На первый взгляд кажется, что 20–30 километров лишней скорости при расчетной скорости машины в 500, 600, 700 километров не такая уж важная вещь, чтобы из-за нее воздвигать грандиозные сооружения — натурные трубы.

В действительности дело обстоит вовсе не так. Ведь мировая авиация в среднем держится на одинаковом скоростном уровне, и если наступает война, то преимущество будет как раз на стороне того противника, которому удастся повысить скорость своих боевых машин хотя бы на несколько десятков километров.

Обычно каждый новый самолет того или другого класса и превышает по скорости аналогичные машины всего на несколько десятков километров в час. Из-за этих десятков километров и создаются новые или модифицируются старые машины, причем для этой цели на них ставятся новые моторы большей мощности. На все это требуется масса времени, труда, средств.

Легко видеть, какое огромное значение может иметь повышение скорости самолета на те же 20–30 километров при незначительных изменениях конструкции самолета, лишь в результате небольших, простых и легких доделок.

Конечно, и до того было известно, что всевозможными «зализами» — устранением выступающих деталей, отделкой поверхностей — можно улучшить аэродинамические качества самолета, но испытания в больших трубах натурального самолета указывали непосредственно, что надо сделать и какую ценность имеет та или другая доделка. Конструктор, опираясь на свое технологическое чутье, следуя привычному мышлению, не всегда в состоянии правильно оценить выгоду того или иного мероприятия. При натурных испытаниях такого рода вопросы решаются с безукоризненной точностью и ясностью.

Вот маленький пример.

Антенна радиостанции на самолете с ее мачтами и проволоками, несомненно, повышает лобовое сопротивление самолета и, значит, в какой-то мере снижает скорость. От антенны спускается в кабину летчика свободно висящая проволока. Казалось бы, что удельный вес сопротивления этой проволоки в общем сопротивлении самолета совершенно ничтожен, но когда эту проволоку пропустили через мачту, скорость самолета повысилась на 2 километра в час. Наоборот, можно думать, что еще больше будет выигрыш, если вовсе убрать мачту. Так как переднюю мачту убрать вообще невозможно, то убрали заднюю, расположенную на киле самолета. Выигрыша в скорости не получилось.

Конструктору свойственно переоценивать удельный вес аэродинамических форм, на них обычно сосредоточивалось все его внимание. Последние годы в опытном самолетостроении, например, больше всего занимались «зализыванием» выступающих частей, отделкой поверхностей самолета, хотя применяемые для этой цели специальные лаковые покрытия, особенно в условиях фронта, держатся и не очень-то долго. В то же время вопросами системы охлаждения, с точки зрения понижения лобового сопротивления, у нас вовсе не интересовались.

Натурные испытания показали, что совершенство аэродинамических форм, вообще говоря, только половина дела. Другая половина возможных ресурсов для уменьшения сопротивления, а значит, и повышения скорости, лежит в области внутренней аэродинамики, в совершенствовании внутренней канализации самолета, обслуживающей систему охлаждения мотора.

Промышленная аэродинамика, которой занималась вентиляторная секция ЦАГИ, накопила огромный материал по внутренней канализации и течению воздуха по каналам, но в самолетостроении никто этим материалом не пользовался. Тут даже геометрически многое делалось неправильно. Считалось, например, что чем больше отверстие для притока воздуха, тем больше его будет поступать в систему охлаждения и тем охлаждение будет лучше. На деле оказалось, что отверстия меньших диаметров при правильном канале служат для той же цели гораздо лучше.

Истребитель «МИГ-3» для своего времени явился замечательной машиной. Он сделал резкий скачок вперед по скорости и был очень хорошо принят нашими летчиками.

Еще до войны, начиная с 1938 года, «МИГ-3» начал строиться серийно, радуя своим успехом сердца конструкторов.

Конечно, конструкторы никогда не успокаиваются на достигнутом и стремятся всячески усовершенствовать свое создание. Получив высокую скорость на истребителе, Артем Иванович Микоян и Михаил Иосифович Гуревич, представляющие собой идеальный пример творческого содружества, решили усилить вооружение «МИГ-3» и вместо имевшихся на нем двух пушек установили четыре. Это несколько утяжелило машину.

В это время появился наш новый мощный мотор воздушного охлаждения. Этот мотор и был поставлен на самолет вместо стоявшего на нем «АМ-35» водяного охлаждения. И вот тут с самолетом произошла странная история. На лётных испытаниях оказалось, что скорость самолета с новым мотором не только не повысилась, но даже чуть-чуть снизилась против прежней его скорости со старым, менее мощным мотором.

Такой неожиданный результат поставил в тупик конструкторов, и самолет привезли в новый ЦАГИ.

При первоначальной продувке самолета в большой трубе у него оказалось очень большое лобовое сопротивление, гораздо более значительное, чем было раньше, хотя при смене моторов конструкция самолета не претерпела решительно никаких изменений.

К. А. Ушаков начал размышлять, отыскивая причину увеличения сопротивления. Так как аэродинамические формы самолета оставались прежними, надо было думать, что сопротивление возросло за счет воздушного охлаждения. При новой продувке самолета для опыта закрыли вовсе отверстие капота, через которое поступал воздух в систему охлаждения. Сопротивление так резко снизилось, как нельзя было и предположить. Это обстоятельство заставило призадуматься и поэтому чрезвычайно помогло разобраться в деле.

В капоте еще были обнаружены разные щели, через которые, также бесполезно для дела и создавая излишнее сопротивление, происходила утечка воздуха. Когда при новой продувке предварительно заклеили все эти вредные щели, доведя систему охлаждения до полной герметизации, самолет получил свою расчетную скорость и с соответствующими рекомендациями был возвращен на аэродром.

За очень небольшой срок нормальной работы больших труб испытаниям и аэродинамическим улучшениям здесь подверглись все самолеты, составляющие славу нашей военной авиации, причем не только опытные их экземпляры, но и серийные, уже состоящие на вооружении.

И ни один из этих самолетов не вернулся на аэродром без рекомендаций, позволивших повысить лётные или боевые качества машин.

Динамическая и статическая прочность

Работа отдела прочности старого ЦАГИ позволила дать и для скоростных машин нормы прочности, которыми и руководствовались создатели боевых самолетов.

Массовое применение авиации в сложнейших условиях современного боя дало материал, позволивший проверить нормы прочности и уточнить их. Однако новые тактические задачи, непрестанное совершенствование боевых машин потребовали дальнейшей научно-исследовательской работы, для того чтобы ответить на вопрос, какой должна быть прочность самолета при выполнении авиацией возлагаемых на нее новых и новых тактических задач.

Большое значение в этом деле приобрели законченные постройкой и вступившие в эксплуатацию в 1941 году динамическая и статическая лаборатории нового ЦАГИ.

Лаборатория статических испытаний представляет собой по существу единую громадную испытательную машину. Мощный железобетонный пол площадью в 2,5 тысячи квадратных метров имеет около двух километров «силовых прогонов» — забетонированных в полу рельсов, к которым прикрепляются тросы, удерживающие самолет внизу, в то время как другие тросы тянут его вверх. Весь корпус наверху замыкается силовым потолком, несущим семнадцать кранов, расположенных в три яруса. В этой колоссальной машине, оснащенной специальной аппаратурой, и происходит исследование прочности самолетов.

Через эту лабораторию прошли все серийные самолеты, получившие такую огромную популярность в ходе войны: истребители «Як-1», «Як-7» и «Як-9», истребитель «Ла-5», штурмовик «Ил-2», бомбардировщик «Пе-2» и ряд других.