Глава 3
Экспериментальный истребитель
С 1930 года, по мнению одного из ведущих специалистов Научно-испытательного института ВВС Н.И. Шаурова, автора книги «Развитие военных типов сухопутных самолетов», начался очередной этап в развитии авиационной техники. Он характеризовался как ростом летных данных, так и усовершенствованием конструкции самолетов, особенно в части их аэродинамических качеств. «Наиболее выделяется, – писал Николай Иванович, – за данный период борьба за скорость, которая ведется на основе использования достижений аэродинамики и изучения явлений, происходящих в воздушном потоке, непосредственно соприкасающемся с обтекаемой поверхностью. Отсюда полное преобладание в конструкциях самолетов монопланной схемы, убирание шасси, удобообтекаемость форм, наличие зализов, клепка впотай, лакировка поверхностей и т. п.».
Спустя год, 25 июня, Совет Труда и Обороны (СТО) постановил, в частности: «Организовать работу опытных организаций на основе концентрации научных и конструкторских сил, привлечения и использования иностранной технической помощи, тщательного изучения образцов самолетов и моторов, чтобы проблема «догнать и перегнать» была разрешена в течение ближайших 2–3 лет и созданы образцы самолетов и моторов, предметов вооружения и снаряжения (пулеметы, пушки, прицелы, фото, радио), превосходящие лучшие образцы иностранной техники…
Предложить ВАО (Всесоюзное авиастроительное объединение. – Прим. авт.) проектировать и производить тяжелые и сверхтяжелые самолеты из металла с возможно большим применением стали и уменьшением алюминия, а самолетов легкого типа по преимуществу смешанной конструкции (сталь, дерево, полотно)».
Первый вариант экспериментального самолета «Сталь-6» с открытым фонарем кабины летчика, пилотируемый А.Б. Юмашевым
Несмотря на то что основные усилия Научно-исследовательского института ГВФ были направлены на решение задач, связанных с эксплуатацией самолетов гражданской авиации, в его стенах работала группа А.П. Путилова, призванная продемонстрировать преимущества конструкций самолетов из нержавеющей стали, что удачно вписывалось в вышеозвученное постановление СТО. Все элементы конструкции планера самолетов семейства «Сталь» соединялись точечной и роликовой контактной сваркой без использования традиционных для цельнометаллических конструкций заклепок.
В стенах научно-исследовательского института ГВФ было создано 14 самолетов, и среди них такие удачные машины, как «Сталь-2» и «Сталь-3». Название самолетов стало своего рода фирменной маркой института, и неудивительно, что проект экспериментального истребителя ЭИ, предложенного Бартини весной 1930 года, получил обозначение «Сталь-6», или сокращенно «С-6». В этом самолете Роберт Людвигович использовал все перечисленные Шауровым технические решения, с той лишь разницей, что в конструкции «Сталь-6» вместо заклепок использовалась контактная электросварка. Разработка «Сталь-6» явилась попыткой создания легких, аэродинамически чистых и долговечных конструкций.
М.М. Громов и А.Б. Юмашев (справа) уточняют маршрут предстоящего перелета
В процессе работы над «Сталь-6» Р. Бартини и конструктору Д. Максимову 30 сентября 1932 года выдали авторское свидетельство на «способ и устройство для регулирования ручки управления рулями высоты для самолетов с большим диапазоном скоростей». (Самарский филиал РГАНТД, ф. Р-1, оп. 47-5, д. 1248.)
В НИИ ГВФ выходила газета «Стальной самолет» – орган ячейки ВКП(б), ВЛКСМ и месткома. Ее номер от 25 мая 1932 года был почти полностью посвящен самолету «Сталь-6», и в передовице, в частности, говорилось: «Партия и правительство поставили перед гражданским Воздушным флотом Советского союза в кратчайшее время перегнать авиационную технику капиталистических стран, стать самой мощной в мире гражданской авиацией. В борьбе за осуществление этой задачи нашему институту отводится ведущая роль…
Сейчас мы развернули борьбу за постройку «С-6», успешное завершение которого разрешит ряд проблем в самолетостроении и поставит нас в ряд передовых стран по авиационной технике.
Борьба за «С-6» будет самой большой и основной работой газеты…»
Как следует из постановления бюро ячейки ВКП(б) ГВФ от 3 апреля 1932 года, из-за нечеткой работы мастерских, в частности задержек по производству в срок опытных работ, у отдельных работников конструкторского бюро создавалось упадническое настроение, что отражалось на темпах работ и создавало большие затруднения в работе…
Первый вариант «Сталь-6» с «утопленным» в фюзеляж фонарем кабины пилота на аэродроме
В связи с этим с 21 мая по 1 июня отдел опытного самолетостроения провел декадник по выполнению решений бюро партийной ячейки института о мероприятиях, обеспечивающих выпуск «С-6». Руководила декадником комиссия в составе тт. Скворцова, Беляева и Поляка.
Но самой любопытной публикацией в этой газете была беседа с конструктором самолета «Сталь-6» т. Бартини под заголовком «Постройкой «Сталь-6» перегоним капиталистические страны».
«Перед нами, – рассказывал Роберт Людвигович, – была поставлена задача построить самолет, каким можно достичь рекордную скорость сухопутных самолетов без рекордных моторов (имеется в виду форсированных короткоресурсных двигателей. – Прим. авт.) и без рекордных нагрузок на квадратный метр (крыла. – Прим. авт.), т. е. с реальными для эксплуатации данными. Для выполнения этой задачи пришлось отойти от нормальной схемы самолета.
Как результат всего этого, мы должны получить самолет с рекордными скоростями сухопутных машин, при нормальной посадочной скорости и с сохранением высоких качеств скороподъемности.
Мы должны идти сознательно на технический риск, так как наша задача не только строить хорошие самолеты, но строить их лучшими, чем самолеты наших врагов. Этот риск необходим, если мы ставим себе задачей перегнать технику капиталистических стран.
Задача перед нами стоит трудная. Она была бы гораздо легче разрешима, если бы мы обладали кадрами старых высококвалифицированных конструкторов и рабочих, если бы обладали прекрасно оборудованными мастерскими, если бы у нас было налаженное снабжение материалами. Но в том-то и заслуга большевиков, что мы догоняем и перегоняем наших врагов при данных технических возможностях. Мы «Сталь-6» должны построить молодыми кадрами, в полукустарных мастерских, преодолевая трудности снабжения, одновременно создавая условия для еще больших достижений.
Задача, которую перед нами поставила партия и правительство, разрешима. Сплотившись тесным коллективом рабочих и инженерно-технических работников для выполнения этой задачи, мы ее разрешим».
В этом был весь Бартини.
В 1933 году все работы по доводке самолетов «Сталь-2» и «Сталь-3» передали на завод № 81, и туда же перешла группа конструкторов КБ СНИИ ГВФ во главе с А.И. Путиловым. Оставшийся конструкторский коллектив СНИИ ГВФ возглавил Бартини.
Приняв Роберта Людвиговича под свою опеку, начальник Главного управления ГВФ А.Э. Гольцман, видимо, увидел в проекте ЭИ не только талантливого инженера, но и перспективные для авиации технические решения. А новинок в «Сталь-6» хватало.
Задавшись целью достижения наибольшей скорости, Бартини впервые в Советском Союзе применил одноколесное велосипедное шасси, убиравшееся в нишу, располагавшуюся между ног летчика. Надо отметить, что приоритета Бартини в применении подобного шасси нет, поскольку его впервые применил француз Р.Эсно-Пельтри на самолете «РЭП-1» в 1907 году. Впоследствии одноколесное, убираемое в фюзеляжную нишу, шасси нашло широкое применение в спортивных планерах.
Надо отметить, что Роберт Людвигович на первых порах своей конструкторской деятельности обходился без услуг ЦАГИ с его самыми современными на тот день аэродинамическими трубами. Все основывалось на его расчетах и интуиции.
Летчик-испытатель НИИ ВВС Петр Михайлович Стефановский
Для снижения лобового сопротивления конструктор отказался от традиционного жидкостного радиатора и применил испарительное охлаждение мотора. При этом охлаждающая жидкость, омывая цилиндры двигателя, испарялась и, пройдя через канал, образованный двойной обшивкой носка крыла, возвращалась обратно в виде конденсата. Вдобавок фонарь кабины пилота почти не выступал за обводы фюзеляжа, что тоже способствовало увеличению скорости полета самолета.
Первым опробовал в воздухе «Сталь-6» летчик-испытатель НИИ ВВС А.Б. Юмашев. Произошло это, судя по летной книжке Андрея Борисовича, 27 июля 1933 года. Наибольшую известность Андрей Борисович получил благодаря своим рекордным полетам на самолетах ТБ-3 и АНТ-25. Особенно большой резонанс в мире получил рекордный полет на дальность через Северный полюс в Северо-Американские Соединенные штаты (так в те годы назывались США). Самолет, в экипаж которого кроме командира корабля Михаила Громова и штурмана Сергея Данилина входил второй пилот Андрей Юмашев, стартовав со Щелковского аэродрома (ныне Чкаловская), пролетел за 62 часа 17 минут без посадки по прямой 10 148 км.
В первом полете «Сталь-6» выявился серьезный дефект машины – отсутствие герметичности в системе охлаждения двигателя. Пар, вырвавшийся из-под листов водорадиатора, буквально окутал самолет. Тогда же летчик высказал пожелание улучшить обзор из кабины. Доработки испарительной системы охлаждения и изменение кабины пилота и ее фонаря затянулись, и лишь 11 мая 1934 года Юмашев вновь отправился в полет на «Сталь-6».
Спустя два месяца, 17 июля, экспериментальный самолет приняли специалисты НИИ ВВС для проведения государственных испытаний. Перед военными испытателями стояло несколько задач, но главными были две: изучение поведения парового охлаждения для дальнейшего применения на современных самолетах и определение возможности эксплуатации самолета на шасси с одним колесом. Ведущими по машине назначили инженера Холодова и летчика П.М. Стефановского.
В первом же полете, состоявшемся на следующий день, вновь дал о себе знать серьезный дефект в системе охлаждения мотора. Машину поставили на доработку, продолжавшуюся два дня, и 20 июня Петр Михайлович вновь поднял ее в воздух. В тот же день предстоял полет с убранным шасси для определения поведения самолета на максимальной скорости при работе мотора на номинальном режиме. Но завершить испытание не удалось: в полете оборвался трос, предназначавшийся для уборки и выпуска одной из крыльевых опор. Попутно дали о себе знать еще двенадцать дефектов. И снова доработки, на этот раз затянувшиеся на две недели.
8 июля состоялся третий испытательный полет на километраж (определение скорости на мерной базе при полете у земли), но задание на этот раз полностью не выполнили. По мере увеличения скорости самолет стало кренить влево. Летчик вынужден был прекратить полет. К тому же на земле обнаружился обрыв ленты, крепившей собиратель пара в левой плоскости.
Машину быстро ввели в «строй», но на следующий день в полете сорвало фонарь кабины летчика.
Пятый полет «Сталь-6», состоявшийся 13 июля, едва не закончился катастрофой. В тот день в 20 часов 45 минут (напомню, что в те годы стрелки часов не переводили на час вперед на летнее время, и приближались сумерки) предстоял полет на километраж. На высоте 1000 метров Стефановский убрал шасси и, снизившись до 300 метров, начал выполнение задания. Когда летчик приступил к очередному режиму и увеличил обороты двигателя до 2200 в минуту, самолет начал сильно валиться влево. Осторожный и к тому времени накопивший большой опыт в испытаниях самолетов, Петр Михайлович решил прекратить полет и, поднявшись на 1000 метров, стал выпускать шасси.
Для контроля этого процесса конструкторы предусмотрели пять электрических лампочек. Когда шасси выпущено и встало на замок, все лампочки гасли. На этот раз одна из них продолжала гореть. Летчик повторил операцию по уборке и выпуску шасси, вращая штурвал. Но это ничего не дало. Как поступать дальше? Прыгать с парашютом или выполнять посадку на фюзеляж? Пилот принял второе и, как оказалось, верное решение. Летчик приземлил машину отлично, хотя она и получила небольшие повреждения.
Обследовав лежавший на земле самолет, специалисты установили, что причиной поломки стал обрыв троса привода механизма уборки шасси. Комиссия работала недолго и пришла к выводу, что «если бы Стефановский выпустил шасси после обрыва троса подкрыльевых костылей (так называли концевые опоры крыла. – Прим. авт.), то результаты посадки были бы хуже, чем получилось с убранным шасси…
Основная причина поломки самолета «Сталь-6» произошла из-за конструктивных и производственных недоделок механизма подъема и уборки шасси и подкрыльевых костылей.
Косвенной же причиной произошедшего явилось недоверие летчика к самолету, основанное на большом количестве поломок и неполадок на нем в воздухе».
Но с последней фразой не согласился инженер Холодов и записал свое особое мнение.
Это был второй случай, связанный с недоведенностью механизма выпуска и уборки шасси самолета.
Доработанный самолет «Сталь-6» (с поднятым сиденьем пилота) на испытаниях в НИИ ВВС. Щелковский аэродром, 1934 год
Как следует из выводов отчета по результатам государственных испытаний экспериментального самолета, «паровое охлаждение в летных условиях <…> ведет себя достаточно удовлетворительно. Работа мотора на земле и рулении более пяти минут приводит к перегреву мотора.
Недостаточная прочность электросварки и неудовлетворительная пайка конденсатора приводит к отрыву профилированных лент крепления конденсатора и беспрерывной течи воды из парособирателя: за 50 минут полета утечка воды достигла 75 % от общего ее количества.
Выявить летные данные самолета не удалось, так как при скорости 365 км/ч самолет валится влево настолько сильно, что физических усилий летчика удержать его в линии полета было недостаточно…».
От себя добавлю, что Стефановский был довольно сильный человек и из-за своей комплекции с трудом влезал в кабины истребителей.
Доработанный самолет «Сталь-6» на испытаниях в НИИ ВВС. Щелковский аэродром, 1934 год
3 сентября начальник ВВС наложил резолюцию на рапорт начальника 7-го сектора института о прекращении испытаний самолета и передаче его в НИИ ГВФ для устранения обнаруженных дефектов и доведения самолета до государственных испытаний. К тому времени было выполнено шесть полетов общей продолжительностью 2 часа 43 минуты, а с учетом заводских испытаний – 11 часов.
Отчет о государственных испытаниях «Сталь-6», подписанный главным инженером-механиком ВВС РККА Аузаном, командиром бригады НИИ ВВС А.И. Залесским и начальником 7-го сектора института Квитко, утвердил временно исполнявший должность начальника института военком Коробов 15 сентября 1934 года.
В его заключении отмечалось:
«1. НИИ ВВС считает, что конструктором Бартини в самолете «Сталь-6» решены принципиально два вопроса: 1) паровое охлаждение мотора, 2) посадка и взлет скоростного самолета на одном колесе.
а) Паровое охлаждение мотора в летных условиях во время полета имеет вполне удовлетворительную эффективность: мотор не греется;
б) при разбеге и пробеге на шасси с одним колесом самолет обладает удовлетворительной устойчивостью пути и не требует от летчика особого внимания для сохранения прямой.
2. Паровое охлаждение мотора в предъявленном виде является недовведенным.
НИИ ГВФ необходимо в самом срочном порядке устранить обнаруженные дефекты в соответствии со сводкой испытаний и передать самолет на повторные испытания…
5. Просить Начальника ВВС РККА указать ГУ ГВФ на недопустимо невнимательное отношение к доводке самолета «Сталь-6»; за 15 месяцев заводских испытаний на самолете не устранены дефекты, не позволяющие не только эксплуатировать его, но и испытывать самолет с таким оригинальным и имеющим большое значение для ВВС охлаждением».
Свою резолюцию на отчет наложил и начальник ВВС РККА Я.И. Алкснис:
«Так как совершенно новые и оригинальные конструкторские элементы – паровое охлаждение и применение одного колеса при испытании себя оправдали, рекомендовать конструкторским организациям ЦАГИ, 39-го завода и др. использовать опыт конструктора Бартини в этой части…»
Позже И.А. Берлин (авиаконструктор и соратник Бартини) рассказывал, что «Сталь-6» показали комиссии Коминтерна, куда входил и один из основателей компартии Италии Э. Дженнари, как отчет коммуниста Бартини о его партийной работе, выполнении клятвы, которую он дал, отправляясь в Советскую Россию.
Согласно летной книжке Андрея Борисовича Юмашева, последний зафиксированный полет на «Сталь-6» состоялся 5 октября 1934 года.
Других документальных свидетельств о полетах на этой машине обнаружить не удалось.
Спустя тридцать с лишним лет Петр Михайлович по этому поводу вспоминал: «Машина развивала рекордную для того времени скорость – 420 км/ч.
Достигнуть ее было непросто. Управляемых триммеров тогда еще не изобрели. На элеронах имелись регулируемые на земле ножи. А они нередко вызывали у самолета стремление выполнить то правую, то левую бочку. Возникавшие усилия преодолевались тяжело. Отгибание ножей между очередными полетами не давало нужной точности.
Но больше всего нас с Юмашевым, ставших монополистами испытаний «Сталь-6», раздражал фонарь пилотской кабины <…>. А фонарь, открывавшийся лишь на земле, он (Бартини. – Прим. авт.) выполнил из желтого, абсолютно непрозрачного целлулоида. Решительно никакого обзора по курсу – летишь как в завязанном мешке. Только сбоку вырезано небольшое окошечко для наблюдения за землей.
И, несмотря на пристрастие к легким самолетам, интерес к «Сталь-6» у меня с каждым полетом падал. Андрей Юмашев тоже все больше разочаровывался в машине. Масла в огонь подлила неисправность в шасси, возникшая во время одной из посадок. И хотя самолет не получил повреждений, испытывать его прекратили. Он требовал доработки и доработки. И неудивительно – опытный образец».
Наиболее вероятно, что скорость 420 км/ч была достигнута в ходе заводских испытаний. Этот рубеж у некоторых исследователей вызывает сомнение. Одни считают ее завышенной, другие – наоборот. Главный аргумент последних заключается в том, что, по некоторым данным, в силу недостаточной охлаждающей поверхности испарительной системы двигатель работал не на полную мощность.
Я полагаю, что порог 420 км/ч все же был преодолен, и эта уверенность связана с тем, что Петр Михайлович написал свои мемуары спустя 30 лет, находясь в полном здравии. Жив был и Андрей Борисович Юмашев, и допустить в своих воспоминаниях такой ляп Стефановский не мог. Я хорошо помню встречу Стефановского с ветеранами НИИ ВВС, проходившую вскоре после появления на прилавках книжных магазинов первого издания его книги, в Чкаловском гарнизонном Доме офицеров. Военные испытатели больше обсуждали вопросы, связанные с неправильным изложением тех или иных событий, и сетовали, почему так мало написано. В ответ Петр Михайлович достал из портфеля несколько толстенных томов рукописи и сказал: «Вот сколько написано, а вот сколько издано», – и поднял в руке свою книгу.
Рассказывая о «Сталь-6», Стефановский почему-то обошел вниманием единственного гражданского пилота-испытателя НИИ ГВФ Н.В. Аблязовского, также летавшего на экспериментальной машине и погибшего в 1935 году в катастрофе пассажирского самолета ПС-89, построенного на заводе № 89 имени Гольцмана. А может быть, все это было в рукописи, к которой приложили руку и редакторы и цензоры.
Когда готовился отчет о государственных испытаниях «Сталь-6», в НИИ ВВС летал истребитель И-16 с двигателем воздушного охлаждения «Райт-Циклон» Ф-3. Осенью того же, 1934 года на этом самолете на высоте 3 км была достигнута скорость 437 км/ч. Вот почему в отечественной печати ничего не говорилось о перспективах «Сталь-6» с точки зрения достижения наибольшей скорости.
«Сталь-6» стал демонстрационной машиной, развивавшей скорость до 420 км/ч. Для советского авиастроения это было рекордное достижения, поскольку этот параметр у лучших серийных сухопутных истребителей не превышал 300 км/ч.
У читателя может возникнуть недоумение, ведь за рубежом летали и быстрее. Так, в 1933 году появилось сообщение о новом мировом рекорде скорости, установленном на сухопутном самолете, – 490,8 км/ч. Что касается гидросамолетов, то еще в 1929 году на «Супермарине» S.6 пилот Орлебар стал обладателем абсолютного рекорда скорости 575,5 км/ч.
Возможность этих рекордных достижений Бартини объяснил еще в 1932 году, но я повторюсь. Это прежде всего форсированные по мощности двигатели и высокая удельная нагрузка на крыло. Если бы такой самолет поставили не на поплавки, а на колеса, то для него пришлось бы строить специальный аэродром.
Хотя испарительная система охлаждения двигателей не получила широкого распространения, создание «Сталь-6» позволило изменить представления многих авиационных специалистов о дальнейших путях развития авиационной техники. Бартини же, вдохновленный успехом, в соответствии с Постановлением Совета народных комиссаров СССР приступил в 1934 году к проектированию полноценного самолета истребителя «Сталь-8» с двумя синхронными пулеметами ШКАС калибра 7,62 мм (лучшего авиационного вооружения в стране тогда не было), взяв за основу «Сталь-6».
Основным конструкционным материалом этого истребителя был алюминиево-магниевый сплав альмаг. Топливные баки изготавливались из еще более легкого сплава – «электрон». Все элементы конструкции фюзеляжа, выполненного в виде монокока, соединялись, как и прежде, точечной и роликовой сваркой. Все это позволяло (по расчетам) уложиться в полетный вес не более 1500 кг.
В 1934 году был построен макет истребителя, утвержденный Государственной комиссией под председательством М.Н. Тухачевского. Ожидалось, что скорость полета на высоте 3000 метров достигнет 630 км/ч.
Как писал В.Б. Шавров, «Сталь-8» так и не взлетел, поскольку «Аэрофлот» тяготился постройкой военного самолета, а чиновники Главного управления авиационной промышленности (ГУАП) не считали его «своим». К тому же в то время испытывался полноценный истребитель И-16, который хотя поначалу и был менее скоростным, но позволял решать задачи, стоявшие перед военными в те годы.
Это были одни из первых, если не первые, опытов с испарительной системой охлаждения поршневых двигателей. Впоследствии англичане применили ее в рекордном самолете фирмы «Супермарин». В боевом же самолете аналогичное техническое решение реализовали в Германии в истребителе Не-100 компании «Хейнкель». Помня о «Сталь-6», мы в 1940 году закупили эту машину в Германии, тщательно ее изучили и испытали в НИИ ВВС. Немцы даже пытались ее применять в боевых условиях. Но трудности, с которыми столкнулись немецкие специалисты, главным образом в эксплуатации, вынудили прекратить все работы в этом направлении.