Глава 5
Как превзойти противника?

Реальным путем улучшения летных данных истребителя было оснащение его более мощным мотором, и единственным таким двигателем был М-82 воздушного охлаждения.

Проработки истребителя с М-82 первым начал Н. Н. Поликарпов (И-185) в декабре 1940 года. Затем, в марте 1941 года, под этот мотор начал приспосабливать ЛаГГ-3 М. И. Гудков. Машина, построенная перед войной, получила обозначение Гу-82 и даже прошла первый этап испытаний с положительным отзывом НИИ ВВС.

В мае 1941 года, одновременно с развертыванием серийного производства двигателя М-82 и тем же приказом (№ 438 от 13 мая 1941 года.), А. И. Микояну, А. С. Яковлеву и Н. Н. Поликарпову было предписано установить М-82 на свои самолеты и начать летные испытания. В конце года мотор М-82 начал «примерять» к ЛаГГ-3 и С. М. Алексеев – начальник ОКБ С. А. Лавочкина.

Конструкторское бюро А. С. Яковлева должно было завершить постройку истребителя Як-3 (так иногда в наркомате обозначался Як-7А – истребительный вариант УТИ Як-7) с мотором М-82 к 15 июля 1941 года. В отличие от КБ Микояна, которое выпустило в полет истребитель МиГ-9 с двигателем воздушного охлаждения 23 июля, и КБ Поликарпова, выпустившего И-185 с М-82 в воздух 21 июля 1941 года, ОКБ Яковлева сдать машину в срок не удалось. О причинах задержки можно лишь догадываться, но разработка проекта началась в середине июля 1941 года, когда в Москву из Ленинграда был срочно отозван Е. Г. Адлер, где он работал главным конструктором серийного завода № 47, и назначен ведущим конструктором самолета Як-7 с мотором М-82.

Несмотря на эвакуацию большей части конструкторского бюро вместе с оборудованием, станками и транспортом, истребитель все же удалось построить. В конструкции машины были в максимальной степени использованы агрегаты серийного Як-7, а также все перспективные разработки конструкторского бюро, такие, например, как крыло уменьшенного размаха с предкрылками (И-28), установка крыльевых пушек ШВАК и съемная моторама (И-30). Кроме крыльевых пушек с боекомплектом по 100 патронов, с левого борта устанавливался синхронный пулемет УБС с боезапасом 260 патронов. Комплект стрелкового вооружения по секундному залпу уступал только истребителю И-185 (три синхронных ШВАК и два синхронных ШКАС). Самолеты Гу-82 и ЛаГГ-3 М-82 были вооружены двумя синхронными пушками ШВАК, а МиГ-9 – лишь пятью синхронными пулеметами (три УБС и два ШКАС). Причем И-185 и МиГ-9 на испытания вышли только с четырьмя стрелковыми точками (из-за наличия только четырех синхронизаторов на моторе). Под крылом Як-7 М-82, как и на других серийных истребителях, предусматривалось размещение шести орудий РО-82 под снаряды РС-82. За счет четырех дополнительных бензобаков (общей в центральной части крыла в отсеке задней кабины емкостью по 126 литров) запас горючего возрос до 400 кг. Самолет оборудовали радиостанцией РСИ-4 и радиополукомпасом РПК-10.

Чтобы компенсировать негативное влияние возросшего веса машины, увеличили площадь посадочных щитков (за счет подфюзеляжной части крыла) и заменили хвостовое колесо большего размера. Выделялся фонарь каплеобразной формы с улучшенным обзором и установленным бронестеклом. Наши серийные истребители стали оснащаться подобными фонарями только с середины 1942 года, и приоритет КБ в его разработке несомненен.

12 октября 1941 года построенную машину в связи с эвакуацией оставшейся части ОКБ из Москвы пришлось разобрать и отправить в Новосибирск.

Испытания Як-7 М-82 в ЛИИ совместно с ОКБ-115 начались 23 января 1942 года. Однако первый полет машина сделала только 28 февраля. Отказы мотора (в полет истребитель пошел только с третьим двигателем), доводка ВМГ и отработка лыжного шасси заняли больше месяца. По расчетам, максимальная скорость Як-7 М-82 должна была быть 505 км/ч на номинальном режиме и 515 км/ч – на форсаже у земли, а на высоте 6400 метров – 615 км/ч. Однако подтвердить эти параметры из-за ненадежной работы М-82 удалось лишь у земли и на первой границе высотности.

Тогда в негласном поединке за выпуск серийного истребителя с мотором М-82 победителем оказалось ОКБ С. А. Лавочкина. ЛаГГ-3 М-82 с 22 апреля по 6 мая 1942 года успешно выдержал совместные с заказчиком летные испытания, показав максимальную скорость 600 км/ч на высоте 6450 метров.

Дальнейшие исследования проблемы «недобора» скорости самолетом Як-7 М-82 показали, что ее решение на данном экземпляре невозможно. Для достижения требуемых характеристик на самолет следовало установить винт большего диаметра (в ходе испытаний устанавливались винты типа АВ-5 диаметром 2,8 и 3 метра). Поэтому 26 мая 1942 года решением главного конструктора испытания прекратили, а самолет вернули в цех для переделки.

В сентябре 1942 года началось проектирование дублера Як-7 М-82 под винт увеличенного диаметра. Машина получила новое металлическое крыло и капоты двигателя, а также удлиненные опоры шасси. В связи с более срочными заданиями правительства оба экземпляра истребителя Як-7 М-82 перешли в разряд научно-исследовательских и опытных работ, проводимых по мере возможности. В 1943 году обе машины подготовили к летным испытаниям, но в воздух они так и не поднимались.

Для улучшения летных данных Як-7 пытались также заменить крыло несущей поверхностью, набранной из ламинарных профилей. Исследования, проведенные с июля по сентябрь 1944 года, показали, что максимальная скорость возросла от 14 км/ч у земли до 22 км/ч на второй границе высотности мотора. Положительный эффект был налицо, но все уперлось в технологию изготовления новых крыльев и квалификацию рабочих. Решить эту задачу удалось после перехода к цельнометаллическим конструкциям в ОКБ С. А. Лавочкина на истребителях Ла-9 и Ла-11.

С Як-7 связано еще одно событие. В 1946 году впервые в истории отечественной авиации в Нарьян-Маре установили на пьедестал истребитель Як-7Б, демонстрировавший материальный вклад жителей округа в победу над немецкими оккупантами. Но время не пощадило деревянную конструкцию, и, как следует из средств массовой информации, от самолета остался лишь двигатель, ныне находящийся в палисаднике у здания городского Управления культуры.

Глава 6
Самолет «Победа»

Як-3 с двигателем ВК-105ПФ-2

История создания Як-3 (не путать с опытным истребителем И-30, имевшим второе такое же обозначение) – одного из лучших (по летным данным) истребителей Второй мировой – началась осенью 1942 года, когда был предложен облегченный вариант Як-1М «Москит» с мотором М-106П. Помимо этого, к самолету примерили двигатели М-105ПФ и М-107А.

Согласно проекту Як-1М с М-106П за основу взяли фюзеляж серийного Як-1, отличавшийся лишь узлами крепления нового туннеля водорадиатора и пулемета БС, и крыло от Як-9, уменьшив его размах до 9,2 метра и габаритную площадь – до 14,7 м2.

Конструкция шасси сохранилась, как и у Як-1, и отличалась лишь увеличенным ходом амортизации. Из-за этого детали амортизационной стойки заимствовали у Як-7. Убирающуюся костыльную опору целиком заимствовали с Як-1.

Небольшие отличия были и в системе управления самолетом: так, педали опустили на 50 мм, изменили расположение тяг к рулю высоты.

Оперение сохранилось от Як-1, за исключением того, что передние лонжероны стабилизатора и киля присоединили к передним ребрам обтекателей, которые стали работать как продолжение лонжеронов. Так рождался будущий Як-3, получивший среди летчиков имя «Победа».

По расчетам, полетный вес первого из них не должен был превышать 2650 кг, и с форсированным мотором М-105ПФ новый истребитель мог развить максимальную скорость 630–640 км/ч.

Вооружение сократили до минимума: мотор-пушка МП-20 (120 патронов) и синхронный крупнокалиберный пулемет БС (200 патронов).

Як-1М создавался в соответствии с решением ГКО от 9 декабря 1942 года, но не с двигателем М-106П, к тому времени успешно выдержавшим стендовые испытания, а с М-106ск, оснащенным двухскоростным нагнетателем. При этом ожидалось, что максимальная скорость (этот параметр тогда считался одним из главных для истребителя) возрастет до 670 км/ч на высоте 5500 метров.

Но двухскоростной М-106ск своим появлением запаздывал, и моторостроители предъявили односкоростной двигатель М106–1ск, который осенью 1942 года установили на Як-9 (дублер опытного истребителя Як-7ДИ с мотором М-105ПФ). Однако заводские испытания самолета Як-9 сМ-106–1ск, начавшиеся в ноябре 1942 года, выявили серьезные дефекты мотора, и Як-1М изготовили к 15 февраля 1943-го, но не с обещанным мотором, а с форсированным по наддуву М-105ПФ-2.

Первый полет машины (летчик-испытатель П. Я. Федрови и ведущий инженер М. А. Григорьев) состоялся 28 февраля 1943 года. Заводские испытания и доводка Як-1М пока еще с серийным М-105ПФ, по меркам военного времени, продолжались довольно долго – свыше трех месяцев, и лишь 7 июня самолет передали в НИИ ВВС. Ведущими по машине были летчик-испытатель А. Г. Прошаков и инженер А. Т. Степанец.

Взвешивание машины показало, что по сравнению с серийным Як-1 № 2985 Саратовского авиазавода пустой Як-1М полегчал на 282 кг, а полностью снаряженный – на 245 кг. Вес горючего сократился на 35 кг.

В ходе испытаний, завершившихся 22 июля, была получена скорость у земли 545 км/ч, а на высоте 4450 м – 632 км/ч, дальность на наивыгоднейшем режиме – 845 км, время выполнения виража на высоте 1000 метров – 15–17 секунд. При этом максимальная скорость у земли возросла на 37 км/ч, а на высоте – на 62 км/ч.

После получения разрешения В. Я. Климова на форсирование мотора по просьбе А. С. Яковлева в НИИ ВВС увеличили наддув М-105ПФ до 1100 мм рт. ст. путем регулировки РПД, но только на первой скорости нагнетателя. Испытания, завершившиеся в августе того же года, подтвердили возможность форсирования двигателя и установки его на самолеты.

В сентябре 1943 года построили второй опытный экземпляр Як-1М «Дублер» с форсированным мотором М-105ПФ с индивидуальными реактивными выхлопными патрубками и винтом ВИШ-105СВ-01, отличавшимся от серийного ВИШ-105СВ более легкой втулкой и измененным «махоустойчивым» профилем на концах лопастей.

Рычаги управления винтом и газом двигателя разметили параллельно, что позволяло одним движением устанавливать необходимый режим работы силовой установки. Сняли храповик для запуска от автостартера, что не только облегчило машину, но и снизило ее аэродинамическое сопротивление.

По сравнению с первым прототипом в крыле «Дублера» разместили четыре (вместо двух) протектированных топливных бака, изолированных от кабины пилота герметизированными перегородками, что повлекло за собой установку двух дополнительных металлических нервюр. Одновременно в консольных баках установили механические бензиномеры вместо электрического, находившегося в расходном баке. Четыре бака вмещали 275 кг горючего, что на 5 кг было больше по сравнению с предшественником. Емкость расходного бака уменьшили с 30 до 10 кг. Кроме этого, самолет оборудовали системой нейтрального газа 1-й зоны, работавшей с использованием выхлопных газов двигателя. Несмотря на это, военные все же сочли защиту баков недостаточной.

Полотняную обшивку фюзеляжа заменили 2-мм фанерной и установили сдвижную часть фонаря кабины летчика с устройством аварийного сброса, заимствованным с английского «Спитфайра».

Изменилась и бронезащита летчика. Бронеспинку толщиной 8,5 мм укоротили до плеч пилота, изменив форму изгиба в горизонтальной плоскости. Боковые края спинки, в отличие от прежних, на расстоянии 100–150 мм резко загнуты вперед, что обеспечивало лучшую защиту летчика в горизонтальной плоскости сзади.

Заголовник из прозрачной брони крепился в специальной металлической раме, которая, в свою очередь, крепилась к бронеспинке. Это позволило разгрузить прозрачную броню от напряжений, свойственных предыдущей конструкции.

С левой стороны пилота на борту расположили подлокотники толщиной 3,5–4 мм, длиной 500 мм и высотой 100 мм. Защита головы летчика спереди и сзади-сверху отсутствовала. В целом броня на самолете защищала пилота лишь от пуль калибра 6–8 мм.

Усилили вооружение, введя дополнительный синхронный пулемет БС, а мотор-пушку МП-20 заменили облегченной ША-20М (110 патронов) того же калибра, но не проходившую государственных испытаний. Кольцевой прицел с мушкой заменили коллиматорным ПБП-1а.

Приемник связной радиостанции РСИ-4 вынесли из кабины, расположив за изголовьем летчика, кнопку «прием – передача» – на секторе газа. Антенна стала двухлучевой без мачты. Это лишь часть изменений, внедренных в машине, позволивших облегчить истребитель и усилить его огневую мощь.

6 октября 1943 года «Дублер» передали на государственные испытания. Ведущими по машине были инженер Г. А. Седов и летчик А. Г. Прошаков. В течение восьми дней (с 7 октября) военные испытатели выполнили 24 полета. Отзыв ведущего летчика-испытателя был столь восторжен, что его следует привести почти полностью:

«По расположению оборудования кабина самолета максимально приближается к стандартной, что создает большие удобства летчику. Установка автомата регулировки температуры воды освобождает внимание летчика и позволяет увеличить максимальную скорость <…>, особенно при низкой температуре наружного воздуха.

Обзор из кабины во все стороны хороший, но козырек сферической формы несколько искажает видимые через него предметы…

На рулежке самолет прост: с застопоренным хвостовым колесом устойчиво рулит, даже при сильном боковом ветре. Установка полуавтоматического стопора костыля <…> облегчает рулежку по сравнению с серийными самолетами «Як».

На взлете самолет аналогичен серийным самолетам «Як», но набирает скорость и отрывается быстрее. На разбеге имеется незначительная тенденция к развороту вправо, но <…> легко парируется левой ногой… Траектория набора высоты круче, нежели у серийных самолетов.

В горизонтальном полете самолет устойчив: нагрузки на руль глубины легко снимаются триммером на всем диапазоне скоростей…

Самолет Як-1М «Дублер», так же как и опытный экземпляр <…>, обладает превосходной горизонтальной и особенно вертикальной маневренностью; максимальная скорость значительно увеличилась по сравнению с серийными самолетами «Як».

Весь высший пилотаж самолет выполняет энергично и легко, с небольшими нагрузками на органы управления; на вираже <…> устойчив. При скорости 360–380 км/ч время выполнения одинарного виража на высоте 1000 метров составляет 16–17 секунд. Перекладывание из виража в вираж легкое.

Техника выполнения боевого разворота такая же, как на серийных самолетах «Як», но нагрузки на рули меньше. При скорости ввода 560 км/ч с начальной высоты 1000 метров и скорости вывода самолет выполняет боевой разворот за 20 секунд и набирает <…> высоту 1250–1300 метров.

Переворот так же выполняется, как на серийных самолетах «Як». При скорости ввода 270 км/ч с начальной высоты 1500 метров самолет теряет 450–500 метров. Самолет выполняет фигуры высшего пилотажа в большом диапазоне скоростей. Например, петлю можно выполнять при начальной скорости от 450 до 550 км/ч, и набор высоты при этом составляет соответственно от 0 до 450 метров.

Наивыгоднейшая скорость планирования равна 220 км/ч. Траектория планирования и профиль посадки практически такие же, как у подобных самолетов «Як». На посадке самолет прост и не боится перетягивания ручки. На пробеге <…> устойчив, тенденции к разворотам и рысканию не имеет. Тормозить на пробеге можно несколько энергичней, чем на <…> Як-1, но при резком торможении самолет имеет тенденцию к поднятию хвоста».

Як-1М «Дублер» облетали командир 69-го Краснознаменного иап Герой Советского Союза подполковник Л. Л. Шестаков, летчики-испытатели Ю. А. Антипов, А. Г. Кубышкин, П. М. Стефановский и В. И. Хомяков. Все они в целом поддержали мнение ведущего летчика-испытателя. В итоге НИИ ВВС отметил заслугу ОКБ-115 в снижении веса самолета и усилении вооружения, а также в устранении большого количества дефектов, выявленных в ходе испытаний первого прототипа Як-1М. В заключение специалисты НИИ ВВС рекомендовали истребитель для запуска в серийное производство, при условии получения положительных результатов государственных испытаний мотора М-105ПФ с повышенным наддувом и пушки ША-20М.

Высокие летные данные и хорошее вооружение истребителя – это очень важно, но не менее важна для пилота и устойчивая двухсторонняя связь. На Як-1М «Дублер» стояла приемо-передающая радиостанция РСИ-4 с двухлучевой безмачтовой антенной. Мачта антенны создавала дополнительное аэродинамическое сопротивление, снижая скорость и дальность полета. Но погоня за высокими летными характеристиками обернулась значительным снижением дальности приема до 65 км вместо 100 км и передачи не более 40 км вместо 70–80 км. Тем самым ухудшалась возможность управления самолетами в воздухе и снижалась боевая эффективность истребителя.

В конце 1943 года начались заводские испытания унифицированного истребителя Як-9У с двигателем ВК-107А. Сравнение его с Як-1М «Дублер» с таким же вооружением показало, что время набора высоты 5000 метров у них одинаковое – 4,1 минуты, но меньше, чем у трехточечного Ме109Г-2 (Bf109G-2) и ФВ-190Ф-4 (FW190F-4) на 0,3 и 2,7 секунды соответственно. Отставал от «яка» на 0,7 секунды и Ла-7. Вираж на высоте 1000 метров Як-9 выполнял на 1,5–2,5 секунды, Ме-109Г-2 – на 4–4,5 секунды и ФВ-190Ф-4 – на 7 секунд (без применения крыльевых щитков) дольше. Правда, он имел преимущество перед Як1М «Дублер» в боевом развороте, поднимаясь на 100 метров выше, но Ме-109Г-2 и ФВ-190Ф-4 отставали на 50–200 метров и 550 метров соответственно. А вот в дальности на наивыгоднейшем режиме Як-1М «Дублер» проигрывал: Як-9У почти на 70 км, Ла-7 – на 5 км, ФВ-190Ф-4 – на 168 км. Правда, Ме-109Г-2 по этому параметру уступал «яку» на 29 км.

Говоря о немецких самолетах, следует отметить, что в НИИ ВВС проходили, как правило, далеко не новые машины, с частично выработанным ресурсом двигателей. Если, например, внести трехпроцентные поправки на скорость, то получится, что новый Ме-109Г-2 с более слабым вооружением по скороподъемности и дальности должен не отставать от Як-1М «Дублер», но на вираже «немец» все же был слабоват. У земли Як-1М летал быстрее, но на высоте он отставал от Ме-109Г-2.