Высотные перехватчики

Летом 1942 года впервые на Восточном фронте были зафиксированы полеты стратосферного разведчика-бомбардировщика Ю-86Р (Ju 86R). Самолеты действовали преимущественно на московском направлении, и, хотя они не сбросили на столицу ни одной бомбы, командование авиации ПВО и ГКО забили тревогу, поскольку ни один истребитель, включая МиГ-3, который и по сей день ошибочно считают высотным, не мог перехватить «немца».

В итоге в 1943 году постановлением ГКО № 2946 промышленность обязали обеспечить высотными авиамоторами истребительную авиацию 6-й Воздушной истребительной армии ПВО Москвы. Но решить эту задачу одним лишь повышением высотности двигателей было невозможно, поскольку параллельно с ней требовалось снизить удельную нагрузку на крыло перехватчика, установить обогрев на оружие и обеспечить если не комфортные, то, во всяком случае, нормальные условия работы летчика. Такими качествами не обладал ни один отечественный истребитель.

В авиации ПВО помимо МиГ-3, Як-1 и самолетов, полученных из Англии и США, использовались Як-9МПВО, отличавшиеся от серийных машин установкой радиополукомпаса РПК-10, фарой ФС-55 (в левой консоли крыла) и дополнительно двумя красными лампами в кабине, сигнализировавшими о положении шасси. Но для борьбы с высотными самолетами противника, летавшими в стратосфере, они не годились.

Первая попытка достичь стратосферы на истребителе, как говорилось выше, была предпринята в 1940 году, когда приступили к созданию перехватчика И-28 (Як-5). Главной особенностью машины был мотор М-105ПД с нагнетателем Э-100, разработанным в ЦИАМе под руководством В. А. Доллежаля. Это устройство должно было повысить наддув двигателя и, естественно, его высотность, что, по расчетам, позволило бы подниматься на 12 000 метров.

Задумка хорошая, только реализовать ее оказалось трудно. Опытный двигатель постоянно преподносил сюрпризы, работал с перебоями, дымил, выбрасывал масло и вдобавок на некоторых режимах сильно трясся. Испытания самолета, начатые летчиком П. Я. Федрови в декабре 1940-го, затянулись на два года, так и не увенчившись успехом.

Высотному варианту истребителя Як-9 предшествовал Як-7 с мотором М-105ПД, оснащенным нагнетателем Э-100, разработанным в ЦИАМе под руководством В. А. Доллежаля. Высотный Як-7, укомплектованный лишь одним орудием калибра 20 мм со 120 патронами, в октябре 1942 года проходил государственные испытания, показавшие, в частности, что его потолок возрос до 11 300 метров, максимальная скорость 611 км/ч достигалась на высоте 7600 метров, а на 10 км – 591 км/ч. Самолет поднимался на 10 км за 13,8 минуты. Вроде бы неплохо, но, как всегда, подвел мотор, и работу в этом направлении продолжили, взяв за основу Як-9 и тоже с мотором М-105ПД, оснащенным нагнетателем Э-100, который включили в план опытного самолетостроения на 1943 год. По заданию истребитель должен был иметь практический потолок 11 500 метров и вооружение из пушки калибра 20 мм и двух крупнокалиберных пулеметов. Машину предписывалось сдать на государственные испытания к середине июня 1943 года. Предполагалось даже сделать кабину перехватчика герметичной.

Опытный высотный истребитель Як-7ПД

Экспериментальный образец гермокабины, изготовленный под руководством А. Я. Щербакова, после отработки на истребителе Як-7Б вместе с машиной передали в НИИ спецслужб ВВС, дислоцировавшийся в Чкаловской 1 мая 1944 года. Кабина считалась вентиляционной, но отработанный воздух уходил наружу через неплотности в ее каркасе и щели без принудительной вентиляции. Естественно, в таком виде она испытания не выдержала и до Як-9 не дошла.

По состоянию на 25 апреля 1943 года построили пять высотных истребителей, получивших обозначение Як-9ПД. Заводские испытания самолета проводил летчик И. И. Шунейко. Одновременно с ним машину осваивали и военные летчики из 12-го гвардейского иап 1-й ВА, получившего четыре Як-9ПД.

2 июня 1943 года была предпринята первая, но неудачная попытка перехватить высотный разведчик «Юнкерс» (видимо, Ю-86Р), вторгшийся в воздушное пространство столицы. В тот день, в 15 часов 56 минут, инспектор-летчик по технике пилотирования 6-го авиакорпуса ПВО подполковник Л. А. Шолохов взлетел на Як-9ПД с Центрального аэродрома имени М. В. Фрунзе. Противник шел с запада и находился на большой высоте в районе Можайска. Поднявшись на 8500 метров, летчик получил с командного пункта 12-го гвардейского иап сообщение, что противник прошел Внуково.

Как следует из доклада Шолохова: «По инверсии ( имеется в виду конденсационный след. – Прим. авт.) я заметил самолет противника, подходивший к южной окраине Москвы… Продолжая набор высоты, пошел наперерез противнику, шедшему в направлении Монино, но, не доходя, свернувшего на Пушкино.

В районе Чкаловского аэродрома я сблизился с самолетом противника по дистанции, но был ниже его, продолжая набор высоты под самолетом противника, делая небольшую змейку, так как по скорости обгонял его. В районе Пушкино у меня высота по прибору была 11 600 м (…), и я находился ниже самолета противника приблизительно на 1000–1500 м и прекрасно видел желтые консоли плоскостей и неясные очертания крестов. Самолет противника имел два мотора, большой размах, приблизительно в 1,5–2 раза больше длины фюзеляжа, и двухкилевое оперение.

От Пушкино самолет противника пошел в направление на Истру, я шел под ним, продолжая медленно набирать высоту. На высоте 11 650 м по прибору давление бензина упало до нуля, мотор прекратил работу и снова заработал на высоте 10 800 м. Я вновь перешел в набор высоты и набрал 11 400 м…

В это время самолет противника, дойдя до Истры, развернулся курсом 90 градусов и пошел на Москву. В этот момент мой мотор «запарил», температура воды была 112 градусов. Козырек и фонарь покрылись слоем льда, я потерял противника и вынужден был снижаться на 46-й минуте полета. Посадку произвел в 16 часов 55 минут… Набирать большую высоту оказалось невозможным при данном техническом состоянии самолета».

Высотный истребитель Як-9ПД № 01–29 с мотором М-105ПД. Октябрь 1943 года

ГКО постановлением от 12 июня отметил, что достигнутая на истребителях Як-9 с мотором М-105ПД боевая высота 12 км недостаточна для борьбы с высотными разведчиками противника, и обязал НКАП увеличить ее до 13–14 км.

На основании приказа НКАП, подписанного двумя днями позже, предписывалось, в частности, А. С. Яковлеву увеличить боевую высоту Як-9 с двигателем М-105ПД до 13 км, выпустив машину к 1 августа 1943 года. Для этого выделялся один из самолетов, находившихся на боевом дежурстве в авиации ПВО. Аналогичное задание получили ОКБ С. А. Лавочкина и А. И. Микояна.

Однако уложиться в заданный срок, а главное, быстро решить поставленную задачу не удалось, и немецкие разведчики продолжали безнаказанно летать над столицей.

Подтверждением тому является донесение командования Западного фронта командующему артиллерией Красной Армии Н. Н. Воронову и наркому А. И. Шахурину, где, в частности, отмечалось:

«28 августа 1943 г. с 08.40 до 10.10 противник произвел разведку г. Москвы и окрестностей одним высотным разведчиком (…) Ю-86Р1 на высоте 12 000–13 000 м… Для перехвата противника разновременно было поднято 15 истребителей <…>, из них: три Як-9 и два «Спитфайра»…

Из всех поднятых истребителей только один – старший лейтенант 16-го иап Семенов на «Спитфайре» ( невысотном. – Прим. авт.) поднялся до 11 500 м и вел огонь по противнику с кабрирования, находясь ниже противника на 500 м и сзади на 200 м.

Летчик Семенов израсходовал 30 снарядов и 450 пуль <…>, после чего пушка и пулеметы отказали из-за обледенения. Противник вел ответный огонь с правого борта и снизу трассирующими пулями.

В районе Москвы и на обратном пути <…> противника преследовали летчики 12-го гвардейского иап – младший лейтенант Наливайко (Як-9), набравший только 11 000 м…»

На пятом экземпляре Як-9 в июле заканчивали работы по улучшению маслосистемы и увеличению размаха крыла на один метр для повышения потолка до 12 км. При этом гермокабина отрабатывалась совместно с заводом № 482 (разработчиком) на Як-7 в ЛИИ. Летные испытания доработанного Як-9ПД (пока без гермокабины) начались в Летно-исследовательском институте 29 июля. В одном из первых полетов на высоте 11 км «обрезал» мотор, как оказалось, из-за плохой регулировки смеси высотным корректором.

К началу октября удалось подняться на 12 500 метров, но длительный полет на этой высоте оказался невозможен из-за сильного перегрева двигателя и падения давления масла. По высотному же варианту Як-9 с двигателем М-106, оснащенным двухскоростным нагнетателем, работа не проводилась из-за отсутствия мотора.

В конце августа 1943 года разведывательные полеты Ю-86Р над Москвой прекратились, но актуальность проблемы не исчезла. В сентябре – октябре 1943 года ЦИАМ передал в строевые части ПВО семь двигателей М-105ПД, включая два резервных, необходимых для постоянной эксплуатации самолетов Як-9ПД.

Для выпуска истребителя с еще большей площадью крыла и потолком 13 500 метров ЦИАМ обязали к 4 октября изготовить и передать на завод № 115 два мотора с высотностью 9500 метров. Однако довести двигатель не удалось, и ОКБ-115 вынуждено было приостановить работы по новому крылу.

В 1945 году испытывались Як-9 с высотным двигателем ВК-105ПВ, оснащенным нагнетателем ЦИАМ Э100, и с гермокабиной А. А. Щербакова. Но эти работы так и не вышли из стадии экспериментов.

Несмотря на все усилия, самолетостроители так и не смогли решить задачу создания высотного истребителя-перехватчика, причиной тому был низкий технологический уровень отечественного моторостроения и смежных отраслей промышленности.

В 1943 году в авиации ПВО числилось 108 Як-9, в 1944-м – 671, а в 1945-м – 876 машин.

Пытались поднять потолок и у истребителя Як-3, для чего в 1944 году разработали два варианта – «ПД» и «ПВ». Судьба Як-3ПД и Як-3ПВ тесно связана между собой и переплелась самым причудливым образом. Первым, в конце апреля 1944 года, под общим руководством К. В. Синельщикова был предложен проект высотного истребителя-перехватчика Як-3 с мотором М-105ПД с двухступенчатым нагнетателем, обеспечивающим высотность свыше 10 800 метров, и небольшими изменениями в винтомоторной группе. Самолет планировалось вооружить двумя облегченными 20-мм пушками (одной в развале цилиндров, а другой – синхронной) Березина. По расчетам, Як-3 в таком варианте должен был иметь полетный вес 2650 кг и развивать скорость 715 км/ч на высоте 10 800 метров.

К тому времени опасность налетов немцев на Москву миновала, и создание высотного Як-3 притормозили, занявшись более важными работами. Продолжить начатое ОКБ смогло только во второй половине сентября 1944 года. Переоборудование серийного Як-3 под мотор ВК-105ПД (ведущий – инженер К. Н. Мкртычан) началось 15 сентября 1944 года, а спустя три дня приступили и к переделке другого Як-3 (№ 4419, эталон 1945 года) под мотор ВК-105ПВ (ведущий – инженер Леканов).

Як-9 № 270166019 завода № 301 с двигателем ВК-105ПВ с двухступенчатым нагнетателем Э-100 конструкции ЦИАМ. Ноябрь 1945 года

Двигатель ВК-105ПВ представлял собой ВК-105ПФ, оборудованный опытным двухскоростным нагнетателем, применение которого повышало границы высотности мотора на первой скорости с 300 до 1800 метров, а на второй скорости – с 2200 до 4200 метров без изменения мощности мотора.

Двигатель ВК-105ПД представлял собой тот же базовый ВК-105П, но с двухступенчатым нагнетателем Э-100 конструкции Доллежаля с турбомуфтой, позволявшей плавно изменять высотную характеристику, а нагнетатель – повышать его высотность.

Первым на заводские испытания вышел Як-3 с ВК-105ПВ. Полеты, проходившие с 29 сентября по 7 октября 1944 года (ведущие – инженер Н. И. Макеев и летчик В. Л. Расторгуев), показали, что, несмотря на значительно меньший полетный вес (ниже расчетного, 2678 и 2719 кг соответственно), достичь расчетной скорости 675 км/ч не удалось. Из-за потери мощности на второй скорости нагнетателя максимальная скорость не превышала 656 км/ч на высоте 5525 метров. По сравнению с серийным Як-3 модифицированный истребитель имел превосходство в скорости на высоте от 2 до 24 км/ч, уступая 3 км/ч у земли. В то же время на второй скорости нагнетателя мотор нормально работал только на полных оборотах. При его дросселировании возникала опасная тряска. По этой причине самолет отправили в ЛИИ для доводки силовой установки, но ничего из этого не вышло.

Что касается Як-3ПД, то его разработка нaчaлась осенью 1944 года. В отличие от технического предложения, сделанного весной, на самолете увеличили на 0,5 м2 площадь крыла и изменили вооружение, оставив в его арсенале лишь одну пушку НС-23 с 60 патронами. Всaсывaющий пaтрубoк двигaтеля расположили пoд фюзеляжем перед туннелем вoдoрaдиaтoрa (как на Як-9ПД), а для снижения темперaтуры вoздухa на входе в карбюратор между ступенями нaгнетaтеля предусмотрели впрыск 50 %-нoй спиртоводной смеси.

В итоге машина должна была полегчать до 2580 кг, но расчетный потолок почему-то получился ниже – 12 500 метров, хотя максимальная скорость на высоте 10 800 метров осталась неизменной. В вариант Як-3ПД доработали серийный самолет № 3620, на котором установили двигатель ВК-105ПД с двухступенчатым нагнетателем Э-100 разработки ЦИАМ. При этом машина потяжелела до 2616 кг (запас горючего – 270 кг).

Заводские испытания самолета начал летчик М. И. Ивaнoв 5 февраля 1945 года. В тот день он проверил работу силовой установки с серийным винтом ВИШ-105СВ-02.

Спустя две недели, 18 февраля, машину опробовали с пропеллерoм ВИШ-105ТЛ-2, при этом поднялись на 9000 метров, но из-за падения давления бензина полет пришлось прекратить.

Высотный истребитель Як-3 с мотором ВК-105ПВ и нагнетателем Э-100. 1945 год

На следующий день М. И. Иванов перегнaл сaмoлет в ЛИИ для дaльнейших испытaний и дoвoдки, которая затянулась до 5 мая 1945 года.

Как следует из отчета ЛИИ, на самолете (ведущий – инженер Е. Ф. Швaрцбург) с опытным винтом ВИШ-105ТЛ-2 с отшлифoвaнными лoпaстями с 23 феврaля пo 3 мaя С. Н. Анохин совершил 18 пoлетoв.

На Як-3ПД практический потолок достиг 13 км. Но на номинальном режиме работы двигателя при полностью открытых заслонках водо– и маслорадиаторов высота полета не превышала 10 км.

Испытания показали, что самолет на высоте 10 850 метров развивал скорость 692 км/ч. Полеты на достижение практического потолка произвести не удалось из-за превышения допустимых температурных режимов мотора. По расчетам специалистов ЛИИ, улучшение отделки крыла и оперения могло увеличить максимальную скорость еще на 6–8 км/ч, а практический потолок довести до 13 км. Ввиду невозможности обеспечить нормальную работу двигателя первый этап испытаний Як-3ПД завершили.

На второй этап испытаний машина вышла с двигателем ВК-105ПВ, оборудованным двухступенчатым нагнетателем Э-100. Для устранения помпажа нагнетателя по предложению инженера-летчика ЛИИ И. Шунейко в его конструкцию включили систему ручного перепуска воздуха из нагнетателя в атмосферу. Дополнительным улучшениям подверглись водосистема и отделка крыла и оперения. В испытательных полетах, проведенных со 2 июня по 7 июля 1945 года, самолет совершал систематические полеты на высотах более 13 км. Наибольшая высота, достигнутая в процессе полетов, составила 13 300 метров, а максимальная скорость – 710 км/ч на высоте 11 км. На высотах 11 000–12 500 метров, благодаря достаточному запасу мощности мотора, самолет позволял совершать виражи и боевые развороты с достаточным углом крена.

В серийное производство самолет Як-3 с ВК-105ПВ Э-100 не пошел, а его опытный экземпляр некоторое время использовался в ЛИИ для высотных испытаний агрегатов и оборудования.

Неплохих результатов по созданию высотного перехватчика добились и в ОКБ-155, где под руководством А. И. Микояна был создан истребитель И-224 с гермокабиной и мотором АМ-39ФБ мощностью 1750 л. с. и оснащенным турбокомпрессором АМТК-1 и четырехлопастным винтом АВ-9ЛА-Д230. Максимальная скорость самолета достигла 693 км/ч на высоте 13 200 метров, а практический потолок – 14 100 метров. При этом взлетный вес машины, вооруженной 20-мм пушкой с боезапасом 80 патронов, достиг 3780 кг.

Но ни И-224, ни Як-3ПД так и не стали самыми высотными отечественными истребителями, поскольку за год раньше на самолете И-222 с гермокабиной ОКБ А. И. Микояна летчик А. И. Жуков достиг высоты 14 500 метров.

Несмотря на больший вес, И-224 с гермокабиной имел существенные преимущества перед Як-3ПД, поскольку полеты на нем с использованием лишь кислoрoднoй мaски КПА-3бис требовали соответствующей тренирoвки. Тем не менее полеты на Як-3ПД продолжались еще как минимум два года. В частности, к весне 1947 года в ЛИИ завершились исследования вoдo– и мaслoрaдиaтoрoв на больших высoтах.

Дата добавления: 2015-09-02