Авиация и Космонавтика 2016 10

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/м 2с 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/м 2. Даже у очень легкого истребителя Хейнкель Не 100D-1 из-за очень маленького (всего 14,5 м 2) крыла она была 172 кг/м 2на взлете и 167 с боевым весом. Для нового истребителя Поликарпов предложил крыло площадью 15,5 м 2- на метр больше, чем у И-16 и примерно на 0,5 м 2меньше, 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.

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

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.

На виде в плане крылья истребителей также менялись, хотя и не столь заметно: уменьшалось сужение, «в моду» входили эллиптические формы. Они снижали индуктивную часть сопротивления, образуемую из-за того, что воздух стремился перетечь из зоны с повышенным давлением под крылом в разреженное пространство над ним через законцовки и задние кромки, закручиваясь в «вихревые шнуры». Но эллиптические крылья были сложны в производстве, проще было увеличить их удлинение. Но злоупотреблять этим не стоило, так как нагрузки у центроплана росли, надо было усиливать каркас, крыло тяжелело и самолет становился инертным в крене. Потому типовое удлинение крыла новых истребителей изменилось незначительно - от средней величины 5,5 примерно до 6,0-6,3, а Поликарпов выбрал значение 6,17 против 5,6 у И-16 и 6,3 у И-180 с «10-метровым» крылом.