И-215
Разработчик: Алексеев
Страна: СССР
Первый полет: 1947
Тип: Истребитель-перехватчик
В начале 1948 года КБ-21 активно занялось разработкой проекта И-215. Помимо замены двигателей, которая оказалась не самой простой задачей, по результатам испытаний И-211 был выполнен ряд доработок. Руль направления оказался чрезмерно эффективен и его площадь заметно уменьшили. Его обрезали снизу, нижнюю часть прежнего РН заменили на неподвижный хвостовой стекатель фюзеляжа. На руль высоты установили триммер с электрическим управлением. Элероны И-215теперь управлялись жесткими тягами, а не тросами, что позволило парировать провисание последних при изгибе крыла. Были усилены створки и щитки шасси, а также люк отсека вооружения, носовая часть фюзеляжа и ограждающие трубы пушек. Сами пушки тоже заменили. На И-215 установили орудия 120П-М, увеличив боезапас до 35 снарядов на ствол, причем патронные ящики могли вместить и 40 выстрелов. На самолете появился прицел АП-1М, который можно было сдвинуть в сторону для улучшения обзора при посадке.
Установка "Дервента" сулила немалые преимущества. Мало того, что он имел тягу в полторы тонны, он еще весил меньше ТР-1 и ресурс его был значительно больше. После замены двигателя самолет стал легче более чем на 500 килограммов. Максимальная взлетная масса И-211 составлял 7450 кг, а И-215 весил всего 6890 кг. Правда, и доработки были велики. Пришлось полностью переделать системы управления и питания горючим. Кардинально изменилась система запуска. ТР-1 раскручивался турбостартером, а "Дервент" - от аккумуляторной тележки, но сложнее было переделать крепление двигателя. Дело в том, что ТР-1 имел осевой компрессор и в силу этого его центр тяжести и, соответственно, узлы навески находились ближе к середине двигателя. "Дервент V" был сконструирован на основе центробежного компрессора, и его центр тяжести был сильно смещен вперед. Чтобы вписаться в приемлемые габариты гондолы, его поместили на импровизированную мотораму корытообразной формы, далеко выступавшую за переднюю кромку крыла. Цапфы двигателя опирались на узлы крепления на этой раме. Дополнительный поддерживающий узел находился в средней части гондолы.
К началу апреля трансформация И-211 в И-215 завершилось. Самолет вывели на аэродром, и после наземных отработок 18 числа начались заводские испытания. Летчиком-испытателем по-прежнему был А.А. Попов, ведущим инженером - В.Я. Молочаев. Первым пунктом программы испытаний значилось задание по тарировке указателя скорости и установленного на время испытаний бароспидографа. Звучит достаточно банально, но для выполнения этого задания были задействованы две кино-теодолитные группы, подготовлен специально оборудованный "эталонный" самолет По-2. Работа самописцев на борту и кино-теодолитов, установленных на расстоянии два километра друг от друга, корректировалась при помощи радиосинхронизаторов. Попов на высоте 1000 метров выполнял проходы над аэродромом на приборных скоростях от 400 до 820 км/ч, при этом путевая скорость определялась теодолитами. В то же время эталонный По-2 замерял давление, температуру, скорость и направление ветра на высоте прохода. Полеты продолжались до 20 июня. Три вылета было сделано для определения максимальной скороподъемности. Их выполняли по следующей методике. Начальная скорость варьировалась от 500 до 600 км/ч, и по мере набора высоты на каждую 1000 метров ее уменьшали на и на 1215 км/ч. Наилучший результат был достигну при начальной скорости 570 км/ч. Высоту 5 км И-215 набирал за 2 минуты 57 секунд, что на 21 секунду было хуже расчетного времени. Основной причиной посчитали недостаточную площадь входных сечения воздухозаборников и перетяжеление самолета на 190 кг по сравнению с проектом.
С максимальными скоростями все оказалось намного лучше. Полученные данные практически совпали с расчетами. Скорость замеряли при 14700 оборотах двигателей в минуту. Продолжительность установившегося режима на каждой площадке составляла 5 минут. Полученные данные полностью совпадали с расчетами. У земли И-215 можно было разогнать до 970 км/ч, а с увеличением высоты полета скорость постепенно снижалась до 937 км/ч на 5000 метров.
Для определения взлетно-посадочных характеристик снова использовали кинотеодолиты и контроль наземных наблюдателей, которых расположили в начале и в конце полосы. Замеры показали, что Александр Андреевич не зря переживал перед первым вылетом. Заводская полоса действительно годилась только для нормальной посадки. Разбег-пробег укладывался в диапазон 880920 метров. При малейших проблемах полосы не хватило бы.
Особый интерес представляла проверка новинки тех лет - тормозных щитков. Они выпускались почти поперек потока на угол 80 градусов. Испытания проводись в горизонтальном полете и в крутом пикировании и, в целом, подтвердили их эффективность и необходимость применения подобных устройств на реактивных самолетах. Максимальная скорость, на которой производился выпуск щитков, составляла 845 км/ч. При пикировании на скорости 820 км/ч за 10 секунд скорость снижалась до 570 км/ч. В горизонтальном полете на скорости 645 км/ч при неизменном режиме работы двигателей 13700 оборотов в минуту при выпуске щитков скорость снова устанавливалась на значении около 490 км/ч. Выпуск щитков создавал кабрирующий момент, легко парируемый летчиком.
23 и 24 июня самолет отправили в заводской тир. За эти два дня был проведен комплекс огневых испытаний, для которых было израсходовано 572 патрона. Были выполнены горячая пристрелка на расстояние 50 метров, а также залповые стрельбы из всех пушек одиночными выстрелами и залповые стрельбы очередями по 3, 10 и 35 патронов. Матчасть работала великолепно. Ни одного дефекта, задержки или отказа выявлено не было. Это, конечно, не значило, что их не было в работе других систем и механизмов самолета. За два месяца испытаний пришлось решить ряд проблем.
В первых же полетах выяснилось, что все створки шасси отсасывает в воздухе. На носовые створки шасси установили гидравлические замки в передней их части и гидроподъемники, оборудованные замками, в средней. На основные створки поставили гидрозамки улучшенной конструкции. Рычаг управления тормозными щитками стоял на левом пульте чуть позади пилота, дотянуться до него, особенно в пикировании было непросто. Вместо него впереди на левом пульте установили электрический тумблер. Некоторые дефекты, требующие серьезной разборки планера, оставили на потом. В частности, неудачными оказались межбачные дюритовые соединения и ненадежными обратные клапана топливной системы, но для устранения этих проблем требовался демонтаж всех баков для доработки.
Хотя в различных источниках упоминается облет И-215 несколькими летчиками-испытателями, однако в отчете по заводским испытаниям присутствует только отзыв А.А. Попова. Он оценивал И-215 достаточно высоко. По его мнению, кабина была просторная и удобная, с удачным расположением приборов рычагов управления двигателем, стабилизатором, закрылками, шасси и тормозными щитками. Попов отмечал, что на рулении самолет послушен и хорошо выдерживает направление, тормоза достаточно эффективны. На разбеге и пробеге тенденций к развороту И-215 не имел. Самолет плавно отрывался, в наборе высоты имел некоторую тенденцию к кабрированию. В горизонтальном полете вплоть до максимальной скорости при выполнении виражей и планировании И-215 был достаточно устойчив, позволял выполнять прямолинейный полет с брошенным управлением. При перетягивании ручки самолет предупреждал подрагиванием всей конструкции. Нагрузки от органов управления А.А. Попов оценивал, как незначительные, либо легко снимаемые триммерами. Исключением и практически единственным недостатком были усилия в поперечном канале управления. На ручку управления элероны "давили" с усилием в 10 кг, правда, это происходило на средних скоростях, а ближе к максимальной усилия снижались до 4-5 кг.
15 августа 1948 года Семен Михайлович Алексеев утвердил отчет о заводских испытаниях опытного самолета И-215. Было ясно, что создан добротный, достаточно надежный аппарат, неплохо приспособленный к условиям серийного производства одного из крупнейших авиазаводов СССР. Казалось, передавай на госиспытания, устраняй замечания военных и строй самолеты, однако обстановка к этому моменту резко изменилась. У Сталина уже появились машины, обладающие более высокими характеристиками, прежде всего, скоростью свыше 1000 км/ч. К моменту подписания отчета проходили государственные испытания будущие МиГ-15 и Ла-15. Повторялась ситуация 1941-42 годов, когда свернули работу многих КБ, созданных для преодоления довоенного отставания в авиации. Теперь Иосиф Виссарионович снова решил закрыть ряд таких организаций. Несмотря на широкий фронт развернутых проектных работ, в их число попало и КБ-21 С.М. Алексеева. С 1 июля 1948 года в соответствии с приказом МАП No. 440с от 21.06.1948 года оно было ликвидировано.
Безусловно, Семен Михайлович входил в круг конструкторов, о которых лично помнил Сталин. И-215 в серию не пошел, но к Алексееву претензий никто не предъявлял и уже в октябре 1948 года его назначили Главным конструктором предприятия п/я 208. Под этим шифром скрывался опытный завод No. 1 МАП, на котором собрали немцев-самолетостроителей. Их поделили между двумя бюро: ОКБ-1, занимавшееся самолетами с воздушно-реактивными двигателями, и ОКБ-2 по ракетопланам. Завод организовали на территории нынешней Дубны в 1946 году на базе бывшего завода No. 458, на котором во время войны располагалось КБ И.В. Четверикова. Директором в тот период был В.И. Абрамов, прежде руководивший Иркутским авиазаводом No. 39.
Основу ОКБ-1 составили сотрудники самолетного отдела советско-германского предприятия в Дессау. Его возглавлял Бру-нольфа Бааде, его заместитель - Петр Николаевич Обрубов. В группу ведущих сотрудников ОКБ-1 входили также автор проекта бомбардировщика Ju 287 Г. Вокке, главный инженер завода Юнкерса в Дессау И. Хазе-лоф, работы по аэродинамике возглавляли доктор Г. Бокхауз - бывший руководитель отдела аэродинамики фирмы "Юнкерс".
С.М. Алексеев проработал на опытном заводе No. 1 МАП сравнительно недолго. В первой половине 1950 года он перешел на работу в ЛИИ руководить разработкой летающих лабораторий, но и за этот отрезок времени он успел сделать немало. К моменту прихода Семена Алексеевича в ОКБ-1 там активно велись работы по двум темам. Во-первых, шла сборка "самолета 140" или, как его называли немцы, EF-140 (Entwicklung Flugzeug-140), двухмоторного бомбардировщика с крылом обратной стреловидности, ставшего логическим развитием проекта Ju-287 и EF-131. Правда, в отличие от них "самолет 140" был разработан в СССР "с нуля" и на него планировали поставить отечественный мотор АМТКРД-01 А.А. Микулина. Это была вотчина Ганса Вокке.
Второе направление курировал сам Бааде. Это также был двухмоторный реактивный бомбардировщик под индексом РБ-2, но уже с крылом обычной стреловидности. Вскоре после начала работ индекс машины изменили на "самолет 150". Он должен был иметь скорость около 1000 км/ч, взлетный вес свыше 30 000 кг и бомбовую нагрузку в 6 тонн. В его конструкции конструкторы намеревались реализовать значительное число оригинальных решений, которые сегодня принято называть модным словом "инновация". Подвеска двигателей на пилонах, необратимая схема системы управления гидромеханического типа, моноблочная конструкция панелей крыла с внутренним гофром, Т-образное оперение, система пожаротушения фугасного действия - список можно продолжать.
Одной из характерных особенностей проекта 150 была велосипедная схема шасси, что позволяло снизить массу этой системы самолета. Б. Бааде рассчитывал дополнительно реализовать идею "приседания" машины на заднюю стойку при взлете, что упрощало взлет и сокращало длину разбега. Преимущества были очевидны, но предстояло решить одну проблему. Самолеты тех лет на земле обычно управлялись подтормаживанием колес основных стоек. Летчик управлял педалями, зажав гашетку тормоза, а разницу давления в тормозах обычно обеспечивал дифференциальный клапан. На 150-й машине такую схему управления реализовать было сложно. На основной стойке не было необходимого бокового"плеча" относительно центра тяжести самолета, постановка тормозов на подкрыльевые опоры имела свои неудобства. ОКБ-1 предстояло разработать систему управления передней ногой, найти принципы и алгоритмы изменения амплитуды углов отклонения колес передней стойки на различных скоростях руления и этапах взлета и посадки.
Для отработки необратимой системы управления "самолета 150" на заводе построили специальный натурный стенд, кроме этого, для отладки отдельных ее элементов использовали летающую лабораторию, в роли которой выступал Ju-388. Для опытов с управлением передней ногой создать стенд было практически невозможно. Требовалась еще одна летающая лаборатория. Очевидно, что идея использовать для этого И-215 принадлежала С.М. Алексееву. Немцы, с их ограниченным кругом общения и ареалом доступных путешествий, вряд ли вообще слышали об этой машине.
В различных источниках нередко упоминается, что лабораторией стал дублер И-215Д, который строился с велосипедным шасси в интересах создания И-217 - истребителя с крылом обратной стреловидности. Такую же версию выдвигал Семен Михайлович в своих воспоминаниях. Однако слишком много фактов этому противоречат. Во-первых, опубликованные данные и изображения проекта И-217 подтверждают, что этот истребитель проектировался с обычным трехстоечным шасси с носовой опорой, чем-то напоминавшим шасси появившегося много позже американского истребителя F-104. Во-вторых, пока не появилось никаких достоверных сведений о постройке второго экземпляра И-215. Кроме того, имеющиеся документы напрямую опровергают версию существования И-215Д. В частности, в отчете по испытаниям "самолета 155", о котором речь пойдет ниже, сказано, что это истребитель И-215 С.М. Алексеева с модифицированным шасси.
Да и все полеты "дублера", о которых есть информация, датируются 1950-51 годами. Они выполнялись в интересах проекта 150, про И-217 тогда уже и речи не было.
Скорее всего, тут мы имеем дело с обычной аберрацией памяти маститого конструктора, плюс слухи и сведения от тех, кто "в курсе", которыми в советские годы нередко пользовались люди, интересующиеся историей авиации. Нередко эти байки превращались в легенды. Возможно, найдутся новые документы, проливающие свет на эту историю, но пока, вероятнее всего, что доработки проводили уже на месте, на опытном заводе No. 1. Немцев "органы" крайне неохотно выпускали за пределы поселка Подберезье, и их появлению на 21-м заводе вряд ли кто-то обрадовался бы. Сам Алексеев должен был заниматься всеми темами, а не только переделкой И-215, хотя без его консультаций сложно было решить задачу очередной трансформации самолета.
Самолету присвоили индекс 155. Возможное, такое название выбрал первый отдел, но нельзя исключить, что это был номер по какому-то личному счету Бруно Бааде. Требовался летающий стенд исключительно для отработки шасси, и поставленную задачу решали весьма утилитарно. Для ускорения выполнения работ сразу отказали от уборки шасси. Положение стоек выбирали в соответствии с требованиями проекта 150, где 40% нагрузки приходилось на переднюю ногу и 60% - на заднюю. Для обеспечения этих условий носовую опору сдвинули немного назад от исходного положения и закрепили на узлах крепления лафета. Пушками пришлось пожертвовать, их демонтировали. Установка основной стойки тоже не прошла бескровно. Подходящее место нашлось как раз на месте заднего топливного бака, вмещавшего чуть ли не половину всего запаса горючего. Правда, в этом случае не пришлось кромсать обшивку, просто сняли люк для установки бака и через образовавшийся проем "пристроили" стойку.
На обе ноги поставили по паре колес 650х225А с пневматическими тормозами. Тормозное давление во все колеса подавалось одинаковое, но благодаря дроссельному устройству при торможении замедлялась подача воздуха к передним колесам, а при растормаживании лимитировался сброс давления задних. Эти ухищрения предохраняли от клевков самолета на нос. Обе стойки были спроектированы по рычажной схеме с амортизаторами воздушного типа, которые при такой конструкции не несли изгибающих нагрузок. Летные данные не играли серьезной роли, и для самих опор шасси весьма удачно походило определение "аэродинамическое безобразие". На передней опоре стоял массивный и опутанный гидрошлангами механизм разворота колеса, задняя вообще представляла собой ферму, сваренную из массивных труб. Колеса передней опоры могли поворачиваться относительно вертикальной оси в диапазоне ±20 градусов.
Для обеспечения поперечной устойчивости самолета на земле под мотогондолами установили вспомогательные стойки, нагрузка на которые в горизонтальном положении объекта была весьма незначительна. Эти опоры тоже были неубирающимся. Колеса -свободно ориентирующиеся округ вертикальной оси. Во избежание их "дрожания" в воздушном потоке, колеса снабдили пружинными устройствами, запирающими их в нейтральном положении. Стопорные пружины создавали усилия на колесо до тех пор, пока его не пересиливали боковые нагрузки на рулении.
Предстоял весьма приличный объем работ. В ОКБ-1 подготовили обширную программу испытаний. Ключевым в ней было слово "управляемость". Ее предстояло исследовать на разбеге без торможения, на пробеге с применением тормозов, при маневрировании на скоростях руления вплоть до 40 км/ч, при посадке со сносом и креном, при посадке на заснеженную или мокрую ВПП, а также на обледенелую полосу. Помимо того, конструкторы рассчитывали получить данные по маневрированию самолета на мокром и мягком грунте, а также по устойчивости невозмущенного движения при различных коэффициентах сцепления ВПП. Отдельным пунктом значилось изучение поведения самолета при подтягивании задней опоры шасси на разбеге. Самописцы фиксировали не только скорость движения самолета, но также ход педалей и углы разворота колем передней стойки.
Испытания официально начались 6 июня 1950 года. Летчиком-испытателем стал бывший пилот фирмы "Мессершмитт" Людвиг Гофман. Ведущий инженер - А. Сербин, в состав бригады также входил старший инженер по летной механике доктор Шуман. Первоначальная конструкция механизма управления гидроприводом разворота колес была построена по дифференциальной схеме в зависимости от скорости движения. Однако первые же рулежки принесли обескураживающий результат. Работа системы управления оказалась, мягко говоря, не очень эффективной. Был изготовлен второй вариант механизма разворота колеса. В нем был реализован линейный закон разворота стойки в зависимости от хода педалей. Передаточный коэффициент можно было изменять перестановкой шестерней в механизме.Этот вариант тоже не принес успеха. Оказалось, что нагрузки на ноги пилота велики на малых скоростях, а на больших начинал сказываться шарнирный момент руля направления. Третий вариант представлял собой линейнодифференциальной агрегат, где при определенном ходе педалей изменялся передаточный коэффициент системы управления. Его изготовили достаточно оперативно, но к тому моменту, когда он был готов, то ли в верхах терпение лопнуло, то ли органы всполошились. 155-ю машину велели передать на испытания в ЛИИ. Видимо, так и появилась байка о "питстопе" в Жуковском Евгыфыча, то бишь летчика-испытателя Ивана Евграфовича Федорова, к слову, летчика-испытателя опытного завода No.1 с сентября 1949 года по июль 1950 года. Так что известная фраза про "лихие гонки по грязи и лужам для доказательства возможности резких разворотов и восьмерок на велосипедном шасси" представляет собой просто описание рабочего момента испытаний в строгом соответствии с программой.
В ЛИИ не только исследовали поведение МРК, но и выполнили значительную часть остальных работ по программе. Правда, выводы по основному вопросу несколько озадачили специалистов ОКБ-1. ЛИИ рекомендовал изменить управление передней стойкой таким образом, чтобы на первой половине хода педалей колеса сохраняли бы нейтральное положение и лишь потом отклонялись, причем, по довольно крутой характеристике. По мнению немецких специалистов, такая схема управления не обеспечивала корректировки направления движения ни при взлете, ни на посадке из-за недостаточной эффективности руля направления в "мертвой" зоне хода педалей. Было решено доводить линейно-дифференциальный МРК.
Испытания затянулись на год. Летная часть закончилась 14 июня 1951 года, а отчет Главный конструктор Бааде утвердил 3 сентября 1951 года. Было выполнено 19 рулежек до скоростей 150-180 км/ч и 5 зачетных полетов. Может возникнуть вопрос, а почему так долго? Значительное время потребовалось на экспериментальные исследования, расчеты и ОКР по поиску оптимальной точки перелома диаграммы работы МРК. После каждой рулежки, по замечаниям Гофмана нужно было найти логическое их объяснение и продумать новый вариант. Много времени занял поиск решения еще одной проблемы. Испытатели не могли решить, как помочь летчику находить "нулевую" точку положения педалей, поскольку нагрузки от них на ноги пилота были минимальны. Выход оказался прост. Педали "загрузили" амортизаторами из резинового шнура.
Помимо перечисленного было немало и других проблем. Очень мешали воздушные пробки в гидросистеме, которую пришлось доработать для обеспечения автоматического удаления этих пробок. Изменениям подвергся механизм стопорения колес вспомогательных стоек. Оказалось, что на некоторых режимах нагрузки от них влияют на прямолинейность движения самолета. Теперь они относительно вертикали могли свободно ориентироваться в диапазоне ±5 градусов до включения в работе стопорных пружин. В систему включения управления передней стойкой пришлось установить замедляющий дроссель для предотвращения "броска" колес при их начальном положении, отличном от нейтрального. Не совсем удачной оказалась конструкция воздушных амортизаторов стоек: сложно было контролировать в них давление. Из-за этого даже отменили выполнение посадок с креном и сносом. Пришлось также устранять люфты в узлах крепления силового цилиндра управления поворотом колес и в механизме обратной связи. Были еще и другие проблемы, зато система "приседания" на заднюю ногу работала безупречно. Процесс подтяжки происходил в интервале скоростей 150-180 км/ч настолько плавно, что Гофман мог заметить происходящее только при внимательном наблюдении. Наивыгоднейшим оказался взлет с небольшим отрицательным отклонением руля высоты. В этом случае длина разбега была минимальной, а отрыв происходил на скорости около 250 км/ч.
Несмотря на растянутую по времени фазу натурных испытаний, полученные результаты подоспели вовремя. Многие теоретические и практические решения, найденные на "самолете 155", перекочевали на 150-ю машину, а затем и на ББ-152, построенный Бааде уже в ГДР. Идею "приседания" творчески развил В.М Мясищев на бомбардировщике ДМ, втором прототипе М-4. На нем был реализован тот же принцип изменения угла атаки, но не за счет сокращения длины задней стойки, а благодаря так называемому "вздыбливанию" передней. Ряд наработок получил развитие спустя десятилетие, когда даже на легких истребителях начали применять гидравлически механизмы разворота колес, точнее, управления передней стойкой.
ЛТХ:
Модификация И-215
Размах крыла, м 12.25
Длина, м 11.54
Высота, м 3.68
Площадь крыла, м2 25.00
Масса, кг
пустого самолета 4010
максимальная взлетная 6890
Тип двигателя 2 ТРД Rolls Royce Dervent
Тяга, кгс 2 х 1590
Максимальная скорость, км/ч 970
Крейсерская скорость, км/ч 720
Практическая дальность, км 1700
Максимальная скороподъемность, м/с
Практический потолок, м
Экипаж, чел 1
Вооружение: три 35-мм пушки Н-37 (по 30 снарядов) или две 57-мм пушки Н-57 (по 35 снарядов) или две 11ЗП (по 35 снарядов)
