Экспериментальные самолёты России. 1912-1941 гг.

Вездеходное шасси

Создание самолётов привело к появлению нового вида вооружения. По мере совершенствования конструкции и повышения опыта пилотирования самолёты летали всё лучше. Однако пользоваться ими можно было далеко не всегда: весенняя и осенняя распутица делала невозможным применение авиации с грунтовых аэродромов (а других тогда не было). По этой причине уже через несколько месяцев после начала Первой мировой войны войска на Восточном фронте остались без поддержки с воздуха.

Наилучшей проходимостью по неровностям и размокшему грунту обладало гусеничное шасси. В начале 1915 г., ещё до появления танков, молодой изобретатель Александр Александрович Пороховщиков при поддержке командования Северо-Западного фронта изготовил гусеничную машину «Вездеход». Она имела одну широкую гусеницу из прорезиненного брезента, натянутую на четыре пустотелых барабана, последний из которых был связан с двигателем.

«Вездеход» А.А. Пороховщикова. Изобретатель сидит за рычагами управления в кабине.

Как пишет историк авиации В.Б. Шавров, в том же году Пороховщиков сконструировал гусеничное шасси для своего самолёта «Би-Кок»[201]. Это была брезентовая лента, натянутая на семь установленных в ряд барабанов: два крайних диаметром 20 см и пять малых промежуточных, закреплённых в общей раме. Гусеницы поставили взамен самолётных колёс (возможно, впервые в мире), чтобы сделать самолёт всесезонным. Они были испытаны, но из-за недостатков применения не нашли. Судя по описанию, авиагусеницы Пороховщикова имели много общего с гусеницами «Вездехода».

Вновь к идее гусеничного шасси вернулись только через 20 лет: военный техник 2-го ранга Н.А. Чечубалин, служивший в авиации Дальневосточного округа, по собственной инициативе в мастерских города Спасска изготовил гусеницы для самолёта. Гусеница представляла собой ленту шириной 250 мм, склеенную из восьми чередующихся слоёв ткани и резины. Внутрь для прочности было вделано 15 стальных тросов диаметром 2,5 мм. Гусеницы с помощью двух полых металлических барабанов и двух вспомогательных тележек монтировались в металлических фермах, прикреплённых к стойкам шасси. Вес одной гусеницы равнялся 52 кг, это в полтора раза больше, чем весило колесо самолёта Р-5.

Изобретение заинтересовало военных. Чечубалина перевели в НИИ ВВС, где 5 марта 1936 г. начались испытания разведчика Р-5 на гусеничном шасси. Самолётом управлял полковник Дедюлин. Были выполнены рулёжки по снегу, по болотистому, кочковатому и ровному грунту, осуществлено три полёта. Пилотирование самолёта с необычным шасси трудностей не представляло, правда примерно на четверть возросла длина разбега. Опыты пришлось прервать 21 июня из-за поломки фермы гусеницы во время пробежки по покрытому кочками полю.

Главный вывод в отчёте по испытаниям гласил: «Гусеницы для самолётов (вместо колёс) представляют большую ценность, так как дают возможность боевой работы авиации с размокших аэродромов в период весенней и осенней распутицы». Но далее следовал длинный список недостатков испытанных гусениц (малая прочность конструкции, опасность схода ленты с барабанов при крутых разворотах и посадке с боковым ветром, необходимость усиления амортизации шасси и др.). «Ввиду большой ценности гусеницы и наличия крупных недостатков в конструкции, считать желательным выделение в помощь т. Чечубалину 2–3 человек опытных конструкторов для дальнейшей разработки гусениц», — отмечалось в отчёте[202].

Первый вариант гусеничного шасси для самолёта Р-5, 1936 г.

Новые гусеницы, изготовленные в НИИ ВВС, были значительно совершеннее предыдущих. Вместо резинотканевой ленты они имели металлическую конструкцию шириной 220 мм из 72 шарнирно соединенных дюралевых траков. Траки двигались вокруг дюралевого каркаса на трёх цепях, каждая из которых состояла из 72 роликов диаметром 42 мм, скреплённых металлическими звеньями. Ролик представлял собой текстолитовую катушку с напрессованной сверху стальной трубой. Амортизационная стойка, тележки, направляющие и грязеочиститель были из стали. Вес гусеницы составлял 65 кг.

Усовершенствование конструкции гусениц положительно сказалось на результатах испытаний, которые проходили с 19 ноября 1937 г. по 10 апреля 1938 г. (лётчик — майор Каверин). Р-5 разбегался по различным поверхностям, часто абсолютно непригодных для обычного шасси. Кроме многочисленных рулёжек было семь полётов: один — осенью, три — зимой и ещё три — в весеннюю распутицу. Самолёт мог взлетать и садиться на талый снег, пахоту, неровные площадки, эксплуатироваться с размокших от воды аэродромов. Шасси выдержало все проверки, длина разбега по распаханному полю не превышала 180 м. Это были первые успешные испытания самолёта на гусеничном шасси.

Но проблемы всё же оставались. Основной было то, что попадающая на ролики жидкая грязь при низких температурах в полёте замерзала и застопоривала гусеницы, из-за чего при посадке самолёт мог скапотировать. Иногда грязь сдвигала гусеницу вбок с направляющих. В НИИ ВВС рекомендовали после устранения дефектов расширить эксперименты, заказав промышленности по два комплекта гусеничного шасси для самолётов Р-5, У-2, УТ-1 и УТ-2[203].

Испытания Р-5 с усовершенствованным гусеничным шасси, 1938 г.

Попавшая в пазы роликов грязь сместила ленту гусеницы.

Последние испытания разведчика Р-5 на гусеницах состоялись в НИИ ВВС в апреле-мае 1940 г.[204] Однако к тому времени этот биплан устарел, на вооружение поступали скоростные самолёты с убирающимся шасси, и военные потеряли интерес к изобретению Чечубалина.

Но гусеничное шасси оставалось привлекательным для транспортной авиации, куда передавали учебные или устаревшие военные самолёты со снятым вооружением. Особо актуальной была задача всесезонной эксплуатации авиации на севере страны. Зимой там можно было взлетать и садиться на лыжном шасси, но весной растаявший снег делал полёты невозможными, и огромные районы оказывались изолированными, в том числе и для авиации Северного морского пути, отвечающей за разведку ледовой обстановки морей.

Вначале Чечубалин спроектировал лёгкое гусеничное шасси для самолёта У-2. Оно состояло из текстолитовых роликов диаметром 50 мм и длиной 300 мм, которые двигались по металлическому коробу с закругленными концами[205]. Испытания в НИИ ГВФ в 1939 г. показали хорошую проходимость такого шасси, но проблема с проникающей во все зазоры грязью так и не была решена.

У-2 на гусеницах.

В 1938 г. Чечубалина перевели в Отдел изобретений Главного управления Северного морского пути. Там решили перенести опыт использования гусениц на самолёте Р-5 на его гражданский аналог П-5. На одном из авиазаводов изготовили доработанный вариант гусеничного шасси. Для устранения попадания внутрь шасси воды и грязи и вымывания смазки установили фетровые сальники по краям траков, а шарнирные соединения траков покрыли резиной.

Для опытов Управление полярной авиации выделило П-5 с бортовым номером Н-65. Испытания, состоявшиеся в первой половине 1940 г., проводила комиссия из представителей полярной авиации и НИИ ГВФ, самолётом управляли лётчики М.А. Тужилин, Ф. Ерёменко и А.В. Киселёв, один раз за штурвалом находился начальник Управления полярной авиации Илья Павлович Мазу-рук. Было выполнено семь полётов с аэродрома НИИ ГВФ с травяным покрытием, десять взлётов с того же аэродрома с размокшим от весенних вод грунтом (16 апреля), четыре полёта с Красногорского аэродрома Центрального аэроклуба с болотистой поверхностью, залитой водой на глубину 10–30 см (20 апреля), два взлёта со вспаханного поля и одна посадка на него. Кроме того, гусеничный самолёт поднимался в воздух с сильно заснеженного поля.

Во время некоторых полётов на борту кроме лётчика находились один или два пассажира.

П-5 в НИИ ГВФ, 1940 г.

Испытания прошли успешно: «Самолёт П-5, оборудованный гусеничным шасси, при полной загрузке может производить взлёты и посадки при любых условиях состояния поверхности аэродрома зимой и летом. Взлёты также возможны с болотистых площадок, с рыхлого вспаханного поля, с неукатанного снега толщиной в 1 метр, а также возможны посадки на них. Разбеги и пробеги самолёта на аэродроме с любым характером покрова… не превышают зафиксированных для П-5 в колесном варианте на нормальном аэродроме с травяным покровом»[206].

Герой Советского Союза И.П. Мазурук 21 июня 1940 г. дал следующий отзыв: «На основании длительного знакомства и лично моих полётов на гусеничном шасси конструкции т. Чечубалина нахожу: идея отличная.

Требуется немедленная доработка конструкции, устранение производственных дефектов и без волокиты внедрять во все виды нашей авиации»[207].

Конструкция шасси самолета П-5 со снятой гусеницей.

Лента гусеницы.

Под производственными дефектами подразумевался износ роликов и внутренней поверхности траков, обнаруженный при разборке гусениц после испытаний. Для устранения этого недостатка предлагалось применить более прочные материалы и усилить защиту от попадания грязи на трущиеся детали.

Дальнейшие опыты с гусеничном шасси в СССР проводили уже во время войны — на транспортном самолёте Ли-2, а в конце 1940-х годов — на реактивном бомбардировщике Ил-28. В Германии и США с 1941 г. также вели работы в этой области. Но ни в одной стране они не вышли из стадии экспериментов — слишком тяжёлой и низкоресурсной оказалась гусеничная конструкция.

Между тем в 1940 г. внимание авиационных специалистов привлёк новый тип взлётно-посадочного устройства — воздушная подушка.

Идея шасси на воздушной подушке была позаимствована из судостроения. В 1935 г. под руководством профессора В.И. Левкова в МАИ создали первый в мире катер, который не плыл по воде, а скользил над ней по воздуху. Два мотора, нагнетающие вентиляторами воздух под корпус с боковыми стенками-поплавками, образовывали слой сжатого воздуха (воздушную подушку), который приподнимал аппарат над поверхностью, а третий мотор с толкающим пропеллером обеспечивал поступательное движение.

В 1941 г. в Германии изготовили опытную партию связных самолётов «Шторх» с гусеничным шасси.

«Самолёт схемы Н» (поперечный разрез с выпущенным взлётно-посадочным устройством). 3 —люк, через который воздух идёт к вентилятору; 4 — вентилятор; 8 — центральная камера; 9 — клапаны для наполнения баллона; 10; 13 — «ломающиеся» стержни механизма уборки и выпуска бортовых щитков; 11, 15 — бортовые щитки; 12 — внутренняя полость баллона; 14 — кольцеобразный баллон; 16 — бомболюк; 17 — гибкая накладка-усилитель днища баллона.

Аппарат Левкова Л-1 показал на испытаниях впечатляющие результаты. Скорость движения над водой достигала 110 км/ч. Благодаря воздушной подушке Л-1 мог выходить на пологий берег, свободно двигался по заболоченной территории. В 1937 г. появились серийные модели Левкова с более мощными двигателями и увеличенной грузоподъемностью. Они успешно применялись для решения транспортных и научных задач. В 1939 г. был создан торпедный катер на воздушной подушке ТКЛ-1.

Летом 1939 г. у выпускника МАИ инженера ЦАГИ Александра Давидовича Надирадзе возникла идея применить воздушную подушку для создания шасси, обеспечивающего эксплуатацию летательного аппарата с любых поверхностей. В 1940 г. он получил авторское свидетельство на изобретение «Самолёт схемы Н»[208]. Надирадзе сумел увлечь коллег своей идеей, и в ЦАГИ приступили к экспериментам. «Опробован на моделях новый принцип посадочного устройства (предложение инж. Надирадзе), переоборудуется УТ-2 для проверки этого принципа в полёте», — записано в отчёте ЦАГИ за 1940 г.[209]

Переоборудование двухместного учебно-тренировочного и спортивного моноплана А.С. Яковлева УТ-2 с мотором М-11 мощностью 100 л. с. заключалось в следующем. Самолёт при помощи трубчатых стоек установили на металлической платформе, под которой находился резиновый баллон в виде овального кольца размером 3,4 х 2,07 м. Сечение кольца было переменное, большее в передней части и меньшее в задней, чтобы на земле создать самолёту взлётный угол в 10 градусов. Баллон был выполнен из двухслойной прорезиненной ткани. В нижней, соприкасающейся с землей части, он был усилен дополнительными слоями резины и ткани. В верхней части платформы под фюзеляжем находился мотоциклетный мотор мощностью 30 л. с., вращавший расположенный в кольцевом тоннеле вентилятор. Вентилятор гнал воздух вниз и создавал напор, необходимый для образования воздушной подушки. Сверху тоннель имел подвижные жалюзи, регулирующие давление воздушной подушки. Управление ими осуществлялось рукояткой в кабине лётчика.

Конструкция воздушной подушки самолёта УТ-2Н.

В проекте Надирадзе предусматривалась уборка в полёте шасси-баллона в ниши по бокам фюзеляжа путём отсоса из него воздуха и выпуск его перед посадкой. На экспериментальной машине этого решили не делать, воздух из баллона можно было стравить только на земле. Под платформой для удобства перемещения самолёта в ангаре имелось два небольших колеса и костыль. При наполненном баллоне они не касались земли и находились на расстоянии 200 мм от поверхности.

Самолёт на воздушной подушке получил обозначение УТ-2Н, с индексом по фамилии изобретателя.

Ведущим лётчиком-испытателем первого в мире самолёта на воздушной подушке был назначен Игорь Иванович Шелест. Вот как описывал он свои первые впечатления от УТ-2Н:

«Через несколько дней произошло более близкое знакомство с изобретателем и его машиной в мастерских одной из лабораторий ЦАГИ. Мы пришли туда вместе с ведущим инженером А.С. Качановым, моим новым шефом по испытанию конструкции, созданной А.Д. Надирадзе.

Войдя в цех, мы увидели впереди лёгкий двухместный спортивный моноплан; он был несколько выше обыкновенных самолётов.

— Возвышается, словно на пьедестале, — заметил Качанов.

„Пьедесталом“ была большая овальная металлическая платформа, опиравшаяся на надувную лодку, как бы перевернутую вверх дном; это сооружение заменяло самолёту шасси.

Слушая пояснения изобретателя, мы с большим интересом рассматривали эту оригинальную конструкцию. В центре платформы, под фюзеляжем, помещался многолопастный вентилятор, приводимый в действие специальным мотором.

— Это сооружение и создаёт воздушную подушку, — сказал Надирадзе. Он махнул механику, сидящему в самолёте; тот запустил мотор вентилятора, прибавил газ, и мы с удивлением увидели, как из-под баллона со всех сторон начал струиться воздух, разметая пыль. Машина вся задрожала и будто стала повыше.

Я потрогал её за крыло. От малейшего усилия самолёт в тонну весом легко сдвигался с места, разворачивался.

— Ничего удивительного, — сказал Качанов, — ведь она сейчас взвешена, почти не касается земли, опираясь на тонкую воздушную прослойку. Так что трение сведено к минимуму.

— Толкните — и она заскользит, как шарикоподшипник по стеклу, — добавил Надирадзе.

— Кому же принадлежит первооткрытие этого многообещающего физического явления? — спросил я, сильно заинтересованный зрелищем.

— Идея воздушной подушки принадлежит Циолковскому[210]. Его продолжатель — профессор Левков. Я применил эту идею в авиационной конструкции, — ответил Надирадзе»[211].

Первый этап лётных экспериментов заключался в изучении шасси на воздушной подушке при взлёте с заснеженного аэродрома. Испытания УТ-2Н начались 1 марта 1941 г. и шли очень интенсивно. За 20 дней с подмосковного аэродрома ЦАГИ было выполнено множество рулёжек и 84 коротких полёта по прямой; разворачиваться в воздухе не решались, так как из-за возросшего веса и аэродинамического сопротивления самолёт с трудом набирал высоту. Общее время руления по земле составило 10 часов, полётов — 50 минут. Кроме И.И. Шелеста, УТ-2Н опробовали лётчики М.М. Громов, А.Б. Юмашев, А.И. Филин, Ю.К. Станкевич, Н.В. Гаврилов, А.П. Чернавский, Д.С. Зосим.

Впечатления были только положительные. Герой Советского Союза полковник Юмашев писал: «Выполнены рулёжки и подлёты в зимних условиях на снежном покрове. Специальное взлётно-посадочное устройство представляет бесспорный интерес. Оно позволяет рулить, взлетать и делать посадку с боковым ветром на неукатанном снежном покрове, на котором взлёт и посадка на обычном шасси невозможны. Благодаря этим особенностям значительно повышается безопасность взлёта и посадки; становится возможным пользоваться в качестве аэродрома любой поверхностью независимо от качества её грунта… Считаю необходимым постройку специального экспериментального самолёта с убирающимся посадочным устройством с целью испытания возможности применения его на боевых самолётах»[212].

Из отзыва лётчика-испытателя майора Н.В. Гаврилова: «Произведены рулёжки на скоростях до отрыва, развороты на разных скоростях до 50 км/час и подлёты с торможением и без торможения… Развороты производить легко на всех скоростях, опасности сваливания на крыло нет, сноса самолёт не боится, продолжая свободно двигаться по сносу. При резком развороте на 180 градусов после разгона самолёт продолжает двигаться в прежнем направлении хвостом вперёд, если не увеличить обороты основного мотора. Рулёжка по препятствиям в виде снежных валов высотой 20–30 см самолётом преодолевается легко и неощутима»[213].

УТ-2Н на испытаниях в ЦАГИ.

В заключении по испытаниям отмечалось, что шасси на воздушной подушке при эксплуатации со снежной поверхности проявило себя хорошо, необходимо продолжить испытания УТ-2Н в летних условиях на суше и воде, а также приступить к проектированию боевого самолёта с убирающимся в полёте шасси аналогичного типа[214].

Отчёт о продолжении экспериментов с УТ-2Н мне обнаружить не удалось, но такие работы велись — об этом пишет своих в мемуарах испытатель самолёта И.И. Шелест:

«Машина Надирадзе легко бегала по травянистому аэродрому и по бетону. Было весьма необычно и интересно наблюдать, как самолёт, избавленный от трения, скользил по инерции вперёд любой стороной — носом, крылом, хвостом…

Шло время. Мы продолжали исследовать способность машины двигаться и взлетать по любым грунтам. Так постепенно были опробованы болото, пески, вода— всё было нипочём воздушной подушке»[215].

Самолёт показали военным. По воспоминаниям тогдашнего начальника ЦАГИ С.Н. Шишкина, эксперты дали отрицательное заключение из-за того, что аппарат не смог взлететь с болотистой площадки, поросшей мелким ельником (!)[216].

Тем временем под руководством А.Д. Надирадзе и Н.И. Ефимова в ЦАГИ начали проектирование Пе-2 с убирающимся шасси на воздушной подушке. Пневматические взлётно-посадочные устройства решили установить под мотогондолами вместо обычного шасси. Для вращения вентиляторов от каждого из двигателей с помощью муфт отбиралось по 250 л. с. Самолёт предполагалось предъявить на испытания 10 сентября 1941 г. Эвакуация в Казань на авиазавод № 124 нарушила все планы, и Пе-2 на воздушной подушке был построен только в конце 1942 г. Самолёт рулил по аэродрому, но взлететь не мог — не хватило тяги моторов, потерявших на наддув взлётно-посадочного устройства значительную часть мощности. 18 января 1943 г. вышел приказ НКАП о прекращении работ[217].

Александр Давидович Надирадзе позднее занимался вопросами реактивной техники, много сделал в этом направлении, был удостоен высоких наград и звания академика. Что касается его первого изобретения, то к идее использования воздушной подушки на самолётах вернулись только в 1960-е — 1970-е годы. Работы, проводившиеся в СССР, США и Канаде, как и в случае с гусеничным шасси, не вышли из экспериментальной стадии. Зато в судостроении воздушная подушка с гибким ограждением, впервые испытанная на УТ-2Н, нашла широкое применение.