Выдающийся Ла-7. Часть I. Рождение «семёрки»
Истребитель Ла-7 поистине был вершиной развития самолетов Лавочкина времен Великой Отечественной войны. Он превосходил своего основного противника, немецкий FW-190А, в скорости, скороподъемности и маневренности, имел достаточно мощное вооружение. Конечно, были у машины и слабые места, вызванные в первую очередь особенностями производства в военные годы. В начальный период эксплуатации доставляла проблемы ненадежная работа силовой установки. Смешанная конструкция планера самолета с преимущественным использованием деревянных материалов обусловила то, что ресурс Ла-7 определялся в три года, что было критически мало для эксплуатации в мирное время. Однако в войну Ла-7 был, пожалуй, лучшим советским истребителем.
Несмотря на то, что «Ла седьмой» появился в 1944 году, рассказ о нем следует начать с еще предвоенных лет. Необходимо отметить, что советские истребители во вторую мировую войну представляли собой явление уникальное. В те времена ни одна страна в мире, кроме СССР, не создавала свою истребительную, да и вообще — военную авиацию на базе древесины как основного конструкционного материала. На Западе боевые самолеты с деревянным каркасом перестали строить еще в начале тридцатых, а вскоре окончательно ушла в прошлое и полотняная обшивка. У нас же практически все созданные непосредственно перед войной истребители (во всяком случае — серийные), имели либо смешанную, либо цельнодеревянную конструкцию.
Известно, что при равной прочности дюралевая конструкция на 40% легче деревянной, не говоря уже о таких преимуществах, как долговечность, негорючесть и стойкость к атмосферным воздействиям. И тем не менее в преддверии войны в СССР возобладали другие тенденции. На первое место поставили доступность и дешевизну сырья, простоту и технологичность конструкции, короче — возможность крупносерийной постройки самолетов при минимальных затратах и минимальной потребности в квалифицированных рабочих кадрах.
На основании этого многие утверждают, что наша авиация развивалась по принципу «числом поболе, ценою подешевле», а это не могло не отразиться на ее боевых возможностях и, в конечном счете — на уровне потерь.
Между тем война подтвердила правильность выбранной концепции. Когда за несколько месяцев немецкого «блицкрига» производство дюраля в СССР упало на 80%, ориентация на деревянное самолетостроение оказалась как нельзя кстати. Разумеется, руководство страны вряд ли предвидело такой вариант развития событий, но история дает немало примеров, когда более чем сомнительное решение неожиданно оказывается единственно верным.
Из предвоенной «триады» новых машин — МиГ-1, Як-1 и ЛаГГ-3 — последний наиболее необычен для своего времени. Его цельнодеревянная конструкция является беспрецедентной в мировой истребительной авиации. Сравнение со знаменитым английским «деревянным чудом» («Москито») едва ли уместно. Во-первых, в «Москито» все подчинено одной единственной идее — скорости. О возможности ведения воздушных боев его создатели даже не задумывались. И хотя впоследствии самолет превратился в тяжелый ночной истребитель, ему приходилось решать совсем иные задачи, нежели «Лавочкиным» на Восточном фронте. Во-вторых, в конструкции «Москито» широко применялась экзотическая сверхлегкая бальза и фенолформальдегидные смолы. Создатели же «ЛаГГа» имели дело с более тяжелыми, но обычными в наших лесах сосной и березой.
Распространенное мнение, что «ЛаГГ» был построен из дельта-древесины, не соответствует действительности. Этот материал (древесина, пропитанная пластификатором ВИАМ Б-3, повышавшим прочность) присутствовал только в полках лонжеронов, нервюрах и некоторых узлах в носовой части фюзеляжа. А на Ла-5 от него вообще отказались, чтобы не зависеть от заграничных поставок химических компонентов, не выпускавшихся в СССР.
Работая с заведомо невыигрышными материалами, конструкторы КБ Лавочкина сумели создать истребитель ЛаГГ-3, стоящий в целом на уровне современных требований. Его максимальная скорость, вооружение и боевая живучесть не вызывали особых нареканий; Но неизлечимые болезни перетяжеленной машины — инертность, слабая маневренность, плохая скороподъемность — оставляли пилоту нашего истребителя мало шансов на победу в бою с «мессерами». Недаром фронтовые летчики называли ЛаГГ-3 «утюгом».
«Пересадка сердца» — замена двигателя водяного охлаждения ВК-105 на звездообразный М-82 вдохнула в самолет новую жизнь. Новый мотор был на 250 кг тяжелее предшественника, однако за счет отказа от систем охлаждения жидкости (радиатор, трубопроводы, насосы и т.д.) удалось сохранить взлетную массу машины на прежнем уровне. Зато мощность силовой установки повысилась с 1050 до 1330 л.с. Соответственно улучшились и летные характеристики. В марте 1942 года самолет, обозначенный ЛаГГ-3 М-82, успешно прошел заводские испытания на аэродроме горьковского завода № 21 — головного предприятия по производству «ЛаГГов».
Данные новой машины были настолько многообещающи, а необходимость в ней столь сильной, что параллельно с лечением ее «детских болезней» и еще до государственных испытаний началась подготовка к серийному производству. В октябре 1942-го истребитель, названный Ла-5, пошел в войска.
Между тем, хотя новый истребитель и превосходил своего предшественника почти по всем параметрам (кроме горизонтальной маневренности), он так и не смог достичь показателей Ме-109G и FW-190, появившихся примерно в то же время на Восточном фронте. Кроме того, самолету были присущи удушающая жара в кабине, вызванная плохой теплоизоляцией мотора и отсутствием вентиляции, не очень надежная работа мотора и вооружения. И хотя по мере развертывания серийного выпуска от этих недостатков постепенно избавлялись, Ла-5 не принес нашей авиации качественного превосходства над противником. Поэтому уже осенью 1942-го в ОКБ Лавочкина развернулась работа по дальнейшей модернизации истребителя.
Инженеры занялись снижением веса машины при одновременном повышении мощности двигателя. В декабре провели госиспытания и поставили в серию Ла-5Ф с двигателем М-82Ф (форсированным). Масса машины уменьшилась за счет отказа от консольных бензобаков (такие самолеты получили название «трехбачных», в отличие от более ранних «пятибачных») и, целого ряда других, более мелких ухищрений. На 1,5 мм уменьшена толщина бронеспинки, снята посадочная фара и т.д. Запас горючего понизился на 60 л. Соответственно сократилась дальность полета, но это сочли несущественным, главным было — сравняться с «Мессершмиттом». А сравняться пока не удавалось.
На опытном экземпляре, прошедшем испытания в апреле 1943 года, с целью облегчения даже заменили одну из двух пушек ШВАК на пулемет УБ. Однако «ставить на поток» истребитель с ослабленным вооружением все же не решились.
Следующим шагом стал Ла-5Ф, облегченный, с улучшенным обзором. На нем был понижен закабинный гаргрот и увеличена площадь остекления задней части фонаря. Вместо бронезаголовника появилось 66-миллиметровое бронестекло.
Наконец, в мае 1943 года состоялись государственные испытания Ла-5 с мотором М-82ФН (весной 1944 года он был переименован в АШ-82ФН — форсированный с непосредственным впрыском). Взлетная мощность мотора повысилась до 1850 л.с., максимальная — до 1630 л.с. на первой и 1500 — на второй границе высотности. Кроме того, на Ла-5ФН улучшили теплоизоляцию кабины, снизили усилия на органах управления и облегчили стойки шасси. Внешним отличительным признаком новой модификации, стал длинный всасывающий патрубок двигателя сверху на капоте.
Ла-5ФН впервые появился на фронте летом 1943 года, в период боев на Курской дуге. В советские времена указывалось, что на этом варианте Ла-5 было достигнуто полное качественное превосходство над германскими истребителями того периода. В доказательство приводились данные сравнительных летных испытаний с трофейными самолетами. Но вполне убедительные, на первый взгляд, цифры требуют серьезного критического анализа.
Прежде всего новенький, тщательно отрегулированный Ла-5ФН сравнивался с потрепанными в боях, а то и пережившими вынужденные посадки, самолетами. Наши механики не владели особенностями настройки параметров немецких силовых установок. Серийные же Ла-5ФН, вследствие более низкой, чем на опытных машинах, культуры производства, обладали соответственно, менее высокими летно-техническими характеристиками. К слову сказать, когда немцы испытывали трофейный Ла-5, они получили данные, разительно отличавшиеся в худшую сторону от результатов испытаний этого истребителя в НИИ ВВС. Если сравнить итоги испытаний германских машин, полученные в сопоставимых условиях, с тактико-техническими характеристиками Ла-5ФН, получится, что по целому ряду параметров нам опять приходилось выступать в роли догоняющего.
Положение осложнялось еще и тем, что двигатель АШ-82ФН исчерпал резервы форсирования. Попытки дальнейшего повышения мощности не увенчались успехом, а никакой другой силовой установки для Ла-5 взять было неоткуда. Оставались два пути: очередное снижение веса и скрупулезное «вылизывание» аэродинамики.
Еще в апреле 1943 года натурный экземпляр Ла-5 прошел испытания в аэродинамической трубе Т-104 ЦАГИ с целью выяснения факторов, влияющих на снижение лобового сопротивления. В результате появились рекомендации, по внедрению в серию ряда улучшений, в сумме обеспечивающих прирост скорости на 30-35 км/ч. Наибольший эффект давали внутренняя герметизация самолета — 24 км/ч — и полное закрытие шасси -6 км/ч. Кроме того, отмечалось, что перенесение маслорадиатора из-под капота под фюзеляж, где площадь поперечного сечения гораздо меньше, вдвое снижает его лобовое сопротивление и на 35% увеличивает прохождение воздуха через радиатор.
Позднее было установлено положительное влияние на аэродинамику машины переноса воздухозаборника силовой установки, с крыши капота в корневую часть центроплана. Так, буквально по каплям, набирались дополнительные километры скорости.
Что касается снижения веса, то эта задача тоже была не из легких. Ничего лишнего, что можно было бы безболезненно снять, на самолете практически не оставалось. А облегчать конструкцию за счет снижения прочности и выносливости (как это делал А.С. Яковлев) С.А. Лавочкин не стал. Но был еще один огромный резерв — замена деревянных элементов конструкции металлическими.
В 1943 году для Ла-5 разработали цельнометаллические лонжероны крыла, состоящие из стальных тавровых полок, соединенных дюралевыми стенками. Выигрыш в весе составил 100 кг. Уже одно это показывает, насколько дерево уступает в весовой эффективности «крылатому металлу».
В конце 1943 года появился «Ла-5 №206» с частично улучшенной аэродинамикой. А в самом начале 1944-го завершилась постройка новой модификации, первоначально обозначенной как «Ла-5 — эталон 1944 года». На ней, помимо установки металлических лонжеронов, были учтены все рекомендации ЦАГИ по аэродинамическому облагораживанию машины. Прежде всего, внедрена внешняя и внутренняя герметизация винтомоторной группы и планера, установлены дополнительные щитки, полностью закрывающие шасси. Маслорадиатор перенесли под фюзеляж, а всасывающие патрубки нагнетателя разместили в носке центроплана. Изменили формы зализов крыла, сократили количество крышек на капоте и уменьшили размер подвижных боковых створок.
Кроме того, для снижения усилий на ручке увеличили аэродинамическую компенсацию руля высоты. Вместо прежней ручки управления с захватом для обеих рук поставили укороченную ручку Р-1 «мессершмиттовского», типа под правую руку. Двигатель оборудовали индивидуальными выхлопными патрубками цилиндров и установили новый винт изменяемого шага ВИШ 105В-4. Стойки шасси удлинили на 80 мм, а в переплет задней части фонаря вмонтировали противокапотажную раму.
Значительно более мощным стало вооружение. Вместо пары пушек СП-20 (синхронный вариант пушки ШВАК) установили три новые авиапушки Березина УБ-20. 2 февраля 1944 года эта машина, которой суждено было стать лучшим советским истребителем второй мировой войны, поднялась в воздух. Результаты заводских испытаний оказались весьма обнадеживающими. Максимальная скорость у земли составила 597 км/ч, против 546 км/ч у Ла-5ФН и 560 км/ч у FW-190А-5.
16 февраля машину передали па государственные испытания, на которых не обошлось без неприятностей. 20 февраля из-за аварии двигателя в полете (обрыв шатуна), летчик-испытатель Кубышкин с трудом посадил самолет. Испытания продолжились 8 марта. А 22 марта, когда большая часть программы была уже отработана, по причине грубого дефекта сборки на рулежке, разрушился один из шпангоутов фюзеляжа. И в этот раз мастерство летчика помогло избежать серьезной аварии.
Но, несмотря на все сложности, 27 марта испытательный цикл был успешно завершен. К этому времени в КБ поступило задание Государственного комитета обороны довести максимальную скорость Ла-5ФН до 685 км/ч. Новый истребитель должен был стать ответом конструкторов Лавочкина на эту задачу.
В отчете об испытаниях майор Кубышкин указал, что на «эталоне» значительно увеличились, по сравнению со стандартным Ла-5ФН, скоростные характеристики. На высоте 6000 м истребитель разгонялся до 680 км/ч — лучший результат из всех советских истребителей того периода.
Но аэродинамическое совершенство было куплено дорогой ценой. При работе двигателя на больших оборотах температура в кабине достигала 40 градусов (в феврале) и ощущался сильный запах выхлопных газов и горелой резины. Таким образом, вновь заявил о себе «родовой дефект» ранних Ла-5 — плохая теплоизоляция.
Ситуация усугублялась тем, что с установкой маслорадиатора под фюзеляж трубопроводы с горячим маслом стали проходить прямо под ногами у летчика, а внешняя герметизация капота заставила выхлопные газы через малейшие щели просачиваться в кабину. Ясно, что в таких условиях обычный полет, не говоря уж о воздушном бое, превращается в пытку. Кроме того, испытатель отметил, что в кабине скапливается конденсат влаги (еще один результат отсутствия вентиляции), чрезмерно велики нагрузки на педалях и не предусмотрено быстрое аварийное покидание машины.
Но, несмотря на это, вывод отчета гласил: «Самолет по своим летным данным является одним из лучших истребителей. Необходимо форсировать серийную постройку с одновременным устранением вышеизложенных дефектов». Далее следовали конкретные рекомендации: улучшить теплоизоляцию и вентиляцию кабины, облегчить аварийное покидание самолета, снизить усилия на педалях, улучшить охлаждение головок цилиндров и облегчить управление винтомоторной группой, для чего сделать объединенное управление шагом винта и газом, установить автомат переключения скоростей нагнетателя и автомат управления створками капота.
Такая автоматика была установлена на истребителе «Фокке Вульф» 190, благодаря чему комплексное изменение параметров работы силовой установки осуществлялось одним движением РУДа. Пилотам же «Лавочкина» приходилось делать для этого до восьми последовательных движений, что практически невозможно в скоротечных условиях воздушного боя.
К сожалению, при запуске нового истребителя в серию из всех этих рекомендаций в полной мере была выполнена только одна: установлен механизм автоматического изменения шага винта (непонятно почему это не сделали раньше, ведь «ВИШ-автоматы» были известны еще в тридцатые годы). Попытки же нормализовать температуру внутри кабины путем навески теплоизолирующих чехлов на маслобак и маслопроводы почти ничего не дали, и тяжелая жара, достигавшая в летние месяцы 55 градусов, продолжала осложнять и без того нелегкую работу летчиков.
Только позднее на некоторых серийных машинах появился вентиляционный колпачок над лобовым бронестеклом. Затем воздухозаборники вентиляции разместили в передней кромке центроплана. Наддув забортного воздуха препятствовал проникновению в кабину горячих газов от двигателя, и микроклимат заметно улучшился. Что же касается автоматической регулировки режимов мотора, то устройства подобного рода для АШ-82ФН появились уже после войны.
Между тем, при всех своих недостатках самолет на высотах до 6000 м превосходил по летным характеристикам практически все типы как отечественных, так и немецких поршневых истребителей.
В первых днях мая «эталон 1944 года» под новым наименованием Ла-7 был поставлен в серийное производство. Примечательно, что в июле с конвейера тбилисского завода № 31 сошел последний ЛаГГ-3. Производство же Ла-5ФН (уже с металлическими лонжеронами) продолжалось, постепенно снижаясь до ноября 1944 года.
Источники:
Мороз С. Вершина. Истребитель Ла-7 // Авиация и время. 2012. №4. С. 4-25.
Котельников В., Орлов М., Якубович Н. Истребитель Ла-7 // Авиаколлекция. 2009. №11. С. 2-10, 14-15, 23-29.
Иванов С. Ла-7 // Война в воздухе. № 70. С. 2-9, 19-22, 40-41.
Алексеенко В., Кондратьев В. Истребитель Ла-5 // Крылья Родины. 1995. №4. С.1-3, 5-8.
Якубович Н. Неизвестный Лавочкина. М.: Яуза, Эксмо, 2012. С. 90-101.
Информация