«Летающий дредноут» Александра Яковлева. Истребитель Як-3П. Часть 1

Большинство предприятий удалось эвакуировать, но на время «переезда» и запуска завода на новом месте он продукции не давал, да и возвращаясь в строй работал в нештатных условиях. Кадровый голод, вызванный уходом на фронт значительной части работников в самой продуктивной возрастной категории, отсутствие на новом месте нужных условий работы и жизни, дефицит материалов, инструмента и всех видов энергии, нарушение связей с поставщиками…

 

Из-за этого выпуск серийной военной техники и особенно разработка и внедрение ее новых образцов оказались чрезвычайно затруднены. Конструкторы были вынуждены идти на заведомое ухудшение тактико-технических данных ради того, чтобы не сорвать запуск своего изделия в серию из-за отсутствия того или иного конструкционного материала или комплектующего изделия из-за невозможности выпускать его серийно, причин чему могло быть множество.

 

 

Конечно, помощь США и Великобритании, условно именуемая ленд-лизом, в какой-то мере компенсировала эти потери, но лишь отчасти. Мало того, тревожным вопросом было возможное в скором времени после окончания мировой войны противостояние с союзниками по Антигитлеровской коалиции. Эти опасения были далеко не беспочвенны, о чем свидетельствуют рассекреченные и опубликованные после войны планы руководства этих стран относительно нападения на СССР, такие как датированная 1944 годом американская «Директива Объединенного комитета начальников штабов № 431/d» или «Операция Немыслимое», задуманная британским генштабом в 1945 г.

 

Во всех этих планах ключевая роль отводилась тяжелым и тактическим бомбардировщикам, которые составляли основную ударную мощь англо-американских сил. Советскому руководству была известна хорошая живучесть американских самолетов Боинг В-17 «Флаинг Фортресс», Косолидейтед В-24 «Либерейтор», Норт Америкен В-25 «Митчелл», не вызывал сомнений в этом плане и новый Боинг В-29 «Суперфортресс», с которым удалось ознакомиться в 1943 г. Для борьбы с ними нужны были истребители с вооружением достаточной мощности.

 

Но в условиях продолжавшейся войны с Германией Советский Союз по-прежнему был вынужден удовлетворять в первую очередь потребности фронта и в частности отложить вопрос специальных перехватчиков противовоздушной обороны. Они разрабатывались, но в серию не запускались, авиация ПВО обходилась фронтовыми истребителями. Потому их приходилось проектировать и с учетом возможности борьбы с тяжелыми самолетами противника, где эффективность вооружения была обстоятельством, определяющим успех.

 

Потому руководство Государственного комитета обороны и лично его председатель Иосиф Виссарионович Сталин поставили перед Главными конструкторами Наркомата авиапромышленности А.И. Микояном, С.А. Лавочкиным и А.С. Яковлевым задачу усилить огневую мощь серийных истребителей последних типов. Они должны были иметь возможность они могли бороться и с новейшими немецкими самолетами, и с любым возможным воздушным противником. Это не нужно было делать в спешке, «закрывая глаза» на дефекты как раньше, лишь бы скорее отправить на фронт. Теперь подход был другим – во главу угла ставилось качество боевой техники и ее эффективность, а не быстрота поставок и освоения в строю.

Вопрос огневой мощи – количество и качество

 

Когда в 1944 году новый легкий истребитель Як-3 конструкции ОКБ-115 Александра Сергеевича Яковлева стал поступать в войска во все больших количествах, некоторые командиры полков и дивизий отказались от перевооружения на новый самолет, предпочитая Ла-7, а то и делая «непатриотичный» выбор в пользу американской «Аэрокобры». Свое решение чаще всего они мотивировали недостаточной огневой мощью нового истребителя Яковлева.

 

Главными расчетными параметрами, по которым в то время оценивали эффективность стрелкового вооружения истребителей, являлись секундный залп (вес пуль и снарядов, выстреливаемых всем оружием самолета за секунду) и дульная мощность, которая оценивает физическую работу, производимую всем оружием при стрельбе очередью и причиняющую разрушения самолету противника. Также важно, какую кинетическую энергию приобретает пуля или снаряд на выходе из ствола, и наличие в них взрывчатых и зажигательных веществ, причиняющих цели дополнительный ущерб – разрушение или возгорание.

 

Все это определяет совершенство того или иного образца вооружения, но имеет свое значение и его расположение на самолете.

 

В Советском Союзе, как и во Франции, и  в Германии в качестве «главного калибра» традиционно развивались моторные установки вооружения – у нас начало им положила покупка французского V-образного двигателя Испано-Сюиза H.S.12Ycrs. Он имел редуктор, благодаря чему полый вал воздушного винта располагался выше «развала» цилиндров, и в нем оказалось удобно расположить автоматическую пушку.

 

К 1940 г. в СССР был серийный «пушечный» мотор М-105П. Он был создан на базе опыта изучения французского образца H.S.12Ycrs, лицензия на который не закупалась, и своих «не пушечных» двигателей М-100 и М-103, являвшихся развитием модели H.S.12Ybrs, чертежи которой были закуплены во Франции и запущены в серийное производство в СССР на заводе № 26.

 

Моторная установка хороша тем, что позволяет использовать всю скорострельность оружия, синхронизация же его работы с вращением трехлопастного воздушного винта вызывала снижение темпа стрельбы. На советских истребителях с моторами ВК-105ПФ2 с воздушным винтом ВИШ-61 или ВИШ-105 с частотой 1800 об./мин. на боевом режиме при стрельбе короткими очередями (основной способ в ближнем воздушном бою) потери были примерно 36%, а на немецких и американских самолетах с трехлопастными винтами – 30%. В литературе, современной  того времени, и даже в документах это обстоятельство часто не учитывалось, и характеристики авиавооружения приводились исходя из его стендовой скорострельности.

 

И моторная, и синхронные установки оружия расположены вблизи двух важнейших условных линий, определяющих точность и кучность стрельбы – оси визирования между глазом пилота и меткой прицела, и оси, проходящей через центр масс самолета параллельно вектору его скорости. Чем ближе стволы оружия к этим осям, тем меньше погрешность прицеливания и рассеивание, вызываемое неизбежными колебаниями самолета в полете. Последнее было важно и с учетом существовавшего в силу известных обстоятельств невысокого качества огневой подготовки «свежих» выпускников летных школ военного времени, а также фактора прогрессирующей усталости пилота в маневренном бою, отрицательно влияющей на точность его реакций.

Но рассмотрим случай, если выстрел был метким. Воздействие сосредоточенного огня вызывает в самолете противника гораздо большее разрушений, чем «полив» очередями из распределенного по большому расстоянию оружия. Даже при одинаковом числе попаданий близкорасположенные пробоины чаще вели к дальнейшему разрушению конструкции от скоростного напора набегающего потока и сил инерции. Именно это, а не первичное повреждение, часто было причиной гибели самолета в воздушном бою на больших скоростях и перегрузках.

 

Крыльевые установки вооружения, расположенные вне диска винта, как и моторные, не имели потерь на синхронизацию, но точность стрельбы из них была существенно ниже, а рассеивание – больше. Как показывал опыт, даже при атаке больших бомбардировщиков английскими или американскими истребителями с крыльевым вооружением, часто в цель попадали пули или снаряды из  оружия, установленного только в одном полукрыле. Причиной было то, что характерные размеры самолета-цели, диаметры фюзеляжа и мотогондол, хорды крыльев и оперения, были меньше расстояния между стволами на левой и правой консолях. Следовательно, их эффективный залп уменьшался вдвое.

 

Кроме того, расположенный далеко от центра масс самолета вес крыльевых установок оружия увеличивал инертность и ухудшал угловую скорость крена, такой самолет «вяло» входил в вираж и вообще был хуже на неустановившихся маневрах, чем истребитель с легким «пустым» крылом.

 

Из-за этого в советской авиапромышленности с начала 1940-х гг. укоренилось предпочтение сосредотачивать вооружение истребителей в носовой части. Это позволяло им при сравнительно легком вооружении успешно бороться с немецкими самолетами. Но последовательное увеличение их прочности и живучести с появлением штурмовиков Хеншель Hs 129 и Фокке-Вульф FW 190F/G, а также модификаций бомбардировщиков Хейнкель Не 111Н с усиленной бронезащитой все же заставляло советских авиаконструкторов думать о повышении огневой мощи. Даже в середине 1944 года никто в советском руководстве не смог бы сказать, когда закончится война с Германией и с какими еще воздушными противниками придется столкнуться советской авиации, не говоря уже о вполне возможном конфликте с Великобританией и США. Потому к середине 1944 г. вопрос повышения огневой мощи истребителей стал, что называется, ребром.

 

 

К тому времени в боевых действиях с обеих сторон участвовало несколько десятков типов истребителей, включая многоцелевые самолеты и перехватчики ПВО. И даже если из этого числа выделить только массово применявшиеся одноместные фронтовые истребители, получится 22 варианта состава и расположения вооружения, которые можно считать стандартными для Европейского ТВД II мировой войны в 1944-1945 гг.

 

Начиная с 1941 г., советские истребители вооружались пушками калибра 37 мм ­– к середине 1944 г. основным таким типом был Як-9Т, у которого мотор-пушка МП-37 (НС-37) дополнялась одним синхронным пулеметом УБ-12,7. Была попытка использовать орудия и больших калибров, но Як-9К с пушкой 45 мм хотя и применялся на фронте, но в большую серию не пошел. «Танковый» Як-9Т выпускался сравнительно большой серией, но все же большая часть самолетов этого типа имела куда более легкое вооружение. На истребителях Яковлева Як-1б, Як-9 и Як-3 серий с 1-й по 12-ю устанавливалась одна 20-мм мотор-пушка МП-20 и один синхронный крупнокалиберный (12,7 мм) пулемет УБ.

 

Александр Сергеевич Яковлев считал, что проводя усиление мощи вооружения своих истребителей, необходимо исключить такие изменения в их конструкции, которые требовали бы замены серийной производственной оснастки – разработка и изготовление новой требовали больших затрат квалифицированного труда. Потому первым шагом в отношении Як-3 стала унификация вооружения с Як-7б – самолетом другой «линейки», но имевшим почти такую же верхнюю часть мотоотсека. Таким образом, на Як-3 с 13-й серии внедрили установку еще одного синхронного пулемета.

 

Истребители Ла-5 и Ла-7 имели звездообразные моторы М-82, что определило возможность установки на них только синхронного вооружения – это были две пушки СП-20 (ШВАК в синхронном варианте) калибра 20 мм. Их конструктор Семен Алексеевич Лавочкин для установки третьей пушки был вынужден менять детали мотоотсека и соответственно оснастку под них.

 

Вооружение основных на тот момент немецких истребителей на Советско-германском фронте Мессершмитт Bf 109G-6, -10 и 14 составляла одна мотор-пушка MG 151/20E калибра 20 мм и два синхронных крупнокалиберных (13,2 мм) пулемета MG 131. На некоторых самолетах этого типа в моторе стояла 30-мм пушка MK 108 – легкая, скорострельная при тяжелом снаряде, но с плохой баллистикой из-за короткого ствола. Самолеты Bf 109G-6 могли дооснащаться полевым комплектом R6, включавшим два подкрыльевых контейнера с одним пулеметом MG 131 в каждом. Последний крупносерийный Bf 109K-4 имел мотор-пушку MG 151/20E и два 15-мм пулемета MG 151/15, но дефицит стволов и патронов к ним быстро заставил перейти к стандартному вооружению по формуле 1х20+2х13,2.

Мощнее вооружены были немецкие истребители Фокке-Вульф FW 190A-8. У них над мотором воздушного охлаждения были установлены два пулемета MG 131, в корнях крыла – две пушки MG 151/20Е (все они были синхронными), а в крыле вне диска винта находились два орудия MG FF-M – также калибра 20 мм, но еще довоенной конструкции. «Длинноносый» FW 190D-9 имел мотор V-образный, но неприспособленный под мотор-пушку в силу размеров своего редуктора – ось винта перекрывалась «железом» картера. Он был вооружен двумя орудиями MG 151/20Е и двумя пулеметами MG 131, все они были синхронными. Такое же облегченное, но все же очень сильное вооружение было и у части FW 190A-8.

 

Изо всех немецких истребителей, которые применялись на советско-германском фронте, самое мощное вооружение было у реактивного Ме 262А-1 «Швальбе» – четыре пушки MK 108, стрелять которым ничто не мешало – лопастей винта впереди не было. Но в силу высокой скорости и ограниченной маневренности, этот самолет не мог вести ближний воздушный бой с истребителями и использовать в этом случае свое вооружение так, чтобы проявлялись его преимущества, а недостатки в виде плохой баллистики и малой прицельной дальности стрельбы не играли бы заметной роли.

Английские истребители вступили в войну с широким разнообразием стрелково-пушечного вооружения, но все новые самолеты Королевских ВВС к 1939 г. имели только крыльевые его установки, а единственный синхронизатор, который все еще использовался англичанами в первые годы II мировой войны на таких самолетах, как Глостер «Гладиатор», был создан в 1916 году! Пытаться сделать что-то лучше системы Констанинеско англичане пытались, но не смогли.

 

Лучшие английские самолеты этого класса Супермарин «Спитфайр» могли вооружаться различными комбинациями крыльевых пулеметов калибров 7,69 и 12,7 мм или 20-мм пушками. Эти комбинации являлись не признаками модификации самолета в целом, обозначавшимися литерами Mk с номером (например, Mk.IX), а только лишь его крыла, которое могло установятся с другими отличиями на конкретные варианты самолета. Вот серийные крылья истребительных модификаций «Спитфайра»:

•  крыло А – 8 пулеметов Браунинг калибра 7,69 мм;
•  крыло В – 2 пушки Испано Mk.II калибра 20 мм и 4 пулемета Браунинг калибра 7,69 мм;
•  крыло С1 – 8 пулеметов Браунинг калибра 7,69 мм, укороченное;
•  крыло С2 – 2 пушки Испано Mk.II или Mk.V калибра 20 мм и 4 пулемета Браунинг калибра 7,69 мм, укороченное;
•  крыло С3 – 4 пушки Испано Mk.V калибра 20 мм, укороченное;
•  крыло Е – 2 пушки Испано Mk.II или Mk.V калибра 20 мм и 2 пулемета Браунинг или других калибра 12,7 мм, и это еще не все!

Итак, например, «Спитфайр» IX с крылом С2, в том числе поставлявшийся и в СССР, нес два орудия Испано Mk.V и четыре пулемета калибра 7,69 мм. Но разница в баллистике обесценивала добавку пулеметного огня, и было решено принять в качестве стандартного вариант, который пошел в большую серию на самолете Хокер «Харрикейн» Mk.IIC – четыре пушки в крыле. Он был внедрен также на самолетах «Тайфун» и «Тэмпест» этой фирмы и на последних модификациях «Спитфайров» с крылом С3, которые составляли основное вооружение истребительных эскадрилий Королевских ВВС Великобритании к весне 1945 г.

А вот на первых английских реактивных истребителях Глостер «Метеор» и Де Хэвилленд «Вампир» те же четыре орудия Испано Mk.V были установлены идеально – в носовой части вблизи линии визирования. Первый к 1945 г. уже поступал в строевые части и даже применялся в войне в Европе, а второй проходил войсковые испытания, и к его освоению строевики готовились. С точки зрения вооружения это были очень совершенные машины, по крайней мере, они были гораздо лучше немецких Ме 262А.

 

Основной в тот период истребитель ВВС США Норт Америкен Р-51 «Мустанг» имел шесть крыльевых пулеметов MG 53.2. Другой тяжелый истребитель, Рипаблик P-47D «Тандерболт» мог нести 8 таких же пулеметов в крыле, но обычно их оставляли те же шесть. Такое же пулеметное вооружение, но сконцентрированное в носовой части и с новыми более скорострельными пулеметами М3, было выбрано для первого американского крупносерийного реактивного истребителя Локхид Р-80 «Шутинг Стар». Первые самолеты установочной модификации YP-80A в 1945 г. только поступили на эксплуатационные испытания на Южно-Европейский ТВД, но мы рассмотрим этот самолет наряду с серийными, потому что уже с 1945 г. серийные Р-80А уже начали поставляться в больших количествах в части ВВС США.

Третий американский основой одноместный армейских истребитель, тяжелый двухмоторный Локхид Р-38 «Лайтнинг» вооружался одним орудием M-2C AN калибра 20 мм (лицензионный вариант английской Испано Mk.II с доработками) и четырьмя 12,7-мм пулеметами .50 M2 AN, которые были расположены в верхней части фюзеляжа также почти на линии визирования, что давало отличную кучность боя.

 

Как видим, ни на одном из них не осталось синхронного вооружения, которое американцы активно использовали в начале войны. Но оно продолжало ставиться на самолеты Белл Р-39 «Аэрокобра» и Р-63 «Кингкобра», которые американцы поставляли по ленд-лизу в т.ч. и Советскому Союзу.

 

Для 1942 г. типовым вооружением самолета была одна пушка М-4 калибра 37 мм, два синхронных 12,7-мм пулемета .50 M2 AN и четыре крыльевых .30 M2 AN калибра 7,62 мм – такое вооружение имели, например, самолеты P-39N-1. На модификации P-39Q выпуска 1943 г. крыльевые пулеметы винтовочного калибра были заменены двумя крупнокалиберными в гондолах под плоскостями, однако на последних Р-39 выпуска 1944 г. от крыльевого оружия вовсе отказались. Многие советские асы считали это достаточным, а скорость и маневренность самолетов с облегченным вооружением улучшилась. Фирма «Белл» прислушалась к мнению главного потребителя своей продукции и внедрила именно такое облегченное вооружение на своем новом истребителе Р-63 «Кингкобра».

Автор произвел расчеты в соответствие с данными образцов вооружения этих самолетов и принятыми выше уточнениями  по темпу стрельбы синхронных установок и получил таблицу Вооружение истребителей 1944-1945.

 

Из нее следует, что самолеты Як-3 первых серий (а также Як-1б, Як-9 и ЛаГГ-3) имели самую маленькую величину секундного залпа – всего 1,61 кг/с. Это было в 8,5 раза меньше наибольшего значения (13,75 кгс – Ме-262А) и в 2,6 раза меньше значения среднего 4,21 кг/с, которому примерно соответствовали истребители Bf 109 и «Спитфайр». Самолеты Як-3 с усиленным с 13-й серии вооружением давали секундный залп 2,02 кгс («третье сзади» место в нашем зачете) и разница с наибольшим и средним значением секундного залпа была 6,8 и 2,1 раза соответственно.

 

По дульной мощности самым слабым было вооружение Ла-5 и «двухточечных» Ла-7, дававшее 658 л.с., но первые Як-3 от них ушли не далеко, располагая дульной мощностью 689 л.с. – это «второе сзади» место в рейтинге, в 4,1 раза хуже лучшего и в 2,2 раза ниже среднего значения показателя. Усиление вооружения дало Як-3 рост дульной мощности до 896 л.с., и разница уменьшилась до 3,1 и 1,7 раза. Хорошо – но мало!

 

 

Если попадет только одна пуля…

 

Все выше перечисленные данные приведены для стрельбы очередью, но в маневренном воздушном бою часто бывает, что изо всей очереди в цель попадание всего одно, причем из самого слабого оружия. «Хватит» ли его врагу?

 

Чтобы понять это и сравнить разные варианты вооружения в таком крайнем случае, надо сравнить кинетическую, фугасную и зажигательную энергию пули или снаряда. К сожалению, в последнем пункте автору не удалось собрать все данные по снаряжению боеприпасов, однако определенная статистика есть, и она позволяет общую картину видеть. Как и прежде, для удобства сведем полученные данные в таблицу Эффективность пушек и пулеметов 1944-1945.

 

Из нее следует, что кинетическая энергия увеличивается с ростом калибра оружия и массы снаряда и наибольшего значения она достигала у советской пушки НС-37 – 291,6 кДж. Однако и начальная скорость имеет значение – из-за нее этот показатель у тяжелого 30-мм снаряда немецкого орудия MK 108 лишь близок к среднему и составляет всего 42,1 кДж. По той же причине у этого орудия была недостаточная дальность прицельной стрельбы.

 

Также увеличение калибра дает возможность размещать в снаряде больше взрывчатых и зажигательных веществ – здесь рекордсменом был немецкий фугасный снаряд пушки MK 108 с 75 граммами взрывчатки внутри.

 

Самый «энергоемкий» снаряд пушки МП-20 самолета Як-3 на выходе из ствола приобретал энергию 28,6 кДж, что в 9,5 раза превышало минимальный из рассматриваемых показатель у английского пулемета Браунинг .303 самолета «Спитфайр» IX, но в то же время было в 10,1 раза меньше, чем у пушки НС-37 самолета Як-9Т. Среднее значение этого показателя было в 1,6 раза больше – 46,2 кДж. Энергия трассирующей пули УБ-12,7 была 17,8 кДж, никакого взрывчатого или зажигательного состава она не несла, а трассер в расчет не принимается – до попадания в цель он мог и выгореть.

 

Осколочно-фугасный зажигательный снаряд пушек ШВАК (МП-20 и СП-20) нес 2,8 грамма взрывчатки и 3,3 грамма зажигательного состава, что было достаточно, например, для полного разращения дюралевого лонжерона истребителя в его корневой части, и для воспламенения краски на нем. Для такого самолета, как Bf 109G, этого было бы достаточно, однако для FW 190 одного попадания могло и не хватить, если пожар не распространился бы на топливную или масляную  системы цели. Снаряжение английских и немецких пушек было мощнее.

 

И снова вооружение Як-3, который считался в 1944 г. лучшим советским истребителем, казалось, не подтверждало этот тезис – самым мощным оно точно не было.

 

Но перед Александром Сергеевичем Яковлевым и не стояла задача сделать самолет с самым мощным вооружением – ведь за это пришлось бы заплатить другими его боевыми свойствами. Ему предстояло сделать такой самолет, у которого мощь вооружения давала бы наилучшее сочетание с летными данными самолета, обеспечивая ему уверенную победу над любым возможным воздушным противником. О том, как он ее решил, читайте во второй части статьи.

 

Продожение следует

 

Напоминаем Вам, что в нашем журнале "Наука и техника" Вы найдете много интересных оригинальных статей о развитии авиации, кораблестроения, бронетехники, средств связи, космонавтики, точных, естественных и социальных наук. На сайте Вы можете приобрести электронную версию журнала за символические 60 р/15 грн.

 

В нашем интернет-магазине Вы найдете также книги, постеры, магниты, календари с авиацией, кораблями, танками.