Среди самолетов, разработанных и построенных под руководством Виктора Федоровича Болховитинова (1899–1970 гг.), наиболее известны четырехмоторный бомбардировщик ДБ – А (о нем уже рассказано) и ракетный истребитель БИ-1. А вот изящный многоцелевой боевой самолет, оснащенный двумя спаренными двигателями М-103, по ряду причин всегда оставался в тени. В период создания этого экспериментального аппарата применялись обозначения ББС (ближний бомбардировщик скоростной), ББ (бомбардировщик Болховитинова), ЛБ – С (легкий бомбардировщик – спарка) и даже ССС (сверхскоростной самолет). На практике закрепилось наиболее короткое его обозначение – самолет «С». «Сталин», «Спарка», «Спартак» – вот несколько бытующих по сей день вариантов расшифровки этой одной единственной буквы «С». Автор не настаивает ни на одном из них, поэтому предлагает читателю самому выбрать наиболее приглянувшийся.
Начало истории относится еще к 1933 г., к периоду обсуждения проектных вариантов истребителя И-17. В частности, на совещании у начальника ВВС Я. И. Алксниса в декабре 1933 г. среди прочих рассматривался проект двухместного И-17, определяемого как ДИ-7. По причине сомнений в его необходимости конкретных решений по такому двухместному аппарату долгое время не принималось. На каком-то этапе развития событий возник вариант установки на ДИ-7 двух спаренных двигателей, одного за другим вращающих два воздушных винта в противоположных направлениях. В отношении такой моторной установки пользовались определением «механическая спарка». Интерес к этой теме в начале 1935 г. усилился в связи с развертыванием проектных работ по созданию рекордного скоростного самолета. В результате моторному заводу № 26 было дано задание на разработку «механической спарки» двигателей М-100 (затем М-103).
В виде небольшого отступления имеет смысл уделить немного места описанию самой проблемы сочлененных двигателей. Понятно, что соединение двух двигателей одного за другим в единую силовую установку позволяло, прежде всего, заметно снизить аэродинамическое сопротивление. Кроме того, проведенные исследования, да и просто элементарные соображения наталкивали конструкторов на мысль о преимуществах воздушных винтов, собранных на одной оси и вращающихся в противоположных направлениях. Суммарный реактивный момент таких винтов равнялся нулю, в результате чего отпадала необходимость в аэродинамических компенсаторах. В криволинейном полете, например вираже, устранялся гироскопический момент каждого отдельного винта, что повышало маневренность самолета. Далее – воздушный поток, закрученный передним винтом, выпрямлялся задним винтом, что создавало возможности увеличения эффективности всей винтомоторной группы. Более того, выпрямленный поток обеспечивал симметричное обтекание самого самолета, что благоприятствовало улучшению его управляемости на взлете и посадке.
Приведенные теоретические соображения нуждались в практических доказательствах. И доказательства такие очень скоро появились. Впервые необыкновенные возможности сочлененных двигателей и соосных винтов триумфальным образом были продемонстрированы итальянским рекордным гидросамолетом Макки – Кастольди М-72 (Macchi M. C.72).
Этот самолет строился специально для участия в популярных международных состязаниях на кубок Шнейдера, где нередко устанавливались мировые рекорды скорости полета. Особенностью состязаний являлось выступление на них исключительно гидросамолетов, причем в подавляющем большинстве это были двухпоплавковые машины. Летчикам, участвующим в этом международном первенстве, приходилось начинать взлет под прямым углом к ветру, так как неуравновешенный реактивный момент одиночного воздушного винта заставлял один из поплавков полностью погружаться в воду, в результате чего при старте получался почти полный разворот на 90° к направлению ветра. Описанный маневр был вынужденным, сложен в исполнении и представлял собой немалую опасность. Очевидно, что этот недостаток стал одним из побудительных мотивов, заставивших конструктора Марио Кастольди использовать спаренные двигатели и соосные винты на своем М-72. Проведенные в процессе создания гидросамолета исследования показали, что можно ожидать и значительного увеличения скорости. И хотя вращение винтов на М-72 не было синхронизировано (каждый винт вращался от отдельного двигателя, поэтому у них всегда имелась некоторая разница в оборотах), успех был достигнут. Летом 1934 г. итальянский М-72 установил мировой рекорд скорости 709 км/ч, который продержался до 1939 г.
Однако вернемся к описанию проблем и свершений советской авиации. Окончательно задание на изготовление «механической спарки» появилось после освоения моторным заводом № 26 в Рыбинске лицензионных двигателей «Испано Сюиза» и начала их выпуска под советским обозначением М-100. Поначалу экспериментировали с этими двигателями, затем переключились на более мощные М-103. В обоих случаях использовались так называемые пушечные двигатели – вал двигателя в них для установки скорострельной пушки делался пустотелым.
Итак, два двигателя М-103П были установлены на одной жесткой мотораме. Вал заднего двигателя проходил через пустотелый вал переднего и вращал передний воздушный винт. А передний двигатель вращал задний воздушный винт. Испытания такой спарки двигателей М-103П на стенде были проведены в 1936 г. со вполне обнадеживающими результатами. Под установку решено было строить самолет, а заказ на него достался Болховитинову.
Военный инженер 1 ранга Виктор Федорович Болховитинов в 1937 г. являлся главным конструктором казанского авиазавода № 124, где заложили серию его бомбардировщиков ДБ – А. С получением нового и весьма интересного задания сразу появилось множество идей по части технологии и вооружения. Именно поэтому предложения конструктора поначалу выразились в виде предварительного проекта, представленного к рассмотрению 23 ноября 1937 г. Всего предлагалось четыре варианта самолета:
1. Разведчик с дальностью полета до 2200 км.
2. Ближний бомбардировщик.
3. Штурмовик, вооруженный десятью пулеметами ШКАС. (После консультации с конструкторами Можаровским и Веневидовым вооружение и методы атаки цели изменились. Эти оружейники предлагали использовать сдвоенные пулеметы УльтраШКАС со скорострельностью 10000 выстрелов в минуту. Пулеметы, установленные на качающемся узле, позволяли накрывать огнем полосу земли шириной 25 м).
4. «Бомбардировочный» истребитель (БИ) с 37–мм пушкой конструкции Кондакова для борьбы с бомбардировщиками противника. Пушка имела два ствола, стреляющих для взаимоуничтожения отдачи одновременно в противоположных направлениях. Из одного ствола стрельба велась боевыми снарядами, из другого – весовыми болванками. Дальность стрельбы 37–мм пушки составляла 4 км, для ее обслуживания на борту самолета находились заряжающий и наводчик.
За время обсуждений и доработок проекта самолет Болховитинова превратился в двухместный скоростной бомбардировщик с оборонительным вооружением в виде одного пулемета ШКАС. Для эффективной защиты хвостовой части вертикальное оперение сделали разнесенным. Наступательное вооружение предполагалось в виде двух ШКАСов в крыльях (или под крыльями), однако никогда не устанавливалось.
Скоростной бомбардировщик «С» проектировался по ТТТ ВВС 1937 г. Согласно этим требованиям максимальная скорость самолета составляла 640 км/ч. Впрочем, теоретические расчеты обещали даже большее – 668 км/ч на высоте 5250 м. Для оптимизма имелись основания: самолет имел длинный вытянутый фюзеляж, крыло малого размаха и малой площади с новым, скоростным профилем BBS. Для снижения посадочной скорости использовали особые выдвижные закрылки, так называемые закрылки «типа Фаулер». Вообще конструкция использовалась максимально прогрессивная, фюзеляж собирался из четырех тщательно изготовленных и хорошо стыкуемых панелей – верхней, нижней и двух боковых. Крыло имело гладкую обшивку, оно имело усиления в виде подкрепляющего внутреннего гофра.
Макет самолета рассматривался 16 июня 1938 г. в Казани – по месту основного места базирования главного конструктора Болховитинова. Однако скоро Виктору Федоровичу удалось добиться перевода в Москву – переезд конструкторского бюро состоялся в августе – сентябре 1938 г. Разместились прибывшие в мастерских «Фотолет» на территории завода № 84, а сама организация скоро стала именоваться авиационным заводом № 293.
В специальном правительственном постановлении, касающемся проектирования и постройки нового самолета, первый экземпляр ближнего скоростного бомбардировщика (ББС) должны были сдать на испытания в августе 1939 г., второй экземпляр – в декабре 1939 г.
Непосредственные исполнители задания, главный конструктор Болховитинов и директор завода № 84 Ярунин, должны были обеспечить выполнение следующих требований для самолета:
Указывалось вооружение самолета: пулемет ШКАС в верхней оборонительной установке и 4 бомбовые кассеты АК-1М в фюзеляже для размещения четырех 100–килограмовых авиабомб.
В соответствии с принятыми сроками по самолету Болховитинова авиазавод № 26 (в лице директора Баландина и главного конструктора Климова) должен был сдать заводу № 84 первую «спарку» двигателей М-103 к 5 июня 1939 г., следующую к 10 июня, еще две к 1 августа 1939 г.
Всего под обозначением «С» построили два экспериментальных аппарата: С-1 и С-2. Первый экземпляр С-1 был готов во второй половине 1939 г. Он был оснащен одним двигателем М-103 с воздушным винтом ВИШ-2. Целью испытаний С-1 являлась оценка его летных качеств – устойчивости, управляемости и взлетно – посадочных характеристик. Кроме этого, предстояло оценить системы и оборудование, определить внутренние и внешние давления на капоте двигателя с целью допуска второй машины к достижению максимальных полетных скоростей.
С-1 поступил на испытания в конце 1939 г. Вооружения и специального оборудования не имел, был установлен на неубираемое лыжное шасси. Первый его полет состоялся 26 января 1940 г., летал летчик Б. Кудрин. Всего до окончания испытаний в марте 1940 г. удалось выполнить 29 полетов, была достигнута максимальная скорость 400 км/ч. Кроме Кудрина, в полетах от НИИ ВВС участвовал летчик Кабанов, поэтому испытания были засчитаны как совместные – заводские и государственные. Летная оценка была вполне приемлемой, дефектов, выявленных в процессе испытаний, практически не было, и обычных при этом доработок не велось.
Признавалось, что С-1 во всех отношениях является вполне доведенным самолетом, по технике пилотирования доступен летчикам средней квалификации. Полученные результаты тестирования этой машины позволяли смело приступать к полетам двухмоторного варианта С-2. В заключении отчета по С-1 говорилось: «Считать необходимым, не дожидаясь окончания испытания самолета № 2, приступить к подготовке чертежного хозяйства для постройки опытной серии самолетов».
Позднее на первый опытный С-1 установили отработавшие моторный ресурс спаренные двигатели М-103, и самолет в таком исполнении использовали для натурных исследований в аэродинамических трубах ЦАГИ.
Еще до окончания испытаний первой машины с 20 марта 1940 г. начались полеты второго опытного С-2. Цель стояла конкретная: «Проверить соответствие фактических летных данных самолета и его вооружения тактико – техническим требованиям и дать оценку возможности принятия этого самолета на вооружение ВВС». Уже сама постановка задачи говорила о том, что вторая машина была полностью оборудована и вооружена. В пространстве между кабинами летчика и штурмана находился бомбовый отсек, вмещающий 4 ФАБ-100. Загрузка бомб происходила через открываемый фрагмент фонаря кабины при помощи специальной кран – балки. Кроме указанного внутреннего размещения авиабомб предполагалась подвеска четырех ФАБ-100 на наружных держателях под крылом.
Штурманская кабина для улучшения обзора имела остекление в полу и по бортам, была оборудована всеми основными навигационными приборами, прицелом, бомбосбрасывателем, радиостанцией РСБ. Сразу за кабиной штурмана размещался фотоаппарат АФА-1. Бронирования кабины экипажа не имели.
Самолет С-2 был оснащен двумя спаренными моторами М-103П, каждый мощностью по 960 л. с. на высоте 4000 м, с воздушными винтами – автоматами ВИШ – КБ ВВС. Выхлопные патрубки двигателей реактивного типа, они были выполнены в виде сварных коллекторов, объединяющих выхлоп из трех цилиндров. Бензобаки непротектированные, общей емкостью 660 л, в количестве трех емкостей размещены в фюзеляже, сразу за двигателями. Радиаторы водяного охлаждения для обоих двигателей размещались в едином блоке под фюзеляжем. Здесь же, в одном тоннеле с водяными радиаторами, находились два цилиндрических 8–дюймовых масляных радиатора. Задняя часть всей этой «бороды», заметно выступающей из самолета, была оборудована единой подвижной створкой регулировки охлаждения всех радиаторов.
Дополнить краткое описание самолета следует некоторыми подробностями, касающимися особенностей его устройства. Крыло соединялось с фюзеляжем четырьмя узлами, называлось конструкцией кессонного типа, его носки и хвостовые части по всему размаху разъемные, присоединялись к центральной части шомполами. Стабилизатор хвостового оперения подвижный, управление его перестановкой могло осуществляться в полете с помощью штурвала из кабины пилота. Конструкция оперения аналогична конструкции крыла.
Государственные испытания второго экземпляра самолета «С», начавшиеся сразу после выполнения первых полетов, продолжались вплоть до 25 июля 1940 г. Летали: летчик НИИ ВВС полковник А. И. Кабанов и штурман П. И. Никитин. Этим экипажем в полете была достигнута максимальная скорость 570 км/ч на расчетной высоте.
Летная оценка С-2 в целом была положительная, признавалось, что управление пилотированием простое и достаточно легкое. Самолет хорошо слушался рулей на всех режимах полета, вплоть до максимальных скоростей, планировании, наборе высоты и на виражах. Однако высокая удельная нагрузка на крыло (на первой машине была 171 кг/м2, на второй в связи с возросшим полетным весом составила 246 кг/м2) резко ухудшила взлетно – посадочные характеристики самолета. После отрыва на скорости 200 км/ч он далее медленно разгонялся до наивыгоднейшей скорости набора высоты 300–310 км/ч. Окружающий аэродром НИИ ВВС лес находился на расстоянии 2 км от места старта, однако самолет при совершении взлета проходил буквально над верхушками деревьев. Попытки использовать максимально эффективно на взлете закрылки Фаулер, которые должны были увеличить несущие возможности крыла и снизить полетные скорости самолета, ощутимых положительных результатов не дали, и от них отказались.
Не менее сложной оказалась посадка. С-2 планировал с полностью открытыми закрылками на скорости 240 км/ч, на посадке быстро терял скорость и становился малоустойчивым. По отзыву испытателей сложные взлетно – посадочные качества нового самолета делали его доступным только для летчиков высшей квалификации. Дополнительным недостатком считался его слишком длинный нос, затрудняющий обзор пилоту при выходе на цель. У штурмана обзор вниз затруднялся тем, что остекление забрызгивалось маслом, покрывалось пылью и грязью при взлете. Неудобной оказалась загрузка бомб через открываемый фонарь кабины.
По результатам испытаний самолета С-2 признавалось, что достигнутая максимальная скорость 570 км/ч ниже требуемой на 70 км/ч, а посадочная скорость 165–168 км/ч слишком высокая, дальность полета ниже заявленной: 700 км вместо 1200 км по постановлению Комитета Обороны. Хотя по всем вышеперечисленным причинам самолет «С» государственных испытаний не выдержал, одновременно отмечалось: «… самолет «С» является экспериментальным самолетом, на котором впервые в Союзе решалась задача увеличения мощности винто – моторной группы без увеличения лобового сопротивления и эта задача конструктором практически решена. Сочетание двух моторов в одном агрегате с успехом может быть использовано на самолетах – истребителях с толкающими винтами и на бомбардировщиках нормальной двухмоторной схемы. Учитывая наличие максимальной скорости 570 км/ч на высоте 4600 м и возможности ее повышения, а также имеющуюся возможность устранения дефектов, по которым самолет не выдержал госиспытаний, НИИ ВВС Красной Армии считает необходимым, в первую очередь улучшить взлетно – посадочные свойства и затем вновь предъявить самолет на контрольные испытания в НИИ ВВС к 1 февраля 1941 г.
Считать необходимым провести следующие работы в ЦАГИ и ЦИАМе:
1. Выявить характеристики соосных винтов.
2. Выявить наивыгоднейшие условия работы спаренных моторов на одной общей мотораме».
Таким образом, проектирование, постройка и испытания самолетов «С» признавались как положительный факт. Зафиксированные на испытаниях характеристики самолетов в сравнении с проектными значениями приведены ниже.
История самолетов со спаренными моторами и соосными воздушными винтами могла иметь продолжение. Достаточно сказать, что сама идея подобной силовой установки уже получила заметное распространение и с интересом рассматривалась многими конструкторами. Одним из первых, еще в 1934 г., ее предполагал использовать в своем летающем треугольнике «Сигма» конструктор Александр Москалев, он же в 1940 г. в проекте летающей лодки САМ-19 ориентировался на соосные воздушные винты. «Механическая спарка» двигателей М-105 являлась ключевым элементом в проекте четырехмоторного истребителя Константина Таирова ОКО-9, на использование соосных винтов рассчитывал Александр Архангельский в проекте своего самолета – штурмовика «Т».
Еще до начала проведения испытаний С-2, 15 февраля 1940 г. авиационный конструктор Г. М. Бериев, специализирующийся на создании гидросамолетов, обратился в Наркомат авиапромышленности со своим проектом скоростного самолета Б-10. В представленном эскизном проекте Б-10 определялся как истребитель – перехватчик или пикирующий бомбардировщик. Выполненный по схеме двухбалочного низкоплана, самолет нес в себе множество оригинальных предложений: трехколесное шасси с носовой опорой, крыло с ламинарным профилем NACA 23012, спаренные двигатели М-107 с толкающими соосными четырехлопастными винтами. Согласно расчетов, произведенных в КБ Бериева, новый Б-10 мог обеспечить получение максимальной полетной скорости до 818 км/ч.
Остальные расчетные характеристики Б-10 были следующими:
Проект Б-10 рассматривался в Главном Управлении авиационного снабжения Красной Армии (ГУАС КА). В заключении по нему говорилось, что самолет вполне реален и его разработку можно включить в план 1941 г. Однако в связи с большой загруженностью КБ Бериева разработкой перспективных гидросамолетов работу по Б-10 предлагалось поручить Болховитинову, так как уже специализируется на подобной тематике.
Демонстрация загрузки бомбовой нагрузки в средний боевой отсек самолета С-2. 1940 г.
В соответствии с решением правительства от 18 марта 1940 г. дальнейшая работа по Б-10 поручалась Болховитинову, в его КБ проект получил обозначение «И». Ведущим по самолету был назначен конструктор А. М. Исаев.
Эскизный проект «И» был представлен Экспертной комиссии НКАП и одобрен ею 21 сентября 1940 г. В целом проект напоминал бериевский Б-10, однако двигатели предполагались М-105 (как более реальные), площадь крыла уменьшилась до 20 кв. м, максимальная скорость предполагалась 675 км/ч. В дальнейшем разработчики ориентировались все равно на М-107, задача по созданию его «спарки» была поручена рыбинскому моторному заводу.
Разработка проекта «И» велась вплоть до весны 1941 г., использовалась в основном конструкция и технологические приемы, отработанные на самолете «С». Одновременно было много нового. В частности, применили крыло – топливный бак из электрона, с толщиной обшивки до 4 мм. Осваивалась технология производства самого электрона, методы изготовления деталей из него и многое другое.
Самолет уже был начат постройкой, однако скоро последовала серия решений правительства о сворачивании ряда опытных и экспериментальных разработок. Постановление о прекращении производства истребителя – бомбардировщика со спаренными моторами М-107 конструкции Болховитинова последовало 21 марта 1941 г.
Выше уже говорилось, что 25 апреля 1941 г. Болховитинов был вызван на прием к заместителю наркома авиапромышленности по двигателестроению Баландину. Присутствовали директор завода № 26 Лаврентьев и конструктор двигателей Климов. Причиной вызова назывался отказ двигателистов от создания «механической спарки» М-107. По их мнению, создание подобной силовой установки в обозримом будущем представлялось малореальным. М-107 являлся весьма «сырым» и недоведенным, считалось, что на этом сверхнапряженном двигателе при установке удлиненного вала на рабочих оборотах начнут возникать опасные резонансные явления, способные привести к разрушению конструкции.
На самом деле и двигателисты получили множество рекомендаций по сокращению оригинальных разработок, имеющих долговременную перспективу. Кроме того, моторный завод в Рыбинске имел весьма большой план по выпуску серийной продукции, здесь продолжали сложную и кропотливую доводку серийных М-105, опытных М-107 и М-120.
В качестве «сладкой пилюли» Болховитинову предложили выбрать любой другой отечественный двигатель и переработать под него свой проект. Выбран был дизельный М-40, под который, в частности, проектировался тяжелый бомбардировщик «Д». Попытка приспособить дизель к проекту «И» представлялась малоэффективной. Однако можно было вернуться к проверенной схеме самолета «С», но в однодвигательном варианте. В своем письме в правительство Болховитинов писал: «…Прошу поручить мне вместо самолета «И»… самолет одномоторный, с М-40, на базе ранее построенной машины «С», придав ей оружие, стреляющее через винт согласно пожеланиям И. В. Сталина (говорят, что Сталин, осмотрев «С», потребовал обеспечить этому самолету обстрел вперед через диск вращения воздушного винта. – М. М.)».
Осенью 1941 г. КБ-293 В. Ф. Болховитинова эвакуировали на Урал, где началась эпопея по совершенствованию ракетного самолета БИ. Ни один из проектов довоенных бомбардировщиков довести до логического завершения не удалось.
Основные характеристики самолетов «С»
Самолет С-1 перед испытаниями. Общий вид. Январь 1940 г.
Начало истории относится еще к 1933 г., к периоду обсуждения проектных вариантов истребителя И-17. В частности, на совещании у начальника ВВС Я. И. Алксниса в декабре 1933 г. среди прочих рассматривался проект двухместного И-17, определяемого как ДИ-7. По причине сомнений в его необходимости конкретных решений по такому двухместному аппарату долгое время не принималось. На каком-то этапе развития событий возник вариант установки на ДИ-7 двух спаренных двигателей, одного за другим вращающих два воздушных винта в противоположных направлениях. В отношении такой моторной установки пользовались определением «механическая спарка». Интерес к этой теме в начале 1935 г. усилился в связи с развертыванием проектных работ по созданию рекордного скоростного самолета. В результате моторному заводу № 26 было дано задание на разработку «механической спарки» двигателей М-100 (затем М-103).
В виде небольшого отступления имеет смысл уделить немного места описанию самой проблемы сочлененных двигателей. Понятно, что соединение двух двигателей одного за другим в единую силовую установку позволяло, прежде всего, заметно снизить аэродинамическое сопротивление. Кроме того, проведенные исследования, да и просто элементарные соображения наталкивали конструкторов на мысль о преимуществах воздушных винтов, собранных на одной оси и вращающихся в противоположных направлениях. Суммарный реактивный момент таких винтов равнялся нулю, в результате чего отпадала необходимость в аэродинамических компенсаторах. В криволинейном полете, например вираже, устранялся гироскопический момент каждого отдельного винта, что повышало маневренность самолета. Далее – воздушный поток, закрученный передним винтом, выпрямлялся задним винтом, что создавало возможности увеличения эффективности всей винтомоторной группы. Более того, выпрямленный поток обеспечивал симметричное обтекание самого самолета, что благоприятствовало улучшению его управляемости на взлете и посадке.
Проект самолета "С". Утвержден в 1937 г.
Варианты самолета "С" по проекту 1937 г.
Приведенные теоретические соображения нуждались в практических доказательствах. И доказательства такие очень скоро появились. Впервые необыкновенные возможности сочлененных двигателей и соосных винтов триумфальным образом были продемонстрированы итальянским рекордным гидросамолетом Макки – Кастольди М-72 (Macchi M. C.72).
Этот самолет строился специально для участия в популярных международных состязаниях на кубок Шнейдера, где нередко устанавливались мировые рекорды скорости полета. Особенностью состязаний являлось выступление на них исключительно гидросамолетов, причем в подавляющем большинстве это были двухпоплавковые машины. Летчикам, участвующим в этом международном первенстве, приходилось начинать взлет под прямым углом к ветру, так как неуравновешенный реактивный момент одиночного воздушного винта заставлял один из поплавков полностью погружаться в воду, в результате чего при старте получался почти полный разворот на 90° к направлению ветра. Описанный маневр был вынужденным, сложен в исполнении и представлял собой немалую опасность. Очевидно, что этот недостаток стал одним из побудительных мотивов, заставивших конструктора Марио Кастольди использовать спаренные двигатели и соосные винты на своем М-72. Проведенные в процессе создания гидросамолета исследования показали, что можно ожидать и значительного увеличения скорости. И хотя вращение винтов на М-72 не было синхронизировано (каждый винт вращался от отдельного двигателя, поэтому у них всегда имелась некоторая разница в оборотах), успех был достигнут. Летом 1934 г. итальянский М-72 установил мировой рекорд скорости 709 км/ч, который продержался до 1939 г.
Виктор Федорович Болювитинов
Однако вернемся к описанию проблем и свершений советской авиации. Окончательно задание на изготовление «механической спарки» появилось после освоения моторным заводом № 26 в Рыбинске лицензионных двигателей «Испано Сюиза» и начала их выпуска под советским обозначением М-100. Поначалу экспериментировали с этими двигателями, затем переключились на более мощные М-103. В обоих случаях использовались так называемые пушечные двигатели – вал двигателя в них для установки скорострельной пушки делался пустотелым.
Итак, два двигателя М-103П были установлены на одной жесткой мотораме. Вал заднего двигателя проходил через пустотелый вал переднего и вращал передний воздушный винт. А передний двигатель вращал задний воздушный винт. Испытания такой спарки двигателей М-103П на стенде были проведены в 1936 г. со вполне обнадеживающими результатами. Под установку решено было строить самолет, а заказ на него достался Болховитинову.
Самолет С-1 перед летными испытаниями. Январь 1940.
Военный инженер 1 ранга Виктор Федорович Болховитинов в 1937 г. являлся главным конструктором казанского авиазавода № 124, где заложили серию его бомбардировщиков ДБ – А. С получением нового и весьма интересного задания сразу появилось множество идей по части технологии и вооружения. Именно поэтому предложения конструктора поначалу выразились в виде предварительного проекта, представленного к рассмотрению 23 ноября 1937 г. Всего предлагалось четыре варианта самолета:
1. Разведчик с дальностью полета до 2200 км.
2. Ближний бомбардировщик.
3. Штурмовик, вооруженный десятью пулеметами ШКАС. (После консультации с конструкторами Можаровским и Веневидовым вооружение и методы атаки цели изменились. Эти оружейники предлагали использовать сдвоенные пулеметы УльтраШКАС со скорострельностью 10000 выстрелов в минуту. Пулеметы, установленные на качающемся узле, позволяли накрывать огнем полосу земли шириной 25 м).
4. «Бомбардировочный» истребитель (БИ) с 37–мм пушкой конструкции Кондакова для борьбы с бомбардировщиками противника. Пушка имела два ствола, стреляющих для взаимоуничтожения отдачи одновременно в противоположных направлениях. Из одного ствола стрельба велась боевыми снарядами, из другого – весовыми болванками. Дальность стрельбы 37–мм пушки составляла 4 км, для ее обслуживания на борту самолета находились заряжающий и наводчик.
За время обсуждений и доработок проекта самолет Болховитинова превратился в двухместный скоростной бомбардировщик с оборонительным вооружением в виде одного пулемета ШКАС. Для эффективной защиты хвостовой части вертикальное оперение сделали разнесенным. Наступательное вооружение предполагалось в виде двух ШКАСов в крыльях (или под крыльями), однако никогда не устанавливалось.
Скоростной бомбардировщик «С» проектировался по ТТТ ВВС 1937 г. Согласно этим требованиям максимальная скорость самолета составляла 640 км/ч. Впрочем, теоретические расчеты обещали даже большее – 668 км/ч на высоте 5250 м. Для оптимизма имелись основания: самолет имел длинный вытянутый фюзеляж, крыло малого размаха и малой площади с новым, скоростным профилем BBS. Для снижения посадочной скорости использовали особые выдвижные закрылки, так называемые закрылки «типа Фаулер». Вообще конструкция использовалась максимально прогрессивная, фюзеляж собирался из четырех тщательно изготовленных и хорошо стыкуемых панелей – верхней, нижней и двух боковых. Крыло имело гладкую обшивку, оно имело усиления в виде подкрепляющего внутреннего гофра.
Самолет С-1 боковая проекция. Масштаб 1:72.
Макет самолета рассматривался 16 июня 1938 г. в Казани – по месту основного места базирования главного конструктора Болховитинова. Однако скоро Виктору Федоровичу удалось добиться перевода в Москву – переезд конструкторского бюро состоялся в августе – сентябре 1938 г. Разместились прибывшие в мастерских «Фотолет» на территории завода № 84, а сама организация скоро стала именоваться авиационным заводом № 293.
В специальном правительственном постановлении, касающемся проектирования и постройки нового самолета, первый экземпляр ближнего скоростного бомбардировщика (ББС) должны были сдать на испытания в августе 1939 г., второй экземпляр – в декабре 1939 г.
Непосредственные исполнители задания, главный конструктор Болховитинов и директор завода № 84 Ярунин, должны были обеспечить выполнение следующих требований для самолета:
Указывалось вооружение самолета: пулемет ШКАС в верхней оборонительной установке и 4 бомбовые кассеты АК-1М в фюзеляже для размещения четырех 100–килограмовых авиабомб.
В соответствии с принятыми сроками по самолету Болховитинова авиазавод № 26 (в лице директора Баландина и главного конструктора Климова) должен был сдать заводу № 84 первую «спарку» двигателей М-103 к 5 июня 1939 г., следующую к 10 июня, еще две к 1 августа 1939 г.
Всего под обозначением «С» построили два экспериментальных аппарата: С-1 и С-2. Первый экземпляр С-1 был готов во второй половине 1939 г. Он был оснащен одним двигателем М-103 с воздушным винтом ВИШ-2. Целью испытаний С-1 являлась оценка его летных качеств – устойчивости, управляемости и взлетно – посадочных характеристик. Кроме этого, предстояло оценить системы и оборудование, определить внутренние и внешние давления на капоте двигателя с целью допуска второй машины к достижению максимальных полетных скоростей.
С-1 поступил на испытания в конце 1939 г. Вооружения и специального оборудования не имел, был установлен на неубираемое лыжное шасси. Первый его полет состоялся 26 января 1940 г., летал летчик Б. Кудрин. Всего до окончания испытаний в марте 1940 г. удалось выполнить 29 полетов, была достигнута максимальная скорость 400 км/ч. Кроме Кудрина, в полетах от НИИ ВВС участвовал летчик Кабанов, поэтому испытания были засчитаны как совместные – заводские и государственные. Летная оценка была вполне приемлемой, дефектов, выявленных в процессе испытаний, практически не было, и обычных при этом доработок не велось.
С-1, снабженный спаркой М-103 с выработанным ресурсом перед продувкой в аэродинамической трубе, 1940.
Признавалось, что С-1 во всех отношениях является вполне доведенным самолетом, по технике пилотирования доступен летчикам средней квалификации. Полученные результаты тестирования этой машины позволяли смело приступать к полетам двухмоторного варианта С-2. В заключении отчета по С-1 говорилось: «Считать необходимым, не дожидаясь окончания испытания самолета № 2, приступить к подготовке чертежного хозяйства для постройки опытной серии самолетов».
Позднее на первый опытный С-1 установили отработавшие моторный ресурс спаренные двигатели М-103, и самолет в таком исполнении использовали для натурных исследований в аэродинамических трубах ЦАГИ.
Еще до окончания испытаний первой машины с 20 марта 1940 г. начались полеты второго опытного С-2. Цель стояла конкретная: «Проверить соответствие фактических летных данных самолета и его вооружения тактико – техническим требованиям и дать оценку возможности принятия этого самолета на вооружение ВВС». Уже сама постановка задачи говорила о том, что вторая машина была полностью оборудована и вооружена. В пространстве между кабинами летчика и штурмана находился бомбовый отсек, вмещающий 4 ФАБ-100. Загрузка бомб происходила через открываемый фрагмент фонаря кабины при помощи специальной кран – балки. Кроме указанного внутреннего размещения авиабомб предполагалась подвеска четырех ФАБ-100 на наружных держателях под крылом.
"Механическая спарка" моторов М-103.
Штурманская кабина для улучшения обзора имела остекление в полу и по бортам, была оборудована всеми основными навигационными приборами, прицелом, бомбосбрасывателем, радиостанцией РСБ. Сразу за кабиной штурмана размещался фотоаппарат АФА-1. Бронирования кабины экипажа не имели.
Самолет С-2 был оснащен двумя спаренными моторами М-103П, каждый мощностью по 960 л. с. на высоте 4000 м, с воздушными винтами – автоматами ВИШ – КБ ВВС. Выхлопные патрубки двигателей реактивного типа, они были выполнены в виде сварных коллекторов, объединяющих выхлоп из трех цилиндров. Бензобаки непротектированные, общей емкостью 660 л, в количестве трех емкостей размещены в фюзеляже, сразу за двигателями. Радиаторы водяного охлаждения для обоих двигателей размещались в едином блоке под фюзеляжем. Здесь же, в одном тоннеле с водяными радиаторами, находились два цилиндрических 8–дюймовых масляных радиатора. Задняя часть всей этой «бороды», заметно выступающей из самолета, была оборудована единой подвижной створкой регулировки охлаждения всех радиаторов.
Дополнить краткое описание самолета следует некоторыми подробностями, касающимися особенностей его устройства. Крыло соединялось с фюзеляжем четырьмя узлами, называлось конструкцией кессонного типа, его носки и хвостовые части по всему размаху разъемные, присоединялись к центральной части шомполами. Стабилизатор хвостового оперения подвижный, управление его перестановкой могло осуществляться в полете с помощью штурвала из кабины пилота. Конструкция оперения аналогична конструкции крыла.
Государственные испытания второго экземпляра самолета «С», начавшиеся сразу после выполнения первых полетов, продолжались вплоть до 25 июля 1940 г. Летали: летчик НИИ ВВС полковник А. И. Кабанов и штурман П. И. Никитин. Этим экипажем в полете была достигнута максимальная скорость 570 км/ч на расчетной высоте.
Летная оценка С-2 в целом была положительная, признавалось, что управление пилотированием простое и достаточно легкое. Самолет хорошо слушался рулей на всех режимах полета, вплоть до максимальных скоростей, планировании, наборе высоты и на виражах. Однако высокая удельная нагрузка на крыло (на первой машине была 171 кг/м2, на второй в связи с возросшим полетным весом составила 246 кг/м2) резко ухудшила взлетно – посадочные характеристики самолета. После отрыва на скорости 200 км/ч он далее медленно разгонялся до наивыгоднейшей скорости набора высоты 300–310 км/ч. Окружающий аэродром НИИ ВВС лес находился на расстоянии 2 км от места старта, однако самолет при совершении взлета проходил буквально над верхушками деревьев. Попытки использовать максимально эффективно на взлете закрылки Фаулер, которые должны были увеличить несущие возможности крыла и снизить полетные скорости самолета, ощутимых положительных результатов не дали, и от них отказались.
Не менее сложной оказалась посадка. С-2 планировал с полностью открытыми закрылками на скорости 240 км/ч, на посадке быстро терял скорость и становился малоустойчивым. По отзыву испытателей сложные взлетно – посадочные качества нового самолета делали его доступным только для летчиков высшей квалификации. Дополнительным недостатком считался его слишком длинный нос, затрудняющий обзор пилоту при выходе на цель. У штурмана обзор вниз затруднялся тем, что остекление забрызгивалось маслом, покрывалось пылью и грязью при взлете. Неудобной оказалась загрузка бомб через открываемый фонарь кабины.
Самолет С-2 перед летными испытаниями. Весна 1940.
По результатам испытаний самолета С-2 признавалось, что достигнутая максимальная скорость 570 км/ч ниже требуемой на 70 км/ч, а посадочная скорость 165–168 км/ч слишком высокая, дальность полета ниже заявленной: 700 км вместо 1200 км по постановлению Комитета Обороны. Хотя по всем вышеперечисленным причинам самолет «С» государственных испытаний не выдержал, одновременно отмечалось: «… самолет «С» является экспериментальным самолетом, на котором впервые в Союзе решалась задача увеличения мощности винто – моторной группы без увеличения лобового сопротивления и эта задача конструктором практически решена. Сочетание двух моторов в одном агрегате с успехом может быть использовано на самолетах – истребителях с толкающими винтами и на бомбардировщиках нормальной двухмоторной схемы. Учитывая наличие максимальной скорости 570 км/ч на высоте 4600 м и возможности ее повышения, а также имеющуюся возможность устранения дефектов, по которым самолет не выдержал госиспытаний, НИИ ВВС Красной Армии считает необходимым, в первую очередь улучшить взлетно – посадочные свойства и затем вновь предъявить самолет на контрольные испытания в НИИ ВВС к 1 февраля 1941 г.
Считать необходимым провести следующие работы в ЦАГИ и ЦИАМе:
1. Выявить характеристики соосных винтов.
2. Выявить наивыгоднейшие условия работы спаренных моторов на одной общей мотораме».
Таким образом, проектирование, постройка и испытания самолетов «С» признавались как положительный факт. Зафиксированные на испытаниях характеристики самолетов в сравнении с проектными значениями приведены ниже.
История самолетов со спаренными моторами и соосными воздушными винтами могла иметь продолжение. Достаточно сказать, что сама идея подобной силовой установки уже получила заметное распространение и с интересом рассматривалась многими конструкторами. Одним из первых, еще в 1934 г., ее предполагал использовать в своем летающем треугольнике «Сигма» конструктор Александр Москалев, он же в 1940 г. в проекте летающей лодки САМ-19 ориентировался на соосные воздушные винты. «Механическая спарка» двигателей М-105 являлась ключевым элементом в проекте четырехмоторного истребителя Константина Таирова ОКО-9, на использование соосных винтов рассчитывал Александр Архангельский в проекте своего самолета – штурмовика «Т».
Еще до начала проведения испытаний С-2, 15 февраля 1940 г. авиационный конструктор Г. М. Бериев, специализирующийся на создании гидросамолетов, обратился в Наркомат авиапромышленности со своим проектом скоростного самолета Б-10. В представленном эскизном проекте Б-10 определялся как истребитель – перехватчик или пикирующий бомбардировщик. Выполненный по схеме двухбалочного низкоплана, самолет нес в себе множество оригинальных предложений: трехколесное шасси с носовой опорой, крыло с ламинарным профилем NACA 23012, спаренные двигатели М-107 с толкающими соосными четырехлопастными винтами. Согласно расчетов, произведенных в КБ Бериева, новый Б-10 мог обеспечить получение максимальной полетной скорости до 818 км/ч.
Закрылки типа "Фаулер" на самолете С-1.
Фонари кабин летника и штурмана самолета С-2 в полусдвинутом положении для по садки /в ы с ад к и экипажа.
Остальные расчетные характеристики Б-10 были следующими:
Проект Б-10 рассматривался в Главном Управлении авиационного снабжения Красной Армии (ГУАС КА). В заключении по нему говорилось, что самолет вполне реален и его разработку можно включить в план 1941 г. Однако в связи с большой загруженностью КБ Бериева разработкой перспективных гидросамолетов работу по Б-10 предлагалось поручить Болховитинову, так как уже специализируется на подобной тематике.
Демонстрация загрузки бомбовой нагрузки в средний боевой отсек самолета С-2. 1940 г.
В соответствии с решением правительства от 18 марта 1940 г. дальнейшая работа по Б-10 поручалась Болховитинову, в его КБ проект получил обозначение «И». Ведущим по самолету был назначен конструктор А. М. Исаев.
Эскизный проект «И» был представлен Экспертной комиссии НКАП и одобрен ею 21 сентября 1940 г. В целом проект напоминал бериевский Б-10, однако двигатели предполагались М-105 (как более реальные), площадь крыла уменьшилась до 20 кв. м, максимальная скорость предполагалась 675 км/ч. В дальнейшем разработчики ориентировались все равно на М-107, задача по созданию его «спарки» была поручена рыбинскому моторному заводу.
Разработка проекта «И» велась вплоть до весны 1941 г., использовалась в основном конструкция и технологические приемы, отработанные на самолете «С». Одновременно было много нового. В частности, применили крыло – топливный бак из электрона, с толщиной обшивки до 4 мм. Осваивалась технология производства самого электрона, методы изготовления деталей из него и многое другое.
Самолет уже был начат постройкой, однако скоро последовала серия решений правительства о сворачивании ряда опытных и экспериментальных разработок. Постановление о прекращении производства истребителя – бомбардировщика со спаренными моторами М-107 конструкции Болховитинова последовало 21 марта 1941 г.
Выше уже говорилось, что 25 апреля 1941 г. Болховитинов был вызван на прием к заместителю наркома авиапромышленности по двигателестроению Баландину. Присутствовали директор завода № 26 Лаврентьев и конструктор двигателей Климов. Причиной вызова назывался отказ двигателистов от создания «механической спарки» М-107. По их мнению, создание подобной силовой установки в обозримом будущем представлялось малореальным. М-107 являлся весьма «сырым» и недоведенным, считалось, что на этом сверхнапряженном двигателе при установке удлиненного вала на рабочих оборотах начнут возникать опасные резонансные явления, способные привести к разрушению конструкции.
На самом деле и двигателисты получили множество рекомендаций по сокращению оригинальных разработок, имеющих долговременную перспективу. Кроме того, моторный завод в Рыбинске имел весьма большой план по выпуску серийной продукции, здесь продолжали сложную и кропотливую доводку серийных М-105, опытных М-107 и М-120.
В качестве «сладкой пилюли» Болховитинову предложили выбрать любой другой отечественный двигатель и переработать под него свой проект. Выбран был дизельный М-40, под который, в частности, проектировался тяжелый бомбардировщик «Д». Попытка приспособить дизель к проекту «И» представлялась малоэффективной. Однако можно было вернуться к проверенной схеме самолета «С», но в однодвигательном варианте. В своем письме в правительство Болховитинов писал: «…Прошу поручить мне вместо самолета «И»… самолет одномоторный, с М-40, на базе ранее построенной машины «С», придав ей оружие, стреляющее через винт согласно пожеланиям И. В. Сталина (говорят, что Сталин, осмотрев «С», потребовал обеспечить этому самолету обстрел вперед через диск вращения воздушного винта. – М. М.)».
Осенью 1941 г. КБ-293 В. Ф. Болховитинова эвакуировали на Урал, где началась эпопея по совершенствованию ракетного самолета БИ. Ни один из проектов довоенных бомбардировщиков довести до логического завершения не удалось.
Основные характеристики самолетов «С»
| Наименование | Длина полная, м | Размах крыла, м | Площадь крыла, м2 | Полетный вес,кг | Нагрузка на крыло кг/м2 | Макс скорость км/ч |
| Проект | 13,05 | 11,4 | 23,1 | - | - | 640 |
| С-1 | 12,816 | 12,21 | 23,428 | 4000 | 171 | 400 |
| С-2 | 12,816 | 11,30 | 22,9 | 5652 | 246 | 570 |
