(Продолжение. Начало в №№ 3-6 - 1999 и в № 1 - 2000)

Через тернии - к "звездам"

Если в конце тридцатых годов почти все молодые советские авиаконструкторы, создававшие истребители, ориентировались только на моторы жидкостного охлаждения, то в 1941 г. их негативное отношение к двигателям воздушного охлаждения было существенно поколеблено. Перемена во взглядах произошла в связи с появлением М-82 - 14-цилиндровой двухрядной "звезды", сконструированной под руководством одного из наиболее опытных отечественных моторостроителей Аркадия Дмитриевича Швецова. В отличие от предшественников, М-82 имел укороченный до 155 мм ход поршня, что позволило существенно уменьшить наружный диаметр мотора - до 1260 мм вместо 1375 мм. Двигатель отличался довольно напряженными удельными параметрами: взлетной литровой мощностью 41,3 л.с./л и средним эффективным давлением 15,5 кгс/см2. Его мощность на взлете составляла 1700 л.с., оставляя далеко позади любой из серийных отечественных моторов, в том числе и специально разработанный для штурмовика маловысотный АМ-38.

Однако мотор М-82 был запущен в серию лишь незадолго до нападения Германии, страдал множеством "детских болезней" и требовал кропотливой доводки. Мало кто из авиаконструкторов, уже хлебнувших лиха при устранении дефектов винтомоторных установок на базе М-105 или АМ-35А, горел желанием вновь окунуться в омут головоломных проблем. Только многоопытный Н.Н. Поликарпов, по-прежнему убежденный в достоинствах "звезд", спроектировал свой новый истребитель И-185 под опытный 18-цилиндровый мотор М-71 (Nвзл = 2000 л.с.) и серийный, но менее мощный М-82. Тут вмешался наркомат авиапромышленности, в мае 1941 г. настойчиво "порекомендовавший" всем авиационным ОКБ проработать варианты боевых машин, в том числе и истребителей, с "восемьдесят вторым" мотором.

В числе наиболее "законопослушных" конструкторов оказался заместитель наркома А.С. Яковлев, уже в августе 1941 г. отдавший распоряжение о создании истребителя Як-7 М-82А. Правда, как отмечал А.Т. Степанец, бывший ведущий инженер НИИ ВВС по истребителям Яковлева, работа эта "носила чисто экспериментальный характер". Ранней осенью 1941 г. яковлевские "ястребки" заслуженно считались лучшими истребителями в ВВС РККА. И все же проанализировать возможности своей машины с новым перспективным мотором Александр Сергеевич счел полезным. Помимо двигателя, на Як-7 М-82А изменили состав вооружения (установили две пушки ШВАК в крыле плюс синхронный пулемет УБС в фюзеляже), ввели дополнительные бензобаки (более мощный мотор был и более "прожорливым"), выполнили другие переделки. Из-за переезда яковлевского ОКБ-115 в Новосибирск работа затянулась. Лишь в конце января 1942 г. экспериментальный истребитель, пилотируемый П.Я. Федрови, смог впервые подняться в воздух.
По расчетам самолет должен был иметь максимальную скорость 615 км/ч на высоте 6400 м, практический потолок 10 000 м и время набора высоты 5000 м - 5,61 мин. На деле результаты испытаний оказались куда менее впечатляющими. Во-первых, из-за низкой надежности пришлось трижды заменять двигатель. Во-вторых, на второй скорости нагнетателя добиться нормальной работы М-82А не удалось вообще, поэтому максимальную скорость 571 км/ч удалось зафиксировать только на первой границе высотности 2860 м. Примерно такую же скорость развивал обычный серийный Як-7, но его штатный мотор М-105П обладал куда более высокой надежностью. В-третьих, оказалось невозможным установить винт требуемого диаметра (3,2 м), поскольку основные стойки шасси были слишком короткими. Словом, доводка машины требовала стольких усилий и переделок, что Яковлев предпочел махнуть на нее рукой.

По-иному складывались дела в конструкторских коллективах, создавших МиГ и ЛаГГ. Поздней осенью 1941 г. А.И. Микоян узнал, что в новом году серийное производство его истребителя будет свернуто: во-первых, по причине неудовлетворительных летных качеств МиГа, не способного на равных сражаться с "мессерами", а, во-вторых, чтобы переключить все мощности завода № 24 на производство двигателя АМ-38 для штурмовика Ил-2. Последний, по мнению И.В. Сталина, был нужен Красной Армии "как воздух, как хлеб".

Микояновское ОКБ срочно приступило к разработке истребителя И-210 с мотором М-82А. За основу, естественно, взяли МиГ-3, переделав переднюю часть фюзеляжа, ставшую заметно шире, изменив конструкцию фонаря и по-новому расположив маслорадиатор. Вооружение машины состояло из трех синхронных пулеметов УБС, установленных в фюзеляже. В ноябре-декабре 1941 г. были построены пять экземпляров И-210, первый из них в декабре "попробовал воздух". Едва набрав скорость, летчик В.Е. Голофастов столкнулся с тряской хвостового оперения. Из-за плохой герметизации мотоотсека аэродинамическое сопротивление самолета оказалось куда больше расчетного. На высоте 6150 м истребитель развивал максимальную скорость 565 км/ч, уступая Bf 109F-4 на 30:35 км/ч, а серийному МиГ-3 - почти на 80 км/ч. Кроме того, неблагополучно обстояло дело и с маневренностью, как с горизонтальной, так и с вертикальной (время набора высоты 5000 м - 6,7 мин). Таким образом, применение мощного мотора не обеспечило повышения летных качеств истребителя. Но, в отличие от Яковлева, Микоян был фактически "приперт к стенке" обстоятельствами, что заставило его продолжить доводку машины.

После многомесячных испытаний одного из И-210 в аэродинамической трубе стали ясны направления совершенствования его аэродинамики. Тем временем мотористы Швецова тоже не стояли на месте и разработали форсированный вариант мотора - М-82Ф взлетной мощностью 1850 л.с. В декабре 1942 г. микояновцы приступили к проектированию значительно улучшенного истребителя И-211, но только в августе 1943 г. самолет был готов, и Голофастов поднял машину в воздух. На этот раз результат получился что надо. Максимальная скорость И-211 на второй границе высотности составила 670 км/ч, высоту 5000 м он набирал всего за 4 мин. Однако время было безвозвратно упущено: в серийном производстве уже находился Ла-5Ф.

Как известно, судьба развела создателей ЛаГГ-3 вскоре после начала его серийного производства, но все трое независимо друг от друга пришли к мысли о целесообразности замены М-105П более мощным мотором. М.И. Гудков первым предложил установить М-82 на планер ЛаГГа еще в марте 1941 г., однако затем увлекся разработкой варианта ЛаГГ-3 с 37-мм пушкой. Только после нападения Германии на Советский Союз он вернулся к своей идее, и уже в сентябре новый истребитель, получивший наименование Гу-82, поднялся в воздух. Компоновка винтомоторной установки на самолете была заимствована от легкого бомбардировщика Су-2, в одном из вариантов оснащавшегося М-82. Гу-82 неплохо летал, но вскоре Гудкову и его ОКБ пришлось эвакуироваться в Новосибирск. Наркомат авиапромышленности, ознакомившись с первым результатами испытаний, стал готовить постановление о начале серийного производства Гу-82. Явно преждевременному решению воспротивилось руководство горьковского завода № 21, не заинтересованного в ломке налаженной серии ЛаГГ-3. Во второй половине 1941 г. именно ЛаГГами укомплектовывалось большинство новых и переформированных истребительных авиаполков (42 авиаполка, в то время как МиГами - 37, а Яками - всего 19). Постепенно вопрос о серийном производстве Гу-82 "замотали", тем более что и сам Гудков не проявил необходимой настойчивости.

Истребитель ЛаГ-5 с мотором М-82, созданный В. Горбуновым на тбилисском заводе № 31, также не стал серийным. Реальный успех выпал на долю С.М. Лавочкина, хотя путь к нему оказался чрезвычайно трудным. В феврале 1942 г. заместитель наркома А.С. Яковлев сумел убедить руководство страны в целесообразности прекращения серийного производства ЛаГГ-3 на горьковском заводе и развертывания постройки Як-7 на освободившихся мощностях. Но Семен Михайлович не опустил руки: с немногими оставшимися сотрудниками в том же феврале он сумел закончить изготовление опытного ЛаГГ-3 М-82. Не располагая временем для существенных переделок, лавочкинцы просто заменили мотораму новой, на которой смонтировали взамен М-105П куда более "лобастый" М-82. Для плавного сопряжения с обводами капота мотора по бокам фюзеляжа надставили вторую обшивку.

Первые же полеты показали, что установка М-82 пошла на пользу: истребитель прибавил в скорости у земли на целых 10 % по сравнению с серийным ЛаГГом. Об успехе немедленно сообщили А.Д. Швецову, а тот - секретарю Молотовского обкома ВКП(б) Н. Гусарову (моторы М-82 строились на заводе № 19 в Молотове - так тогда называлась Пермь). Последний, как и секретарь Горьковского обкома М. Родионов, немедленно доложил о новом истребителе И.В. Сталину. Практически одновременно к председателю ГКО попал доклад летчика-инженера А. Никашина, летавшего на ЛаГГ-3 М-82 и высоко его оценившего.

В конце апреля 1942 г. срочно созданная госкомиссия прибыла на горьковский авиазавод. В нее вошли инженеры и летчики от НИИ ВВС и ЛИИ НКАП. Для вынесения вердикта о судьбе нового ЛаГГа комиссии потребовалось всего шесть летных дней. Первый вылет А. Якимов совершил 21 апреля 1942 г. "Самолет многообещающий", - гласило его заключение. Вместе с тем, летчик обратил внимание, что в кабине чрезвычайно жарко. Особенно припекало от маслобака, находящегося под ногами летчика. Пришлось пойти на серьезные доводочные работы. Государственные испытания ЛаГГ-3 М-82 проводились в период с 9 по 14 мая 1942 г., по их результатам самолет признали удачным и рекомендовали внедрить в серийную постройку.

Летные данные ЛаГГ-3 М-82 были выше, чем у любого из истребителей, состоявшего в то время на вооружении ВВС РККА. На второй границе высотности 6450 м самолет развивал максимальную скорость 600 км/ч. При использовании взлетной мощности мотора на высоте 600 м истребитель разгонялся до 560 км/ч, легко обгоняя "мессера". По такой важной характеристике, как набор высоты за боевой разворот - 1100 м, ЛаГГ-3 М-82 превосходил не только отечественные, но и все вражеские самолеты, применявшиеся на фронте.

К сожалению, в серийном производстве сохранить высокие качества ЛаГГ-5 (так стали называть ЛаГГ-3 М-82, затем это название сменили на Ла-5) не удалось. Появление на фронте первых серийных машин, оказавшихся к тому же излишне тяжелыми в управлении, не внесло перелома в воздушные бои летом 1942 г. "Навязать истребителям противника воздушный бой на ЛаГГ-5 нельзя из-за меньшей горизонтальной скорости, - отмечал лейтенант В.А. Чиликин из 27-го истребительного авиаполка. - Приходится вести бой только оборонительно; имея преимущество в скороподъемности, "мессершмитты" добиваются превосходства в высоте и, следовательно, занимают лучшую позицию для атаки. В силу этого обстоятельства несколько машин противника могут сковать численно большую группу самолетов ЛаГГ-5".
В то же время, Ла-5 имел огромные резервы для совершенствования. Работа, проделанная лавочкинцами совместно с ЦАГИ, ЛИИ НКАП, ОКБ Швецова и ЦИАМом, позволила вернуть скорости опытного ЛаГГ-3 М-82, потерянные в серии. В результате принятых мер ресурс мотора увеличился со 100 до 150 ч, а время его работы на форсированной мощности с января 1943 г. стало неограниченным (у М-82Ф). Решая задачу снижения массы Ла-5, конструкторы не оставили без ревизии практически ни одного из элементов конструкции: пересмотрели и облегчили центроплан, фонарь, шасси, винтомоторную группу... При этом прочность истребителя не ухудшилась.

Весной 1943 г. самолет Ла-5Ф практически не уступал вражеским истребителям по комплексу летных качеств. Головной завод № 21 ежемесячно отправлял на фронт 350...400 машин этого типа. К сборке Ла-5Ф приступили на заводах № 99 в Улан-Уде и № 381 в Москве. Накануне начала грандиозного сражения на Курской дуге в частях действующей армии имелось 978 самолетов Ла-5 и Ла-5Ф, что составляло более четверти всех истребителей. Среди тех, кто ранним июльским утром с нетерпенем ждал команды на взлет в кабине Ла-5Ф, был и никому не известный сержант И.Н. Кожедуб, впоследствии ставший лучшим советским асом.

Наиболее перспективным направлением совершенствования "лавочкина" стала установка двигателя М-82ФН (форсированного, с непосредственным впрыском топлива в цилиндры) вместо карбюраторных двигателей М-82 и М-82Ф, осуществленная на серийных машинах летом 1943 г. Форсирование по наддуву и оборотам позволило увеличить взлетную мощность М-82ФН до 1850 л.с., а номинальную - до 1460 л.с. на высоте 4650 м. Заводские испытания Ла-5ФН показали, что скорость машины на номинальной мощности возросла до 548 км/ч у земли и 619 км/ч на высоте 5600 м (648 км/ч на форсаже). Первые серийные машины попали в 32-й гвардейский авиаполк, которым командовал Герой Советского Союза подполковник В. Давидков. За время Курской битвы летчики полка провели 25 воздушных боев и сбили 33 самолета противника (в том числе 21 FW 190А), потеряв всего 6 своих. Летом и осенью 1943 г. немецкие авиационные эксперты вполне обоснованно считали истребитель Ла-5ФН самым опасным противником на Восточном фронте.

В январе 1944 г. дальнейшая модернизация истребителя привела к созданию Ла-7. Благодаря снижению полетной массы и аэродинамическим улучшениям при прежнем двигателе АШ-82ФН (так стал называться М-82ФН в 1944 г.) опытный истребитель обладал выдающимися летными данными: максимальной скоростью на расчетной высоте 680 км/ч и временем набора высоты 5000 м, составлявшим всего 4,45 мин. За боевой разворот истребитель мог набрать 1200:1250 м. Начиная с июня 1944 г. серийные Ла-7 начали поступать в строевые части. Правда, как это случалось и ранее, на первом этапе серийной постройки летные данные "семерки" несколько ухудшились, но к началу 1945 г. их удалось подтянуть до уровня опытной машины. О высоких боевых возможностях Ла-7 свидетельствуют результаты войсковых испытаний нового истребителя в 63-м гвардейском истребительном авиаполку: за полтора месяца боев гвардейцы сумели уничтожить 55 вражеских самолетов, потеряв всего 4 своих.

Ставка на рядный супердвигатель

Весной 1942 г. по инициативе ОКБ Яковлева серийный двигатель М-105П форсировали по наддуву с 910 до 1050 мм рт. ст. Прироста мощности (1260 л.с. на первой скорости нагнетателя) и, соответственно, увеличения скорости и скороподъемности истребителей удалось добиться на малых и средних высотах. Это было бы неплохо, но заводы "Даймлер-Бенц" также перешли на выпуск модифицированных DB 601 моделей N и E. С мотором DB 601N взлетной мощностью 1350 л.с. истребитель Bf 109F-4 продемонстрировал полное преимущество над Яками и ЛаГГами с М-105ПФ.

Летом 1942 г. В.Я. Климов основную ставку делал на мотор М-106, отличавшийся от М-105ПФ несколько большей мощностью (1350 л.с. на высоте 2400 м), пониженной степенью сжатия, усиленным коленвалом и блоком редуктора. К осени конструкторам удалось подготовить к испытаниям односкоростную модификацию М-106-1ск, унифицированную по ряду узлов с М-105ПФ. Важным достоинством являлись одинаковые габариты обоих двигателей, что позволяло почти без изменений в конструкции самолета монтировать М-106 взамен предшественника.

Параллельно ОКБ Климова работало над еще более мощным двигателем М-107. Он также представлял собой 12-цилиндровый, жидкостного охлаждения V-образный мотор, но конструкция его блоков цилиндров была пересмотрена. Так, для увеличения проходных сечений клапанов каждый цилиндр имел теперь не три, как на М-105 и М-106, а четыре клапана - два впускных и два выпускных. Изменениям подверглись также картер, коленчатый вал, шатуны, поршни, клапаны и ряд других деталей. Существенное отличие двигателя М-107 от предыдущих модификаций заключалось в том, что на выходе из нагнетателя часть воздуха направлялась непосредственно в цилиндры мотора, минуя карбюратор, а другая часть попадала в цилиндры в составе переобогащенной смеси. Обладая рядом преимуществ, такая система питания для надежной работы должна иметь хорошо отлаженные и доведенные карбюраторы.

Руководство страны впервые узнало о моторе М-107 (тогда его называли М-107П - "пушечный") от руководителей авиапрома еще в марте 1940 г., а спустя полгода, 2 ноября, вышло совместное постановление ЦК ВКП(б) и СНК СССР, в котором важнейшим направлением работ моторостроителей называлось освоение серийного производства мощных моторов АМ-37, М-107П и М-89. Этот документ, в частности, обязывал В.Я. Климова и директора завода № 26 П.Д. Лаврентьева к 1 мая 1941 г. провести 100-часовые испытания М-107П. Еще более радикальное решение было принято на совместном заседании ЦК ВКП(б) и СНК 25 января 1941 г.: заводу № 26 определялась программа выпуска 2000 новых моторов до конца текущего года за счет сокращения выпуска М-105 на 3400 единиц. К сожалению, поставленная задача оказалась не по плечу конструкторам и прозводственникам.

Первоначально двигатель М-107 развивал взлетную мощность 1400 л.с. и номинальную 1300 л.с. на высоте 5000 м. В августе 1941 г. мотор прошел 50-часовые совместные испытания. Но дальше дело не шло. То обрывало поршень, то пробивало картер, то не выдерживал главный шатун. Лишь во второй половине 1942 г. Климов смог сосредоточиться на дальнейшей доводке двигателя. В частности, применив новый нагнетатель с лопатками Поликовского, удалось форсировать мотор по наддуву, в результате чего взлетная мощность выросла до 1600 л.с., а номинальная - до 1500 л.с. на высоте 4500 м. Усовершенствованный двигатель получил обозначение М-107А.

Об успехе Климова вскоре стало известно в Москве. Постановление ГКО от 25 сентября 1942 г. обязывало уфимских моторостроителей к середине ноября закончить 50-часовые испытания М-107А, а к концу года довести ресурс мотора до 100 ч. На этот раз оснований для оптимизма было гораздо больше, чем до войны. Подтвержденные испытаниями характеристики ставили новое детище Климова на одно из ведущих мест в мире. Если М-105П имел удельную мощность 29,1 л.с./л, М-105ПФ - 34,5, М-106 - 35,6, то М-107А - уже 42,7 л.с./л.

Но и германские моторостроители не стояли на месте. Освоение производства моторов DB 605A (взлетной мощностью 1475 л.с. и номинальной 1355 л.с. на высоте 5800 м) позволило истребителю Bf109G-2 летом 1942 г. продемонстрировать превосходство над отечественными машинами в сражениях над Ржевом, Сталинградом, на подступах к Ленинграду... Эксплуатация на фронте, однако, выявила серьезные дефекты двигателей DB 605A, и прежде всего - прогары поршней. Немцам пришлось временно ограничить срок службы "шестьсот пятого" до 50 ч и полностью запретить использование взлетного режима.

Тем не менее, легко объяснимо беспокойство А.С. Яковлева, отметившего по результатам боев за Сталинград, что "появление двух десятков "мессершмиттов" с мощными и высотными моторами... оказало исключительно сильное воздействие на боеспособность наших истребительных частей... Имея абсолютное превосходство на высотах 6000 м и больше, немецкие истребители могут надежно прикрыть свои бомбардировщики, и последние получают возможность безнаказанно производить налеты на различные объекты советского тыла".

Понимая, что развитие серии двигателей М-106 не даст необходимого истребителям преимущества в летных данных, А.С. Яковлев предложил весной 1943 г. сосредоточить усилия моторостроителей на доводке М-107А. Опыт установки такого мотора на истребитель Як-9 и проведенные летчиком П.Я. Федрови заводские испытания свидетельствовали, что ставка на "сто седьмой" потенциально позволяет создать выдающуюся машину с максимальной скоростью у земли 590 км/ч, а на высоте 5800 м способную "выжать" 680 км/ч. К сожалению, опытный Як-9 с М-107А потерпел аварию 25 февраля 1943 г. и восстановлению не подлежал. Потребовался почти год на изготовление "дублера", в конструкцию которого попутно внесли множество изменений. На госиспытаниях в январе-апреле 1944 г. машина, получившая обозначение Як-9У ("улучшенный"), показала максимальную скорость на боевом режиме у земли, равную 600 км/ч, а на второй границе высотности (5600 м) - 700 км/ч. Специалисты НИИ ВВС отметили, что по основным летным данным в диапазоне высот от земли до 6000 м Як-9У с ВК-107А (так с 1944 г. стал называться М-107А) "является лучшим из известных отечественных и иностранных истребителей".
К сожалению, отличные оценки, неизменно получаемые Як-9У за высокую скорость и маневренность, в значительной мере обесценивались низкой надежностью его силовой установки. Истребитель долго и с большими проблемами доводился. На какие только ухищрения не приходилось идти инженерам, конструкторам, испытателям: уменьшали допустимые обороты двигателя, увеличивали открытие заслонок, устанавливали более мощные радиаторы: И все-таки температуры воды и масла постоянно "зашкаливали". Это было тем более обидно, что по простоте пилотирования и удобству в эксплуатации Як-9У неизменно отличался пилотами в лучшую сторону.

Воздушные бои в конце 1944 г. показали, что по сравнению с извечным противником - германским Bf 109G - яковлевский "ястребок" с ВК-107А обладал преимуществом в скорости и характеристиках вертикального маневра. Однако даже после устранения перегрева воды и масла надежно работать винтомоторная группа Як-9У так и не стала. Из редуктора выбрасывало масло через уплотнения, наблюдалась тряска на пониженных оборотах, систематически выходили из строя свечи. Серийные моторы по-прежнему имели ресурс порядка 30 ч. Поэтому, хотя сотни новеньких истребителей успели до Дня Победы попасть в строевые части, сломать хребет "люфтваффе" им было не суждено. Основную тяжесть воздушных боев на заключительном этапе войны пришлось вынести лавочкинским Ла-5ФН и Ла-7 с моторами АШ-82ФН, а также яковлевским Як-3 и Як-9 с моторами ВК-105ПФ.

(Окончание в следующем номере)