И-153 с мотором М-62, оснащенный винтом АВ-1 изменяемого в полете шага

Летом 1939 г. прошел летные испытания истребитель И-153 с мотором М-62, оснащенный винтом АВ-1 изменяемого в полете шага. Скорость на высотах до 3500 м повысилась на 2-5 км/ч по сравнению с И-153 с винтом фиксированного шага, время набора высоты 5000 м уменьшилось с 6,7 до 5,3 мин, возрос потолок с 9800 м до 11000 м. Однако на высотах более 3500 м, в том числе на расчетной высоте 4600 м, максимальная скорость падала. Например, на расчетной высоте 4600 м И-153 №6566 с винтом АВ-1 развивал максимальную скорость 429 км/ч, в то время как И-153 № 6019 с винтом фиксированного шага - 443 км/ч [68]. Причиной являлось несоответствие винта АВ-1 самолету И-153 с мотором М-62, т.е. низкий КПД винта.

Тем не менее, ввиду повышения скороподъемности и потолка И-153 с АВ-1 решили запустить в серийное производство (других подходящих винтов изменяемого в полете шага наша авиапромышленность не выпускала). Серийные машины с АВ-1 отличались от самолетов с винтом фиксированного шага меньшим по размерам коком, закрывавшим только втулку. Впрочем, в частях часто летали без коков.

Предпринимались попытки улучшения аэродинамики и эксплуатационных характеристик машины. 26 марта 1940 г. завершилась постройка И-153 с мотором М-62 и деревянным фюзеляжем-монококом вместо ферменного (И-153 УД-1). После испытаний фюзеляжа на прочность с 30 сентября начались заводские испытания. Они продолжались до 5 октября 1940 г. Всего на самолете выполнено 9 полетов с общим налетом 6 часов. Истребитель достиг максимальной скорости у земли 361 км/ч, а на высоте 4800 м - 422 км/ч. Время набора высоты 5000 м

И-153 с мотором М-63

составляло 6 мин. В отчете об испытаниях отмечалось: «Уменьшение максимальной скорости можно объяснить тем, что мотор М-62 за № 1609, поставленный на У.Д., дал при контрольных испытаниях на моторном заводе номинальную мощность 840 л.с. при п=2120 об/мин... вместо положенной мощности на верхнем пределе 857-860 л.с., т.е. не додает 17-20 л.с.» [69].

Для проверки прочности фюзеляжа в ходе испытаний было выполнено 560 фигур высшего пилотажа с перегрузкой, доходившей до 7 единиц. При этом никаких дефектов и нарушения прочности хвостовой части фюзеляжа не обнаружили.

По результатам испытаний приняли следующее решение: «Считать, что хвостовая часть фюзеляжа, выклеенная из шпона, испытание выдержала... Самолет после окраски передать для эксплуатации ВВС КА» [70].

Работы по установке нового мотора воздушного охлаждения М-63 мощностью 930/1100 л.с., представлявшего собой форсированный вариант мотора М-62, начались в 1939 г., когда были выполнены первые расчеты и сделаны первые наброски чертежей мотоустановки (М-63 тогда еще только проходил стендовые испытания). В августе 1939 г. нарком авиапромышленности М.М.Каганович предписал Н.Н.Поликарпову развернуть работы по проектированию И-153 с мотором М-63, а директору завода № 1 Воронину готовить производство к серийной постройке истребителя. При этом он подтвердил требуемые ВВС летные характеристики И-153 с М-63 (во многом нереальные): максимальная скорость полета на высоте 5000 м - 485 км/ч, нормальная дальность на 0,9 максимальной скорости - 600 км, практический потолок - 10000 м [46].

В октябре 1939 г. самолет прошел заводские испытания, его запустили в серийное производство. До конца 1939 г. завод успел построить 13 истребителей с этим мотором [71]. Удалось добиться снижения запаздывания при выводе самолета из штопора до 1,75-2 витков.

В марте 1940 г. завершились государственные испытания головного серийного самолета И-153 №6540 с М-63 и винтом изменяемого в полете шага АВ-1 диаметром 2,7 м. На лыжах при полетном весе 1887 кг получены следующие летные данные:

Скорость максимальная у земли - 370 км/ч

- на границе высотности Н=5180 м - 431 км/ч.

Время подъема на 5000 м - 5,1 мин.

Практический потолок - 10600 м.

Время подъема на практический потолок - 24,5 мин.

В отчете по испытаниям сказано:

«Причинами незначительного увеличения максимальной горизонтальной скорости самолета до границы высотности и даже некоторое снижение их на больших высотах являются:

а) несоответствие винта АВ-1 Д=2,7 м и В=250 мм самолету И-153 с мотором М-63...

Доказательством этого положения является тот факт, что в полете при постоянном Рк=920 мм рт. ст. при Н=3200 м максимальная скорость при п=2100 об/мин выше на 3 км/ч максимальной скорости самолета при п=2200 об/мин и 2000 об/мин (последние равны между собой).

б) переобогащение рабочей смеси питания мотора в полете на высотах выше границы высотности... за счет недоработанности АК (авиационного карбюратора. -В.И.) для мотора М-63 (не подобран профиль иглы АК)...» [72].

Таким образом, КПД винтомоторной установки снизилось еще больше и поэтому И-153 с М-63 не показал заметных преимуществ перед И-153 с мотором М-62. Однако его серийное производство было продолжено. Внешне эта модификация отличалась от И-153 с М-62 тем, что маслорадиатор с левой стороны капота двигателя перенесли вниз, под капот, изменив расположение окон на лобовой части капота. С целью получения более высоких летных характеристик винтовому заводу выдали заказ на разработку для И-153 нового трехлопастного винта АВ-2 диаметром 2,6 м. Этот винт появился в декабре 1940 г., но И-153 с ним серийно уже не строился, так как производство истребителя прекращалось. Первые экземпляры М-63 не отличались надежностью, на режиме максимальной мощности отдельные детали двигателя ломались. После ряда аварий самолетов эксплуатацию двигателя на некоторое время запретили. Потом было решено применять моторы на режиме пониженной мощности, одновременно обязав завод № 19 в кратчайший срок устранить выявленные дефекты двигателя. Естественно, в результате этого летные характеристики И-153 с М-63 ухудшились, однако появилась возможность эксплуатировать истребитель. К марту 1941 г. необходимые изменения в конструкции М-63 были сделаны и после замены моторов ограничения на эксплуатацию И-153 сняли.

Возможность установки турбокомпрессоров на И-153 рассматривалась Н.Н.Поликарповым еще на этапе проектирования первого опытного экземпляра самолета. При этом использовался опыт оснащения турбокомпрессорами истребителей И-15, И-15бис. Летом 1939 г. на заводские испытания вышли И-153ТК №6001, №6003, № 6006, № 6011. В них турбокомпрессоры располагались по бокам фюзеляжа на мотораме. Два воздухозаборника устанавливались на капоте сверху. С винтом фиксированного шага и двигателем М-25В истребитель достиг скорости 455 км/ч на высоте 8750 м [62, 73].

Так как основные серии И-153 решили строить с моторами М-62 и М-63, то в августе 1939 г. Н.Н.Поликарпову поручили проработать запоздалый вопрос об оснащении этих модификаций И-153 турбокомпрессорами. Согласно заданию, И-153 с М-62ТК должен был развивать максимальную скорость на высоте 8500 м 510-520 км/ч, иметь дальность на 0,9 максимальной скорости 500 км, практический потолок - 12000 м [46].

На испытаниях, проходивших в сентябре-октябре 1939 г., И-153 с М-62, винтом АВ-1 и турбокомпрессорами достиг максимальной скорости 426 км/ч на высоте 5000 м, 465 км/ч - на 9000 м и 477 км/ч на 10000 м. На другом экземпляре И-153ТК на испытаниях 7 октября 1939 г. полученные характеристики при взлетной массе 1860 кг были иными: скорость у земли 367 км/ч, на высоте 10300 м - 481 км/ч, время набора высоты 8500 м равнялось 8 мин 25 с. Самолет внедрили в серийное производство, хотя отмечались перегрев мотора, неустойчивая работа турбокомпрессоров [73-75]. В 1940 г. ТК-1 оснастили 20 И-153 с М-62 и один с М-63 [66].

Совершенствование мотоустановки продолжалось. Ее оперативно доработали с целью улучшить сопряжение турбокомпрессоров с конструкцией машины, устранив многие недостатки. Испытания И-153ТК №6506 проходили с 15 мая по 28 октября 1940 г. Истребитель испытывался как с работающими турбокомпрессорами, так и с выключенными при различных значениях давления наддува (Рк). В отчете об испытаниях отмечалось, что поперечное сечение капота немного увеличилось, однако главным недостатком является понижение КПД винта АВ-1 с ростом высоты. Турбокомпрессоры ТК-1 работали хорошо и надежно [68].

Никаких практических рекомендаций по результатам испытаний не последовало, так как еще раньше, 30 августа 1940 г., Совет Труда и Обороны принял решение прекратить выпуск ТК-1, поскольку «И-153 и И-16 сходят с производства» [76].

Для обеспечения работоспособности экипажа на больших высотах в 1939 г. в КБ Н.Н.Поликарпова начались работы по оснащению высотных вариантов И-153 гермокабинами. Летом 1939 г. проходил испытания «высотный» И-153В № 6028 с М-62 и гермокабиной А.Я.Щербакова. Кабина была сварной из алюминиевого сплава. Полукруглая крышка фонаря откидывалась назад и удобно пряталась в обтекателе за кабиной. Герметизация крышки достигалась прижимом ее кромки к резиновой окантовке корпуса кабины. 11ередняя часть фонаря имела выступ с плоским стеклом для размещения прицела. Система воздухоснабжения - регенерационная. Вес кабины составлял 45 кг.

Испытания проходили в июне 1940 г., летал В.П.Федоров. В материалах по их результатам говорилось: «...Представленный на госиспытание самолет И-153 с

гермокабиной конструкции тов. Щербакова госиспытание выдержал... Для получения опыта эксплуатации в войсках истребителей с герметической кабиной признать целесообразным заказать за счет плана 1940 года 20-30 самолетов И-153 с герметической кабиной по испытанному образцу» [76]. Но серийная постройка так и не состоялась.