"Авиация и космонавтика 1999 11" - читать интересную книгу автора

Двухмоторный скоростной истребитель Н.И. Ефремова

Сотрудник ЦАГИ Ефремов известен сделанным им еще в 1935 г. предложением использовать тепло выхлопа мотора и водорадиаторов для создания дополнительной реактивной тяги и повышения тем самым летных данных самолетов.

Для реализации этого предложения отбираемое тепло должно было поступать в специальный реактор, представлявший собой своеобразный прямоточный воздушно-реактивный двигатель. В 1939 г. коллегия НКАП одобрила это предложение.

В начале августа 1939 г. Ефремов разработал эскизный проект скоростного двухмоторного двухместного истребителя, в основу которого и была положена идея использования выхлопных газов и радиаторного тепла для увеличения эффективной мощности моторов. Речь об этом проекте пойдет несколько ниже. Ефремов полагал также, что в случае замены консолей крыла истребителя на консоли большей площади, самолет может быть использован как легкий скоростной бомбардировщик. Можно предположить, что именно этот вариант явился основой разработанного Ефремовым совместно с другим сотрудником ЦАГИ А.Д.Надирад-зе проекта бомбардировщика с шасси на воздушной подушке. Известно, что вместо постройки специального самолета, авторам было предложено реализовать идею создания бомбардировщика с шасси на воздушной подушке, используя серийный самолет Пе-2. В 1941-42 годах они вели работу в этом направлении.

Вернемся теперь к проекту скоростного истребителя. В своем письме к К.Е. Ворошилову от 15 октября 1940 г. И.И. Шахурин сообщал, что проект истребителя рассматривался 3 августа 1940 г. в экспертной комиссии НКАП под председательством Академика Б.Н. Юрьева. Комиссия сделала заключение о целесообразности экспериментальной проверки предложения и рекомендовала оборудовать реактором истребитель И-16 с мотором М-62 с турбокомпрессором и провести испытания в ЦАГИ. Испытания были закончены к 17 августа 1940 г. Скорость на высоте 3000 м возросла на 16 км/час; а на высоте 8000 м-на 26 км/час. Кроме того, было установлено, что яркое пламя выхлопа мотора, сопутствующее обычному самолету с турбокомпрессором, устраняется при применении реактора Ефремова, благодаря чему улучшается маскировка самолета и снижается ослепление летчика во время ночных полетов. Результаты показывают, что предложение Ефремова является ценным и заслуживает внимания, как дающее значительное увеличение скорости самолета с турбокомпрессорами. При этом вес установки составлял 25 кг. Было очевидно, что положительный эффект должен был повышаться на самолетах с большими скоростями полета. В связи с этим, целесообразно провести эксперимент на одном из существующих скоростных самолетов. Строить специальный самолет преждевременно.

Ф.А. Астахов (ВВС) также считал, что строить специальный самолет не следует, так как испытания реакторной установки на И-16 еще не закончены. В частности, нет оценки влияния реактора на маневренность самолета и его поведение при подъеме, планировании и пикировании, виражах и фигурах высшего пилотажа.

В письме члена Секретариата Комитета Обороны М.И. Пугаева в адрес Начальника ЦАГИ И.Ф.Петрова сообщалось, что Шахурин и командование ВВС считают предложение Ефремова ценным и заслуживающим внимания.

Он писал: "Для всесторонней экспериментальной проверки считаю целесообразным оборудование реактором одного из существующих скоростных самолетов. Проектирование и постройку специального самолета оборудованного реактором признать преждевременной. Ворошилов с этим мнением согласился: "Прошу поставить в известность Ефремова. Одновременно прошу ежемесячно сообщать в Комитет Обороны о ходе испытаний реакторных установок".

23 августа 1940 г. Ефремов направил в Комитет Обороны письмо с просьбой решить вопрос о строительстве предлагаемого им самолета. В нем он отмечал, что по результатам испытаний реактора на И-16 с мотором М-62 и турбокомпрессором на высоте 3000 м прибавка скорости полета составила 16 км/час, что соответствовало приросту эквивалентной мощности мотора равной 100 л.с. (12,2 %), на высоте 7000 м - 20 км/ час, соответственно, прирост мощности - 110 л.с. (14,4 %) и на высоте 8000 м - 26,5 км/час, 140 л. с. (17 %). Тем самым создаются новые ресурсы для увеличения скорости полета.

Секретариат Комитета Обороны 25 октября 1940 г. посчитал целесообразным письмо Ефремова с обсуждения снять и просьбу о постройке самолета отклонить.

В результате ни один из основных главных конструкторов, создававших в то время скоростные истребители, не взял на себя обузу оборудовать свой самолет реактором Ефремова. Исключение составили лишь Н.И. Гудков, разработавший эскизный проект модификации истребителя ЛаГГ-3 под реактор, и М.М.Паши-нин предусмотревший в эскизном проекте первого варианта истребителя И-21 использование реактора. Но эти проекты не были реализованы. Вскоре грянула война, и на скоростных самолетах ограничились лишь использованием реактивных патрубков. Прибавка в скорости при этом была менее существенной и не использовался важный для ночных истребителей эффект снижения яркости выхлопа, который обеспечивал реактор.

Что же представлял собой предложенный самолет? Прежде всего, в качестве моторов были выбраны М-106, для которых в то время предполагалась номинальная мощность на расчетной высоте 6000 м равная 1000 л.с. Конструктор полагал, что на максимальной скорости полета можно будет получить дополнительный прирост эффективной мощности мотора - в 700 л.с. Для обоснования этого утверждения Ефремов провел специальные термодинамические расчеты. Была выбрана нормальная скоростная схема двухмоторного истребителя, отличающаяся изяществом форм, продуманностью конструктивных решений, мощным вооружением и отличающаяся относительно небольшими размерами.

Самолет представлял собой свобод-нонесущий моноплан с низкорасположенным крылом и двумя моторами, расположенными на передней кромке крыла.

Фюзеляж деревянной конструкции типа монокок, состоящий из трех ча-стей-передней,средней и задней.В передней части фюзеляжа расположена кабина летчика, закрытая фонарем с остеклением из плексигласа. В центральной части фюзеляжа размещены бомбоотсек и кабина стрелка с остеклением в верхней части также из плекси гласа.

Крыло металлической конструкции, двухлонжеронное. Лонжероны сварной конструкции из хромонсилевых труб. Обшивка носка крыла и верхняя часть его (до второго лонжерона) из листового дюралюмина, а остальная часть крыла обшита полотном. Крыло состояло из схемного центроплана и двух отъемных консолей. Имело поперечное V с углом равным 4°. Профиль крыла из соображений обеспечения высокой скорости полета и требований прочности принят B.B.S. с относительной толщиной в сечении центроплана равной 15%, а на конце консолей - 8%.

Для уменьшения посадочной скорости на крыле установлены щитки типа "Шренк". Элероны обычного типа, статически сбалансированные, имели осевую компенсацию и триммеры. Силовая установка предусматривала использование двух моторов М-106, установленных в передней кромке, центроплана, на продолжении хорды крыла. Винты металлические, трехлопастные, диаметром 3,0 м, с постоянным числом оборотов. Моторамы сварной конструкции, капоты съемные.

Охлаждение моторов водяное, под давлением. Радиаторы смонтированы в специальных установках - реакторах, размещенных над центропланом сзади моторов. В реакторы отводились и выхлопные газы моторов.

Бензиновые баки расположены в фюзеляже и в центроплане. Емкость фюзеляжного бака - 960 л, а общая емкость центропланных баков составляла 560 л. Два маслобака общей емкостью 100 л, размещались в мотогондолах. Хвостовое оперение свобод-нонесущего типа, металлической конструкции с дюралевой обшивкой. Стабилизатор неподвижный в полете, но предусмотрена была регулировка его на земле. Вертикальное оперение разнесенной конструкции. Горизонтальное оперение имело поперечное V с углом по отношению к горизонтали равным 10°. Рули высоты и направления статически сбалансированы, имели осевую компенсацию и триммеры.

Шасси трехколесное с носовым колесом. Такая схема была выбрана с учетом имеющейся нагрузки на крыло и из соображений облегчения посадки для летчиков средней квалификации. В хвостовой части самолета было предусмотрено дополнительное хвостовое колесо, предохраняющее хвостовую часть фюзеляжа на нерасчетных режимах посадки. Шасси, включая основные колеса, носовое и хвостовое колесо, убирающееся в полете. Основные колеса убирались в мотогондолы, носовое колесо - с поворотом назад в носовую часть фюзеляжа, хвостовое - в хвостовую часть фюзеляжа. Основные колеса тормозные. Переднее колесо самоориентирующееся. Управление самолетом было возможно только из кабины летчика. На самолете было предусмотрено использование стандартного для двухмоторных истребителей оборудования.

Наступательное вооружение включало устанавливаемые в носу самолета две пушки ШВАК калибра 20 мм и две пушки М.Е. Березина, так было приведено в объяснительной записке, но судя по схемам, приведенным в эскизном проекте, и учитывая, что к моменту разработки его пушки Б-20 еще не существовали, скорее всего, предусматривалось использование пулеметов Березина калибра 12,7 мм.

Оборонительное вооружение включало пулемет ШКАС в верхней стрелковой установке стрелка для стрельбы вверх и назад и пулемет ШКАС в люковой установке для стрельбы вниз и назад. В перегрузку могли использоваться бомбы общим весом до 400 кг. Самолет предназначался для активного воздушного боя (прежде всего для борьбы с бомбардировщиками), но, по мнению конструктора мог использоваться и как истребитель сопровождения (при размещении

В знаменателе приведены данные, полученные без использования реактора, в числителе - с использованием реактора. Время подъема на высоту приведено без учета реактора.

Следует отметить, что существенный выигрыш для И-16 был получен за счет использования интенсивного источника тепла - турбокомпрессора. Будучи пессимистами, авторы статьи полагают, что на самолете Ефремова можно было ожидать с учетом, с одной стороны, более высокой скорости полета, а с другой, наличия менее интенсивных источников тепла, получения прироста мощности силовой установки не более чем на 25%. Если бы проект был реализован, то следовало бы ожидать, что на самолете были бы применены моторы М-105. С учетом этого тяговооружен-ность самолета при нормальном полетном весе могла характеризоваться дополнительного бензобака в бомбо-отсеке), и как штурмовик, а, как уже упоминалось выше, при смене консолей на консоли увеличенной площади и как легкий скоростной бомбардировщик.

Нормальный полетный вес самолета составлял 4920 кг, а при перегрузке

- 5350 кг. Длина самолета составляла 10,4 м, размах крыла - 14,4 м, несущая поверхность - 28,2 м2, удлинение крыла - 7, нагрузка на крыло нормальная- 174 кг/м2, в перегрузочном варианте - 190 кг/м2, нагрузка на мощность, соответственно, 1,45 кг/ л.с. и 1,57 кг/л.с. Мощность отнесенная на м2 крыла относительно высокая - 121 л.с. (на расчетной высоте с учетом приращения мощности за счет реактора).

Практический потолок без реактора - 11200 м, с реактором - 13000 м. Максимальная дальность полета с нормальным взлетным весом - 1210 км, с перегрузочным (за счет дополнительного топлива) весом - 2110 км.

Посадочная скорость со щитками с учетом выгорания горючего и расхода боеприпасов - 120 км/час, без учета - 130 км/час. Длина разбега - 512 м. Данные по максимальным скоростям полета и скороподъемности, полученные в эскизном проекте приведены ниже.

такими показателями, как нагрузка на мощность силовой установки 1,90 кг/л.с. и мощность, отнесенная к несущей поверхности 92,00 л.с./м2. Соответственно, максимальная скорость полета на расчетной высоте могла составить 640-650 км/час, а скороподъемность 15,0-16,0 м/сек. Эти результаты были бы сопоставимыми с результатами, получаемыми для самолетов аналогичного назначения, снабженных моторами АМ-37, менее доведенными, имеющими больший вес и больший удельный расход топлива, что давало бы явные преимущества от использования реакторов Ефремова. К этому следует добавить эффект пламягашения, расширяющий возможности использования истребителя Ефремова в качестве ночного.