Поликарпов Н.Н. У-2/По-2, ч.1.
Введение в историю…
Бурные и трагические события начала XX века, обрушившиеся на Россию кровавыми беспощадными войнами и революциями, постепенно уходили в прошлое. Молодая республика быстро восстанавливала промышленность, модернизацией были охвачены все отрасли экономики и социальной сферы. В стране ускоренными темпами строились авиационные заводы, создавались общественные объединения трудящихся и, прежде всего, молодежи, стремящихся овладеть авиационной техникой. Однако послевоенная разруха, отсутствие грамотных специалистов, техническая отсталость, стали главными сдерживающими факторами программы развития советского «воздухоплавания и авиастроительства».
Единственно в чем не было недостатка - в молодых энтузиастах, будущих «покорителях неба». Они рвались в воздух, мечтая завоевать воздушное пространство и все рекорды. И здесь многих из них ждало разочарование - послевоенная авиация переживала серьезный кризис. В наследство от царской России авиации достались старые аэропланы в основном иностранного производства, неразвитая сеть аэродромов и аэроклубов.
Особенно остро ощущалась нехватка учебных самолетов в летных школах, аэроклубах и воинских частях. Под учебные аппараты переделывалось все, что хоть как-то могло держаться в воздухе. В дело шли старые «фарманы», «вуазены», «ньюпоры», «мораны» и прочая рухлядь.
Здесь несколько слов стоит сказать об истории развития конструкций учебных самолетов в дореволюционной России, и в связи с этим, затронуть вопрос о парке учебных летательных аппаратов в стране в целом. Заслуживает внимание один немаловажный факт, на который хотелось бы обратить внимание уважаемого читателя. В те далекие времена, на начальном этапе освоения авиационной техники нужда в учебных аэропланах была не такой острой, как, например, в двадцатые годы, когда скорость полета и сложность летательных аппаратов существенно возросли, что потребовало создания «целевых» учебных самолетов и увеличения времени подготовки летного состава. Первые учебные аппараты ничем не отличались от обычных, главным и единственным требованием к такому аэроплану было наличие второго места на борту для обучаемого курсанта. Зачастую на таких аэропланах не было даже двойного управления.
В 1910 году на базе Учебного воздухоплавательного парка в Гатчине была открыта первая Офицерская воздухоплавательная школа, на вооружение которой были закуплены французские аэропланы ферменной конструкции Фарман IV. Позже производство этих аппаратов было освоено в России. В 1911 году в Севастополе была организована вторая школа, в которой стали готовить летчиков как армейской, так и морской авиации. Они также летали на аэропланах и гидропланах иностранного производства.
Первым учебным самолетом отечественного производства был аппарат, сконструированный в 1917 году известным русским инженером и предпринимателем Пороховщиковым Александром Александровичем по заданию Управления Военно-воздушным флотом. Этот самолет, получивший обозначение П-IV, имел ферменную конструкцию, двигатель Рон или Гном мощностью 50-80 л. с., установленный позади гондолы экипажа, с толкающим воздушным винтом (несколько самолетов имели тянущий винт, выпущены в 1920 году). Летчики высоко оценили этот самолет, он был легок в управлении, прочен и надежен. Всего было построено несколько десятков самолетов разных модификаций.
В 1919 году в районе Петрозаводска был захвачен английский самолет Авро 504, который немедленно был доставлен в Москву авиамехаником Сергеем Владимировичем Ильюшиным, будущим известным советским авиаконструктором. Получить в свои руки популярный английский самолет знаменитого английского конструктора Эллиота Вердона Ро, автора многих выдающихся самолетов того времени, - это была несомненная удача. Несмотря на то, что Авро 504 был создан в 1913 году, его конструкция, благодаря постоянной модернизации, оставалась вполне современной. Приняв во внимание этот факт, Главвоздухфлот постановил запустить в производство Авро 504, сделав из него учебную машину. В конце 1919 года руководителем группы инженеров по подготовке конструкторской документации к запуску в серию самолета У-1 (учебный-первый) был назначен Поликарпов Николай Николаевич. К тому времени он был уже авторитетным авиационным специалистом, прошедшим замечательную школу под руководством гениального авиаконструктора Сикорского И.И., и с успехом решавшим сложные технические проблемы. У-1, выпущенный серией почти 800 самолетов, сыграл важную роль в подготовке летного состава гражданской и военной авиации Страны Советов в двадцатых-тридцатых годах прошлого столетия.
Первый опытный вариант
По мере роста скорости полета самолетов и усложнения учебных программ для летных школ требовались все более совершенные самолеты. Изучив ситуацию, 24 августа 1924 года Научно-технический комитет Управления ВВС утвердил общие технические требования на перспективный учебный самолет, в котором, в частности, говорилось:
«1. Самолет должен быть сконструирован под мотор мощностью около 100 л. с. ротативного или стационарного типа при числе оборотов винта не свыше 1800 обор/мин.
Примечание: при заказе конструктор получает от УВВС необходимые для него данные мотора или же образцовый мотор.
2. Самолет должен поднимать пилота и ученика общим весом 160 кгр, запас бензина на 2 ½ часа при полете на полной мощности у земли и масла на 2 ½ часа и различного груза до 10 кгр.
3. Наибольшая горизонтальная скорость самолета у земли на полных оборотах мотора не должна превосходить 120 км в час. Средняя эксплуатационная скорость (при сбавке числа оборотов на 10%) должна быть 90-100 км/час.
4. Посадочная скорость не свыше 60 клм/час.
5. Время подъема при полной нагрузке на 1000 метров с пассажиром не более 8 мин, на 2000 метров без пассажира - не более 15 мин.
6. Самолет должен быть двухместным с расположением пилота и пассажира один в затылок другому, и сиденья их должны быть сближены настолько, чтобы возможно было легко переговариваться и иметь контроль летчику над действием ученика…
7. Самолет должен быть бипланной конструкции… Желательна конструкция бестроссового крыла.
Конструкция должна допускать постройку самолета на русских заводах и из имеющихся в СССР материалов».
Тут следует сказать, что эти технические требования были разработаны НТК УВВС во многом благодаря большому объему конструкторских проработок на перспективный учебный и переходной самолеты, выполненных в частном бюро Пороховщикова несколькими годами ранее. В связи с арестом Пороховщикова, вся наработанная документация по этим самолетам, решением Главкоавиа была передана в Опытный отдел сухопутного самолетостроения центрального конструкторского бюро (ОСС ЦКБ) Авиатреста, базировавшийся на площадях ГАЗ №1 (Государственный авиационный завод), для использования в дальнейших разработках. В то время руководителем ООС был назначен Поликарпов.
Несмотря на острую необходимость в постройке такого учебного самолета, дело застопорилось - в стране не было нужного для этой машины двигателя. Задание на конкурсную постройку такого двигателя было выдано только в конце 1924 года, что сдвигало сроки постройки нового учебного самолета, как минимум, на 1926 год. Над созданием двигателя работали два коллектива конструкторов: проект двигателя М-11 разрабатывался на ГАЗ №4 «Мотор» под руководством Швецова А.Д., а М-12 - в моторном отделе ЦАГИ при участии профессора Брилинга Н.Р.
В середине 1925 года НТК УВВС предложил Авиатресту, сосредоточившему у себя все государственные авиационные заводы, приступить к разработке учебного самолета, согласно выданных требований. Используя наработки Пороховщикова, коллектив Поликарпова выполнил эскизный проект учебного самолета, который многократно обсуждался на разных комиссиях вплоть до начала 1927 года. По требованию заказчика в конструкцию самолета вносились разные изменения, тот же Туполев А.Н. предложил перенести топливные баки из фюзеляжа в центроплан верхнего крыла, что, кстати, ухудшило характеристики опытной машины. Самолет получил обозначение У-2 (учебный-второй). Процесс разработки и отладки двигателей М-11 и М-12 затянулся до апреля 1927 года, и только в конце этого месяца опытный двигатель М-11 был передан в ОСС ЦКБ для установки на самолет У-2.
Самолет представлял собой стандартный одностоечный биплан цельнодеревянной конструкции. Аэродинамические очертания аппарата не отличались особым изяществом и красотой. С целью удешевления производства и ремонта в конструкции крыльев и хвостового оперения преобладали прямоугольные линии законцовок, отъемные части крыльев были взаимозаменяемы при ремонте. Элероны и рули высоты также обладали свойством взаимозаменяемости. Конструкция самолета выглядела излишне прочной и перетяжеленной - сказывалось отсутствие в стране (после Сикорского И.И.) достойной школы авиаконструкторов. В оправдание Поликарпову можно только сказать, что первоначальная конструкция У-2 по настоянию руководства НТК ВВС максимально должна была учитывать идеи Пороховщикова.
В апреле-мае 1927 года были проведены статические испытания планера самолета, а в июне собранный самолет был передан на испытания. И здесь сразу начались проблемы с наладкой двигателя М-11, который к тому времени еще не прошел Госиспытаний. Только к 24 июня удалось добиться надежной работы М-11, и в этот же день летчик-испытатель Громов М.М. впервые поднял новую машину в воздух. Он вспоминает:
«На другой день после прыжка с парашютом из плоского штопора /на самолете И-1/, несмотря на боль в колене (приземлился, все-таки, не совсем удачно), я поднялся в воздух на лучшем учебном самолете Поликарпова У-2 в первый испытательный полет (без парашюта). Проделал все, что только можно было сделать на этом самолете».
Двигатель М-11 продолжал преподносить сюрпризы. Перегрев масла и перебои в работе карбюратора на высоте стали уже «притчей во языцех». Второй двигатель М-12 прочно застрял на стендовых испытаниях. Эти проблемы вели к затягиванию заводских испытаний, а тут уже стал поджимать срок передачи самолета на испытания в НИИ ВВС. И тут Поликарпов, будучи инженером-двигателистом по образованию, принял решение подключить своих специалистов в помощь бригаде Швецова. Совместными усилиями к сентябрю 1927 года большинство проблем М-11 удалось снять, и У-2 был передан в НИИ ВВС. Летно-технические характеристики самолета соответствовали всем пунктам задания НТК УВВС за исключением скороподъемности - сказалась перетяжеленность конструкции.
Поликарпов против
Испытания в НИИ ВВС, проведенные в сентябре, прошли без серьезных замечаний, и УВВС рекомендовало запустить самолет в серию. И здесь случился казус - главный конструктор У-2 Поликарпов выступил против этого решения. Мотивация была простой - к этому моменту конструкторами ОСС были детально проработаны чертежи нового учебного самолета, обладавшего более высокими характеристиками. Этот проект Поликарпова во многом базировался на результатах проработки и идеях, заложенных в чертежах более раннего самолета П-2. После недолгих препирательств УВВС дало добро на постройку второго варианта самолета У-2.
Самолет выгодно отличался от своего предшественника - аэродинамические обводы фюзеляжа, крыльев и хвостового оперения были значительно облагорожены, бензобаки вернулись в фюзеляж, вес конструкции планера был существенно уменьшен, был найден очень удачный профиль крыльев, которые стали более тонкими в сечении, существенной доработке были подвергнуты другие узлы и агрегаты.
На постройку нового самолета ушло не много времени, а второй экземпляр двигателя М-11 все никак не выходил на нужные параметры. Наконец, в конце декабря 1927 года самолет был готов к заводским испытаниям. Зимние условия вызвали необходимость установки лыжного шасси, которое было снято с учебного самолета У-1. 7 января 1928 года Михаил Громов оторвал новую машину с заснеженного аэродрома и ушел в воздух. По поводу даты первого вылета самолета у историков авиации нет согласованного мнения - в одном документе говорится, что самолет отправили на аэродром для проведения испытаний 16 января 1928 года. Поликарпов утверждал, что самолет был испытан в Рождество. Как бы там ни было, второй экземпляр У-2 полностью оправдал надежды Главного конструктора и практически без замечаний прошел все этапы испытаний, все характеристики самолета полностью соответствовали заявленным техническим требованиям заказчика.
В конце февраля 1928 года в НТК УВВС была отправлена пояснительная записка к эскизному проекту У2-М11 (второй экземпляр), в которой говорилось:[4]
«В период полетных заводских испытаний была проверена управляемость самолета и проделаны петли, одиночные и серийные на 1000 м и на 2000 м, перевороты одинарные, скольжение на крыло и штопор. При этом выяснилось, что все фигуры, за исключением штопора, самолет делает нормально, что же касается штопора, то ввод самолета в таковой труден, выход же из штопора очень легкий».
Известный авиаконструктор и историк авиации Шавров В.Б. так охарактеризовал эту машину:[8]
«Самолет привел в восторг его испытателей и руководителей. Для всех оказалась приятной новостью его статическая продольная устойчивость (хотя этого термина тогда еще не знали). При большом угле атаки и потере скорости самолет опускал нос и вновь набирал скорость, при полном газе шел вверх, при небольших оборотах двигателя опускал нос и шел со снижением. Самолет не входил в штопор, а будучи введен намеренно (и притом с большим усилием), быстро выходил из него при нейтральном положении ручки управления, позволял даже бросать на короткое время ручку. Все это было настолько непривычно и противоречило устоявшейся практике полетов на других самолетах, строгих в пилотировании и часто опасных в смысле штопора, что новому самолету сразу же было обеспечено общее признание».
29 марта 1928 года по результатам испытаний нового варианта самолета У-2 состоялось заседание комиссии НТК УВВС, которая рекомендовала выпустить опытную партию самолетов У2-М11 на заводе №25 в количестве шести экземпляров и передать их в летные школы для оценки практической эксплуатации. Основным заводом-изготовителем самолета У-2 был определен Ленинградский завод №23 «Красный летчик», на котором в то время шла сборка учебных самолетов У-1. Предполагалось, что новые самолеты быстро заменят устаревшие У-1. Запорожскому заводу №29 было поручено освоить производство двигателей М-11.
Первые серийные машины
Старейший в стране авиационный завод №23 «Красный летчик», бывшее авиационное отделение Русско-Балтийского вагонного завода объединенное после революции с авиационными заводами Лебедева и «Гамаюн» Щетинина, переживал не лучшие времена. По причине близости к государственной границе заводу запрещалось производить современные самолеты военного и гражданского назначения, поэтому он был определен для выпуска устаревшей авиационной техники, в том числе и учебного самолета У-1, который продолжал производиться во многом благодаря удачной закупке в 1925 году большой партии французских двигателей Рон. С течением времени оборудование морально и физически устарело, финансовой подпитки завод не получал, и, как говорили знающие люди, «бывшая гордость России» доживала свой век. Заказ на производство У-2 буквально возродил цеха завода, быстро прошло переоснащение станочного парка, увеличилась численность рабочих и инженеров - в 1926 году на заводе работало 600 человек, а в 1933 - уже более 3000.
В середине 1929 года из сборочного цеха завода №23 вышли первые серийные машины. Они были направлены в летные школы и аэроклубы, где быстро завоевали высокое доверие среди инструкторов и курсантов. Освоение в производстве нового самолета в те времена было не простым делом. Главной проблемой было отсутствие единых норм на разработку конструкторско-технологической документации и стандартов. Каждый завод жил в своем замкнутом мире, со своими методиками расчета прочности узлов и деталей, метрологическими нормами и прочими местечковыми производственными хитростями. Немногочисленным инженерам завода пришлось приложить немало трудов, чтобы адаптировать документацию, переданную из ОСС ЦКБ, к своим производственным особенностям и нуждам.
Темпы производства из года в год нарастали: за первые три года на «Красном летчике» было выпущено около 1400 машин, а к концу 1939 года - более 10500. С 1940 года к производству самолета подключился Ленинградский завод №387. Основным потребителем У-2 стали летные школы и воинские части ВВС РККА, куда к январю 1933 года были направлены почти 600 аппаратов, а также авиаотряды Гражданского Воздушного Флота (ГВФ). Появление такого простого в управлении, эксплуатации и производстве учебного самолета вдохнуло вторую жизнь в аэроклубы Осоавиахима, что позволило привлечь в авиацию огромное количество молодежи. В 1931-1936 годах самолетный парк этой популярной молодежной организации увеличился в почти в 20 раз, что позволило расширить сеть аэроклубов до 150 по стране.
Первые серийные самолеты очень хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации, были просты в обслуживании и неприхотливы к условиям работы. Однако традиционная «болезнь роста» не миновала и эту удачную машину. Претензии эксплуатационщиков вызывала слабая моторная рама и амортизационные стойки шасси, бывали случаи возгорания двигателя в полете по причине негерметичности бензопроводов, были проблемы и с двигателем, который также страдал «детскими недугами» в освоении производства. Конструктора и технологи постоянно работали над совершенствованием своего детища. В конструкцию самолета вносились необходимые изменения, так по просьбе летчиков были доработаны сидения и козырьки, пришлось усилить нижнее крыло, увеличить бензо- и маслобаки, и установить дополнительные приборы в кабину.
Предвоенные модификации У-2
С запуском в производство У-2 на повестку дня перед конструкторами встал вопрос о создании специализированных модификаций этого самолета, приспособленных для выполнения специальных задач или эксплуатации в особых условиях. Уже в 1929 году по запросу ряда ведомств страны, на ГАЗ №23 приступили к проектированию модификации самолета У-2АП (Аэропылитель, Аэропыл, Аэроопрыскиватель, Аэросеятель), которая предназначалась для распыления защитных химпрепаратов и разброса семян. Первые 16 самолетов были изготовлены к концу года. Для установки специального бака (200-250 кг) на место второй кабины пришлось сдвинуть кабину летчика вперед, а вторую кабину - назад, что потребовало изменения конструкции крепления верхнего крыла, в центроплан верхнего крыла был встроен дополнительный бензобак. Агрегаты управления самолетом были установлены только в кабине пилота. Некоторые самолеты были оснащены сдвоенными колесами шасси, что значительно упрощало эксплуатацию аппарата с мокрого и вязкого грунта. У-2АП (после войны - По-2А) выпускался много лет, а его конструкция стала базовой для многих модификаций самолета У-2. Всего для нужд сельского хозяйства в 1931-1941 годах было выпущено около 1300 самолетов У-2АП. В послевоенные годы в сельскохозяйственную модификацию были переоборудованы многие военные У-2.
Высокая надежность, продемонстрированная самолетом У-2 в первые годы эксплуатации, стала побудительным мотивом для создания в 1931 году пассажирской версии машины. Конструкция нового самолета У-2СП (Спецприменения, трехместный) была подобна У-2АП. Вместо бака конструкторы установили еще одну кабину, сделав, таким образом, самолет трехместным. Самолет был популярен среди номенклатурных работников, поэтому некоторые самолеты У-2СП были выполнены по спецзаказу с повышенным комфортом (лимузин), двухместными и закрытым фонарем пассажирской кабины. Один из таких самолетов принадлежал лидеру ленинградских коммунистов Кирову С.М. В своем большинстве самолеты СП выпускались трехместными, пассажиры сидели лицом друг к другу. В 1934-1939 годах было построено более 860 аппаратов У-2СП.
В 1930 году в структуре ГВФ была организована санитарная авиация, которая испытывала крайнюю нехватку в специализированной авиационной технике. В 1934 году на ГАЗ №23 был налажен выпуск санитарного самолета У-2СС (Санитарный самолет, С-1), который отличался от базового увеличенным верхним гаргротом за кабиной пилота, под которым размещался больной на носилках и сопровождающий медработник. За три года было построено около 100 таких самолетов, благодаря использованию которых было спасено немало жизней. Тема санитарной авиации была продолжена с началом советско-финской войны, когда для нужд армии в количестве 365 экземпляров был построен новый вариант С-2, отличающийся двигателем М-11Д, мощностью 115 л. с., и еще более увеличенным гаргротом с остеклением. Интересным и популярным вариантом переоборудования стандартного У-2 в санитарный, стали съемные кабины Бакшаева и Щербакова, которые устанавливались взамен обычного гаргрота, и позволяли перевозить двух раненых. Эта модификация называлась С-3.
30-е годы можно смело отнести к годам становления Гражданского Воздушного Флота. Стремительно открывались новые пассажирские линии, значительно увеличился объем воздушных транспортных перевозок. Номенклатура гражданских самолетов ГВФ быстро увеличивалась и заполнила все существующие ниши - от сверхдальних тяжелых машин до аппаратов для местных пассажирских линий. Нашел свое место в «воздухе» и У-2. Популярность этого небольшого самолета была огромной - его видели над бескрайними песками пустынь и заснеженными пространствами Севера, он неутомимо трудился над полями Черноземья и опылял виноградники Карпат. Были в его мирной довоенной истории и героические страницы. Так, на У-2 были эвакуированы участники дрейфующей полярной станции «Северный полюс-1».
Конструкторами неоднократно предпринимались попытки поставить У-2 на поплавки. Такой гидросамолет нужен был, как военным, так и ГВФ, учитывая наличие огромных водных ресурсов страны. Однако наладить на базе У-2 серийный выпуск поплавковых самолетов не удалось - не хватало мощности двигателя, хотя такие попытки были, и существовало множество единичных модификаций гидросамолета, отдельные из которых вполне удачно и длительное время эксплуатировались.
Как уже было сказано, учебный У-2 пользовался большим спросом в летных школах ВВС для первоначального обучения азам пилотирования будущих летчиков. Однако в ВВС были и другие летные специальности, в процессе обучения которым требовались учебные самолеты со специфичными признаками. Это касалось подготовки экипажей бомбардировщиков, разведчиков и др. Для подготовки таких специалистов использовались устаревшие самолеты Р-1. Остроту ситуации попытались снять с помощью того же «универсального» У-2. В 1933 году на «Красном летчике» был запущен в производство У-2ВС (Войсковая серия), который был оснащен курсовым пулеметом ПВ-1 и оборонительным шкворневым - ДТ, а также бомбодержателями (четыре 8-кг бомбы), установленными под нижним крылом. В процессе эксплуатации этого самолета у военных специалистов рождались новые идеи, которые конструкторами завода быстро претворялись в жизнь. В 1937 году для тренировок в стрельбе по воздушным и наземным целям по левому борту самолета был установлен синхронный пулемет. Для обучения курсантов на борту самолета устанавливались различные прицелы, другие приборы и оборудование. К 1938 году было построено около 600 самолетов У-2ВС.
Наряду с созданием новых модификаций и совершенствованием конструкции самолета в процессе его производства, был подвергнут модернизации и двигатель М-11. В середине 30-х годов моторостроителям удалось значительно увеличить его моторесурс и поднять до 115 л. с. его мощность. Модернизированный двигатель получил обозначение М-11Д и сразу был запущен в серию. Установка этого двигателя на самолет позволила поднять все летно-технические характеристики самолета.
Коренным образом была переработана технология сборки самолета путем унификации сборочных единиц. В сборочный цех поступали готовые к установке агрегаты и узлы, например, фюзеляж, моторама с двигателем, и т.д. Это позволило за время войны сократить цикл производства самолета в три раза.
Начиная со второй половины 30-х годов стал заметен стремительный рост летных характеристик боевых самолетов, что было связано с практической реализацией накопившегося научного и конструкторского потенциала в области самолето- и двигателестроения. Существенно возросла скорость полета, усложнился процесс управления самолетом. Программы и методики обучения летного состава быстро устаревали, а вместе с ними устаревали и учебные самолеты. Летным школам требовались скоростные учебные самолеты, отвечающие нуждам боевой авиации сегодняшнего дня. Конструкторское бюро Яковлева Александра Сергеевича с этой задачей успешно справилось, поставив на производство новые современные учебные самолеты УТ-1 и УТ-2.
Учитывая эти факторы, выпуск «нашего героя» У-2 для нужд ВВС к концу 30-х годов стал постепенно снижаться. Решением Правительства в середине 1940 года завод №23 был переориентирован на освоение в производстве перспективного истребителя ЛаГГ-3. Одновременно вышло постановление о передаче производственной программы и оснастки по У-2 на вновь созданный в 1940 году ГАЗ №387, располагавшийся в том же Ленинграде. Главным конструктором завода был назначен Бакшаев Григорий Иванович, который стал хорошо известен в авиационных кругах страны своими оригинальными конструкторскими находками. Позже, уже во время войны, Поликарпов передал Бакшаеву все полномочия Главного конструктора по самолету У-2, в том числе и создание новых модификаций. В первой половине 1941 года завод вышел на запланированные мощности по производству разных модификаций У-2, хотя и выпускал их в меньших количествах, чем в былые годы ГАЗ №23.