1 Разработка проекта

Сделано в СССР. Альтернативные истребители И-20. Часть 1 Разработка проекта

Данная статья является продолжением статей «Сделано в СССР. Уловка 22. Альтернативный истребитель ВТ-22», «Сделано в СССР. Альтернативные истребители И-16» и «Сделано в СССР. Альтернативные истребители И-18». Перед тем как выложить статью я хочу поблагодарить уважаемого коллегу товарища Сухова за модели альтернативных истребителей, на основе которых был создан И-20, и уважаемого коллегу Евгения Аранова за консультацию по советскому авиационному вооружению времен Великой Отечественной войны.

Начало работ Николая Николаевича Поликарпова над истребителем с мощным 18-цилиндровым поршневым двигателем воздушного охлаждения можно датировать второй половиной 1937 года, когда в конструкторском бюро была получена информация об авиамоторе М-70, представлявшем собой «удвоенный» двигатель М-25. Эскизный проект, получивший обозначение ЦКБ-24, представлял собой низкоплан, разработанный на основе планера истребителя И-16, с вписанным в него двигателем М-70. С этим новым авиационным мотором, развивавшим на высоте 2500 метров 1500 л.с. [1], истребитель должен был разгоняться до фантастической на тот момент скорости 650 км/ч и иметь вооружение из четырех пулеметов ШКАС. Вскоре работы по данному двигателю были прекращены, и проект ЦКБ-24 был сдан в архив. Однако опыт работ по ЦКБ-24 не пропал даром и был использован при создании проекта ЦКБ-29 (будущего истребителя И-18).

схема проекта истребителя ЦКБ-24 с вооружением из четырех 7,62-мм пулеметов

гипотетический вариант окраски проекта истребителя ЦКБ-24 с вооружением из четырех 7,62-мм пулеметов

Второй подход к созданию истребителя с мощным 18-цилиндровым поршневым двигателем был сделан в ноябре 1939 года, когда в конструкторское бюро Николая Поликарпова были присланы основные характеристики авиадвигателей, которые в ближайшем будущем могла предложить конструкторам самолетов отечественная промышленность. По части перспективных двигателей воздушного охлаждения дела выглядели следующим образом:

Из перечисленных двигателей Поликарпову наиболее интересным и многообещающим представлялся М-90, с первоначально заявленной мощностью 1600 л.с.. В отношении этого двигателя отмечалось, что спроектирован он был за рекордно короткий срок – в периоде 15 мая по 15 августа 1939 года. Уже 29 ноября того же года первый образец М-90 поставили на испытательный стенд, на котором произвели его пробные запуски. Через несколько месяцев проектные и доводочные работы по двигателю шли по плану, поэтому в мае 1940 года планировалось приступить к его государственным испытаниям.

Несмотря на подобные оптимистические настроения двигателистов, мнение Николая Поликарпова в отношении отечественных авиамоторов не было однозначным. Он понимал, что названные двигатели скорее всего не появятся в назначенные сроки, и поэтому имел некоторую надежду на другие варианты получения мощных силовых установок. В частности, конструктор неоднократно обращался к руководству авиапромышленности с просьбой закупить лицензии на мощные импортные авиадвигатели, выполненные по схеме двухрядной звезды. Особый интерес вызывали американские двигатели Pratt & Whitney Twin Wasp с мощностью от 1200 л.с. и выше, а также немецкий двигатель BMW 801 с мощностью 1500-1600 л.с..

Однако в декабре 1939 года в связи с разразившейся войной с Финляндией американцы объявили эмбарго на поставки Советскому Союзу военной техники и военных материалов, а в январе 1940 года Германия отказались продавать двигатель, заявив, что он является недоведенным.

Николай Николаевич окончательно понял, что шансы на приобретение импортного авиадвигателя весьма призрачны, поэтому все свои надежды связал с отечественным мотором М-90 и именно под него начал разработку нового истребителя. Уже к концу января 1940 года в наркомат авиапромышленности (НКАП) были представлены схемы и пояснительная записка к эскизному проекту скоростного истребителя под двигатель М-90 (габаритный диаметр 1290 мм). Кроме М-90 предполагалось использование М-71 и М-81 (габаритный диаметр обоих моторов составлял 1375 мм).

Указывалось, что самолет спроектирован по типу И-16 и И-18, имеет деревянный фюзеляж и металлическое крыло с дюралевой обшивкой и что двигатель оснащен оригинальным капотом с центральным воздухозаборником. Для повышения маневренности и более точного прицеливания его пулеметное вооружение – два БС и два ШKAC – должно было быть установлено в фюзеляже по типу И-18 на универсальном лафете. Профиль крыла NACA 230 (14% относительной толщины в корне крыла и 8% – у законцовок).

Эскизный проект, получивший внутризаводское обозначение ЦКБ-38 и в целом напоминавший И-18 с двигателем М-90, характеризовался следующими расчетными характеристиками:

схема проекта истребителя ЦКБ-38 с вооружением из четырех пулеметов (два БС и два ШKAC)

гипотетический вариант окраски проекта истребителя ЦКБ-38 с вооружением из четырех пулеметов (два БС и два ШKAC)

В феврале 1940 года экспертная комиссия НКАП рассмотрела проект нового истребителя Поликарпова и признала его перспективным, а дальнейшую реализацию целесообразной. К середине марта было в основном завершено рабочее проектирование ЦКБ-38 М-90, но все эти работы пошли прахом из-за присланных из НКАП новых требований к самолету-истребителю. Официальным поводом к выпуску уточненных требований были итоги только что завершившейся войны с белофиннами, однако фактически в них были включены данные разведки о перспективных машинах, которые разрабатываются и поступают на вооружение в развитых капиталистических странах (Великобритания, Франция, Германия, Италия, Япония и Соединенные Штаты). Как уже было сказано ранее (см. «Сделано в СССР. Альтернативные истребители И-18»), от истребителя требовались мощное пушечное вооружение, большая дальность полета на скорости 0,9 максимальной и лучшие маневренность и взлетно-посадочные характеристики.

Если в случае с уже выпускавшимися серийно управление ВВС РККА в вопросе вооружения частично снизило свои требования, согласившись на замену пулеметов 20-мм пушками, то для разрабатываемого истребителя оно настояло на вооружении в виде перспективных пушек уменьшенной баллистики калибром 23 и 37 мм [2]. Вооружение должно было состоять из четырех 23-мм синхронизированных пушек с боезапасом 120 снарядов либо двух синхронизированных 23-мм пушек с боезапасом 120 снарядов и двух крыльевых 37-мм пушек с боезапасом 30 снарядов (по планам военных одной из задач этого варианта самолета должно было стать уничтожение легких и средних танков противника).

Примерно в это же время требования к перспективному палубному истребителю были выданы главным управлением (ГУ) ВВС РККФ. По большей части эти требования были схожими, но имелись отличия, связанные с морской спецификой. Намучавшись с деревянно-перкалевыми бипланами, морские летчики хотели получить цельнометаллические машины.

Требования моряков к взлетно-посадочным характеристикам мало отличались от требований их сухопутных коллег, а что касается дальности полета и вооружения, то главном управлении (ГУ) ВВС РККФ считало, что советским палубным машинам нужны бóльшая дальность полета над морем и менее мощное вооружение. В ГУ ВВС РККФ справедливо полагали, что над морем помимо дальности полета важна и его продолжительность и потому соглашались на расчет дальности полета на крейсерской скорости (при 60% мощности двигателя). Также моряки считали, что основными противниками советской палубной авиации будут одномоторные палубные машины, для гарантированного уничтожения которых было достаточно двух 20-мм пушек с бóльшим боезапасом (увеличен до 150 снарядов на ствол), чем у сухопутных истребителей с 23-мм пушками.

схема проекта истребителя ЦКБ-38-1 с вооружением из четырех 23-мм пушек

Специфическими морскими требованиями, связанными с палубной авиацией, были требования к обзору из кабины пилота, усилению шасси, защите конструкции самолета от агрессивной морской среды, установке тормозного гака, механизма складывания консолей крыла, мощной приемо-передающей радиостанции и комплекта спасательного оборудования. В качестве временной меры ГУ ВВС РККФ согласилось с оморяченным вариантом сухопутного истребителя И-18 М-88 с вооружением из двух 20-мм пушек и двух 7,62-мм пулеметов, видя в качестве перспективы переделанный под свои требования проект ЦКБ-38.

В конструкторском бюро Николая Поликарпова приступили к изучению новых требований и возможности переделки под них проекта ЦКБ-38. Если удовлетворить требования по увеличению дальности и улучшению взлетно-посадочных можно было с использованием уже имеющегося планера, что было подтверждено модернизацией истребителя И-18, то необходимость установки на самолет четырех синхронизированных пушек, которые по своим массогабаритным характеристикам превышали уже выпускавшиеся серийно 20-мм пушки ШВАК, вынудила кардинально перепроектировать конструкцию ЦКБ-38 (проект сохранил свое обозначение).

гипотетический вариант окраски проекта истребителя ЦКБ-38-1 с вооружением из четырех 23-мм пушек

Для размещения нового более мощного вооружения габариты самолета были увеличены. Длина фюзеляжа машины возросла почти на метр; передняя часть фюзеляжа – от капота до кабины пилота – была увеличена для размещения в ней четырех синхронизированных пушек. Задняя часть фюзеляжа также была «вытянута» с целями обеспечения достаточных стояночного угла и длины плеча, необходимого для погашения силы сопротивления, вызванной реактивным моментом винта на крыле. В районе кабины пилота фюзеляж имел небольшой «горб», немного увеличивавший лобовое сопротивление и улучшавший обзор пилоту на земле.

Конструкция фюзеляжа отличалась в зависимости от типа самолета. У истребителя для ВВС использовался классический для истребителей-монопланов Поликарпова деревянный монокок состоящий из двух симметричных элементов, выклеенных из березового шпона на болванке, тогда как палубная машина должна была получить дюралюминиевый полумонокок, в котором нагрузки несут внешняя тонкостенная оболочка и подкрепляющий её силовой каркас (шпангоуты и набор стрингеров). В задней части фюзеляжа палубного истребителя размещался посадочный гак.

схема проекта истребителя ЦКБ-38-2 с вооружением из двух 23-мм пушек и двух 37-мм пушек

Внутреннее пространство передних частей фюзеляжей сухопутного и палубного вариантов ЦКБ-38 также различались между собой. В варианте для ВВС РККА на модифицированном универсальном лафете размещались четыре синхронизированные пушки, тогда как в варианте для ВВС РККФ на лафете размещались две пушки, а под лафетом небольшой топливный бак.

В виде сверху крыло представляло собой своего рода возвращение к крылу И-16. А отличие от И-18 с его прямой передней кромкой оно было трапециевидным с эллиптическими законцовками. Крыло, имевшее угол поперечного V консолей – 4° 10″, состояло из широкого центроплана с убирающимися внутрь основными стойками шасси и двух консолей. Для уменьшения стояночного угла и улучшения защиты от капотирования основные стойки шасси были смещены вперед и укладывались в ниши, расположенные между лонжеронами крыла. Кессон центроплана крыла, в котором были размещены два протектированных топливных бака, был образован передним лонжероном, носками нервюр и усиленной кромкой крыла. Еще два бака были размещены в центроплане крыла между вторым лонжероном и нишами крыла.

гипотетический вариант окраски проекта истребителя ЦКБ-38-2 с вооружением из двух 23-мм пушек и двух 37-мм пушек

У варианта для ВВС РККА консоли были съемными (версия с крыльевым вооружением имела места для размещения двух 37-мм пушек с ленточным питанием и боезапасом по 30 снарядов на ствол [3]), а у варианта для ВВС РККФ консоли были складывающимися. Поскольку на момент проектирования в наличии имелась только ШФК-37 Шпитального, имевшая очень мощную для одномоторного самолета отдачу, то консоли крыла в местах ее размещения были дополнительно усилены.

В каждом из вариантов механизация крыла состояла из позаимствованных у И-18 щитков Шренка, закрылков Фаулера, элеронов Фрайза с весовой и осевой компенсацией и автоматических предкрылков. С конструктивной точки зрения крыло ЦКБ-38 также как и крыло И-18 было двухлонжеронным со вспомогательной задней стенкой, к которой крепились элементы механизации крыла. Полки лонжеронов и силовые нервюры были таврового сечения из стали 30ХГСА, стенки – из листового дюраля. Обшивка дюралевая, клепка впотай.

У обоих вариантов ЦКБ-38 горизонтальное оперение было схоже по конструкции с крылом: дюралюминиево-стальной силовой набор с дюралюминиевой обшивкой. Киль составлял единое целое с фюзеляжем; у варианта для ВВС РККА он был деревянным, у палубного истребителя – дюралюминиево-стальным. Руль направления дюралюминиевые силовой набор и обшивку.

схема проекта палубного истребителя ЦКБ-38К с вооружением из двух 20-мм пушек

Силовая установка ЦКБ-38 должна была состоять из двухрядного двигателя воздушного охлаждения, заключенного в капот с центральным воздухозаборником и вращавшего трехлопастный винт изменяемого шага АБВ-118-А: 18-цилиндрового М-90 или 14-цилиндрового М-81. Была предусмотрена возможность снятия мотора вместе с моторной рамой. Выхлопные патрубки двигателя были объединены в два кольцевых коллектора с двумя патрубками, которые были установлены в ряд. Для обеспечения достаточного охлаждения масла самолет был оснащен новым мощным маслорадиатором, установленными за кабиной пилота, воздухозаборник нагнетателя был размещен над двигателем.

гипотетический вариант окраски проекта палубного истребителя ЦКБ-38К с вооружением из двух 20-мм пушек

Топливная система самолета отличалась в зависимости от версии. В варианте для ВВС РККА топливная система состояла из четырех крыльевых баков, размещавшихся в центроплане между передней кромкой и первым лонжероном и между лонжеронами, и одного фюзеляжного под полом кабины пилота. В варианте для палубной авиации самолет в дополнение к бакам в центроплане нес два бака в консолях крыла и указанный выше бак передней части фюзеляжа. Кроме того, топливная система палубной версии была рассчитана на подвеску под концевыми частями центроплана двух сбрасываемых топливных баков.

В мае 1940 года проекты были представлены управлению ВВС РККА и ГУ ВВС РККФ [4]. После ряда уточнений в характеристиках проекта последовало постановление Комитета Обороны от 4 июля 1940 года за № 302сс «О создании опытного одноместного истребителя под мотор М-90 (конструктор Поликарпов)…» со следующими данными и сроками создания машины:

В соответствии с уточненными планами наркомата вся работа по созданию ЦКБ-38 разбивалась на 3 этапа:

• 1-й этап – проектирование, постройка и утверждение макета, изготовление конструктивных чертежей в апреле 1940 года.
• 2-й этап – окончание постройки, подготовка к первому вылету к 1 ноября 1940 года.
• 3-й этап – проведение государственных испытаний в марте 1941 года.

Уже в апреле комиссии обоих ведомств рассмотрели макеты. Каждая из макетных комиссий высказала ряд замечаний и дала добро на изготовление прототипов. В соответствии с приказом НКАП должны были быть изготовлены четыре прототипа (по два для ВВС РККА и ВВС РККФ) и два планера для проведения статических испытаний. Дальнейшие события сильно отличались от первоначальных планов, но об этом в следующих частях.

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

* дальность полета указана для полета на крейсерской скорости (при 60% мощности двигателя)

[1] приведенные данные являются аппроксимацией данных М-25 (АИ)
[2] выдача тактико-технических заданий на разработку авиационных автоматических пушек под новые калибры была одним из этапов подковерной борьбы УВВС РККА со Шпитальным (РеИ). Подробнее об этой борьбе см. «История как капуста или «Пушечная драма авиации Красной Армии»»
[3] на момент разработки проекта в наличии был вариант магазином на пять снарядов, но в 1938 году Шпитальный в разговоре с Поликарповым пообещал разработать вариант с ленточным питанием и с длиной снаряда, уменьшенной 252 мм до 198 мм (АИ)
[4] одновременно с проектом палубного истребителя главному управлению ВВС РККФ были представлены проекты палубных пикирующего бомбардировщика, торпедоносца и самолета-разведчика, которые военными моряками были отклонены. С жалобой на отказ от проектов Николай Николаевич дошел до самого верха и получил ответ от товарища Сталина, сказавшего: «Товарищ Поликарпов, вы сделали проекты хороших самолетов, но они не пойдут. Не отвлекайтесь и продолжайте делать отличные истребители. Отличные палубные пикирующий бомбардировщик и торпедоносец сделают Кочеригин и Сухой. Если вы хотите унификации, то вы можете передать свои проекты товарищам Сухому и Кочеригину». (АИ)

источники вдохновения и цитат:

Маслов М. А. «Роковой истребитель Чкалова. И-17, И-180, И-185. Самая страшная катастрофа сталинской эпохи» – М.: Коллекция, Яуза, ЭКСМО, 2007. – 96 с.
Поликарпов И-185 — Уголок неба
Ш-37 (ШФК-37) — Уголок неба
Поршневой авиационный двигатель М-90
«История как капуста или «Пушечная драма авиации Красной Армии»»

В заключение традиционная подборка цветных профилей