Неизвестный Яковлев. «Железный» авиаконструктор

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».

Як-1М «Дублер» завода № 115 с М-105ПФ винтом ВИШ-105СВ01 в НИИ ВВС. Построен в сентябре, фото сделано в октябре 1943 года

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.

Як-1М

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.

Летчик-испытатель Леонид Расторгуев в кабине самолета Як-3 с мотором М-105ПФ-2

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.

Схема самолета Як-3

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.

Подбитый Ме-109 на фоне Як-3 из полка «Нормандия – Неман»

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-3, июнь 1943 года, район Курска. Старшина П.М. Романов за зарядкой оружия

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.

Як-3 на полевом аэродроме

Что касается ФВ-190Ф-4, то преимущество, за исключением дальности, было полностью на стороне отечественного истребителя.

Як-1М запустили в серийное производство на Саратовском авиазаводе в соответствии с постановлением ГКО от 26 октября 1943 года под обозначением Як-3. Переход от выпуска Як-1 к Як-3 должен был происходить без снижения объемов изготовления предшественника. Первый серийный экземпляр Як-3 (заводской № 0601) построили 1 марта 1944 года, и спустя неделю состоялся его пробный 10-минутный полет.

Вооружение самолетов первых двенадцати серий состояло из пушки МП-20 и пулемета БС. В таком виде было выпущено 197 машин, и лишь с 13-й серии перешли к сдаче самолетов с пушкой МП-20 и двумя БСами.

Летные данные истребителей переходного периода заметно ухудшились. Так, максимальная скорость снизилась на 15–20 км/ч, время набора высоты 5000 метров возросло на 0,5 минуты, практический потолок упал на 500 метров, а время виража на 1000 метрах увеличилось на одну-две секунды. Естественно, Як-3 стал набирать меньшую высоту на боевом развороте.

Ремонт Як-3, 273 иад

Причин тому было немало. Это низкая культура производства, повлекшая за собой утяжеление машины (до 45 кг) и уменьшенный запас горючего, и, конечно, низкое качество отделки внешней поверхности истребителя. Эти недостатки удалось устранить совместными усилиями ОКБ, ЛИИ и ЦАГИ совместно с серийными заводами, и, начиная с 16-й серии, самолеты стали соответствовать по своим летным данным «Дублеру».

В ходе войсковых испытаний дал о себе знать серьезный дефект, свойственный машинам с крылом смешанной конструкции. На самолете № 0208 сорвало обшивку во время воздушного боя при выводе из пикирования. Укрепить обшивку пытались путем увеличения площади приклея, усиления крепления обшивки с помощью шпилек и болтов, но полностью избавиться от опасного дефекта удалось, лишь перейдя к цельнометаллическому крылу.

Як-3 завода № 292

В ходе серийного производства постоянно проводились контрольные испытания самолетов как на заводе, так и в НИИ ВВС. Так, осенью 1944 года провели заводские испытания четырех Як-3 и эксплуатационные одного истребителя № 0528, показавшие, что их летные и весовые данные находятся в пределах, заданных техническими условиями заказчика.

Весной 1945 года на контрольные испытания в НИИ ВВС, проходившие с 23 марта по 9 апреля, поступил самолет № 2229 Саратовского авиазавода. На крыле усилили средние части нескольких нервюр, установили дополнительные замки на центропланные щитки, закрывавшие после уборки основные опоры шасси, сборник конденсата между компрессором АК-50 и прямоточным фильтром, заменили маслорадиатор.

Выяснилось, что на самолете сохранились дефекты, выявленные в ходе контрольных испытаний машины № 1112 (сентябрь 1944 г.), а трубка Вентури, питавшая гироскопические приборы и установленная в выходной части тоннеля водорадиатора, не обеспечивала необходимого перепада давления для нормальной работы указателя поворота.

Максимальные горизонтальные скорости истребителя оказались заниженными по сравнению с установленными постановлением ГКО от 26 октября 1943 года на 10–11 км/ч при кране шасси, поставленном на уборку, и на 22–25 км/ч – в его нейтральном положении. Дальность радиопередачи не превышала 60 км, а емкость бензобаков сократилась на 12 литров.

Кроме этого, отмечалось, что сферический козырек фонаря искажал видимые через него предметы и на нем отсутствовало переднее бронестекло. Несмотря на то что опыт Великой Отечественной показал, что немцы избегали лобовых атак и вероятность поражения летчика с передней полусферы была ничтожна, заказчик продолжал настаивать на переднем бронестекле, но на Як-3 его так и не установили, ограничившись задней прозрачной броней.

Усилия на ручке управления самолетом были чрезмерными, а эффективность руля высоты – мала. Были отмечены и другие недостатки. Хотя самолет испытания не выдержал, промышленность продолжала выпуск Як-3, а военпреды их принимали.

Вслед за машиной № 2229 на контрольные испытания в НИИ ВВС поступил самолет № 4145, выпущенный в мае тем же заводом. По сравнению с предшественником на нем улучшили аэродинамику за счет уменьшения волнистости обшивки, более тщательной подгонки капотов, лючков и зализов. На средние щитки шасси поставили дополнительные замки, усилили купола колес шасси и киль, заменив промежуточные нервюры основными, а скользящие подшипники качалок тяг – шариковыми. Тогда же в системе всасывания мотора появился противопыльный фильтр, прошедший испытания в НИИ ВВС на машине 03–22.

Як-3 1-го гиап. 1947 год

Испытания показали, что истребитель № 4145 полностью соответствует требованиям ГКО от 26 октября 1943 года, хотя в нем и сохранились некоторые, ранее обнаруженные дефекты. В частности, не устранили большие усилия на ручку управления самолетом от элеронов, отсос щитков шасси на повышенных скоростях и искажение сферическим козырьком (по-прежнему не имевшим бронестекла) видимых предметов. К тому же установка трубки Вентури в выходной части тоннеля водорадиатора искажала показания указателя поворота. Отмечалась и недостаточная дальность двухсторонней радиосвязи. Лишь после войны на истребителях стали крепить излучатель антенны к мачте, что значительно увеличило дальность радиосвязи.

Выпуск Як-3 с мотором ВК-105ПФ2, пушкой МП-20 и двумя пулеметами БС продолжался как минимум до лета 1945 года.

В 1944 году на выпуск Як-3 перешел завод № 31 в Тбилиси. В начале апреля того же года был построен первый экземпляр машины № 310001 с двигателем ВК-105ПФ2, и с 11 апреля по 25 мая проходили его заводские испытания. Ведущими по машине были инженер И. А. Шабанов и летчик С. Г. Плыгунов.

Дважды Герой Советского Союза А.С. Смирнов около Як-3. 28-й гвардейский иап. 1946 год, Румыния

В ходе испытаний выявили целый букет дефектов: 25 – по планеру, четыре – по шасси, десять – по силовой установке, пять – по вооружению и восемь – по спецоборудованию. Из них лишь десять (20 %) можно отнести к конструктивным недостаткам. Замечания заказчика учли и менее чем за два года сдали военным 960 машин.

Эксплуатационные испытания самолета № 0528 Саратовского авиазавода, проходившие с 14 ноября 1944-го по 6 июня 1945 года (общий налет 72 часа), показали, что после наработки двигателем 95 часов максимальная скорость у земли снижалась на 10 км/ч, на 1-й границе высотности – на 5 км/ч и на 2-й границе высотности – на 19 км/ч. При этом 1-я граница высотности снизилась на 250 метров, а 2-я – на 350 метров. Время набора высоты 5000 метров возрастало на 18 секунд. Других замечаний к машине практически не было.

В марте 1945 года в НИИ ВВС завершились испытания трофейного истребителя ФВ-190A-8, вооруженного двумя 20-мм пушками и двумя 13-мм пулеметами. Воздушный бой, проведенный с Як-3 ВК-105ПФ2, показал, что наш истребитель обладает значительным преимуществом над «немцем» в маневренности и скороподъемности и лишь незначительно уступает в максимальной скорости у земли при работе двигателя ФВ-190А-8 на форсаже, что позволяло ему уходить от преследования. На горизонталях Як-3 заходил в хвост «немцу» через 1,5–2 виража. В вертикальной плоскости Як-3 сохранял превосходство в высоте, а на пикировании Як-3 быстрее разгонялся, что позволяло не только захватывать инициативу в бою, атакуя противника, но и уходить от него. При этом следовало учитывать, что Як-3 быстрее разгонялся и превосходил ФВ-190A-8 в начале пикирования на меньших скоростях, а на больших скоростях увеличение скорости происходило медленнее.

В ходе серийного производства Як-3, как, впрочем, и другие самолеты, проходил контрольные испытания в НИИ ВВС и ЛИИ. Как правило, после снятия основных летных данных самолеты отправлялись заказчику, но 17 мая 1945 года произошла авария, едва не переросшая в катастрофу. Накануне летчик-испытатель И. В. Эйнис выполнил на Як-3 полет на высший пилотаж, а точнее, на проверку прочности в полном соответствии с заданием. Все прошло хорошо, если не считать, что основные опоры шасси выпустились не одновременно, а с большим интервалом. Причем «солдатик» – механический указатель положения шасси левой опоры – вышел не в своем месте, а рядом, пробив фанерную обшивку крыла. Но на это никто не обратил внимания. Следует учесть, что необходимые параметры полета самолета были зафиксированы бортовыми самописцами, и, судя по всему, перегрузки в том полете не превышали эксплуатационных значений.

Як-3 с фотокинопулеметом С-13 на аэродроме ЛИИ

Затем в кабину самолета сел С. Н. Анохин. Ему предстояло сделать 12 режимов с перегрузками. Первые два прошли благополучно, но на третьем Сергей Николаевич не включил самописец, и режим пришлось повторить. Позже Марк Лазаревич Галлай так описывал происшедшее: «Начав очередную фигуру, он (Анохин) услышал громкий треск, и в то же мгновение машина рванулась в сторону так резко, что летчика со страшной силой ударило виском о фонарь кабины, а рукой и плечом – об ее жесткий борт.

У самолета отлетело крыло!»

Летчику стоило огромных усилий и самообладания сбросить фонарь и выпрыгнуть с парашютом из беспорядочно падающего к земле самолета. Анохин получил тяжелые ранения и потерял левый глаз…

Испытания Як-3 с мотором ВК-105ПФ2 продолжались до завершения серийного производства машины.

А.С. Яковлев, П.Я. Федрови и О.К. Антонов у самолета Як-3

Осенью 1944 года выдержала государственные испытания и была принята на вооружение авиационная 20-мм пушка Б-20, созданная М. Е. Березиным на базе одноименного пулемета калибра 12,7 мм, под тот же патрон, что и ШВАК. Самым большим достоинством орудия по сравнению с пушкой ШВАК был меньший на 17 кг вес. Естественно, что авиаконструкторы не заставили себя ждать и сразу же начали примерять новое орудие на свои самолеты.

Не осталось в стороне и ОКБ-115, разместившее на истребителе, получившем впоследствии обозначение Як-3П (пушечный), в соответствии с постановлением ГКО от 29 декабря 1944 года сразу три «ствола»: мотор-пушку Б-20М и две синхронных Б-2 °C с общим боекомплектом 380 патронов. В итоге секундный залп трехпушечной батареи по сравнению с предыдущим вариантом вооружения Як-3 возрос на 0,702 кг.

Управление стрельбой из всех орудий осуществлялось с помощью пневмоэлектрического механизма. Для Б-20М применили пневмоперезарядку взамен механической у МП-20.

В трехпушечную машину переделали два серийных Як-3, на которых усилили средние части нервюр крыла (увеличили их площадь проклейки с обшивкой, установили замки на дополнительные щитки шасси и улучшенные бензиномеры с увеличенной до 160 градусов шкалой, трубку Вентури перенесли из туннеля водорадиатора в зализ крыла. Тогда же радиопередатчик РСИ-3 заменили на РСИ-3М-1. Были и другие, более мелкие изменения.

На государственные испытания, проходившие с 23 марта по 9 апреля 1945 года, предъявили самолет № 1630. Ведущими по машине были инженер И. А. Колосов и летчик В. Г. Иванов. За тот период выполнили 37 полетов общей продолжительностью 17 часов 39 минут.

Испытания показали, что на самолете сохранились крупные дефекты, ранее отмеченные в ходе контрольных проверок серийных машин, максимальные горизонтальные скорости были на 15–25 км/ч ниже заданных постановлением ГКО вследствие отсоса щитков шасси в полете и волнистой поверхности крыла. Мала была и дальность двухсторонней радиосвязи, не превышавшая 55–60 км при заданных 100 км. Кроме этого, выявили отставание обшивки киля, чрезмерные нагрузки на ручку управления самолетом, недостаточную прочность кронштейна крепления гидроцилиндра спуска пушки Б-20М и другие дефекты.