И-15 (ЦКБ-3)

В начале 1933 г. руководство ВВС утвердило план развития опытного самолетостроения на 1933-1934 гг., реализация которого должна была привести к качественному скачку в отечественной авиационной технике. В эти годы предполагалось создать новые бомбардировщики Д-1 с десятью двигателями М-34 и К-1 с двумя М-34 в ЦАГИ, в системе ГУ ГВФ - бомбардировщик Х-1 с двумя-тремя М-34, в КБ Калинина - ВС-2 с двумя М-52. Задание на новые истребители И-13, И-14 было выдано ЦАГИ, а на И-15, ДИ-6 - ЦКБ. Планом предусматривалось создание разведчиков и штурмовиков ЛР, TLLI-3, учебных и переходных самолетов У-3, П-3, автожиров, вертолета, самолета с реактивным двигателем и др. [2].

Первый экземпляр истребителя И-15— ЦКБ-3

В этой программе бригада № 2 отвечала за выполнение только одного пункта - за проектирование истребителя И-15 (ЦКБ-3), но, несмотря на наличие предварительного эскизного проекта, до окончания разработки и до постройки машины еще было очень далеко.

Основные проблемы возникли с двигателем. Руководство ВВС расценивало мотор Бристоль «Меркур» IV VS2 для истребителей И-14 и И-15 как промежуточный, который впоследствии предполагалось заменить отечественными двигателями М-38 и М-58 с близкими характеристиками. Однако уже в начале 1933 г. стало ясно, что из-за большого количества дефектов довести М-38 до стадии серийного выпуска не удастся. Тогда сделали упор на применение мотора М-58 конструкции А.С.Назарова, но он еще не достиг надлежащей степени готовности (это удалось лишь к концу 1935 г.). Вплоть до мая 1933 г. бригада № 2 занималась проработкой вариантов эскизного проекта истребителя И-15 сначала под М-38, затем под М-58. Потом вновь вернулись к мотору Бристоль «Меркур» IV VS2. Но их было закуп-

лено очень мало и предназначались они, в основном, для истребителя И-14, задание на который считалось приоритетным.

Николай Николаевич продолжал настаивать перед ВВС и руководством авиапромышленности на необходимости установки на И-15 моторов Райт «Циклон», считая их более перспективными. При габаритах, несколько меньших, чем у М-22, мощность у земли у Райт «Циклона» была на 145 л.с. выше. Благодаря наличию приводного центробежного нагнетателя, на расчетной высоте 2000 м «Циклон» SGR-1820 F-3 развивал мощность 712 л.с. Существенное повышение мощности с лихвой перекрывало увеличение веса мотора на 72 кг. Поэтому по удельной мощности (отношению мощности мотора к весу) Райт «Циклон» считался одним из лучших в то время.

Чтобы сдвинуть дело с мертвой точки, директор завода № 39 предложил использовать для И-15 производимые в СССР двигатели М-22. Бригада № 2 сделала необходимые расчеты. Они показали, что максимальная скорость И-15 с этим мотором составит 300 км/ч у земли и 265 км/ч на высоте 5000 м, что ненамного превышает характеристики серийного истребителя И-5 (285,5 км/ч и 241,8 км/ч, соответственно) [3].

В итоге Поликарпову удалось добиться разрешения на разработку проекта с мотором Райт «Циклон» SGR-1820 F-3. Проект был готов к середине мая. Самолет-по-лутораплан с изогнутым верхним крылом типа «чайка»

имел длину 6,1 м, размах верхнего крыла составлял 9,75 м, взлетный вес - 1340 кг. Так как главными пунктами технических требований к И-15 считались высокая маневренность и скороподъемность, Николай Николаевич для всемерного облегчения машины отказался от закрытой кабины, установив козырек. Второй опытный экземпляр предполагалось строить с закрытым фонарем, но и в нем закрытая кабина гоже по разным причинам не была реализована. Для уменьшения веса самолета в его конструкции нашли широкое применение новые в те годы конструкционные материалы: хромомолибдено-вые трубы, листовой электрон. Профиль крыла - Гет-тинген 436 (с относительной толщиной 10% на верхнем крыле и 12% на нижнем).

Дмитрий Людвигович Томашевич, назначенный начальником бригады крыла, вспоминал: «Если не было хороших образцов (т.е. отработанных и освоенных элементов конструкций. - В.И.), то искали сами, делали образцы, испытывали. Так было и с нервюрами, которые удалось сделать простыми и надежными. И всегда получали немногословное и ненапыщенное одобрение. Свои предложения Н.Н.[Поликарпов] излагал в виде желания посоветоваться. У меня нет сомнений, что он советовался искренне, а не «подделывался под аудиторию». Работу выполнили весело и напористо. И когда самолет оказался лучшим в мире по маневренности, и от Правительства потребовали предоставить альбом о характеристиках И-15, то мы сутками (день и ночь) работали над ними, выполняя схемы и рисунки вручную. И когда устроили банкет, то гам были все участники работы. Чувство коллектива уже было главным у нас. На И-15 было реализовано несколько моих изобретений и рацпредложений. Они были приняты Н.Н. как-то естественно, без грохота и без препон, как теперь часто бывает» [4].

Много труда пришлось вложить в разработку рациональной конструкции центроплана крыла типа «чайка». Первоначально ее предполагалось выполнить в виде изогнутого сварного пустотелого бруса. Затем по предложению А.Г.Тростянского решили использовать более легкий ферменный сварной пилон из труб, хорошо сопрягающийся с рамами (шпангоутами) фюзеляжа [5].

Продувки моделей еще не были завершены. Для расчета максимальной скорости Николай Николаевич воспользовался приближенными оценками, полученными год назад при разработке проекта истребителя И-14а; значения скорости получились заниженными.

22 мая 1933 г. на утверждение помощнику начальника НИИ ВВС была направлена докладная записка к эскизному проекту самолета ЦКБ-3, подписанная начальником бригады №2 Н.Н.Поликарповым и начальником ЦКБ С.В.Ильюшиным [6]. Несмотря на то, что с возможностью установки на И-15 мотора Райт «Циклон» SGR-1820 F-3 в принципе согласились, окончательного решения по типу двигателя так и не приняли, и по этой причине утверждение эскизного проекта не состоялось. Тем не менее, в начале июня 1933 г. построили макет машины и началось изготовление деталей самолета.

В начале октября 1933 г. ярко-красный самолет - первенец бригады No 2 - доставили на аэродром. На киле в центре белого круга была изображена звезда, а поверх нее выведены цифры «39» и надпись «ЦКБ-3». Начались наземные испытания и подготовка к первому вылету.

Для получения формального разрешения на проведение испытаний требовался утвержденный эскизный проект. В октябре 1933 г. Николай Николаевич направил в НИИ ВВС третий по счету эскизный проект истребителя. В нем он отразил опыт предшествующих разработок, более детально поясняя концепцию самолета:

«а) Схема коробки крыльев была принята полутораплан как обеспечивающая большую несущую поверхность при минимальных внешних габаритах и удовлетворительное удлинение крыльев, эквивалентно моноплану...

б) Нагрузка на 1 м и на 1 HP была подобрана минимально возможной для получения максимальной маневренности...

В схеме коробки крыльев мы стремились добиться соединения условий наилучшего обзора и высоких аэродинамических качеств путем уменьшения интерференции...» [7].

Оценки летных характеристик машины были оставлены такими же, как и в предыдущем проекте, т.е. заниженными, несмотря на то, что продувки уже были завершены.

Отзыв на проект давал Н.А.Жемчужин, выпускник Военно-воздушной академии им. проф. Н.Е. Жуковского. Итоговый документ гласил:

«В отношении максимальной скорости на высоте 5000 м самолет И-15 не выполняет предъявленных к нему технических требований и отстает от современных уже построенных заграничных истребителей. Предъявленные к нему требования в отношении маневренности и скороподъемности выполняются и перекрывают данные сравниваемых самолетов. Эксплуатационные качества (удобство обслуживания и доступность ремонта) заводом № 39 при предъявлении проекта не гарантируется.

Заключение

Проект самолета И-15 может быть допущен к дальнейшей разработке и постройке. ЦКБ завода № 39 надлежит добиться выполнения поставленных эксплуатационных требований и приложить усилия к повышению запроектированной максимальной скорости без снижения других летных данных самолета, особенно маневренности и скороподъемности» [8].

Заключение утвердили 23 октября 1933 г. В тот же день В.П.Чкалов совершил на истребителе И-15 (ЦКБ-3) первый полет.

Несмотря на имеющиеся, как всегда на опытной машине, недостатки, удалось выявить главное: получился хороший самолет. И-15 показал высокие по тем временам летные характеристики.

19 ноября 1933 г. ВВС запросили дополнительные материалы по самолету, включая реальные оценки максимальных скоростей с различными вариантами мотора Райт «Циклон». По указанию Поликарпова оперативно выполнили необходимые расчеты под двигатели Райт «Циклон» SGR-1820 различных модификаций, в том числе самолета с исходным F-3, с высотным F-5 без редуктора и с редуктором, и результаты исследований были оперативно высланы в НИИ ВВС [9]. Они убедили руководство ВВС в соответствии характеристик ЦКБ-3 техническим требованиям.

Заводские испытания первого экземпляра продолжались недолго. 23 ноября 1933 г. самолет решили продемонстрировать руководителям Вооруженных Сил, собравшимся на заседание Пленума Реввоенсовета. Среди них присутствовал и начальник ВВС Я.И.Алкснис. После осмотра машины на земле В.П.Чкалов поднял ЦКБ-3 в воздух. Выполнив каскад фигур высшего пилотажа на высоте 1300 метров, летчик перевел самолет в крутое пикирование (угол пикирования достигал 75°). На скорости свыше 400 км/ч, не выдержав нагрузки, оборвались ушки переднего крепления левой лыжи на мотораме. Чкалов, сразу определив характер повреждения, на высоте 400 м вывел машину из пикирования, круто набрал высоту, перекрыл подачу топлива из бака, выработал остаток бензина из системы питания, выключил мотор и пошел на посадку. После выравнивания у самой земли на скорости 65-75 км/ч машина спарашю-

тировала, завалившись на левое крыло. ЦКБ-3 коснулся земли носком левой лыжи (при этом сломалась полуось шасси), и самолет перевернулся. Машина получила сильные повреждения, летчик же остался невредим [10].

Авария не повлияла на общую положительную оценку самолета и, несмотря на то, что государственные испытания еще не проводили, руководство авиапромышленности приняло решение о развертывании работ по организации серийной постройки И-15 на заводе № 1. В протоколе заседания под председательством начальника Глававиапрома Королева от 25 ноября 1933 г. написано: «...3) Первую партию И-15 в 1934 г. построить на заводе № 39 с тем, что в 1935 г. производство этой машины передать на завод № 1.... 5) При осуществлении указанной наметки считать возможным изготовить в 1934 г. ориентировочно... 25 самолетов И-15... 6) Отметить, что... И-15 моторами своего производства в 1934 г. обеспечены не будут». 10 декабря 1933 г. началась пересылка чертежей и другой документации с завода № 39 на завод № 1 для ознакомления и изготовления оснастки и приспособлений [11].

Второй экземпляр вывели на аэродром 16 декабря. Его также испытывал Чкалов. 21 декабря 1933 г. после завершения цикла заводских испытаний ЦКБ-3 передали в НИИ ВВС. Первый этап (ведущий летчик В.А.Сте-панченок) проводился в довольно быстром темпе и закончился к 1 января 1934 г. Второй этап продолжался с 14 января по 24 марта. [18]. Испытания подтвердили высокие летные характеристики машины. Поэтому еще до их завершения, 2 февраля 1934 г., отмечая вклад коллектива в создании образцов новой боевой техники, нарком тяжелой промышленности С.Орджоникидзе издал приказ о премировании работников завода № 39. Пять человек, в том числе Ильюшин, Поликарпов и Чкалов, были награждены легковыми автомобилями.

С 26 марта по 25 апреля на самолете проводились эксплуатационные испытания в Крыму, в Каче [18]. От КБ ими руководил В.К.Таиров. За месяц летчики-испытатели выполнили на истребителе 2100 фигур высшего пилотажа, совершили 520 посадок. Были зафиксированы следующие летные характеристики самолета на лыжах: максимальная скорость у земли - 324 км/ч, на высоте 3000 м - 350 км/ч, а на высоте 5000 м - 325 км/ч, что в пересчете на колесное шасси дает, соответственно, 342 км/ч, 368 км/ч, 343 км/ч. Вес конструкции при этом составлял 942 кг, а взлетный вес - 1358 кг. Высоту 5000 м истребитель набирал за 6,2 мин. Время виража на высоте 1000 м было рекордно малым - 8 секунд. Самолет отличался хорошими штопорными свойствами: запаздывание на выходе не превышало двух витков. Нарекания вызывала лишь небольшая неустойчивость по рысканью на скоростях свыше 270 км/ч.

В выводах по результатам испытаний записано:

«1. По полученным летным данным (скорости по высотам, скороподъемности и маневренности) самолет И-15:

а) далеко превосходит данные находящихся на вооружении СССР истребителей;

б) перекрывает гарантированные, утвержденные эскизным проектом данные;

в) по маневренности превосходит, по скороподъемности достигает уровня лучших современных опытных заграничных истребителей;

г) по скорости на высоте 5000 м, благодаря схеме, обеспечивающей высокую маневренность, несколько уступает (на 20-30 км/ч) скорости лучших опытных одноместных заграничных истребителей.

2. Самолет И-15 по своим данным представляет удачное разрешение вопроса о высокоманевренном истребителе, обладающим в то же время достаточными горизонтальными скоростями. Соединение высокой маневренности, скороподъемности и достаточной скорости позволяет считать, что самолет И-15 является современным истребителем. 3. Самолет И-15 обладает достаточно мягким управлением, простотой в пилотировании и хорошим обзором.

4. Основное испытание самолета И-15 показало, что конструкция самолета крупных, требующих больших переделок, дефектов не имеет...

5. Полетные качества самолета в отношении устойчивости пути являются недостаточно удовлетворительными. На скоростях 200-250 км/ч самолет имеет нейтральную устойчивость, на скоростях свыше 250 км/ч - неустойчив...» [12].

На основании результатов летных испытаний И-15 был рекомендован для серийного производства. Оно разворачивалось на заводах № 1 и № 39.

В апреле-мае ЦКБ-3 с мотором Райт «Циклон» F-3 (в нашей документации он часто сокращенно обозначался как Р.Ц. F-3 или Р.Ц. Ф-3) испытывался с колесным шасси. Результаты испытаний подтвердили их близость к расчетам и соответствие требованием ВВС. По максимальной скорости 368 км/ч на высоте 3000 м и 350 км/ч на 5000 м истребитель-полутораплан И-15 ненамного уступал моноплану И-14 П.О.Сухого (383 км/ч на 5000 м).

В это же время проходил испытания И-15 с мотором Райт «Циклон» F-2 (с меньшей высотностью). Он отличался кольцом Тауненда несколько измененной формы. Колеса на шасси были закрыты обтекателями. В процессе испытаний на самолет поставили киль, увеличенный по площади на 17%, что улучшило путевую устойчивость. Решили строить серийные самолеты именно с таким килем [14].

1 мая 1934 г. И-15 участвовал в традиционном воздушном параде.

28 августа 1934 г. на заводе № 39 был выпущен первый головной серийный истребитель И-15, а в ноябре завершилась постройка первого серийного самолета и на заводе № 1. Отсутствие единых отраслевых и государственных стандартов привело к разбросу характеристик серийных машин, выпускаемых разными заводами. Головной самолет завода № 1 весил на 20 кг больше, чем построенный заводом № 39. Соответственно отличались и летные характеристики. Но время выполнения виража на высоте 1000 м по сравнению с опытным ЦКБ-3 осталось прежним - 8 секунд.

Конструкция И-15 была рациональной и своеобразной. Силовая ферма фюзеляжа и центроплана «чайка» сваривалась из стальных труб марки ХМА. К ним на хомутиках крепился легкий каркас из дюралевых профилей, который до кабины обшивался листовым дюралем, а далее, до хвоста, полотном. Крылья - деревянные, двухлон-жеронные. Оперение - из дюраля Д6. Крыло и оперение обшившись полотном. Элероны снабжались механизмом «зависания» элеронов, которые при посадке могли синхронно отклоняться вниз, играя роль закрылков. Свобод-нонесущие стойки шасси имели амортизационный цилиндр со штоком. Колеса - дисковые, тормозные (700x100 мм). I-образная стойка имела склепанную из дюраля конструкцию. Вооружение первоначально состояло из двух синхронных пулеметов Г1В-1, затем добавили еще два. Допускалась подвеска 40 кг бомб. На И-15 применялся закупленный в США двигатель Райт «Циклон» SGR-1820 F-3 с номинальной мощностью у земли 630 л.с. и 715 л.с. на высоте 2130 м. На некоторых машинах стоял отечественный мотор М-25.

Центроплан «чайка» не только уменьшал сопротивление, но и позволял совершать горизонтальный полет с креном 90". Хорошая аэродинамика и особенности схемы самолета обуславливали отличные пилотажные качества И-15. Летчик-испытатель М.Л.Галлай дал такой отзыв о машине: «Это был очень легкий по весу, исключительно хорошо управляемый самолет, обладавший поразительной способностью устойчиво держаться в воздухе едва ли не в любом положении» [19].

В инструкции по эксплуатации отмечалось: «Самолет взлетает с очень коротким разбегом через 3-4 секунды... Идет с брошенной ручкой при 1450 оборотах [в минуту] на скорости 220-230 км/ч по прибору» [17].

И все же освоение И-15 летным составом сопровождалось авариями. Наблюдался отрыв полотняной обшивки крыла в полете из-за производственных дефектов и низкого качества полотна, лаков, красок. Несколько аварийных посадок произошло по вине вибрации и разрушения моторамы, вызванной тряской мотора Райт «Циклон» на некоторых режимах его работы. Производственные дефекты приводили к разрушению узлов крепления элеронов. 11ервоначально досаждала течь бензобаков, имелись другие, менее значительные дефекты.

Со временем дефекты изживались, число построенных истребителей И-15 росло. В 1934 г. завод № 39 выпустил 34 самолета, а завод № 1 - 60. В 1935 г. завод № 39 построил 15 машин, завод № 1 - 273. В 1936 г. было выпущено только два экземпляра, а всего за указанные годы изготовили 384 самолета [19].

С 1935 г. началось перевооружение частей ВВС на И-15. За изогнутый центроплан летчики называли машину «чайкой».
В ВВС истребитель находился сравнительно недолго, уже в 1937 г. его начали снимать с вооружения. О причинах этого будет сказано ниже. В ВМФ И-15 эксплуатировались более продолжительное время. Например, в составе ВВС Тихоокеанского флота в январе 1939 г. числилось 63 истребителя И-15, а годом позже - 49 [20].

Совершенствование И-15 началось практически сразу после внедрения машины в серию. В мае 1935 г. про ходил испытания второй экземпляр И-15 (№ 33902), оснащенный установленным по указанию начальника НИИ ВВС РККА Коробова винтом регулируемого в полете шага типа «Гамильтон-Стандарт». Время набора высоты 5000 м уменьшилось на 1,2 мин, скорость по высотам практически не изменилась, но тепловой режим мотора ухудшился [21].

В том же 1935 г. Н.Н.Поликарпов разработал проект морского поплавкового истребителя И-15М (ЦКБ-ЗМ), реализовать который по разным причинам, однако, не удалось.

Николай Николаевич понимал, что от самолета можно взять больше и повысить летные характеристики, улучшив аэродинамику машины. Первым шагом в этом направлении явилась установка вместо кольцевого капота Тауненда так называемого полукольца NACA. Летные характеристики несколько возросли.