Лёгкий самолет связи АИР-4.
Разработчик: ОКБ Яковлева
Страна: СССР
Первый полет: 1930 г.
Успешные полеты самолета АИР-3 открыли дорогу для его серийной постройки по заказу Осоавиахима. На авиационном заводе им. Менжинского была заложена серия в пять самолетов, названных АИР-4. Два из них в сентябре 1930 года прошли летные испытания с высокой оценкой. Вновь была отмечена простота конструкции, дешевизна и прекрасные летные и эксплуатационные качества. Единственное сомнение вызывали у некоторых надежность и выносливость, необходимые для любого самолета, а для самолета связи особенно.
Но при чем здесь самолет связи? А дело в следующем. Развивая от типа к типу свои авиетки, расширяя круг их возможностей, А.С.Яковлев начиная с АИР-4 помимо спортивных перелетов и агитполетов Осоавиахима приступает к практическому решению еще двух задач, первоначально поставленных им при создании АИР-1. Он стремится к тому, чтобы легкомоторная машина могла служить как учебно-тренировочный самолет с более высокими, чем у биплана У-2 Н.Н.Поликарпова, летными характеристиками и как самолет местной исполкомовской связи, «воздушный форд». В помощь трактору, комбайну и «форду» земному должен был появиться и «форд» воздушный. «Форд» был синонимом самого распространенного служебного автомобиля. Позже стали говорить «эмка».
Эти требования нашли отражение в конструктивных особенностях АИР-4 в сравнении с АИР-3:
-более широкий фюзеляж и более удобные кабины;
-двойное управление и двойной комплект приборов;
-расширение колеи шасси и улучшение амортизации;
-увеличение максимальной нагрузки.
В процессе освоения в серии намечалось повысить устойчивость самолета и уменьшить посадочную скорость и пробег.
По своей конструкции и оборудованию АИР-4 годился и как тренировочный, и как связной самолет. Но из-за отсутствия серийного маломощного мотора обе задачи были окончательно решены позднее, путем перехода на 100-сильный М-11. В 1935-1936 годах был создан массовый скоростной учебно-спортивный моноплан АИР-10 (в серии УТ-2) и его одноместный тренировочно-спортивный вариант АИР-14 (в серии УТ-1), а в 1932-1934 годах появился и стал выпускаться в больших количествах трехместный АИР-6. За ним и закрепилось название «воздушный форд», по современной терминологии — легкий многоцелевой самолет. А первоначально это название носили АИР-4 и АИР-5.
АИР-4 явился дальнейшим развитием АИР-3. Поскольку летные качества последнего признавались хорошими, то все основные параметры, влияющие на аэродинамику, в общем-то не изменились. Переделкам и усовершенствованиям подверглась конструкция самолета, поскольку АИР-4, очевидно, впервые среди отечественных авиеток серийно строился на авиационном заводе. Сказалась и известная требовательность А.С.Яковлева к своим конструкциям. Почти ни одна деталь АИР-3 не пошла в производство без усовершенствования, а некоторые из них — шасси, оперение, устройство кабин, управление и вся бензо-и маслопроводка, увеличенные баки — разрабатывались вновь. Необходимо отметить, что АИР-3 как самолет для дальних перелетов был не вполне выдержан. Шасси и фюзеляж, хотя и взятые с переделками с АИР-1, не соответствовали самолету. Например, колеса весили 13 кг.
Условия заводской постройки привели также к значительному упрощению многих деталей в смысле нормализации и вытекающего отсюда облегчения производственного процесса. При этом вес конструкции оказался всего на 3 кг больше, чем у АИР-3, хотя некоторые изменения потребовали увеличения веса. Самолеты были выполнены заводом очень чисто и отличались прекрасной внешней отделкой.
Все эти изменения, даже после сравнительно небольшого налета — 30 часов — в ходе испытаний, выявили полную свою целесообразность и получили одобрение летчиков и механиков.
Решено было испытать оба самолета АИР-4 на выносливость, послав их сразу по окончании испытаний в дальние перелеты.
Намеренно было выбрано самое тяжелое по метеоусловиям время — октябрь. Самолет с надписью на борту и крыле «СССР-312» вели летчик Ю.И.Пионтковский и механик Б.Н.Подлесный. Полет прошел по маршруту Москва — Киев — Одесса — Севастополь — Харьков — Москва. На самолете «СССР-311» летели слушатель ВВА С.К.Огородников и механик Я.Я.Пионтковский по маршруту Москва — Воронеж — Ростов — Севастополь — Харьков — Москва.
Оба самолета вылетели 2 октября 1930 года. Как и предполагалось, с самого начала пришлось вступить в жестокую борьбу с погодой. Дожди, снежные вьюги, сильнейшая болтанка, ветер до 17 м/с и злейший враг самолета — туман сопровождали авиетки почти по всему пути. Ю.И.Пионтковский из-за тумана сделал две вынужденные посадки прямо на свежевспаханную, размокшую от дождя землю и поднялся с нее же. Срезав на этапе Одесса — Севастополь значительный участок пути, он прошел над открытым морем. За Евпаторией самолет попал в область сильнейшей болтанки. Броски по вертикали превышали 100 м, а с крыла на крыло перекидывало на 60 градусов. Полет над горами сопровождался еще большей болтанкой. Самолет швыряло как щепку, местами восходящие потоки были настолько сильны, что машина помимо воли летчика почти вертикально взмывала вверх. Самолет мог парить с выключенным мотором, хотя нагрузка на крыло в этот момент достигла 43 кг/м . Прочная конструкция АИР-4 выдержала.
За 24 часа 30 минут летного времени самолет покрыл 3650 км с очень высокой для авиетки при таком дальнем пути средней скоростью 150 км/ч. За все время пилотом не было замечено каких-либо неисправностей самолета. Особенно ценным качеством оказалась способность использовать самые небольшие и неприспособленные площадки. По оценке пилота, оборудование кабины и удобство размещения экипажа были максимально возможными для подобного типа самолета.
Еще более трудным оказался перелет самолета № 311. Из-за отказов мотора было несколько посадок на неровные площадки, на поле подсолнухов, на деревенскую улицу. Взлетали с мокрой пахоты с разворотом перед препятствием — лесом — на малой скорости. Широко расставленное безосное шасси обеспечивало боковую устойчивость при взлете, посадке и на стоянке при сильном ветре. При посадке в подсолнухи машина не скапотировала. Посадка со смятым колесом обнаружила большую прочность шасси. Вынужденные посадки из-за неполадок в моторе дали возможность лишний раз подчеркнуть прекрасные качества самолета. Свой маршрут в 3270 км он прошел за 23 часа 20 минут летного времени со средней скоростью 140 км/ч.
Ю.И.Пионтковский писал, что АИР-4 в отношении технического обслуживания сделан образцово. Все те мелкие, значительно усложняющие работу механика конструктивные недочеты, которыми изобилует самолет, когда конструктор не знаком с практической работой на аэродроме, в АИР-4 совершенно отсутствуют. Прекрасный подход к мотору, съемные на шомполах алюминиевые полы, люк в фюзеляже для смены амортизатора костыля и многое другое располагают механика к машине, значительно облегчая его тяжелую, ответственную работу.
Вот когда сказалась прежняя работа А.С.Яковлева мотористом, из-за чего он получил диплом инженера на четыре года позже своих сверстников.
Таким образом, самолет блестяще выдержал последний и самый трудный экзамен из всех, которым подвергались АИР-3 и АИР-4, и доказал свое право стать на службу хозяйственного и культурного строительства страны.
АИР-4 заслужил и международное признание. В мае 1931 года с авиетками А.С.Яковлева познакомился и дал прекрасный отзыв о них английский экипаж самолета «Моте» — летчик Белльвиль и летчица Монтегю, которые побывали в Москве во время перелета Лондон — Индия — Персия — СССР — Лондон. В свою очередь, Пионтковский и Яковлев полетали на английском самолете. Информацию об АИР-4 опубликовал известный международный ежегодник Джейна «Самолеты мира» за 1931 год.
Что касается мотора «Walter», то, безотказно работавший в хорошую летнюю погоду, он оказался весьма капризным и почти непригодным для эксплуатации в условиях холода и дождя. Оказалось, что мотор и особенно карбюратор, сильно охлаждаясь, вызывают обеднение смеси, уменьшение оборотов, а свечи двух нижних цилиндров и обоих магнето постоянно забрасываются маслом. Для нормальной работы требовался подогрев карбюратора и капотирование цилиндров. Экипаж самолета № 311 во время перерыва в перелете кустарно изготовил подогреватель, после чего работа мотора несколько улучшилась.
В 1930 году в НАМИ под руководством В.А.Доллежаля на базе пятицилиндрового двигателя М-12 (НАМИ-100) был создан маломощный мотор М-23 (НАМИ-65), трехцилиндровый мощностью 65-75 л.с. Его первый экземпляр в июле 1930 года прошел испытания на земле на АИР-3 — сначала на фюзеляже без крыла, затем с установленным крылом. Как отмечено выше, АИР-3 с самого начала был спроектирован так, что допускал установку этого мотора. Поэтому доработка самолета не была значительной. Изготовили новую мотораму, несколько отличающуюся по схеме, новые капоты и арматуру управления мотором, специально спроектированный винт; несколько изменили бензо- и маслопроводку, дополнительно установили сектор высотного корректора.
В сентябре закончились летные испытания. Мотор работал спокойно, без тряски. Скорость АИР-3 возросла до 165 км/ч против 146 км/ч с двигателем «Walter». 13 сентября Ю.И.Пионтковский с уменьшенным запасом топлива — на 2,5 часа — сумел за 45 минут подняться на 5110 м, после чего из-за мороза -18°С был вынужден пойти на снижение, не достигнув потолка.
В руководстве Осоавиахима считали, что в нашей легкомоторной авиации еще не было такого яркого успеха, как выпуск отечественного самолета с отечественным двигателем.
Поэтому в июле 1931 года М-23 установили на АИР-2, а позднее и на АИР-4, который успешно прошел государственные испытания. В 1932 году были выполнены рабочие чертежи для его серийного выпуска с М-23. Школе ФЗУ завода № 24 поручили изготовить серию в 30 моторов М-23 для этого самолета. Предполагалось в 1933 году конструктивно довести АИР-4 с М-23, превратив его в учебно-тренировочную машину. Осоавиахим запланировал на вторую пятилетку непрерывное увеличение количества АИР-4 с М-23 — с пяти самолетов в 1933 году до 276 в 1937 году и решил ассигновать на эту программу 3,7 млн. рублей.
Тем не менее двигатель М-23 в серию так и не пошел, что повлияло и на дальнейшую судьбу самолетов, для которых он предназначался. А это были не только АИРы А.С.Яковлева, но и самолеты А.Н.Грацианского, В.К.Грибовского, А.С.Москалева. Неспособность Осоавиахима и авиационной промышленности наладить производство маломощных моторов привела к тому, что ни одна даже самая удачная отечественная авиетка не выпускалась тогда большой серией. Поставлять для них в больших количествах импортные, оплачиваемые валютой моторы, было немыслимо.
Летом 1932 года в НИИ самолетостроения ГВФ (ныне ГОСНИИ ГА) и в экспериментально-аэродинамическом отделе ЦАГИ впервые в СССР была начата исследовательская работа по «открылкам», или «щиткам-закрылкам» (подкрыльные щитки). Для летных исследований выбрали один из самолетов АИР-4, который получил обозначение Э-31.
Вначале щитки были изучены А.К.Мартыновым и Н.И.Дружининым на модели самолета в аэродинамической трубе. Продувки подтвердили, что щитки позволяют уменьшить скорость взлета и длину разбега, и особенно посадочную скорость и пробег. В крейсерском полете щитки, убранные в выемки в хвостовых оконечностях нервюр, не ухудшали профиль крыла, а следовательно, и его характеристики.
Основная трудность заключалась в обеспечении поперечной устойчивости и поперечного управления, так как для большей эффективности щитков они занимали всю заднюю кромку крыла, не оставляя места для элеронов. После ряда опытов было найдено решение: применить концевые плавающие элероны. Это элементы с симметричным профилем, свободно подвешенные на оси, параллельно размаху крыла и имеющие форму концов крыла. Поворот элеронов в противоположные стороны на ±15° создавал необходимый момент крена. После выполнения требуемой эволюции, когда момент исчезает, элероны возвращаются в состояние свободного плавания и качаются подобно флюгеру с отклонением до 65° вверх и 35° вниз, в зависимости от срыва струй на крыле. Их эффективность сохранялась на всех углах атаки и режимах полета, вплоть до почти полной потери скорости на посадке. Из осторожности были выбраны элероны в 16% площади крыла, т.е. довольно большие и тяжелые.
Новое крыло АИР-4 спроектировали Б.Н.Заливацкий и Л.М.Шехтер, сотрудники НИИС ГВФ. Там же крыло переделали и установили на самолет.
Для предупреждения перекосов и заклинивания щитки были выполнены в виде четырех отдельных секций, подвешенных на трубчатых кронштейнах и отклонявшихся до 60° червячным механизмом, соединенным с небольшим штурвалом на левой стороне пилотской кабины. Щитки имели лонжерон и нервюры из нержавеющей стали «Энерж-6» на электросварке и фанерную обшивку. Конструктивное выполнение щитков отличалось простотой, но зато усилие, необходимое для приведения их в движение, было весьма значительным. Для полного их раскрытия усилий летчика не хватало.
Элероны были деревянной конструкции и обтягивались полотном. Управление элеронами состояло из трех качалок, соединенных жесткими тягами, и тросовой передачи. Оно монтировалось на заднем лонжероне центроплана внутри хвостовых отсеков нервюр. Недостатком плавающих элеронов были сложность привода и увеличение веса крыла на 5-8%.
В июле-ноябре 1933 года были проведены летные испытания с участием Ю.И.Пионтковского. Несмотря на крайне неудовлетворительную работу изношенного мотора «Walter», результаты превзошли ожидания.
Минимальная скорость планирования оказалась 35 км/ч, наименьшая посадочная скорость 30 км/ч, вместо предполагавшейся 54 км/ч. Самолет делал совершенно автожирную посадку, идя под очень крутым углом, а затем, коснувшись земли, уменьшал пробег в три раза — со 160 до 52 м. Разбег сокращался на 20-25 м. Была отмечена необыкновенная устойчивость самолета на самых малых скоростях при прекрасной его управляемости и антиштопорных свойствах. Концевые элероны улучшали и работу руля направления. Недостатком установки было значительное увеличение веса конструкции самолета — до 60 кг.
Краткое техническое описание АИР-4.
Конструктивно самолет АИР-4 практически не отличался от АИР-3. Ниже приводятся основные отличия и особенности самолета.
Фюзеляж. Доступ в обе кабины облегчается благодаря дверкам в бортах фюзеляжа, укрепленным на верхнем лонжероне. Для контроля и замены амортизации костыля в хвостовой части фюзеляжа сделан люк с крышкой.
Крыло самолета АИР-4 аналогично крылу АИР-3. Элероны подвешены на четырех шарнирах.
Хвостовое оперение на АИР-4 более тонкого профиля и изменено по форме. Управление двойное, из стальных труб с дюралевыми съемными ручками.
Шасси безосное, с увеличенной колеей, из стальных круглых труб со съемными дюралевыми обтекателями. Полуось и задняя, упорная труба шасси соединены между собой жестко и вращаются вокруг одной оси. Амортизация осуществляется резиновыми шайбами обтекаемого сечения, работающими на сжатие. Между шайбами проложены пластины из миллиметрового дюраля. Шайбы из резины марки 50-С толщиной 18 мм, в количестве 12 штук, вместе с дюралевыми прокладками представляют собой пакет высотой 180 мм (после предварительной затяжки, равной половине веса самолета на стоянке). Шайбы нанизаны на две телескопические трубы с упорами. Упоры соединены стяжными болтами, проходящими через шайбы, и в свою очередь обеспечены от ударов при обратной отдаче маленькими резиновыми прокладками.
Как выяснилось в результате эксплуатации, шасси оказалось очень прочным. Амортизация шайбами достаточно мягкая и упругая, не требующая частой замены, как шнуровая. Масса шасси без колес 12 кг — на 2 кг меньше, чем на АИР-3. Амортизирующая труба упирается верхним своим концом в перехваченный передний подкос крыла и передает усилие на один из основных узлов фюзеляжа, к которому подходит и стойка центроплана.
Топливная система. Бензобаки — по 110 л, всего 330 л. В передней части фюзеляжа находится резервный бачок на 13 л. На крышке каждого бака установлены напорные трубки — «граммофончики» (то есть в форме раструба).
ЛТХ:
Модификация: АИР-4
Размах крыла, м: 11,00
Длина самолета, м: 7,05
Высота самолета, м: 2,30
Площадь крыла, м2: 16,50
Масса, кг
-пустого самолета: 395
-нормальная взлетная: 630
-максимальная взлетная: 805
Тип двигателя: 1 х ПД «Walter»
-мощность, л.с.: 1 х 60
Максимальная скорость, км/ч: 150
Крейсерская скорость, км/ч: 131
Практическая дальность, км: 2500
Практический потолок, м: 4000
Экипаж, чел: 2.
Легкий самолет АИР-4 с двигателем «Walter» NZ-60.
Легкий самолет АИР-4.
Легкий самолет АИР-4. Третий слева летчик Ю.И.Пионтковский, второй справа — А.С.Яковлев.
У самолета АИР-4 (слева направо): Б.Н.Подлесный, Ю.И.Пионтковский и А.С.Яковлев.
АИР-4 в полете. Октябрь 1930 г.
АИР-4 Э-31 с механизированным крылом. Испытания в НИИ ГВФ. Москва, 1933 г.
АИР-4 Э-31 с механизированным крылом. Испытания в НИИ ГВФ. Москва, 1933 г.
АИР-4. Рисунок.
АИР-4. Чертеж.
АИР-4 с двигателем «Walter» NZ-60. Схема.
АИР-4 с двигателем М-23. Схема.
АИР-4 Э-31. Схема.
.
.
Список источников:
В.Б.Шавров. История конструкций самолетов в СССР до 1938 г.
Б.Л.Симаков. Самолеты страны Советов. 1917-1970.
Авико Пресс. Ю.Засыпнин, К.Удалов. Самолеты АИР.
Энциклопедия-справочник. Самолеты страны Советов.
Сайт «Антология Як». (airfield.narod.ru).