Истребитель И-15 (ЦКБ-3).

Истребитель И-15 (ЦКБ-3).

Разработчик: Поликарпов
Страна: СССР
Первый полет: 1933 г.

Ко времени разработки истребителя И-15 авиаконструктор Николай Поликарпов имел богатый практический опыт, накопленный им при работе в промышленности и являлся автором нескольких выпускавшихся серийно самолетов. Созданные Поликарповым истребители И-1, И-3, И-5 позволяли ему объективно оценивать схему, конструкцию и боевые возможности очередной перспективной машины.

Новый проект истребителя, первоначально обозначенный конструктором И-14а, напоминал полутораплан И-5, но выполненный более компактно и аккуратно. Заметным отличием нового самолета стала центральная часть верхнего крыла, выполненная с изломом типа «чайка» Такая схема не только увеличивала обзор летчика вперед, но также улучшала аэродинамику и обеспечивала истребителю лучшую маневренность, особенно на глубоком вираже.

При рассмотрении вариантов перспективных самолетов новый проект истребителя Н.Н.Поликарпова, обещавший высокую маневренность и скороподъемность, заинтересовал руководство армии и промышленности, поэтому его разработку решили продолжить 8 декабря 1932 года на специальном совещании деревянный макет поликарповского биплана И-14а рассматривался одновременно с макетом моноплана И-14 конструкции П.О.Сухого. Руководил совещанием заместитель начальника ВВС Яков Алкснис, который предложил строить обе машины. А чтобы не возникало путаницы самолет Поликарпова стали в дальнейшем именовать И-15.

При выборе силовой установки для самолета советские конструкторы ориентировались на английские двигатели Bristol «Mercury» или американские Wright «Cyclone». Поликарпов наиболее приемлемыми считал американские моторы.

В 1932-1933 годах советские представители провели переговоры с фирмой «Curtiss-Wright». Результатом стало приобретение моторостроительного завода со всем оборудованием и лицензии на производство двигателей Wright «Cyclone» F-3 мощностью 625 л.с.

Новый авиамоторный завод построили в 1934 году в Перми на Урале. Поначалу пермские «Циклоны» собирались из американских деталей. В течение 1935 года предприятие, получившее название завода № 19, полностью освоило производство лицензионных двигателей, которые в соответствии с советской системой обозначений стали называться М-25. До конца года было выпущено 660 моторов.

13 января 1933 года начальник Главного управления авиапромышленности П.И.Баранов подписал приказ об организации нового Центрального Конструкторского Бюро на базе авиазавода № 39 Руководителем ЦКБ, состоящего из шести проектных бригад, назначили С.В.Ильюшина. Бригада Поликарпова получила № 2, в ее задачу входила разработка истребителей.

Будущий И-15 получил рабочее обозначение ЦКБ-3. По технологии изготовления новый истребитель во многом напоминал прежний И-5: деревянные крылья с полотняной обшивкой, дюралевое оперение и стальной ферменный фюзеляж.

На заседании макетной комиссии 4 июня 1933 года первый опытный ЦКБ-3 предлагалось построить с надвигающимся до середины кабины козырьком пилота, а второй опытный экземпляр — с полностью закрытым фонарем. Но на практике эти новшества не «прижились» и от них отказались.

Изготовление первого ЦКБ-3 закончилось к осени 1933 года. Рулежки, первые подлеты и улучшения конструкции продолжились в октябре. 23 октября 1933 года летчик-испытатель Валерий Чкалов выполнил на ЦКБ-3 первый полет.

Вскоре выпал снег, 18 ноября колеса на опытном истребителе заменили лыжами от самолета И-Z, а спустя пять дней произошла досадная неприятность. 23 ноября 1933 года перед участниками Пленума Реввоенсовета республики решили провести показательные полеты. На ярко-красном ЦКБ-3 в тот день в воздух поднялся Валерий Чкалов. Во время длительного пикирования со скоростью около 400 км/ч сорвалось ушко крепления растяжки левой лыжи, из-за чего лыжу развернуло поперек набегающего потока. Случай в те времена не редкий. Шансов на благополучное приземление не было. Самолет на посадке перевернулся, Чкалов не пострадал, но машина оказалась разбита.

В декабре 1933 года подготовили второй опытный экземпляр ЦКБ-3, на котором летные испытания продолжились. Установленный на лыжи самолет развивал максимальную скорость у земли 324 км/ч, а на высоте 3000 м — 350 км/ч. Скороподъемность на высоту 5000 м составила 6,2 мин., время виража всего 8 сек.

Признавалось, что ЦКБ-3 полностью превосходит имеющиеся в СССР истребители, по маневренности и скороподъемности и опережает все известные машины, но по максимальной скорости на высоте 5000 м уступает некоторым иностранным образцам. Последний недостаток предлагалось устранить и истребитель, как полностью удовлетворяющий требованиям ВВС, рекомендовать к серийному производству под обозначением И-15. Строить самолет решили на двух московских авиазаводах — № 1 и № 39. Подготовка к серийному выпуску началась незамедлительно.

Тем временем работы над опытной машиной продолжались. С целью повышения путевой устойчивости на ней увеличили площадь вертикального оперения. Несколько изменили форму кольца Тауненда, прикрывающего двигатель. В таком виде ЦКБ-3 весной 1934 года направили для продолжения испытаний на аэродром Качинской летной школы под Севастополем.

Полеты в Каче начались 26 марта 1934 года и продолжались в течение месяца. В апреле, пользуясь хорошей крымской погодой, провели полные эксплуатационные испытания ЦКБ-3. Летчики-испытатели выполнили около 2100 фигур высшего пилотажа и совершили 520 посадок. Общее впечатление о самолете складывалось вполне благоприятное. Это касалось и выполнения штопора. Во вращение ЦКБ-3 срывался лишь при грубых ошибках, выход из штопора сложностей не представлял, запаздывание при выходе не превышало двух витков.

Но нарекания у пилотов вызывало появление у истребителя путевой неустойчивости («рысканье») на скоростях свыше 270 км/ч. Имелись также претензии по прочности отдельных элементов. Устранением этих недостатков предлагалось заняться заводу-изготовителю в ближайшее время.

Изготовление первого серийного И-15 (с № 33905) авиазавод № 39 закончил в середине лета 1934 года. 28 августа самолет облетали на Центральном аэродроме и на следующий день перегнали на аэродром НИИ ВВС в Щелково для проведения госиспытаний, которые продолжились до 11 сентября. Для получения полного представления о характеристиках самолета хватило десяти полетов. Серийный И-15 оказался немного тяжелее опытного, что объяснялось установкой более тяжелого двигателя. На трехкилометровой высоте истребитель развивал максимальную скорость 367 км/ч, что было на 17 км больше, чем у опытного ЦКБ-3. И скороподъемность у серийного оказалась лучше: на 5000 м он забирался ровно за 6 минут.

Осенью 1934 года свой первый серийный И-15 (№ 5648) построил и авиазавод № 1. Самолет поступил на испытания 23 ноября. В целом он был выполнен не так качественно, как машина 39-го завода. Полетный вес оказался больше на 30 кг, и поэтому несколько упала скороподъемность. В акте приемки И-15 припомнили все недостатки, даже присущие опытной конструкции. По-прежнему отмечалась недостаточная путевая устойчивость и вибрация элеронов.

Всего за 1934 год два московских авиазавода выпустили 94 самолета И-15. В основном они оснащались двигателями Wright «Cyclone» F-3 еще американского производства. Первая партия таких двигателей в количестве 50 штук поступила до апреля 1934 года. Впоследствии на истребители стали устанавливать лицензионные пермские моторы М-25.

Как уже упоминалось, проявление путевой неустойчивости И-15 летчики отметили еще зимой 1933-1934 годов. С недостатком пытались бороться, увеличив на 48% площадь вертикального оперения и уменьшив с 30° до 45° поперечное «V» крыльев. В результате начало рыскания переместилось со скорости 200 км/ч до 270 км/ч. Исследования продолжили. Во время испытательных полетов, перед козырьком кабины и на фюзеляже за головой пилота приклеивали полоски ткани. Поведение этих полосок подтвердило предположение, что сочетание центроплана типа «чайки» с козырьком кабины образует зону завихрения, которое возрастает при увеличении скорости. По этой причине специалисты НИИ ВВС рекомендовали отказаться от принятой схемы И-15 и построить самолет с традиционным центропланом. В середине 1934 года командование ВВС настояло на том, чтобы руководство ГУАП включило в план своих работ создание И-15 с обычным центропланом, без «чайки». Соответствующее задание получил и Николай Поликарпов.

Модифицированный истребитель с верхним крылом без «чайки» изготовили на московском авиазаводе № 39 в начале 1935 года. Самолет получил обозначение ЦКБ-3 № 7 (№ 33907). Его заводские испытания начались в марте 1935 года. Летали Чкалов, Коккинаки, Николаев. Летные характеристики самолета в основном остались на прежнем уровне. Несколько снизилась скороподъемность, максимальная скорость составила 367 км/ч на высоте 3000 м. Время виража на высоте 1000 м увеличилось и составило 9,36 сек. Но, главное, поставленная цель была достигнута — путевая устойчивость самолета заметно улучшилась.

Государственные испытания ЦКБ-3 № 7 проходили на аэродроме НИИ ВВС в Щелково с 21 мая по 29 июля 1935 года. Заключение по результатам госиспытаний гласило: «Рекомендовать к серийной постройке самолеты И-15 с нормальным центропланом… Представить на испытания НИИ головной серийный самолет с нормальным центропланом постройки завода № 1.»

Несмотря на заключение комиссии, история истребителя И-15 на этом закончилась. Серийное производство самолета в 1935 году было прекращено и возобновилось лишь в 1937 году с появлением истребителя И-15бис.

Серийные И-15 начали поступать в войска еще в конце 1934 года. Но начало полноценной эксплуатации следует отнести к лету следующего года. Самолеты получили: бригада спецприменения в Люберцах под Москвой, истребительные эскадрильи в Киеве, Брянске, Бобруйске и отдельная дальневосточная эскадрилья, базирующаяся в Спасске-Дальнем.

Восторг от обладания отличным современным истребителем омрачался частыми его поломками и неисправностями. Летчики сетовали на невысокое качество сборки самолетов и на применение при их изготовлении некондиционных материалов.

Мощные двигатели М-25, устанавливались на моторамы без соответствующего демпфирования, что приводило к повышенной вибрации, конструкция деформировалась, текли бензобаки, имели место пожары в воздухе. Обтекатели колес «косили» траву на аэродромах и забивались этой травой — в результате, колеса неожиданно тормозились и самолет капотировал. Храповики наземного запуска на воздушных винтах обламывались, да и сами металлические воздушные винты быстро выходили из строя. Словом, внедрение И-15 в жизнь сопровождалось немалыми трудностями. Необходимо было хладнокровно и планомерно совершенствовать новый истребитель.

В ходе серийного производства неоднократно ставился вопрос об усилении вооружения И-15. Из нескольких проектов реализованным оказалось лишь предложение конструктора Сорокина подвешивать под нижним крылом, на штатных бомбодержателях, четыре пулемета ШКАС в обтекаемых каплевидных контейнерах. При этом самолет мог использоваться в качестве штурмовика. Но такой контейнер был изготовлен лишь в единственном экземпляре. Он вмещал один пулемет ШКАС с цилиндрическим магазином на 450 патронов. В апреле 1936 года контейнер прошел летные полигонные испытания на самолете ЦКБ-3 № 7.

Другим направлением усиления вооружения стала установка реактивных снарядов (PC) под нижним крылом истребителя. Войсковые испытания И-15 с РС-82, провела эскадрилья П.Рычагова в конце 1937 года.

Хорошая скороподъемность И-15 использовалась в конце 1935 года при достижении мирового рекорда высоты. Для этого отремонтировали и переоборудовали первый опытный экземпляр ЦКБ-3. С самолета смыли краску, сняли вооружение, амортизацию шасси и другое оборудование. Крылья обтянули тончайшим полотном. Борьба шла за каждый килограмм веса. Высотный двигатель Wright «Cyclone» F-54 поставили без кольца Тауненда. Горючее заливалось только для дороги наверх, обратно предполагалось планировать с выключенным двигателем.

На таком аппарате 21 ноября 1935 года известный летчик-испытатель Владимир Коккинаки забрался на высоту 14 575 м, после чего бесшумно спланировал на поле Центрального московского аэродрома. Мировой рекорд итальянского пилота Донатти, установленный в апреле 1934 года , был перекрыт на 142 м.

Успех внушал уверенность, что самолет можно еще доработать и получить более высокий результат. Через месяц с небольшим после рекордного полета Коккинаки, 30 декабря 1935 года, Николай Поликарпов представил проект новой высотной модификации полутораплана с увеличенным размахом крыла, обозначенной им как И-15РВ (рекорд высоты). В этом варианте предполагалась закрытая кабина с обогревом и полностью закапотированный двигатель по типу И-16. По расчетам И-15РВ мог достичь высоты 15400 м. Но проект этот не был осуществлен, так как полет на высоту 15 километров для пилота, сидящего в открытой кабине, являлся слишком рискованным предприятием. Нужна была герметичная кабина.

Гермокабину для И-15 в КБ Поликарпова разработали в 1937 году. Основным условием при ее проектировании и постройке являлась неизменность силовых элементов конструкции самолета. Кабина представляла собой эластичный кокон, склеенный из нескольких слоев прорезиненного перкаля.

Фонарь выполнили в виде двухслойного плексигласового колпака, закрепленного на стальном каркасе. При открытии, его подвижная центральная часть откидывалась на правый борт. Конструкцию установили на втором опытном ЦКБ-3, который оснастили двигателем М-25Е с двумя турбокомпрессорами (ТК). Самолет получил обозначение И-15В (высотный). В ряде документов он обозначался так-же, как «Объект 415-В». 26 января 1939 года рекордный самолет осмотрела специальная комиссия, которая признала, что «материальная часть очень изношена», конструкция эксплуатируется уже в течение пяти лет, в то время как по нормам ВВС срок эксплуатации определялся в четыре года. Комиссия заключила, что И-15В по этой причине к дальнейшему использованию негоден и полеты на нем следует прекратить. Но и без того продолжать работу над самолетом И-15В уже не имело смысла, поскольку летали варианты И-15 с более удачными гермокабинами Щербакова.

Осенью 1937 года И-15 с гермокабиной конструкции Щербакова прошел заводские и государственные испытания. Максимальная высота, которую достигал самолет, составила 9450 м — больше не позволял старенький двигатель. Впрочем, выше забираться и не требовалось. Дальнейшие опыты с гермокабинами продолжились на И-15бис и И-153.

Техническое описание.

Не пытаясь разбираться с количеством нервюр и шпангоутов, так как это в основном понятно из чертежей, уделим внимание особенностям конструкции и нюансам оборудования.

Начинается как самолет, так и фюзеляж, с двигателя М-25 мощностью 730 л.с. и металлического винта постоянного шага диаметром 2,9 м. Хотя на отдельных И-15 проводились опыты с воздушными винтами изменяемого шага, на практике они не встречались. Спереди картер двигателя прикрыт небольшим лобовым капотом-обтекателем, который предохраняет от излишнего охлаждения зимой. Для улучшения обдува при повышенной температуре воздуха в лобовом капоте имеются отверстия, перекрываемые подвижными створками. Управление осуществлялось из кабины пилота.

Эксплуатация моторов М-25 в российских условиях позволяла обходиться без радиатора масла. Применение самолета в Испании выявило необходимость в его установке. Выполненный в виде цилиндра диаметром 200 мм, сотовый радиатор охлаждения моторного масла устанавливался в пространстве между 7-м и 8-м цилиндрами двигателя (отсчет ведется с верхнего цилиндра, против полета, по часовой стрелке).

Выхлопные патрубки двигателя короткие, изогнутой формы. Выхлопной патрубок верхнего цилиндра несколько удлинен с целью отвода выхлопных газов от воздухозаборника карбюратора. Выбор места для воздухозаборника тоже не случаен — набегающий поток сначала огибал цилиндр двигателя, после чего подогретый воздух поступал в систему нагнетания. В холодную погоду это способствовало более устойчивой работе мотоутановки.

Цилиндры двигателя сверху по контуру прикрыты дюралюминиевым профилированным клепаным кольцом, снижающим аэродинамическое сопротивление. По имени изобретателя и первооткрывателя этого эффекта устройство называется кольцом Тауненда. Ширина кольца 400 мм. Попытки установить кольцо другой формы и ширины ухудшили охлаждение головок цилиндров и от них отказались.

Бензиновый бак непротектированный, установлен за противопожарной перегородкой. Нормальная заправка бензином 160 литров.

В носовой части фюзеляж закрывается дюралюминиевыми люками, крепящимися на шлицевых замках с утапливаемой головкой типа «Фейри». Само название говорит о том, где их позаимствовали. Качество замков поначалу было не на высоте — часто ломались. Поликарпов, по этой причине, выступал против замков и всячески пытался внедрять шомпольные соединения. Именно поэтому часть люков ставилась на «Фейри», а часть на шомполах. Механики, обслуживающие самолет, тоже делились на две категории — сторонников английских замков и сторонников шомполов.

В носовой части самолета из фюзеляжа заметно выступают пулеметные трубы. Они имеют диаметр 81 мм, крепятся к кожухам пулеметов и выполняют сразу три задачи. Во-первых, защищают внутреннее пространство фюзеляжа от пороховых газов и искр при стрельбе.

Во-вторых, набегающий поток, поступающий через них, охлаждает пулеметы и, кроме того, продувая трубы, не позволяет пороховым газам поступать в кабину пилота.

Всего на И-15 установлено 4 синхронных пулемета ПВ-1 калибра 7,62-мм с боезапасом по 750 патронов на каждый. Патроны, снаряженные в ленты, находились в центральной части фюзеляжа сразу за бензобаком. Здесь же размещались сборники для отработанных звеньев. Стреляные гильзы выбрасывались наружу, вниз.

Прицеливание при стрельбе осуществлялось оптическим прицелом ОП-1 («Aldis»), размещенным на ребре козырька пилота. На трубе оптического прицела крепился дублирующий кольцевой прицел КП-5. На некоторых самолетах, чуть правее и выше прицела, видно зеркало обзора задней полусферы, установленное в задней кромке центроплана.

Кабина пилота имела две откидные створки. Левая створка для удобства входа в самолет состояла из двух частей, в открытом положении перегибалась пополам и более плотно прижималась к борту. Здесь, на левом борту, имелись также две подножки, прикрытые подпружиненными крышками.

Сидение пилота выполнено в виде чашки для укладки спасательного парашюта и могло регулироваться по росту с помощью рукоятки, размещенной справа. Большинство самолетов И-15 бронеспинок не имело — ставились дюралевые спинки, прикрытые кожаной полушкой с волосяной набивкой.

Приборная доска черного цвета (под «муар»), слегка наклонена и изогнута, верхние пулеметы заметно выступают из нее ближе к летчику. Рукоятки перезарядки непосредственно на пулеметах. Перезарядка нижних пулеметов с помощью тросов, связанных с рукоятками, расположенными на ферме фюзеляжа по бокам чашки сидения.

В районе левой ручки перезарядки находится рычаг для сброса бомб. На четырех держателях ДЕР-32 под нижним крылом можно было подвесить до 40 кг бомб (4-П-7, или 4-АО-8, или 4 АО-10). При ведении боевых действий в Испании бомбовую нагрузку брали и большую. При этом, дополнительные бомбодержатели крепились иод центропланом нижнего крыла.

За сидением пилота на специальных балочках установлен аккумулятор, выше его предусмотрено крепление радиостанции. На практике радио фактически не использовалось.

Шасси неубираемое, стойки консольного типа, включали в себя амортизационный цилиндр со штоком. Чтобы предотвратить проворачивание стойки, на внутренней поверхности цилиндра и ответном участке штока имелись продольные шлицы. В нижней части труба стойки переходила в профилированное сечение, здесь вварена полуось для крепления колеса.

Колеса стандартные, 700×100 мм, прикрыты каплевидными обтекателями из дюраля. В верхней части обтекателя приклепана рифленая площадка для вставания ногами. В эксплуатации обтекатели вызвали разочарование — забивались травой и грязью — поэтому от них пришлось отказаться.

Костыль сварен из стальной трубы, амортизация — пакет резиновых пластин. Костыль мог поворачиваться одновременно с рулем поворота. Для устранения жестких толчков при рулении по земле, с рулем поворота он связан пружинными тягами.

Крылья самолета цельнодеревянные, обтянуты полотном (перкалем) с последующим покрытием аэролаком в несколько слоев. Необходимая жесткость бипланной коробки достигалась системой 1-образных стоек и профилированных лент-расчалок. В месте пересечения расчалок установлены деревянные каплеобразные фиксаторы, в просторечии именуемые «уточками».

Оперение цельнодюралевое, обтянуто полотном. Полотном обтянута и хвостовая часть фюзеляжа, начиная от кабины летчика. После покрытия лаком и последующей покраски ткань натягивалась на элементах каркаса, образуя заметные ребра или грани. Поэтому, в отношении И-15, применялось словосочетание «самолет с граненым (гранным) фюзеляжем».

ЛТХ:

Тип: И-15 первых серий.
Размах верхнего крыла, м: 9,75
Размах нижнего крыла, м: 7,50
Длина, м: 6,10
Высота, м: 2,20
Площадь крыла, м2: 21,9
Масса, кг
-пустого: 1012
-взлетная: 1415
Тип двигателя: 1 х ПД Wright «Cyclone» F-3 или М-25
-мощность, л.с.: 1 х 480
Максимальная скорость, км/ч
-на высоте: 350
-у земли: 285
Практическая дальность, км: 500
Макс. скороподъемность, м/мин: 454
Практический потолок, м: 7250
Экипаж, чел: 1
Вооружение: 2 х 7,62-мм пулемета ПВ-1.
Серия: 2793 экз.

Первый опытный истребитель ЦКБ-3.

Первый опытный истребитель ЦКБ-3. Вид спереди.

Первый опытный истребитель ЦКБ-3. Вид сзади.

Второй опытный истребитель ЦКБ-3.

Серийный истребитель И-15.

Истребитель И-15 ВВС республиканской Испании.

И-15 захваченный франко-фашистами.

Сборка И-15 для республиканских ВВС на авиазаводе в г. Реус. Испания.

И-15 сборки авиазавода г. Реус в Испании.

И-15 в окраске ВВС республиканской Испании в авиамузее.

Первый опытный ЦКБ-3. Рисунок.

И-15 комбрига И.У.Павлова. Рисунок.

И-15 ВВС РККА. Рисунок.

И-15 ВВС республиканской Испании. Рисунок.

И-15.Компоновочная схема.

И-15. Схема.

И-15 ВВС республиканцев ведут бой с Не-51 в небе Испании.

Список источников:
В.Б.Шавров. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950 гг.
Б.Л.Симаков. Самолеты страны Советов. 1917-1970.
Энциклопедия-справочник. Самолеты страны Советов.
Михаил Маслов. Истребители И-15.
Михаил Маслов. Истребитель И-15. «Курносый забияка».
Авиация и Время. Александр Котлабовский. «Чато» Поликарпова.
Полигон. Е.Гордон, В.Зенкин, В.Титов. И-5, И-15, И-15бис — истребители бипланы Н.Н.Поликарпова.