Первый отечественный цельнометаллический истребитель
Волею судьбы сложилось так, что из шести истребителей, спроектированных с 1927 по 1934 гг. под общим руководством А.Н. Туполева, первый и последний (И-4 и И-14) были разработаны и построены бригадой, возглавляемой в ту пору еще совсем «зеленым» конструктором Павлом Сухим. Но именно только эти два самолета и пошли в серию.
Причем И-14, по оценкам специалистов, являлся весьма совершенной машиной, имеющей мощный двигатель М-25 и рассчитанной под вооружение пулеметом и двумя пушками калибра 37 мм. Высокая скорость (450 км/ч) и виртуозная маневренность делали этот небольшой по размерам истребитель вполне достойным конкурентом только что появившемуся И-16. Но до серьезного серийного производства И-14 дело не дошло. Удалось выпустить лишь 18 машин. Другое дело — И-4.
Первый истребитель в хозяйстве Туполева по тем временам оказался более чем удачным и получил блестящую оценку специалистов. Но удивительным было другое: разработчиком, прямо скажем, этой элитной машины стал никому не известный вчерашний студент Павел Сухой.
В то время студентов МВТУ как магнитом притягивал научно-производственный комплекс, каким являлись ЦАГИ и КБ, возглавляемые А.Н. Туполевым. Сухому, еще не закончившему техническое училище, удалось устроиться чертежником в экспериментальный аэродинамический отдел ЦАГИ. В том же году он приступил к работе над дипломным проектом. И надо же свершиться такому везению — руководителем дипломника назначили Туполева.
В свидетельстве, выданном Сухому об окончании МВТУ, значится: «В марте 1925 года П.О. Сухой подвергся испытаниям в Государственной квалификационной комиссии и защитил работу на тему «Одноместный истребитель с мотором 300 л.с.». Вот тогда-то Туполев и приметил талантливого молодого специалиста и пригласил работать в конструкторский отдел опытного строительства АГОС.
Сухой начал трудиться в бригаде близкого коллеги Туполева А. Путилова. А вскоре Туполев, развивая идею постройки цельнометаллических самолетов на опыте АНТ-2, доверил Павлу руководить бригадой по созданию истребителя АНТ-5 (И-4).
В то время проектными бригадами у Туполева руководили лишь «мэтры» КБ — В. Петляков, А. Архангельский и В. Мясищев. Так что вчерашний студент Сухой попал в именитую компанию. И-4 был для Павла Осиповича первым производственным экзаменом.
Хотя общие конструктивные черты АНТ-2 и сохранились в новом самолете, бригада Сухого создала новую оригинальную аэродинамическую схему. Это был не моноплан и не обычный для того времени биплан, а полутораплан с малым свободнонесущим нижним крылом. Мощный звездообразный мотор воздушного охлаждения «Гном-Рон Юпитер IV», впоследствии в серийном производстве, замененным отечественным М-22, поставили раму необычной конструкции, спроектированную лично Сухим. Эта подмоторная рама в технологическом отношении выгодно отличалась от всех других тем, что могла изготовляться штамповкой.
Комиссия, принимавшая в 1927 году самолет, отметила оригинальность и надежность «подмоторки». Да и сам самолет радовал глаз — компактный, предельно рациональный. И это не было случайной удачей, ведь разработкой основных агрегатов в бригаде Сухого руководили опытные специалисты: фюзеляж — А. Путилов, крыло — В. Петляков, оперение — Н. Некрасов, оборудование — Е. Погосский.
Первые полеты летчиков-испытателей М. Громова, А. Анисимова, И. Козлова, А. Юмашева определили, что по потолку, скороподъемности и максимальной скорости И-4 опередил многие зарубежные истребители. А по маневренности ему вообще, пожалуй, не было равных. Михаил Громов вспоминал: «Мне довелось испытывать истребитель И-4. Уже в первом полете он показал себя великолепно. Я проделал на нем многие фигуры высшего пилотажа. Очень хорошая машина, маневренная и легкая в управлении».
Зимой 1927 года решился вопрос о запуске самолета в серию на авиапредприятии, которое тогда возглавлял Н. Горбунов. Павла Осиповича в качестве технического представителя от КБ Туполева направили на завод руководить серийной постройкой истребителя.
Истребитель находился в серийном производстве четыре года, с 1927 по 1931 год, имел шесть модификаций, был первым в опытном эксперименте «Звено» Вахмистрова. Первый заказ на 1928-29 финансовый год на И-4 вручили заводу №22. В заказе предусматривалась постройка двух опытных и семидесяти пяти серийных машин.
К ноябрю 1928-го предполагалось выпустить головной серийный самолет. Однако головная серийная машина на испытания в НИИ ВВС поступила лишь в октябре 1929 года. В течение десяти дней новый самолет испытывали летчики В. Писаренко и К. Попов.
Производить серийные машины на заводе №22 начали с июня 1929 года, но из-за многих дефектов к середине осени сдали только два истребителя. К сожалению, первые И-4 по контрольным замерам получились несколько перетяжеленные и их тактико-технические характеристики были чуть ниже, чем у опытного образца. Но все же запас «технологической прочности» позволил новым самолетам пройти ОТК.
Некоторая перетяжеленность серийных машин объяснялась еще недостаточной культурой производства, несоблюдением допусков и технологических норм. Нередки были случаи, когда производственные недоделки в первых серийных И-4 приходилось ликвидировать уже непосредственно в боевых частях. С апреля-мая 1930 года на машинах стали монтировать более мощные двигатели «Гном-Рон» GR 9Aq, усиленные коки винтов и обтекатели дисков колес.
Какова же конструкция самолета? И-4 (АНТ-5) — легкий истребитель с однорядным мотором воздушного охлаждения «Гном-Рон» мощностью 420 л.с., впоследствии замененный на советский М-22 в 480 л.с. Схема истребителя — явно выраженный подкосный полутораплан с небольшим свободнонесущим нижним крылом. Фюзеляж, оперение, крылья, и большинство деталей конструкции в своих решениях повторяли АНТ-2 и Р-3. В конструкции истребителя использовались все расчеты первого отечественного цельнометаллического пассажирского самолета АНТ-2, который изготовили в 1923 году из кольчугалюминия по расчетам прочнистов А. Кузина и Н. Бриллинга. Главная задача при проектировании И-4 — создать цельнометаллический истребитель для сравнения с аналогичными самолетами смешанной и деревянной конструкций.
Именно тогда туполевцы серьезно занялись расчетами для использования металлических конструкций. Были испытаны не одна сотня различных образцов деталей и агрегатов планера на статическую и динамическую прочность, проведены многочисленные продувки в аэродинамической трубе. Так постепенно укреплялась уверенность в надежности работы всей конструкции, выполненной из металла.
Руководство Военно-воздушными силами РККА решило также запустить в серию аналогичный по назначению истребитель И-3 конструкции Н. Поликарпова, выполненный по привычной технологии из дерева, ткани и металл. Планировалось сравнить истребители И-3 и И-4 в реальных условиях эксплуатации в строевых частях отечественных ВВС.
Истребитель И-3
Первый экземпляр АНТ-5 выпустили в июле 1927 года и после заводских испытаний передали в сентябре в НИИ ВВС. Вслед за ним строился И-4 дублер. Головной серийный И-4 появился 15 октября 1928 года. Конечно, масса его оказалась несколько больше расчетной, а летные качества — чуть ниже. И все-таки новый истребитель в то время по своим данным оставался в числе лучших.
На вооружении И-4 состоял с 1928 года по 1933-й. Он стал самым первым нашим цельнометаллическим истребителем.
При эксплуатации стали выявляться некоторые недостатки самолета, прежде всего аэродинамического характера. Выступающие нервюры и стрингеры, применение гофрированной обшивки, отсутствие обтекателей на концах подкосов, а также на спицах колес давали немалое дополнительное сопротивление, что при небольших размерах машины было очень заметным. Тогда срочно решили — строить истребитель только с гладкой обшивкой.
Обшивкой на И-4 не раз преподносила сюрпризы. Один случай едва ли не стал для летчика-испытателя А. Анисимова последним. В июне 1931 года опытнейший пилот на Центральном аэродроме в Москве поднял в воздух И-4 и вдруг увидел, что при достижении большой скорости на правой консоли крыла отошла верхняя обшивка. Не было никаких сомнений: в любой момент самолет может стать неуправляемым. Анисимов не стал покидать машину с парашютом. Буквально в одно мгновение, оценив всю сложность обстановки, летчик-испытатель принял решение — планировать на малой скорости и совершить посадку. Пилот остановил двигатель и осторожно, «на ощупь» планируя, совершил удачную посадку на поле Центрального аэродрома.
С 1930 года серийные И-4 стали поступать в части ВВС. Первым, куда прибыли новые истребители, был 70-й авиаотряд Краснознаменной кавказской армии, где на И-4 начали летать в январе 1930 года. Затем АНТ-5 получили ВВС Балтийского моря, Черного моря и в январе 1932 года ВВС Московского военного округа.
В то время развитие авиации шло необычайно быстрыми темпами, и уже в 1934 году начальник ВВС издал приказ о снятии И-4 с вооружения. Последней частью, перевооружавшейся с АНТ-5 на И-16, стала 404-я авиабригада. Но отдельные самолеты И-4 сохранились в строю до начала 1936 года. В декабре 1935 года сформировали 4-ю истребительную эскадрилью, а затем 3-ю, вооруженные все теми же, теперь уже самолетами-ветеранами И-4. И лишь в середине 1936 года им на смену пришли «ишачки». Кстати, у строевых летчиков АНТ-5 оставил лишь самые добрые воспоминания, и достойно выдержал конкуренцию с поликарповским И-3.
И-4 не довелось участвовать в боях, если не считать единственного самолета 95-го авиационного отряда, воевавшего в 1931 году с басмачами в Средней Азии.
Все модификации И-4 начинаются с применения его в составе «Звена». Под этим термином подразумевается большой объем инженерных работ, проводимых с 1930 по 1940 год Владимиром Вахмистровым по «составному самолету». В принципе это ряд истребителей, жестко закрепленных на самолете-матке. В качестве последних использовались ТБ-1 и ТБ-3, а истребители — И-4, И-5, И-16 и И-Z.
Главная цель создания «Звена» — доставка истребителей на расстояния, намного превышающие радиус их действия за счет топлива самолета-матки. Как следствие этого, можно назвать и другие задачи: увеличение дальности сопровождения тяжелого самолета истребителями, использование истребителей в качестве пикирующих бомбардировщиков с крупными бомбами, которые они при самостоятельном полете поднять не смогут. При этом все закрепленные самолеты были с экипажами, а взлет и полет по маршруту проходили с работающими двигателями всех машин. После расцепки истребители могли снова стыковаться в воздухе с носителем.
Кстати, эта идея все-таки пригодилась. В годы Великой Отечественной войны «Звено» Вахмистрова неоднократно применялось в боевых условиях. В его состав входили ТБ-3 и два И-16, с подвешенными под каждым из них бомбами ФАБ-250.
Первый полет «Звена» совершили 3 декабря 1931 года. ТБ-1 пилотировали летчики А. Шарапов и В. Залевский. На И-4 находились В. Чкалов и А. Анисимов. Причем, Чкалову удалось произвести расцепку без проблем, а Анисимову — чуть позже, из-за нечеткого срабатывания замка и частичной деформации крепежной пирамиды. Но результаты испытания признали удачным и продолжили дальнейшие эксперименты по этой теме.
И-4 для «Звена» выпускались специальной конструкции — с укороченным до 0,5 м нижним крылом. Техника пилотирования его была несколько усложненной.
Вообще, рассказ о «Звене» — отдельная тема. Но поскольку первопроходцами в нем стали два И-4, то несколько слов о «Цирке Вахмистрова», как эту этажерку окрестили аэродромные острословы, сказать все-таки следует. В 1929 году начальник отдела НИИ ВВС Владимир Вахмистров предложил руководству свою, потрясающую по тем временам идею. Ничего подобного в авиационном мире тогда не было. На аэродроме, с согласия руководства ВВС, немедленно приступили к реализации этого замысла. Никто тогда не ведал, что эксперименту этому суждено было растянуться более чем на 10 лет!
Дни и ночи трудились над воплощением новаторской идеи сотрудники НИИ ВВС. Для обеспечения этой небывалой транспортной операции на крыльях носителя и истребителей оборудовали надежные крепежные узлы и замки. Испытательная бригада была необычайно большой, в нее входило несколько десятков различных специалистов. Одних только пилотов насчитывалось более 15. Зрелище было не для слабонервных. Даже внешний вид летающего аэродрома потрясал воображение. Особенно диковинными казались маневры истребителей, взлетавших с авиаматки и подцеплявшихся к ней.
Испытания отличались исключительной сложностью пилотирования и риском летчиков. Первым, отмечено выше, был полет с двумя И-4, сцепленными на крыле ТБ-1, а закончили испытания с пятью подсадочными машинами на ТБ-3: два И-5 на крыле, два И-16 под крылом и один И-Z — под фюзеляжем. Причем, И-Z мог подцепиться к носителю лишь в полете.
Для такого сногсшибательного трюка специально подобрали пилота-ювелира. Им оказался Василий Степанчонок. Только он смог выполнить эту уникальную операцию. Для этой цели Степанчонок предложил Стефановскому под шасси ТБ-3 прикрепить два длинных шеста с натянутыми между ними рядами разноцветных лент, чтобы проще было подвести свой И-Z к крепежным замкам авиаматки.
На одном из совещаний в Кремле в 1931 году маршал М. Тухачевский выступил с докладом, где обосновал целесообразность опытов по созданию «самолета-звена». Однако Сталин отнесся к новации с недоверием и назвал эту идею фантастической, хотя и препятствовать «самодеятельности» не стал. Очевидно, вождь предвидел сложности с этой затеей. И действительно, неприятностей со «Звеном» приключилось немало.
В первом же полете на сцепленных с носителем истребителях Чкалов и Анисимов испытали неприятность, когда у последнего случилась задержка раскрытия замков. В декабре 1932 года вновь случилась беда с теми же пилотами при отцепке в воздухе И-5. Оператор, очевидно, сильно волнуясь, у чкаловского самолета отцепил сначала не хвост, как положено, а шасси. Самолет Чкалова стал подниматься на дыбы. Валерий Павлович мгновенно среагировал и резким движением рулей сорвал хвостовой крюк.
Были и жертвы. В одном из полетов истребитель, подвешенный под крыло ТБ-3, после отцепки ударился о плоскость носителя, пробил обшивку и застрял в крыле. Пришлось совершать аварийную посадку вместе со всем звеном и застрявшим самолетом, где находился летчик А. Коротков, выброситься с парашютом которому не представлялось возможным. Командир ТБ-3 П. Стефановский приложил к посадке все свое искусство, но истребитель Короткова при приземлении скапотировал и летчик погиб.
После специального выпуска для «самолета-звена» на И-4 проводились также доработки и с установкой пулеметов на верхнем крыле. Но в этом плане произвели лишь несколько опытных вариантов, без практических испытаний. Углубленные исследования на И-4 делались с установкой динамо-реактивных пушек Курчевского ДРП и АПК. Зимой 1931 года на верхнем крыле самолета установили два гладкоствольных 76-мм орудия, в стороне от диска винтов и узлов крепления подкосов. В ходе опытов все-таки произошел разрыв одного из них, но тем не менее опыты с этим новым вооружением продолжались вплоть до снятия И-4 с вооружения. Затем эти работы продолжили на самолете И-Z.
В 1935 году в АГОС проводились обширные работы по кратковременному высокому увеличению скорости истребителя. И-4 снарядили реактивными ускорителями системы РНИИ. С этой целью собрали шесть пороховых ракет, которые смонтировали по три с каждой стороны машины. Тяга каждой из ракет составляла 450-500 кгс, время горения 2,5 с. Длина ракеты — 600 мм, диаметр — 110 мм. Но в 1936 году эти работы приостановили и возобновлены лишь на самолете И-15.
Летно-технические характеристики серийного И-4 (АНТ-5):
Длина самолета — 7,28 м.
Размах крыла — 11,4 м.
Площадь крыла — 23,8 кв. м.
Двигатель — М-22 мощностью 480 л.с.
Вес пустого самолета — 978 кг.
Масса топлива — 261 кг.
Масса полной нагрузки — 452 кг.
Полный полетный вес — 1430 кг.
Скорость у земли — 220 км/ч.
Скорость на высоте- 257 км/ч.
Время набора 5000 м — 14,3 мин.
Пулеметное вооружение: 2 x 7,62-мм пулемёта ПВ-1.
Внутренняя бомбовая нагрузка: бомбы весом до 50 кг.
Источники:
Гордюков Н. Первый цельнометаллический // Моделист-конструктор. 1977. №3. — С. 17-21.
Котельников В. Истребитель И-4 (АНТ-5) // Авиационное обозрение (АвиО). № 5. — С. 22-25.
Кузьмина Л.М. Генеральный конструктор Павел Сухой. Страницы жизни. — М.: Молодая гвардия. 1983. — С. 23-25.
Смирнов Ю. Блестящий дебют Павла Сухого // Крылья Родины. 2000. №4. — С. 17-19.
Шавров В. История конструкций самолетов в СССР до 1938 г. М.: Машиностроение, 1985. С. 391-393.
Информация