Николай Якубович
Неизвестный Ильюшин. Триумфы отечественного авиапрома
Восстановленный Ил-4 10-го бап 33-й бад 9-й ВА – экспонат Центрального музея Великой Отечественной войны (г. Москва)
Хотя более комфортные условия на борту, автопилот и хорошая устойчивость в полете значительно облегчали работу экипажа по сравнению с Ил-4. Его пилотирование на всех режимах, включая взлет и посадку, оказалось настолько простым, что позволяло быстро вводить в строй молодых летчиков. Сильнее было и оборонительное вооружение, состоявшее из одного 7,62-мм и четырех 12,7-мм пулеметов.
И все же основным дальним бомбардировщиком в годы войны оставался Ил-4, ведь число «американцев», поставленных в Советский Союз, не превысило 24 % от выпущенных в 1941–1945 годах «илов».
За годы серийной постройки отечественные заводы выпустили свыше 1100 ДБ-3 и 4803 Ил-4. Производство Ил-4 завершилось в 1946 году выпуском последних четырех машин на заводе № 126. Выпуск двигателей М-88Б закончился в конце 1947 года, но их сборка из оставшегося задела продолжалась еще свыше трех лет. Фактически с 1947 года началось постепенное списание самолетов, ускорившееся после освоения промышленностью выпуска бомбардировщиков Ту-4.
После войны встал вопрос об использовании морально устаревших бомбардировщиков Ил-4 в гражданской авиации. В связи с чем сотрудники НИИ ГВФ докладывали 19 мая начальнику Главного управления ГВФ Ф.А. Астахову:
«Ил-4 из условий центровки позволяет использовать для загрузки только 6 кубических метров полученного объема, вследствие чего коммерческая нагрузка может быть установлена не свыше 1800 кг.
Поэтому производительность самолета в тонно-километрах сравнительно невелика при очень высоком расходе горючего.
Кроме этого, пилотировать самолет затруднительно из-за недостаточной устойчивости его, что является причиной большого количества катастроф, моторная группа самолета несовершенна – ресурс моторов не превышает 100 часов из-за его дефектов.
Использование Ил-4 в ГВФ нецелесообразно».
Несмотря на огромное количество построенных дальних бомбардировщиков, ни один из них не дожил до наших дней. А все, что хранится в музеях и на постаментах, восстановлено из найденных энтузиастами останков времен войны. Последний из них 1 августа 2005 года в торжественной обстановке был передан Центральному музею Великой Отечественной войны 1941–1945 годов. Этот Ил-4 участвовал на завершающем этапе великой битвы – в войне с милитаристской Японией. Взлетая с дальневосточных аэродромов, экипажи Дальней авиации наносили бомбовые удары по скоплениям японских войск в Китае. Именно во время налета на китайский город Мулин в ночь на 9 августа зенитной артиллерией был подбит один из моторов Ил-4 10-го бап 33-й бад 9-й ВА.
Не долетев до своего аэродрома, самолет совершил вынужденную посадку на лес. Экипаж в составе командира корабля младшего лейтенанта А.И. Моисеева, штурмана лейтенанта П.М. Яцыко, воздушного стрелка-радиста А.А. Бабина и воздушного стрелка ефрейтора Фофанова благополучно вернулся в свою часть. С тех пор прошло более полувека, и о самолете, казалось, забыли.
В 1997 году поисковики военно-спортивного клуба «Поиск» из Арсеньева Приморского края под руководством В.В. Акимчука обнаружили фрагменты машины и доставили их на авиационный завод «Прогресс» имени Н.И. Сазыкина, где ее и реставрировали.
Глава 4
Неудавшиеся попытки
Авиационная техника, несмотря на ее постоянное совершенствование, перед войной устаревала довольно быстро, и, естественно, военные разрабатывали требования к ней исходя не из реальных возможностей промышленности, а глядя на публикации за рубежом. Появилось сообщение в журнале «Флайт» о проектировании в США бомбардировщика с дальностью полета 5000 км и скоростью 600 км/ч, значит, и нам необходим такой. А о том, что культура производства и квалификация специалистов в совокупности с отсталыми технологическими процессами не позволяли это сделать, не задумывались. Забывали о том, что двигатель для самолета – это самое наукоемкое изделие, на создание которого уходит, как правило, шесть – десять лет. А мы штурмовали вершины технического прогресса голыми руками. Поэтому все попытки создания суперсовременного самолета-бомбардировщика в Советском Союзе на протяжении Второй мировой войны потерпели крах. Из трех дальних бомбардировщиков, построенных перед войной, на вооружение приняли лишь Ер-2. Не дошли до заказчика самолеты ДВБ-102 В.М. Мясищева, ДБ-4 С.В. Ильюшина и проектировавшийся под руководством А.Н. Туполева самолет «103Д». Такую же участь разделил Ил-6, построенный во время Великой Отечественной.
С.В. Ильюшин (в центре) с руководителями конструкторских групп ОКБ-39, 1937 г.
Вслед за постановлением Комитета Обороны «О внедрении в серийное производство модифицированных самолетов и создании новых самолетов в 1939–1940 годах типа бомбардировщиков, штурмовиков и разведчиков», в соответствии с приказом НКАП С.В. Ильюшина обязали выпустить на заводские испытания к 1 июля 1940 года дальний бомбардировщик ДБ-4. Самолет предписывалось построить с двумя моторами М-120 расчетной мощностью по 1500 л.с. на высоте 6000 м. Согласно заданию, первый экземпляр самолета должен был развивать скорость до 560 км/ч, подниматься на высоту 11 000 м и доставлять одну тонну бомб на расстояние до 4000 км.
Оборонительное вооружение: по одному пулемету ШКАС в носовой и люковой установках (боезапас по 500 патронов), УльтраШКАС (УШ) – в верхней фюзеляжной установке с 1500 патронами. Предусмотреть шкворневую установку с пулеметом БС вместо УШ.
Бомбовое вооружение допускало размещение на наружной подвеске по три бомбы калибра 250 и 500 кг или одной ФАБ-1000.
На второй машине запланировали установку двигателей М-120ТК с турбокомпрессорами, от чего высотноскоростные данные машины должны были возрасти. Работа считалась столь важной, что из плана ОКБ исключили почти все проекты, оставив только модификацию ДБ-3 в вариант «Ф» с моторами М-88 и штурмовик БШ-АМ-35 – будущий Ил-2. Затем в соответствии с апрельским 1940 года приказом НКАП на второй экземпляр ДБ-4 запланировали установку двигателей М-71 с надеждой поднять его в воздух не позднее середины июня 1940 года.
Рисунок бомбардировщика ДБ-4
Создание ДБ-4 считалось настолько важным, что предлагалось освободить Ильюшина от всех работ, кроме модификации ДБ-3 с двигателями М-88 и БШ с мотором АМ-35 (будущий Ил-2) до постройки ДБ-4.
ДБ-4 внешне очень напоминали самолеты «103» и ДВБ-102 – высокоплан с двухкилевым оперением, но их компоновка не является подражанием кому-либо, а определялась исходя из стоявших перед ними задач. В частности, благодаря высокому расположению крыла возросли габариты грузового отсека, позволявшие подвешивать бомбы калибра 1000 кг.
Возросшая скорость полета, несмотря на слабое оборонительное вооружение, снижала уязвимость бомбардировщика как от истребителей противника, так и от зенитной артиллерии.
Создатели ДБ-4 так и не дождались запланированных моторов, и на дальний бомбардировщик пришлось ставить менее мощные АМ-37, что и затянуло первый вылет машины до середины октября 1940 года. Но и здесь конструкторы столкнулись с трудностями. В ходе испытаний ДБ-4 обнаружились недостаточная путевая устойчивость и сильная вибрация. Устранить первый дефект удалось, заменив вертикальное оперение одним килем, а от тряски полностью так и не избавились. Вдобавок авиамоторный завод, выпускавший двигатели АМ-35А и АМ-37, перевели на выпуск двигателей АМ-38 для штурмовика Ил-2. Все это в совокупности и стало поводом для прекращения дальнейших работ по ДБ-4. Помешала доводке машины и начавшаяся война. Два опытных ДБ-4 перед эвакуацией промышленности на восток страны были уничтожены.
Вторую попытку создания дальнего бомбардировщика Ильюшин предпринял уже во время войны, летом 1942 года. Самолет очень напоминал Ил-4, выдавало только крыло, схожее с несущей поверхностью пассажирского самолета DC-3 компании «Дуглас» и его советского аналога ПС-84. Расчеты показывали, что с перспективными 2000-сильными двигателями М-90 и М-71 можно увеличить бомбовую нагрузку и скорость почти на 100 км/ч по сравнению с Ил-4.
Первыми выпустили рабочие чертежи с М-90, затем к 25 марта 1943 года – на самолет с двигателями М-30 и к 23 июня должны были закончить проектирование самолета с моторами М-71. По расчетам, максимальная скорость самолета на высоте 5500 м ожидалась 475 км/ч, практический потолок – 8000 м, дальность в перегрузочном варианте с бомбовой нагрузкой 2000 кг – 3500 км.
Оборонительное вооружение: носовая установка пулемет калибра 12,7 мм (200 патронов), бортовые – два пулемета калибра 12, 7 мм (400 патронов), верхняя турельная установка – пулемет калибра 12,7 мм (300 патронов) и люковая установка – пулемет калибра 12,7 мм (300 патронов). Вес бронезащиты – 375 кг.
По оценке заказчика, Ильюшин занизил километровый расход горючего на 15–20 %, что привело к увеличению дальности полета по сравнению с Ер-2, оснащенным дизельными моторами АЧ-30Б.
Дальний бомбардировщик Ил-6 с моторами АЧ-30
Пока проектировался Ил-6, конструктор Чаромской сумел, как тогда считалось, довести дизели АЧ-30Б до кондиции, и их незамедлительно установили на новый бомбардировщик. Постройка Ил-6 началась весной 1943 года в Иркутске на заводе № 39, и 7 августа самолет, пилотируемый В.К. Коккинаки, отправился в первый полет. Впоследствии опытную машину расстыковали и отправили по железной дороге в Москву.
Летные испытания продолжили на Центральном аэродроме имени М.В. Фрунзе. Там же на Ил-6 двигатели заменили опытными форсированными 1900-сильными АЧ-30БФ, но в 1944 году, вследствие их плохой работы, вернулись к серийным дизелям АЧ-30Б. Но и их тоже пришлось снять и отправить на авиамоторный завод № 500 для доработок. По получении с предприятия двигателей заводские испытания возобновили и закончили в ЛИИ, где его облетал А.И. Гринчик. В том же году все работы по машине прекратили. Но причиной тому были не столько некондиционные двигатели, сколько неудачный выбор аэродинамической компоновки крыла. Если на DC-3 эта компоновка себя оправдала, то повышение удельной нагрузки на крыло, свойственное Ил-6, приводило к преждевременному срыву потока на его концевых частях.
Третьей попыткой создать самолет для замены Ил-4 был проект бомбардировщика Ил-14.
Самолет проектировался сначала с четырьмя двигателями жидкостного охлаждения М-43НВ (1944 г.), а затем – с М-45. Особенностью машины было тандемное расположение моторов на уширенном центроплане крыла. Отъемные же части несущей поверхности делались по типу Ил-6, но с меньшим сужением.
На 1 января 1945 года выполнено не более 18 % проектных работ, в том числе изготовили модель для продувки в аэродинамической трубе. В 1946 году выполнена наполовину разработка Ил-14 с двумя двигателями АШ-73.
Постройку Ил-14 с двигателями М-45 к концу 1946 года довели до 23 % и прекратили по приказу МАПа ввиду сосредоточения усилий КБ на самолетах Ил-18 и Ил-22.
Компоновка бомбардировщика Ил-14
Оборонительное вооружение самолета включало три орудия калибра 20 мм.
На базе бомбардировщика проектировался дальний истребитель сопровождения. Его вооружение состояло из двух пушек калибра 45 мм для стрельбы вперед и двух 20-мм орудий для защиты самолета от истребителей противника сзади сверху и снизу. По расчетам, перегрузочный взлетный вес мог доходить до 24 800 кг. При этом его максимальная скорость на высоте 9000 м оценивалась в 730 км/ч, а дальность и продолжительность полета – 3000 км и 5,5 часа соответственно.
Общий вид бомбардировщика Ил-26
Пожалуй, наиболее грандиозным проектом дальнего бомбардировщика в ОКБ-240 был шестимоторный Ил-26. Разработка его началась в 1947 году, после усиления коллектива конструкторского бюро конструкторами ОКБ-472, возглавлявшегося В.М. Мясищевым. Первые варианты самолета прорабатывались под поршневые двигатели АШ-2К, дизели М-501, а последний вариант – под турбовинтовые ВК-2, причем последний вариант оказался наиболее предпочтительным. Однако работы по Ил-26 дальше технических предложений не продвинулись, поскольку ОКБ было занято более приоритетными проектами сначала транспортного самолета Ил-18, а затем и фронтового бомбардировщика.
Глава 5
Первый и последний
Шел 1935-й. В мире было относительно спокойно, настораживал лишь приход к власти в Германии национал-социалистов с их бредовыми идеями относительно будущего устройства Европы. Это обстоятельство не могло не настораживать политиков и военных. Правительства европейских государств не жалели средств на совершенствование боевой техники. Не остался в стороне и Советский Союз. 26 ноября заместитель директора авиационного завода № 39 Леонтьев направил начальнику Управления ВВС Красной Армии Алкснису письмо следующего содержания:
«Завод № 39 направляет Вам эскизный проект самолета И-21 (М-34ФРН) на утверждение. Вместе с тем сообщаю, что макет самолета готов, прошу о рассмотрении его макетной комиссией в ближайшее время».
Спустя четыре дня командующий ВВС утвердил «Заключение по боевой схеме одноместного истребителя с мотором М-34ФРН – специальный, конструкции завода № 39, бригады инженера Ильюшина». В документе констатировалось, что
«в основном самолет удовлетворяет предъявленным техническим требованиям, по скорости даже превосходит последние на 40–50 км; в отношении же дальности – требованиям не удовлетворяет. Вместо 1000 км расчетная дальность самолета на небольшой скорости (270 км/ч) равна 766 км, при крейсерской же скорости 480 км/ч дальность снижается до 460 км/ч». Вывод был кратким:
«1. Боевую схему самолета – утвердить.
2. Обзор для летчика и удобство его размещения проверить на макете.
3. Считать необходимым увеличить емкость бензиновых баков настолько, чтобы самолету была обеспечена дальность полета 600 км на крейсерской скорости 480 км/ч».
Оперативность, проявленная при рассмотрении документов, дает основание предполагать, что ВВС не случайно проявляли особый интерес к проекту.
Рисунок И-21
В мае 1935 года на Центральном аэродроме имени М.В. Фрунзе в Москве состоялся смотр достижений авиационной промышленности и военно-воздушных сил, на котором присутствовали руководители партии и правительства во главе со Сталиным, высший командный состав Красной Армии, главные конструкторы и руководители авиапрома. Гостям продемонстрировали советские боевые самолеты. Среди присутствующих находился и начальник Центрального конструкторского бюро и одновременно руководитель третьей бригады ЦКБ завода № 39 Ильюшин. Впоследствии об итогах этого смотра в объяснительной записке к эскизному проекту И-21 он написал:
«2 мая 1935 года на параде военно-воздушных сил на аэродроме имени Фрунзе товарищем Сталиным была поставлена задача авиационным конструкторам: дать в 1935 году самолет со скоростью 600 км/ч. Приступив немедленно к исполнению поставленной задачи и проведя ряд обстоятельных исследований, нами было обнаружено, что осуществление самолета с такой скоростью возможно не только в виде рекордного, но и в виде боевого одноместного истребителя с четырьмя пулеметами ШКАС или с двумя пушками ШВАК». (Эти орудия появились лишь в 1936 году. – Прим. ред.)
Задача, поставленная первым секретарем ЦК ВКП(б), как всегда, требовала беспрекословного и оперативного исполнения. Однако для нас наиболее интересным в вышеприведенной цитате является другое. Ильюшин подтверждает возможность создания высокоскоростного самолета «не только в виде рекордного, но и боевого истребителя». Подобное высказывание с большой степенью вероятности позволяет утверждать, что в тот момент Сталин имел в виду создание именно рекордного самолета. Общеизвестны его повышенный интерес к установлению новых советских рекордов и глубокая осведомленность в области развития и достижений мировой авиации.
Достаточно вспомнить полное гордости и надежд письмо начальника Главного управления авиационной промышленности (ГУАП) Королева, направленное Сталину 1 октября 1934 года:
«Доношу, что истребитель И-16 завода № 39 с мотором «Райт-Циклон» дал скорость 430 км/ч на высоте 3000 м, поставив нас на первое место в мире по истребителям».
И, словно перечеркивающая все, резолюция:
«Тов. Королев! Мировой рекорд скорости не 430 км, а 500 км, осуществленный уже в Англии и, может быть, и во Франции. До «первого места в мире» еще далеко…».
И. Сталин.
Каковы же были действительные достижения? «…План опытного самолето– и моторостроения, утвержденный Советом Труда и Обороны в июле 1932-го, авиапромом не выполнен», – отмечалось в июньском 1933 года постановлении Реввоенсовета СССР. Подобная ситуация создавала серьезную угрозу быстрого технического отставания находящихся на вооружении советских военно-воздушных сил самолетов от материальной части ВВС наших вероятных противников.
К началу второй пятилетки самолетостроительные заводы страны выпускали истребители И-4, И-5, И-7, созданные еще в 1929–1931 годах и имевшие скорости 250–290 км/ч, тогда как этот же параметр заграничных машин уже приближался к 400 км/ч. Моторы с наддувом, установленные на иностранных самолетах, существенно увеличивали их скорость на боевых высотах, повышали скороподъемность и практический потолок. В то же время наши моторостроительные заводы еще не могли создать надежный отечественный высотный двигатель даже в опытном образце.
Сложившееся положение явилось прямым следствием недостаточно четкой и разбалансированной работы конструкторских групп, приводящей к значительным ошибкам и изменениям в чертежах; производственной небрежности заводов, выпускавших недоработанную продукцию; плохого качества материалов и полуфабрикатов, поставляемых авиапрому; низкого уровня научно-исследовательских работ, особенно в области авиационных материалов и проведения статических и динамических испытаний. Но прежде всего отставание СССР в моторостроении определялось объективными историческими причинами. Не надо забывать, что эта отрасль машиностроения опиралась на богатый многолетний опыт создания и производства сначала автомобильных, а затем и первоклассных авиационных двигателей. Первый же отечественный маломощный авиационный мотор М-11 удалось довести до серийного производства только в конце 1920-х. Но ведь для создания самолетов с летно-техническими характеристиками, не уступавшими таковым у иностранных машин, требовались моторы совершенно иного класса.
В создавшейся обстановке принимается решение о закупке лицензий на производство лучших зарубежных моторов. Одновременно разворачиваются работы по доводке и совершенствованию мощного отечественного двигателя водяного охлаждения М-34, для которого разрабатываются редуктор и приводной центробежный нагнетатель. Предпринятые шаги открыли новые возможности в отечественном моторостроении и позволили решительно повысить технические требования к производству двигателей. Освоение производства лицензионных моторов, получивших обозначения М-25 (625 л.с.), М-85 (850 л.с.), М-100 (860 л.с.), и форсирование отечественного М-34РН позволило приступить к проектированию нового поколения советских самолетов. Однако наличие мощных моторов было далеко не единственным условием успешного создания новых скоростных машин. Постепенно менялись взгляды на тактику воздушного боя. Военно-воздушным силам требовались истребители, обладающие большими скоростями, скороподъемностью и потолком, но эти качества могли быть достигнуты только за счет некоторого ухудшения маневренности в горизонтальной плоскости.
Начиналась упорная и длительная борьба за снижение лобового сопротивления самолета, выдвинувшая целый ряд новых проблем по улучшению аэродинамических форм, введению в конструкцию новых типов капотов и систем охлаждения двигателей, закрытых фонарей кабин летчиков, убирающегося шасси, посадочных щитков и др. Господствующей схемой самолета становился свободнонесущий моноплан с увеличенной нагрузкой на крыло, требующей некоторого ужесточения норм прочности.
Маневренный воздушный бой на виражах постепенно начинал уступать место скоростному бою на вертикалях, получившему свое окончательное утверждение в годы войны. Решение этих вновь возникших задач дало возможность сделать значительный рывок вперед и создать в 1933–1934 годах первые советские скоростные истребители-монопланы конструкции А. Туполева (И-14), Н. Поликарпова (И-16) и Д. Григоровича (ИП-1) со скоростью от 360 до 450 км/ч. Внедрение этих машин в серийное производство велось параллельно с введением различных эксплуатационных и производственных улучшений. Опытные самолеты второй пятилетки по своей конструкции еще не предусматривали возможности массового изготовления, по-прежнему основываясь на полукустарной технологии, и поэтому чрезвычайно медленно и трудно внедрялись в производство.
Повышение летных данных, и в первую очередь скорости, выдвинуло дополнительные требования к аэродинамике, прочности, лабораторным экспериментам и натурным испытаниям. Разработали новые нормы прочности, создали методы расчета вибраций, исследовали скоростные профили и вопросы штопора. Особое внимание уделялось дальнейшему снижению аэродинамического сопротивления. В этой связи начинает проявляться повышенный интерес к рядным двигателям водяного охлаждения, имевшим меньшую площадь поперечного сечения, чем у моторов с воздушным охлаждением при почти одинаковой мощности. В распоряжении советских конструкторов к середине 1930-х имелось два таких мотора: отечественный М-34ФРН, еще не окончательно доведенный, но зато имеющий мощность 1200–1250 л.с., и лицензионный М-100 («Испано-Сюиза» 12 gbrs) в 860 л.с.
Следует отметить, что еще в конце 1934 года конструкторская группа Поликарпова, оптимально соединив воедино высокие технические данные одного из лучших в то время зарубежных двигателей жидкостного охлаждения «Испано-Сюиза» и прекрасную аэродинамику планера, выпустила еще один скоростной истребитель-моноплан И-17 с расчетной скоростью 500 км/ч. Однако досадные ошибки, допущенные при проектировании, и неприятности во время летных испытаний не позволили запустить ее в серийное производство, несмотря на то что работы по доводке нескольких экземпляров машины продолжались около четырех лет. Тем не менее на нем впервые в СССР применили и изучили схему скоростного моноплана с пушкой, стреляющей через полый вал редуктора двигателя.
Развернувшиеся в бригаде Ильюшина сразу после майского праздника работы по скоростному истребителю И-21, имевшему заводское обозначение ЦКБ-32, велись в двух направлениях и были четко сформулированы главным конструктором в его объяснительной записке к эскизному проекту:
«Мы считаем, что боевой истребитель имеет полноценность только в том случае, если его большая скорость дополнена двумя не менее важными данными: вооруженностью и эксплуатационной надежностью».
Вооружение И-21 по тем временам было мощным. Одновременно разрабатывалось два варианта оружия, один из которых предусматривал установку четырех пулеметов ШКАС калибра 7,62 мм в крыле вне зоны, ометаемой винтом, с боезапасом по 500 патронов на ствол. В перегрузочных вариантах на самолете допускалось размещение радиостанции и четырех бомб калибра 10 кг или двух выливных авиационных приборов ВАП-6 или четырех бомб калибра 25 кг. Во втором варианте самолет комплектовался двумя крыльевыми пушками ШВАК с боезапасом по 125 патронов на каждую. Дополнительно в перегрузочных вариантах могли размещаться радиостанция или еще 150 патронов. Стрелковое и пушечное вооружение проектировалось таким образом, чтобы обеспечить наикратчайший путь боеприпасов от самой дальней точки патронных ящиков до приемника оружия. На И-21 этот путь не превышал 1,15 метра. Такой подход к проектированию стрелково-пушечных установок гарантировал их безотказную работу и не снижал темпа стрельбы. При проектировании выяснилось, что для боевого истребителя достижение скорости 600 км/ч возможно только с использованием мотора М-34ФРН при условии внесения в него целого ряда существенных изменений. Во-первых, требовалось уменьшить площадь его миделя, во-вторых, осуществить доработки, позволявшие получить нормальную центровку самолета. Дело в том, что М-34 создавался для тяжелых машин и имел довольно значительную массу. При установке его на небольшой одноместный истребитель возникали трудности с центровкой.
По просьбе Ильюшина моторостроительный завод № 24 выпустил всю необходимую конструкторскую документацию и обязался передать заводу № 39 два специальных модифицированных двигателя мощностью 1275 л.с. на высоте 2200 м. На них предусматривалось поменять местами бензо– и водонасосы топливной и охладительной систем, сдвинуть маслоотстойник на 150 мм назад, изменить местоположение динамо, на 200 мм удлинить носок картера и сделать скос на его передней нижней части, установив редуктор без понижения оборотов. Одновременно требовалось пропустить через картер герметичную стальную трубу квадратного сечения для прохода переднего лонжерона крыла и обеспечить работу первого мотора на пароводяном (испарительном) охлаждении. Для этого установить две помпы для откачки сконденсированного пара, а второй – подготовить для работы с этиленгликолевым охлаждением. Срок передачи двигателей устанавливался 1 января и 1 декабря 1936 года.
Выбирая для самолета этот мотор, конструкторы учитывали не только его технические характеристики. Принятое решение Ильюшин обосновал следующим образом:
«До настоящего времени для улучшения летных данных наших боевых самолетов мы вынуждены были применять моторы иностранных конструкций («Испано-Сюиза», «Райт-Циклон», «Гном-Рон» и др.), и таким образом, один из главнейших элементов, определяющих самолет, был иностранным. В данный момент и этот последний элемент является советской конструкции и советского производства, при этом, что чрезвычайно важно, он по своим техническим данным стоит выше, чем любой иностранный мотор. Таким образом, мы имеем в нашей стране все необходимые и достаточные технические элементы для создания боевых самолетов, по своим данным стоящих выше заграничных. Ни с какими другими моторами нельзя получить такой скорости для боевого истребителя».
На первый взгляд может показаться странной установка на моторе редуктора, в котором обороты коленчатого вала и втулки воздушного винта не менялись. Однако это позволило получить прекрасную форму носовой части фюзеляжа и, как следствие, малый коэффициент ее лобового сопротивления. Кроме того, редуктор дал возможность при прочих равных условиях применять воздушный винт с большим на 500 мм диаметром при очень низком шасси. Масса редуктора по замыслу конструкторов должна была с лихвой компенсироваться малым сопротивлением фюзеляжа и уменьшением массы шасси. Еще в марте 1935 года ГУАП обязал все заводы, разрабатывавшие новые самолеты под М-34, в обязательном порядке предусмотреть вариант испарительного охлаждения. Пять месяцев спустя в приказе начальника ГУАП Королева уже сообщалось об удовлетворительном завершении работ по переводу мотора на испарительное охлаждение и об успешном заграничном опыте по использованию этой системы на последних типах военных самолетов.
В этом же приказе директорам заводов и ЦАГИ предлагалось «в целях выявления преимуществ М-34 с испарительным охлаждением» перед обычным водяным еще раз срочно проработать вопрос «о его применении на самолетах, на которых можно получить наибольший эффект от такого типа охлаждения». Однако уже летом следующего года постановлением правительства авиапрому решительно предложили переходить на этиленгликолевое охлаждение авиационных двигателей.
Компоновка истребителя И-21
Не эти ли руководящие документы сыграли решающую роль при выборе системы охлаждения на И-21? Ведь ее разрабатывали именно в этих вариантах. Какие же выгоды сулили конструкторам столь настойчиво рекомендуемые системы? Известно, что сопротивление находящегося в потоке радиатора значительно уменьшает скорость самолета, поэтому исследованию путей уменьшения этого «вредного» параметра уделялось большое внимание. Первая из вышеупомянутых систем позволяла полностью устранить, а вторая – значительно снизить сопротивление радиатора за счет меньшей площади его охлаждающей поверхности. Если в обычных системах водяного охлаждения, имеющих температурный режим ниже 100 градусов, килограмм воды при нагреве на 10 градусов забирает от стенок цилиндров 10 калорий тепла, то при испарительном охлаждении, при котором вода в рубашках цилиндров мотора доводится до кипения, испарение того же количества воды уносит от двигателя уже 540 калорий. Образовавшийся пар, конденсируясь в плоских радиаторах, образованных двойной работающей обшивкой крыла, возвращается в двигатель для повторения цикла.
Существовало мнение, что при любом повреждении крыльевого радиатора мотор не выйдет из строя, т. к. количество циркулирующей в системе в виде пара воды составляет лишь 2 % от ее общего объема, и расход пара, выходящего через пробоину, можно легко компенсировать водой из расходного бачка. Применение для охлаждения моторов высококипящих жидкостей (например, технический этиленгликоль с точкой кипения около 150 градусов) за счет увеличения их температуры в радиаторе до 125 градусов позволяло уменьшить охлаждающую площадь последнего почти в два раза. Платой за эти достижения была обязательная модификация моторов водяного охлаждения, предназначенных для работы с новыми системами.
Упорное стремление уменьшить потери скорости решило вопрос о выборе типа охлаждения для первого опытного экземпляра И-21 в пользу испарительного. Во всем диапазоне скоростей горизонтального полета, от минимальной до максимальной, охлаждение двигателя должен был обеспечивать крыльевой радиатор, расположенный по верхней поверхности центральной части крыла. Для режимов руления и набора высоты на самолете установили выдвижной радиатор. Обосновывая принятое решение, Ильюшин писал:
«Зная, что существующие крыльевые радиаторы с большим количеством соединений являются сложными по своей конструкции и монтажу, исключая возможность массовой эксплуатации, мы приняли все меры к тому, чтобы сделать его простым по конструкции, а следовательно, удобным и надежным в эксплуатации».
Какова же была конструкция будущего самолета? Свободнонесущий моноплан со стреловидным по передней кромке крылом, цельнометаллический, с убирающимся шасси и закрытой кабиной летчика с открывающимися в обе стороны дверками.
Истребитель имел минимальные размеры, а специальные исследования, проведенные в ходе проектирования, позволили получить мидель фюзеляжа лишь на несколько процентов больше поперечного сечения двигателя. При этом сохранились отвечавшие существовавшим нормам габариты кабины летчика (длина 1400 мм, ширина 800 мм), обеспечивавшие его достаточно удобное размещение. В конструкции планера широкое применение нашли каленые хромансилевые трубы, использованные в лонжеронах крыла и фюзеляжа, моторной рамы. Менее нагруженные элементы планера выполнялись из дюраля, за исключением полотняной обшивки рулей. Большое внимание уделили повышению прочности и жесткости основных узлов и сочленений. Самолет отличался очень низким шасси и простой кинематической схемой уборки и выпуска с помощью масляно-пневматической системы. Строили две машины. На первой из них применили испарительную систему охлаждения, двигатель второго самолета должен был охлаждаться этиленгликолем. Многочисленные проблемы, имевшие место при проектировании и изготовлении самолета, срыв заводом № 24 срока поставки двигателя привели к значительной задержке окончания его постройки. В отчете завода № 24 за 1936 год сообщалось:
