Авиация и Космонавтика 2016 10
Шрифт:
Еще в ходе работ по И-17 в 1930-х гг. был разработан и продут в аэродинамических трубах ЦАГИ ряд компоновок истребителей с предельно уменьшенным крылом, набранным новыми скоростными профилями. В то время на специалистов всего мира произвели сильнейшее впечатление достижения гоночных самолетов - в октябре 1934 г. итальянский гидроплан Макки М.С. 72 достиг фантастической скорости 709 км/ч в т.ч. и благодаря очень маленькому крылу. Он долго разбегался, но весьма резво набирал высоту, что считалось ценным для перспективного перехватчика, а ухудшение маневренности, управляемости и увеличение потребных размеров аэродрома казалось не существенным.
Под влиянием таких экспериментальных самолетов удельная нагрузка на крыло новых истребителей также стала расти.
Еще в начале века немецкие физики Мах и Прандтль доказали, что с приближением течения газа к скорости звука в нем возникают «волны сжатия», которые резко повышают аэродинамическое сопротивление обтекаемого таким потоком объекта. Тогда до скорости звука авиации было еще далеко, но уже при 600-650 км/ч поправка Прандтля приобретала ощутимое значение. Физическая суть явления была не ясна, например лишь много позже выяснили, что давление в «волне Маха» растет не плавно, а скачкообразно, а в других местах самолета возможно и разрежение, также негативно влияющее на аэродинамику, но было понятно, что для выхода на рубеж 700 км/ч уже нужно менять профили крыла.
Купол ниши колеса основной стойки шасси самолета И-185 - сборная конструкция из дюралевых выколоточных деталей
Основная стойка шасси «типа Мессершмитт» истребителя И-185 в отличие от пирамидальных «ног» И-16 и И-180 состояла только из одного жидкостно-газового амортизатора и не имела вспомогательных подкосов
Первые такие профили были разработаны в середине 1930-х гг. в США аэродинамической лабораторией NACA. От Clark-Y, применяемых на И-16 и И-15, они отличались меньшим радиусом носка, оттянутой назад точкой максимальной толщины и более «полной» нижней частью. Это давало некоторое снижение сопротивления на больших скоростях, но не были до конца изучены их срывные характеристики. Профили серии NACA 230 были закуплены в Америке, но до выяснения штопорных свойств ЦАГИ не рекомендовал их применять. Тем не менее, Поликарпов взял такой профиль для И-180, а затем и для нового самолета.
Обеспечить на взлете и посадке достаточную подъемную силу должны были щитки-закрылки, занимавшие весь размах крыла кроме зоны элеронов, а для стабилизации потока в зоне, где срыв наиболее вероятен и опасен, потому что чреват потерей управления по крену и переходом в штопор, он применил автоматические предкрылки. Они выдвигались пружинами, как только скорость и давление набегающего потока падали до критической величины. На передней кромке появлялась щель, через которую воздух из области повышенного давления под крылом перетекаел наверх, стабилизируя обтекание несущей поверхности.
На виде в плане крылья истребителей также менялись, хотя и не столь заметно: уменьшалось сужение, «в моду» входили эллиптические формы. Они снижали индуктивную часть сопротивления, образуемую из-за того, что воздух стремился перетечь из зоны с повышенным давлением под крылом в разреженное пространство над ним через законцовки
На одномоторных монопланах он делил крыло на центральную и отъемные части по месту крепления стоек шасси так, что плоскости хорд центроплана и ОЧК совпадали. Постоянство угла поперечного V облегчало расчет аэродинамики, но усложнялся стапель сборки центроплана. На новых истребителях «61», «62», а затем и на самолете ИТП был сделан центроплан с горизонтальной плоскостью хорд, что компенсировали увеличением поперечного V консолей.
В 1930-х гг. во всем мире стали переходить на цельнометаллические конструкции истребителей, но если в начале десятилетия СССР занимал по выпуску дюраля и его применению передовые позиции, то к концу его наметилось уже отставание - темпы ввода новых мощностей по производству алюминиевых сплавов оказались явно недостаточными, чтобы обеспечить «крылатым металлом» растущий выпуск самолетов. Сдерживал перевод серийных авиазаводов с дерева на металл и дефицит сортового проката, прежде всего, профилей специальных сечений, а также задержка перевода металлургических комбинатов с тонкостенных гнутых профилей на прессованные. А между тем незначительное увеличение толщин стенок и полок позволяло не только улучшить их прочность и жесткость, но и упростить технологию сборки сложных каркасных конструкций за счет перехода на открытые сечения, которые удобнее клепать. Внедряемый в качестве основного плазово-шаблонный метод сборки и увязки технологический оснастки также требовал перехода на такие профили, поскольку нежесткие гнутые было сложно «кроить» без разметки линейкой и фиксировать в сборочных стапелях.
Эти проблемы вынудили руководство Наркомата авиапромышленности настоятельно рекомендовать конструкторам использовать дюраль исключительно для самолетов бомбардировочной и морской авиации, а истребители строить цельнодеревянными, в крайнем случае - смешанной конструкции, в которой бы из него делались бы только отдельные самые важные силовые элементы, например, лонжероны крыла. Производство же магниевых сплавов, которые были в 1,5 раза легче алюминиевых, в СССР вообще находилось в зачаточном состоянии. Пока у нас осваивали только литье, тогда как германские авиазаводы уже получали и прокат (профили и даже листы).
В качестве замены металлу предлагали дельта-древесину, пропитанную искусственными смолами. Она почти не горела и не гнила, а прочность в некоторых случаях росла вдвое, но все же она уступала дюралю, и в новый проект Поликарпов вопреки рекомендациям Наркомата заложил крыло и горизонтальное оперение из металла, что дало ему существенный выигрыш.
На самолетах «61» и «62» наконец-то появились основные опоры шасси с одной стойкой-амортизатором, которая то время именовалась «одностоечной типа Мессершмитт», хотя уборка происходила по направлению к оси самолета, а не наоборот, как на Bf 109, и колея получалась достаточная. Такое шасси Заказчик требовал поставить и на И-180 вместо старого пирамидального, но не вышло.
Истребитель И-62 был вооружен двумя синхронными пулеметами ШКАС калибра 7,62 мм и двумя ВС-12,7 Хотя потери темпа стрельбы на механическом синхронизаторе достигали 30%, Поликарпов считал, что такая установка лучше крыльевой благодаря концентрации и кучности огня.
Запас мощности на взлете позволил брать две бомбы калибра до 100 кг или 200 кг мелких. Самолет получил и химическое вооружение - в виде авиабомб, кассет и выливных приборов. В то время к «боевой химии» относились не только отравляющие вещества, но и жидкие зажигательные смеси, а также средства постановки дымзавес.