Авиация и Космонавтика 2016 10 - Страница 15

Изменить размер шрифта:

«Запорожцы» обещали на М-90 достичь показателей, к которым лучшие американские моторы тогда лишь приближались, но Поликарпов, успев поработать с КБ-29 на доводке силовой установки И-180, успел узнать цену их словам. Потому он для подстраховки рассматривал и другие моторы - воздушного охлаждения: 14-цилиндровый М-81 или 18-цилиндровый М-71 конструкции Швецова, Y-образный 18-цилиндровый М-120 Климова и 12-цилиндровый V-образный АМ-37 Микулина. Но для детального проектирования были выбраны лишь два варианта: компоновке с мотором водяного охлаждения АМ-37 был присвоен шифр «61», а со звездообразным М-90 - «62».

Двигатель М-90 должен был развивать боевую мощность 1700 л.с. у земли, 1600 на I границе высотности 3000 м и 1500 на II границе 6000 м. Установка его на И-180 дала бы прирост скороподъемности и вертикальной маневренности, но чтобы достичь заданной скорости надо было менять аэродинамику самолета.

Авиация и Космонавтика 2016 10 - img_84.jpg

И-16

Авиация и Космонавтика 2016 10 - img_85.jpg

И-180

Авиация и Космонавтика 2016 10 - img_86.jpg

Проект истребителя И-185 М-90

Авиация и Космонавтика 2016 10 - img_87.jpg

Хвостовой кок фюзеляжа самолета И-185, собранный из дюралевых листовых деталей, получаемых выколоткой на болванах

Авиация и Космонавтика 2016 10 - img_88.jpg

Цельнометаллическая консоль крыла малой площади истребителя И-185 дала ему заметный выигрыш в весе

Фюзеляж в первых эскизах нового истребителя мало отличался от И-180, но вскоре для улучшения обтекаемости была сделана новая носовая часть с оригинальным капотом. Воздух в него поступал через центральное отверстие, а утопленный внутрь кок закрывал только втулку воздушного винта. Его лопасти выходили наружу через вращающуюся обечайку воздухозаборника, а их профилированные комли служили вентилятором - М-90 обещал быть чрезвычайно теплонапряженным, и естественного тока воздуха на газовке и на взлете могло не хватить.

Плохо компоновалась система выхлопа - 18 цилиндров давали слишком много горячих газов, которые при простом выходе под капот «запирали» кольцевые каналы под «юбкой» системы охлаждения. Тогда их попытались разделить на четыре коллектора (два правых и два левых), которые вывели наружу по бокам капота назад. Они давали и некоторую реактивную тягу за счет тепловой энергии выхлопа, но такой «паук» из труб получался сложным и тяжелым.

Закрытая кабина стала шире по сравнению с самолетами И -17 или И-180. Продувки показали, что если общее сечение фюзеляжа в этом месте овальное, а не грушевидное (при узкой кабине), то хотя мидель увеличивается сопротивление снижается. Гаргрот бы/ слегка понижен, а его часть сразу за сиденьем пилота стала прозрачной. Она должна была открываться вбок на петлях по правому борту, как на немецком Ме-109.

Проект «62» в первоначальном варианте унаследовал от И-180 заднюю центровку, малый запас статичесш' устойчивости и «короткое плечо» горизонтального оперения. Такие самолеть менее инертны по тангажу и более маневренны, но отличаются большими нагрузками на все рулевые поверхности в т.ч. на элероны из-за «перекрестного» влияния аэродинамических сил. Обычно они опасны в штопоре.

Заказчик настоятельно требовал сместить центровку И-180 вперед в положение 20-22% САХ, а запас статической устойчивости довести до 6-10%. На испытаниях был ряд неприятных эпизодов по этому поводу, однако Поликарпов и его подчиненные упорно утверждали, что эти особенности самолета не могли повлиять ни на гибель Чкалова на И-180-1, ни на аварию Сузи на И-180-3. Тем не менее, Поликарпов решил пересмотреть компоновку И-62, удлинив хвостовую часть и сдвинув крыло назад, чтобы удовлетворить требованиям Заказчика и рекомендациям ЦАГИ, в частности, доктора технических наук профессора Журавченко. В заключении, подписанном в мае 1940 г., говорилось, что штопорные свойства удлиненного самолета сравнимы с И-16 «обладающим исключительно хорошим выходом из штопора» - именно так тогда считали! Но из-за большего разноса масс по длине фюзеляжа ожидалось запаздывание и появление значительного кабрирующего момента, препятствующего даче ручки от себя, что необходимо для перевода самолета в нормальный полет.

Еще в ходе работ по И-17 в 1930-х гг. был разработан и продут в аэродинамических трубах ЦАГИ ряд компоновок истребителей с предельно уменьшенным крылом, набранным новыми скоростными профилями. В то время на специалистов всего мира произвели сильнейшее впечатление достижения гоночных самолетов - в октябре 1934 г. итальянский гидроплан Макки М.С. 72 достиг фантастической скорости 709 км/ч в т.ч. и благодаря очень маленькому крылу. Он долго разбегался, но весьма резво набирал высоту, что считалось ценным для перспективного перехватчика, а ухудшение маневренности, управляемости и увеличение потребных размеров аэродрома казалось не существенным.

Под влиянием таких экспериментальных самолетов удельная нагрузка на крыло новых истребителей также стала расти. Если величина порядка 100 кг/м2 с боевым весом (75% топлива) у моноплана И-16 для 1935 г. считалась большой, то к концу 1930-х гг. никого уже не удивлял показатель 150-170 кг/м2. Даже у очень легкого истребителя Хейнкель Не 100D-1 из-за очень маленького (всего 14,5 м2) крыла она была 172 кг/м2 на взлете и 167 с боевым весом. Для нового истребителя Поликарпов предложил крыло площадью 15,5 м2 - на метр больше, чем у И-16 и примерно на 0,5 м2 меньше, чем у И-180-3. С ним удельная нагрузка получалась примерно такая же, как у Не 100.

Еще в начале века немецкие физики Мах и Прандтль доказали, что с приближением течения газа к скорости звука в нем возникают «волны сжатия», которые резко повышают аэродинамическое сопротивление обтекаемого таким потоком объекта. Тогда до скорости звука авиации было еще далеко, но уже при 600-650 км/ч поправка Прандтля приобретала ощутимое значение. Физическая суть явления была не ясна, например лишь много позже выяснили, что давление в «волне Маха» растет не плавно, а скачкообразно, а в других местах самолета возможно и разрежение, также негативно влияющее на аэродинамику, но было понятно, что для выхода на рубеж 700 км/ч уже нужно менять профили крыла.

Авиация и Космонавтика 2016 10 - img_89.jpg

Купол ниши колеса основной стойки шасси самолета И-185 - сборная конструкция из дюралевых выколоточных деталей

Авиация и Космонавтика 2016 10 - img_90.jpg

Основная стойка шасси «типа Мессершмитт» истребителя И-185 в отличие от пирамидальных «ног» И-16 и И-180 состояла только из одного жидкостно-газового амортизатора и не имела вспомогательных подкосов

Первые такие профили были разработаны в середине 1930-х гг. в США аэродинамической лабораторией NACA. От Clark-Y, применяемых на И-16 и И-15, они отличались меньшим радиусом носка, оттянутой назад точкой максимальной толщины и более «полной» нижней частью. Это давало некоторое снижение сопротивления на больших скоростях, но не были до конца изучены их срывные характеристики. Профили серии NACA 230 были закуплены в Америке, но до выяснения штопорных свойств ЦАГИ не рекомендовал их применять. Тем не менее, Поликарпов взял такой профиль для И-180, а затем и для нового самолета.

Обеспечить на взлете и посадке достаточную подъемную силу должны были щитки-закрылки, занимавшие весь размах крыла кроме зоны элеронов, а для стабилизации потока в зоне, где срыв наиболее вероятен и опасен, потому что чреват потерей управления по крену и переходом в штопор, он применил автоматические предкрылки. Они выдвигались пружинами, как только скорость и давление набегающего потока падали до критической величины. На передней кромке появлялась щель, через которую воздух из области повышенного давления под крылом перетекаел наверх, стабилизируя обтекание несущей поверхности.

Оригинальный текст книги читать онлайн бесплатно в онлайн-библиотеке Knigger.com