Легкий самолет ПС.

Разработчик: Козлов
Страна: СССР
Первый полет: 1935 г.0.ПС

Начальник кафедры конструирования самолетов Военно-воздушной академии С.Г.Козлов начал работать над уменьшением видимости самолетов в конце 1920-х годов. До 1934 года его деятельность ограничивалась теоретическими изысканиями и примитивными экспериментами, которые можно было провести, без каких бы то ни было ассигнований. Отсутствие заказа позволило Козлову, не спеша, и основательно продумать пути максимального уменьшения видимости летательного аппарата и направления обхода всех препятствий, стоявших на этом пути. Возникшую проблему конструктор разделил на три задачи: снижение видимости обшивки, каркаса планера и мотора, экипажа, вооружения и т.д.

Для решения первой задачи Козлов выбрал прозрачное покрытие. Исследовав несколько, наиболее подходящих материалов, он остановился на целлоне (целлон — ацетилцеллюлоза, получается путем воздействия ледяной кислоты и уксусного ангидрида на целлюлозу в присутствии катализатора. По механическим свойствам несколько уступает целлулоиду, но, в отличие от него, негорюч, более стоек к действию света, кислот, щелочей и органических растворителей. Существенным недостатком целлона является гигроскопичность, в два раза большая, чем у целлулоида). При дальнейшем усовершенствовании именно целлон имел наибольшие шансы стать полноценным материалом для прозрачной обшивки.

Анализируя вторую задачу, он отмечал, что, кроме обычного стремления конструкторов облегчить силовую конструкцию, для уменьшения видимости самолета необходимо всемерно снизить габариты силовых элементов. Исходя из этого, на первое место, по мнению Козлова, вместо дюраля выходила нормализованная хромомолибденовая сталь.

По своим физико-механическим свойствам целлон не мог воспринимать нагрузки, действовавшие на планер. Поэтому наиболее перспективными, с точки зрения малозаметности, становились ферменные конструкции, которые в первой половине 1930-х годов еще широко применялись в авиации.

Пытаясь найти ответ на третий вопрос, Сергей Григорьевич предложил для уменьшения видимости экипажа, вооружения, мотора и оборудования использовать некую «световую броню». Но пути ее реализации он, вероятно, ясно не представлял.

Суть заключалась в том, что любой предмет на фоне неба выглядит значительно темнее, чем оно само. Связано это с тем, что нижние поверхности освещаются отраженным от земли светом, а коэффициент его отражения колеблется в зависимости от местности от 4 до 15%. Исключение — только снег (80%). Летом нижние поверхности будут в 6-20 раз темнее. В идеале надо подсветить нижние непрозрачные поверхности самолета или установить на них направленный вниз источник рассеянного света.

Сочетание всех трех направлений позволило бы построить максимально невидимый (или минимально видимый) самолет. Но значение для маскировки и цена осуществления каждого из них были неравноценны. Пока все внимание сосредоточили на прозрачной обшивке.

В конце сентября 1934 года Козлов для своих экспериментов получил от ВВС самолет У-2 и первые ассигнования. С задней части фюзеляжа поликарповского «кукурузника», от второго сиденья и до начала стабилизатора, перкалевую обшивку заменили целлоном. Пришлось использовать случайно подвернувшийся под руку материал, механические качества которого оказались невысокими, а прозрачность оставляла желать лучшего. Кроме того, некондиционный целлон обладал сильным желто-коричневым цветом (вероятно, именно это обстоятельство послужило причиной многократно цитируемого утверждения В.Б.Шаврова, что Козлов использовал для своих работ французский материал родоид, который быстро потускнел.).

Уже в середине октября доработку машины закончили, и в присутствии начальника УВВС Алксниса и представителей ВВА полупрозрачный У-2 совершил ряд полетов, показавших заметное, по сравнению с серийным аппаратом, уменьшение видимости фюзеляжа. Алкснису идея очень понравилась и он счел необходимым продолжить опыты. Однако, пока оформляли документы, год закончился и средства в ВВА не перевели.

Лишь в феврале 1935 года Алкснис включил прозрачный самолет в план научно-исследовательских работ академии и приказал срочно выделить для этого АИР-6. Нельзя сказать, что эта машина наиболее полно удовлетворяла требованиям минимальной видимости. Этому, например, мешали подкосы крыла и шасси, состоявшие из большого количества стоек. Два лонжерона коробчатого сечения высотой 150 мм и нервюры, расположенные через 240 мм, представляли собой сплошные фанерные стенки. Но это был единственный маломощный моноплан, который можно было получить.

В апреле, наконец-то, началось финансирование. Деньги дал Отдел изобретений Наркомата обороны (ОИ НКО), но вместо АИР-6 Козлову выделили АИР-4. Причина этой замены не совсем понятна, ведь в 1935 году АИР-6 выпускался серийно, а АИР-4 построили всего в 2-х экземплярах. Однако открытая кабина сильно облегчала замену обшивки.

Вначале предполагалось покрыть целлоном все места, обтянутые полотном, но так как большая часть крыла, передняя половина фюзеляжа и некоторые части оперения имели работающую фанерную обшивку, Козлов решил ввести в конструкцию соответствующие изменения и обтянуть целлоном, по возможности, весь самолет, включая колеса.

Переделки состояли в следующем: заново пересчитали крыло и между лонжеронами ввели дополнительные распорки и расчалки. С самолета сняли два из трех бензобаков, а на их места установили несколько дополнительных нервюр. Вся передняя половина фюзеляжа до конца заднего сиденья в первоначальном виде имела 3-мм фанерную обшивку. Фанеру сняли и, переделав сиденья под парашюты, ввели для них дополнительные крепления.

После 10-го полета, для улучшения скороподъемности и увеличения потолка, заднее сиденье сняли, и самолет стал одноместным. Одновременно усилили хвостовое оперение и заднюю часть фюзеляжа — в двух последних отсеках, где сняли фанерную обшивку. Кроме этого, сняли второе управление, а кабину пилота с приборами сместили вперед. После переделки АИР-4 получил название ПС — «Прозрачный самолет».

Одновременно исследовались свойства материала для прозрачной обшивки. Лучшим оказался целлон Мытищинского химкомбината. Эта партия по своим качествам, хотя еще и не удовлетворяла полностью всем требованиям, но уже близко приближалась ко многим из них и оказалась значительно лучше того материала, который использовали на У-2.

Образцы целлона испытывались в лабораториях ВВА, где определили его механические характеристики. Испытания показали возможность применения целлона не только для обшивки не силовых частей самолета, но и для крыльев и оперения. Прозрачность и чистота образцов также стали значительно лучше.

В то же время, первая большая партия целлона, изготовленная по новой технологии на заводе «Красный боевик», оказалась по своей прочности и прозрачности хуже, чем представленные до этого образцы. Ко всему прочему, листы были покороблены, но так как сроки выпуска самолета уже поджимали, пришлось поставить на ПС этот целлон, наперед зная, что он неполноценен.

Листы целлона между собой скреплялись с помощью пистонов и шайб из того же материала. К силовым элементам листы крепились шурупами через пистоны, а к не силовым — шурупами без пистонов, но с прокладкой шайб из целлона. Чтобы обеспечить необходимое натяжение покрытия, листы стягивались шнуровкой. На нервюрах эта шнуровка захватывала еще и саму нервюру. Для безопасности швы шнуровки проклеили матерчатой лентой, а в нервюрах — прошиты суровыми нитками.

В дополнение к прозрачной обшивке Козлов сначала предложил сделать поверхность нервюр и стенок лонжеронов АИР-4 зеркальными. При этом он не надеялся на большой эффект такого мероприятия, считая, что для этого зеркальные поверхности должны иметь специальную форму. Работы по «озеркаливанию» оценивались Козловым в довольно значительную сумму. Неудивительно, что в результате ВВА было отпущено 2 кг алюминиевого порошка, с помощью которого и окрасили каркас самолета.

Во второй половине июля 1935 года переделки завершились и 25 июля, в 5 часов 40 минут утра, несмотря на неблагоприятные метеоусловия (низкая — 100-150 м — сплошная облачность, временами дождь), слушатель академии, летчик М.П.Вахрушев и начальник кабинета конструирования летательных аппаратов Я.Г.Красных совершили первый полет по кругу на высоте 50-100 м. Во время полета самолет имел тенденцию разворачиваться влево, заваливаясь на крыло. Разбег, по сравнению с нормальным АИР-4, удлинился на 2-3 сек., впрочем, взлет производился с грязного и размокшего аэродрома. Набор высоты и все остальные этапы полета не отличались от обычных. Короблений и вибрации обшивки не наблюдалось.

Во втором полете экипажу предстояло выполнить два круга, постепенно набирая высоту. На первом круге на высоте 150 м самолет попал в облака, и набор высоты пришлось прекратить. В начале второго круга упало давление масла, и пришлось произвести посадку. Всего в воздухе самолет находился 12 минут. Осмотр самолета показал, что обшивка и ее крепление выдержали это испытание.

Хотя в первых полетах проверялась регулировка машины, некоторые выводы о ее заметности можно было уже сделать:

«Видимость самолета после взлета на фоне облаков при высоте 30-50 м снижена очень сильно. Когда самолет во взлетном положении идет от наблюдателя, то ясно видны только центральная часть фюзеляжа, шасси и подкосы, остальное хотя и улавливается глазом, но не в виде резких контуров, как обычно, а в виде неясных полос цвета несколько светлее, чем фон облаков.

При нахождении самолета сбоку на высоте 100-150 м на расстоянии от наблюдателя 500-1000 м ясно видны профиль крыла, шасси и профиль горизонтального оперения, мотор и экипаж, временами едва заметно вертикальное оперение, фюзеляж временами пропадает совсем, временами еле заметен в виде очень неясного контура, слегка желтоватого цвета.

При полете самолета на зрителя передний лонжерон крыла ясно виден, как сплошная черта. При прохождении в зените все покрытие прозрачно, но слегка желтоватого цвета. Вся структура самолета: лонжероны, нервюры, шпангоуты видны совершенно ясно через прозрачное покрытие, как в крыле, так и в фюзеляже и оперении. Идея прозрачного покрытия для уменьшения видимости самолета — оправдывает себя.»

На следующий день тот же экипаж провел вторую серию полетов. На этот раз самолет демонстрировали заместителю начальника ОИ НКО Н.П.Горшкову и инспектору при начальнике Вооружений РККА С.Н.Сафронову. Из-за темных облаков освещенность неба во время полетов была слабой. Аппарат летал по прямой в зените и немного в сторону — его маршрут определялся по просветам в облаках, наибольшая высота полета — 1450 м.

В полете самолет и его покрытие вели себя нормально. Осмотр после полета показал, что покрытие на крыле, верхней части фюзеляжа и, частично, на оперении немного пожелтело, особенно в местах, где его толщина превышала 0,5 мм. Обнаружилась некоторая гигроскопичность целлона, что привело к волнистости обшивки. Но это не сильно повлияло на заметность машины.

Дальнейшие испытания провели в Серпухове, куда ранним утром 28 июля ПС, в сопровождении У-2, вылетел из Москвы. На ПС летели Вахрушев и Красных, а на У-2 — летчик Петренко и Козлов. Однако из-за падения давления масла в моторе, ПС совершил вынужденную посадку на Подольском аэродроме. Неисправность устранили, и вскоре оба самолета вылетели в направлении на Серпухов. Через час, без приключений, машины прибыли на аэродром в Липицы (примерно, в 10 км от Серпухова). Полет проходил при ясном небе и ярком солнце, что неожиданно и благоприятно сказалось на целлоновой обшивке. Покрытие, имевшее при вылете желтый оттенок, на солнце отбелилось и стало почти бесцветным. Совершенно пропала и волнистость — покрытие натянулось на всем самолете совершенно ровно.

С.Г.Козлов отмечал, что во время полета фюзеляж и вертикальное оперение при взгляде сбоку пропадали на расстоянии от 600-700 м. В тот же день для проверки центровки самолета при полете без пассажира, Вахрушев отвез Козлова на Серпуховский аэродром и вернулся один. Вся процедура заняла 13 минут, поведение самолета при этом не отличалось от обычного.

Аэродром в Липицах представлял собой открытое поле без ангаров. Отсутствие ангара послужило причиной перелета ПС в Серпухов, который днем выполнили Вахрушев и Красных. Самолет отрулил в ангар, где его осмотрели Козлов и Красных. Они обнаружили повреждение передних узлов шасси; причем, сухари в узлах сместились и это вызвало разрыв обшивки на левом борту у кабины летчика.

По приказанию Козлова испытания прекратили, а самолет оставили под охраной в ангаре, из которого убрали все другие машины и запретили допуск туда посторонних лиц. Козлов с экипажем ПС выехал в Москву с целью созвать комиссию специалистов-химиков, участвовавших в производстве целлона.

Однако Отдел изобретений НКО настаивал на продолжении испытаний и конструктор вернулся в Серпухов, где в местной мастерской организовал ремонт самолета. Заодно для повышения скороподъемности и потолка с него сняли второе сиденье. В первых числах августа отремонтированная машина совершила контрольный полет на высоте 200 м. А через три дня в соответствии с приказом заместителя Наркома обороны М.Н.Тухачевского НИИ ВВС обязали «…произвести испытание (…) и дать свое заключение по применению прозрачного покрытия для маскировки самолетов.»

Спустя 9 дней ПС перегнали на аэродром НИИ ВВС, где 22 августа провели испытания, на которых присутствовали, в частности, руководство ОИ НКО, начальник штаба летной бригады НИИ ВВС И.В.Марков и С.Г.Козлов. Председателем комиссии назначили командира летной бригады НИИ ВВС А.И.Залевского.

В ходе испытаний летчик Арсентьев летал на ПС вместе с членом комиссии Куприяновым на высотах от 500 до 2500 м, в паре с У-2, а рядом — Р-5 (пилот Нагавкин и летнаб Мокрицин), с которого фотографировали эту парочку. Полеты продолжались 4 часа. Пока самолеты ходили кругами радиусом 1-2 км от центра аэродрома и проходили в зените, члены комиссии с земли и с воздуха проверили видимость ПС на различных фонах — от яркого голубого неба до темных облаков и фоне земли. В качестве неподготовленных наблюдателей, Марков опросил техников, работавших на аэродроме.

Результаты испытаний превзошли все ожидания. В акте комиссии отмечалось: «Видимость самолета на большей части ракурсов снижена очень сильно. На 2000-2500 м (…) ПС на некоторых ракурсах не был виден совершенно ни членами комиссии, ни техниками, работавшими на аэродроме, несмотря на то, что положение его было известно, так как и (…) У-2, шедший в паре с ним и Р-5 были видны ясно. Впечатление таково, что ПС тает на глазах и затем при выходе на менее благоприятный ракурс, появляется снова, но виден все же довольно слабо.»

С воздуха заметность самолета была также незначительной: с расстояния 1,5-2 км его обнаруживали только по случайным бликам от солнца или при развороте и полете прямо на наблюдателя, когда сплошные фанерные лонжероны и нервюры перекрывали друг друга и появлялся абрис крыла.

Тень от самолета, этот извечный враг маскировщиков, наблюдалась очень слабо в виде небольшого бесформенного пятна, но и она совершенно исчезала при полете на высоте 1500-1700 м, тогда как тень от У-2 была ясно видна. Над темным лесом ПС выделялся лучше, чем над другими фонами. Когда ПС и У-2 пошли на посадку, экипаж Р-5, находившийся выше их на 200-300 м, потерял ПС из вида и не мог найти его, хотя знал, что тот находится совсем рядом. Обнаружили ПС только, когда он уже сел и рулил по аэродрому.

В выводах комиссии говорилось, что применение прозрачного покрытия для уменьшения видимости вполне оправдывает себя и высказывалась надежда, что специально сконструированный самолет даст эффект более сильный. При этом рекомендовалось обратить внимание на улучшение прозрачности и физико-механических свойств целлона.

Кроме того, в акте отмечались еще два преимущества прозрачного летательного аппарата, никак не связанных с маскировкой. Летчики-испытатели не были бы ими, если бы не отметили отличный обзор из кабины самолета. В свою очередь инженеры и техники заметили, что в обслуживании ПС из-за прозрачной обшивки являлся «…самым удобным из всех существующих.»

Окрыленный результатами испытаний С.Г.Козлов вернулся к своему плану и предложил Отделу изобретений НКО развернуть работы по второму пункту-уменьшению видимости каркаса самолета. Он предложил начать проектирование и постройку специального скоростного одноместного фоторазведчика под мотор М-22, конструкция которого могла обеспечить наименьшую видимость силовых элементов. Самолет этот, конечно, следовало обтянуть улучшенным прозрачным покрытием. Эту работу Козлов обещал закончить в 1937 году.

Однако в ОИ НКО придерживались иного мнения. Несмотря на то, что прозрачный самолет в течение месяца находился в обычных аэродромных условиях, оставались сомнения в эксплуатационных свойствах целлона. Его малая прочность не давала полной гарантии при обтяжке им скоростных машин. Заказчик не пожелал возиться с сомнительным изобретением еще два года.

В начале ноября 1935 года работу по прозрачному самолету передали в Экспериментальный институт П.И.Гроховского и включили в план на 1936 год. Однако прозрачного самолета Гроховский так и не построил.

ЛТХ:

Модификация: ПС
Размах крыла, м: 11,00
Длина самолета, м: 7,11
Высота самолета, м: 2,70
Площадь крыла, м2: 16,50
Масса, кг
-пустого самолета: 395
-максимальная взлетная: 630
Тип двигателя: 1 х ПД «Walter»
-мощность, л.с. 1 х 60
Максимальная скорость, км/ч: 150
Крейсерская скорость, км/ч: 132
Практическая дальность, км: 500
Практический потолок, м: 4000
Экипаж, чел 2.

1.Самолет ПС с целлулоидной обшивкой. Серпухов. Июль 1935 г.

Самолет ПС с целлулоидной обшивкой. Серпухов. Июль 1935 г.

2.Самолет ПС с целлулоидной обшивкой. Серпухов. Июль 1935 г.

Самолет ПС с целлулоидной обшивкой. Серпухов. Июль 1935 г.

3.Хвостовое оперение самолета ПС. Серпухов. Июль 1935 г.

Хвостовое оперение самолета ПС.

3а...

Крепление прозрачной обшивки к шпангоуту хвостовой части фюзеляжа самолета ПС с помощью пистонов и вывод тяг управления через специальные прозрачные обтекатели.

4.Самолет ПС в полете в паре с самолетом У-2. Серпухов. Июль 1935 г.

Самолет ПС в полете в паре с самолетом У-2. Серпухов. Июль 1935 г.

5...

Самолет ПС в полете с самолетом У-2. Над аэродромом Монино. На летном поле ТБ-3 23-й тяжелобомбардировочной авиабригады. Июль 1935 г.

6.Самолет ПС в полете. Серпухов. Июль 1935 г.

Самолет ПС в полете. Серпухов. Июль 1935 г.

.

.

Список источников:
В.Б.Шавров. История конструкций самолетов в СССР до 1938 г.
Б.Л.Симаков. Самолеты страны Советов. 1917-1970.
Крылья Родины. Михаил Орлов. Невидимка Сергея Козлова.