История проектирования.
С чего все начиналось...
Летом 1937 года аббревиатура "АНТ" во всем мире считалась символом успеха. 20 июня на территории США приземлился самолет АНТ-25 с экипажем В.П. Чкалова, а 15 июля — второй такой же самолет с экипажем М.М. Громова, установившим мировой рекорд дальности полета. В Испании и Китае в то время получила "широкую известность в узких кругах" другая машина А.Н. Туполева — скоростной бомбардировщик АНТ-40 (СБ). Проходил испытания новый тяжелый четырехмоторный бомбардировщик АНТ-42, призванный заменить устаревший ТБ-3. Казалось бы, для Туполева и его конструкторского коллектива все складывалось удачно, можно было рассчитывать на высокую оценку со стороны руководства авиапромышленности и государства в целом. Но в атмосфере пресловутого 1937 года происходили труднообъяснимые события. Вечером 21 октября в кабинет главного инженера Глававиапрома А.Н. Туполева вошли трое мужчин, четвертый присел на стуле у секретарши и порекомендован ей на телефонные звонки не отвечать и никуда не отлучаться. В 3 часа ночи в приемную вышел поникший Андрей Николаевич в окружении "посетителей".
Только они ушли, секретарша бросилась звонить заместителю Туполева А.А. Архангельскому, тот немедленно перезвонил начальнику ГУАП М.М. Кагановичу, младшему брату считавшегося всесильным Лазаря Моисеевича Кагановича. Еще через час Михаил Каганович понял, что сделать ничего нельзя: арест конструктора был санкционирован еще более могучим должностным лицом...
Туполев "продержался" неделю, а 28 октября подписал показания, в которых признавал, что создал из своих подчиненных и сотрудников антисоветскую группу (фамилии указывались), занимавшуюся саботажем и вредительством. На следующий день был арестован один из "членов антисоветской группы", начальник бригады тяжелых самолетов Владимир Михайлович Петляков. Его стойкости хватило на трое суток, и 1 ноября под давлением следствия он также признался в своих "преступлениях" против Советской власти. Эти драматические обстоятельства, как ни удивительно, можно считать важнейшими причинами для появления самого массового отечественного двухмоторного самолета — пикирующего бомбардировщика Пе-2.
Высотный истребитель.
К лету 1938 года ситуация в авиапромышленности была признана ненормальной: потерявшие большинство наиболее квалифицированных кадров, обезглавленные коллективы конструкторов стали работать практически вхолостую. Заметим, что еще до описанных событий в структуре НКВД уже имелось Особое техническое бюро (ОТБ), возглавляемое майором госбезопасности В.А. Кравченко. В ОТБ входили несколько отделов, занимавшихся артиллерийской, морской и иной тематикой. Теперь настала очередь самолетостроителей.
Заведовать "авиационным" специальным техническим отделом (СТО) назначили ст. лейтенанта госбезопасности Г.Я. Кутепова. Первым конструкторским коллективом, созданным в составе СТО, оказалась группа В.М. Петлякова. Еще находясь в спецтюрьме, расположенной неподалеку от подмосковной станции Болшево, Владимир Михайлович предложил спроектировать и построить необычный по тому времени двухмоторный высотный истребитель с гермокабиной и турбокомпрессорами на двигателях.
Ознакомившись с предложением, руководство ОТБ "доложило наверх" - вскоре на проект высотного истребителя был получен положительный отзыв из Глававиапрома.
Летом 1938 года группу В.М. Петлякова, состоявшую из 50 конструкторов, перевели из Болшево в здание КОСОС ЦАГИ. где ей были выделены два этажа над помещениями, в которых работали вольнонаемные коллективы В.Н. Беляева и С.А. Кочеригина. Осенью 1938 года туда же, в здание КОСОС, перевели группы В.М. Мясищева и А.Н. Туполева, а в начале 1939 года — группу Д.Л. Томашевича. Петляковская группа исторически связывалась с аббревиатурой самого Спецтехотдела, ее и именовали "СТО", группу мясищевцев стали называть "СТО-два", а туполевцев "СТО-три". По неясным до сих пор причинам, (возможно, еще шесть групп "зарезервировали"), за томашевцами закрепилось наименование "СТО-десять". Постепенно буквенные названия трансформировались в цифровые, и в 1939 году продукты труда соответствующих конструкторских подразделений уже вполне официально обозначали "100", "102", "103" и "110", соответственно.
В работе, связанной с созданием высотного истребителя "100", без сомнений просматривается связь с предыдущей машиной Петлякова — тяжелым бомбардировщиком АНТ-42, о чем необходимо сказать несколько слов. Одной из центральных идей, положенных в основу проекта АНТ-42, было обеспечение высокой скорости полета на больших высотах. Разработчики будущего ТБ-7 стремились сделать так, чтобы истребители противника не могли его догонять в полете, чем обеспечивалась высокая выживаемость машины в условиях боевых действий. Но разработка и доводка АНТ-42 сильно затянулись как из-за неполадок с силовой установкой, так и в связи с репрессиями, которые обескровили конструкторское бюро.
Пострадали от них и многие сторонники развития тяжелобомбардировочной авиации в руководстве ВВС.
Несмотря на все достоинства АНТ-42, нельзя не заметить и противоречия, заложенного в саму идею машины: высотный многоместный бомбардировщик был лишен герметичных кабин. Современники вспоминают, что причиной этого было весьма прохладное отношение самого А.Н. Туполева к уже не редким в середине 1930-х годов гермокабинам. Следует признать, что решить проблему защищенности тяжелого бомбардировщика только за счет высокой скорости полета на больших высотах в то время не удалось. Новые истребители, появившиеся во второй половине 1930-х годов, сделали резкий скачок в скоростных характеристиках по сравнению с самолетами прежнего поколения.
В этих условиях Петляков выдвинул идею: если тяжелому бомбардировщику затруднительно прорваться в тыл противника самостоятельно, то следует попробовать сделать это под прикрытием дальних истребителей большого радиуса действия. Так родилась идея высотного истребителя сопровождения, который должен был прикрывать АНТ-42 в дальних рейдах. Заметим, что в формировании облика новой машины А.Н. Туполев уже не принимал никакого участия.
Самолеты, подобные АНТ-42, создавались и за рубежом. Бомбардировщики, оборудованные устройствами для повышения высотности двигателей (той или иной системой наддува), считались одним из перспективных видов оружия для будущей войны. В США уже готовились к серийному выпуску знаменитой "летающей крепости" — "Боинга" В-17, имевшего турбонагнетатели на моторах. В Англии и Германии также активно работали над бомбардировщиками с гермокабинами. Таким машинам нужно было противопоставить высотные истребители-перехватчики. В результате, назначение будущего истребителя являлось двояким — дальний истребитель сопровождения и высотный перехватчик.
Задача, стоявшая перед конструкторами-заключенными, была непростой. По техническому заданию практический потолок машины должен был составлять 12 500 м, а максимальная скорость — 630 км/ч на высоте 10 000 м. Жестким был и срок создания машины — ей предписывалось взлететь до конца 1939 года. Дефицит времени обусловил напряженный режим работы ОТБ: 11 — 12 ч в сутки без выходных дней и каких-либо иных поблажек. В мае 1939 года рабочие завода №156, размещавшегося на одной территории с КОСОС, закончили изготовление полноразмерного макета нового самолета, который принимала комиссия под председательством начальника НИИ ВВС генерал-майора авиации А.И. Филина. С учетом замечаний комиссии была разработана необходимая документация и началась постройка высотного истребителя. "Враги народа" из ОТБ успешно справились с важным заданием, и их детище — высотный истребитель "100" (в обиходе "сотка") впервые поднялся в воздух 22 декабря 1939 года.
Конструкция фюзеляжа новой машины, разработанная А.И. Путиловым, по типу приближалась к монококу. Фюзеляж состоял из трех технологических узлов, представлявших собой тела вращения с легким гаргротом между кабиной пилота и кабиной штурмана и стрелка. Обшивка фюзеляжа была сравнительно толстой, в среднем 1,5—2 мм, а шпангоуты — редкими, поставленными через 0,3—0,5 м. Стрингеры для подкрепления обшивки не применялись. Крыло самолета было трапециевидным двухлонжеронным, практически без стреловидности по передней кромке. Оно состояло из центроплана и двух консолей, с плотным набором стрингеров и нервюр, закрытых обшивкой толщиной 0,6—0,8 мм. Элероны были разрезными, закрылки — типа Шренка. Трехопорное шасси с хвостовым колесом спроектировал Т.П. Сапрыкин. Главные опоры были двухстоечными, убираемыми поворотом назад в мотогондолы - хвостовое колесо также пряталось в хвостовую часть фюзеляжа. Обшивку самолета покрыли несколькими слоями лака, поэтому она сохраняла естественный серебристый цвет. А вот элероны, рули, хвостовой кок и передние части мотогондол были окрашены красной краской. На бортах фюзеляжа и нижней поверхности крыла были изображены красные звезды с черной окантовкой.
- опытный высотный истребитель "100" и его оперение.
Самолет "100 с двумя моторами М-105, с двумя турбокомпрессорами ТК-2 и двумя гермокабинами" — таково было его полное официальное наименование — можно считать поистине новаторским, несмотря на вполне традиционную компоновочную схему.
На машине смонтировали два новейших по тем временам мотора М-105 с винтами ВИШ-42 и турбокомпрессорами ТК-2, включенными в силовую схему мотогондол.
Турбины компрессоров размещались по бортам мотогондол под передней кромкой крыла. Выхлопных патрубков или коллекторов обычного для М-105 типа на гондолах, естественно, не было. Комфортные условия экипажу из трех человек создавали две гермокабины (спроектированные М.Н. Петровым), снабжавшиеся сжатым воздухом от турбокомпрессоров и сохранявшие постоянным давление, начиная с высоты 3 700 м и до предельного потолка 10 000 м. Десятикратный запас прочности по расчетам обеспечивал безопасное выполнение любых фигур высшего пилотажа и пикирование на сверхмаксимальных скоростях.
- особенности конструкции мотоустановки "сотки".
В конструкции машины широкое применение нашли электродистанционные агрегаты управления, разработанные А.А. Енгибаряном и И.М. Склянским (электрогидравлическая система уборки шасси, электропривод закрылков, створок водяных радиаторов, триммеров, регуляторов постоянных оборотов винта Р-3). Предпочтение, отданное электромеханизмам перед традиционными тросами и тягами, объяснялось, по-видимому, простотой герметизации электроразъемов по сравнению с выводами деталей, совершающих вращательное или поступательное движение.
Самолет имел довольно мощное наступательное вооружение, включавшее две 20-мм пушки ШВАК (боезапас по 300 снарядов на ствол) и два 7,62-мм пулемета ШКАС (по 900 патронов для каждого). Для защиты истребителя от атак с задней полусферы предусматривалась установка неподвижного пулемета ШКАС в хвостовом коке с боекомплектом из 700 патронов. На испытаниях "сотки", однако, эта установка отсутствовала.
- мощное вооружение "сотки" - 2 пушки ШВАК и 2 пулемета ШКАС.
Для использования в качестве истребителя-бомбардировщика на самолете предусматривалась возможность подвески на внешних держателях двух 250-кг или 500-кг авиабомб. Точки подвески были выбраны так, чтобы траектории сброшенных с пикирования бомб проходили вне площади, ометаемой винтами. Кроме того, на самолете применили новый вид вооружения — кассету К-76 с 40 трехдюймовыми артиллерийскими (неоперенными) снарядами, которые предполагали сбрасывать на строи бомбардировщиков противника. Подрыв снарядов производился с помощью дистанционной трубки. В другом, более позднем варианте в кассеты К-100 укладывались 96 бомб массой по 2,5 кг. В то время бомбардировочное вооружение, предназначенное для поражения воздушных целей, считалось довольно перспективным — над ним работали в Италии, Англии, в СССР с 1935 года испытывались различные типы противосамолетных бомб.
Когда 22 декабря 1939 года летчик-испытатель П.М. Стефановский впервые поднял новую машину в небо, стало ясно, что множество нововведений не прошли даром для "сотки". Перечень выявленных на испытаниях дефектов оказался поистине необъятным.
В первом полете отказал правый мотор. Стефановский так описывал сложившуюся обстановку: "Лечу на одном моторе. Шасси, как всегда в первом полете, выпущено. Машина идет со снижением. Это еще больше усложняет пилотирование. Мало, ох, как мало высоты. Впереди строго по курсу — крыша ангара, за ней, на технической площадке, всякое аэродромное оборудование, огромные деревянные козлы, на которые поднимают самолеты при проверке шасси. Туда и несет. Со скольжением на полном газу перетягиваю через крышу. Самолет, как на ухабе, проседает, несется прямо на козлы. Сейчас последует столкновение, уже не отвернешь. Машина с небольшим парашютированием касается колесами земли и тут же делает гигантский прыжок вверх, за ним второй, третий и наконец останавливается. Двухметровый деревянный козел позади. Перескочили через него!"
Причиной прогрессирующих прыжков "сотки" оказалась ошибка, допущенная при расчете демпфирующих свойств амортизаторов основных стоек шасси. Вскоре она была устранена. Труднее оказалась задача доработки моторов. Система охлаждения масла, как выяснилось, обладала недостаточной производительностью на высотах свыше 5 000 м, а начиная с высоты 6 000 м превышала максимально допустимую и температура воды. Несмотря на двукратную замену моторов, маслопомп и другого оборудования, на испытаниях не удалось достичь полных высотноскоростных характеристик "сотки". Не удалось замерить и скороподъемность на больших высотах.
Удивительное дело, но самый капризный агрегат, от которого в те времена всегда ждали подвоха — турбокомпрессор ТК-2 — на "сотке" работал практически без замечаний. Это позволило руководителям испытаний сделать оптимистический вывод о реальности получения расчетной скорости 600—620 км/ч на высоте 10 000 м. Причем расчетные и полученные в ходе испытаний скорости на малых и средних высотах практически совпадали.
Наивысшая скорость, полученная при "прогоне площадки" на высоте 6 600 м, составила 538 км/ч. Высоту 4 000 м истребитель с нормальной полетной массой 7 265 кг набирал за 6,8 мин. За период заводских испытаний с 22 декабря 1939 года по 10 апреля 1940 года самолет находился в доводке и ремонте (после вынужденной посадки "на живот" из-за невыпуска лыжного шасси) 122 суток, а летал только 11 дней. Всего было выполнено 23 полета с общим налетом 6 ч 55 мин.