Истребитель Як-3 — солдат Победы. Часть 2

Краткое техническое описание самолета Як-3 ВК-105ПФ-2 серии 13

 

Фронтовой истребитель Як-3 представляет собой свободнонесущий низкоплан классической аэродинамической схемы.

Конструкция самолета смешанная с преобладанием древесины. Силовые стыковые узлы, а также часть деталей каркаса выполняются из хромансиля 30ХГСА (высокопрочная сталь, легированная хромом, марганцем и кремнием, качественная – содержание серы и фосфора ограничено).

Силовые нервюры крыла, часть деталей его лонжеронов, весь каркас оперения и элеронов, механизация крыла, панели мотоотсека, щитки и крышки ниш и люков – из дюраля Д16Т.

Рядовые элементы силового набора планера кроме специально указанных – дерево (массив или фанера).

Фанерная обшивка грунтовалась, шпатлевалась, оклеивалась полотном, покрывалась нитроцеллюлозным лаком типа эмалит и полировалась. Обшивка тканевая рулевых поверхностей пришивалась к каркасу и покрывалась эмалитом, который после высыхания и полимеризации обеспечивал ее натяжение (исключал провисание).

Дюралевые части обшивки анодировались.

На эти поверхности наносилась окончательная окраска.

Каркас носовой части фюзеляжа до кабины состоит из рам и бимсов, на которые на винтах крепятся крышки капотов. Каркас и крышки выполнены из Д16Т. На рамах установлены узлы крепления мотора, вооружения и оборудования. Материал узлов – 30ХГСА, Д16Т.

 

Состав и размещение органов управления и приборов в кабине самолета показан на рисунках ниже.

Фонарь кабины каплевидный, состоит из трех цельноформованных плексигласовых секций – лобовой, сдвижной назад средней и задней. Бронирование состоит из стальной спинки толщиной 8,5 мм, доходящей летчику до плеч, стального подлокотника 150х500 мм толщиной 3,5-4 мм по левому борту и заднего бронестекла, занимающего все пространство под задней частью фонаря от края бронеспинки. Бронестекло крепится к каркасу через специальную раму. Сдвижная часть фонаря имеет систему аварийного сброса.

 

Хвостовая часть фюзеляжа. Каркас хвостовой части фюзеляжа – сварная трубчатая статически неопределимая ферма из стали 30ХГСА. Ферменная моторама крепится к 1-й раме фермы четырьмя ухо-вильчатыми узлами на болтах. Обшивка – фанера,

По левому борту хвостовой части фюзеляжа на рояльной петле установлен люк доступа к проводке управления. Закрытие люка производится двумя замками «дзус».

В кабине расположены органы управления самолетом, двигателем, оружием и оборудованием, а также комплект пилотажно-навигационных приборов, рассчитанных на полеты днем в простых метеоусловиях. В кабине установлена РСИ-4 с тросовой безмачтовой антенной.

За кабиной установлен сотовый водяной радиатор ОП-492, выступающий в поток частично. Выходное устройство радиатора регулируемое. Также в зоне кабины установлен расходный бак на 5 кг топлива.

 

Крыло набрано профилями Klark-YH толщиной от 14% у корня до 7% по законцовками.

Крыло самолета имеет разъем по его плоскости симметрии.

Силовой набор каждой консоли состоит из двух балочных дюралевых лонжеронов и двух дюралевых силовых и нескольких деревянных нервюр. Обшивка – фанера, оклеенная полотном и полированная. В передних кромках корневой зоны крыла имеются воздухозаборники, разделенные на два канала. Внутренние каналы каждого воздухозаборника подводят воздух на вход приводного центробежного нагнетателя мотора, а внешние – на два сотовых маслорадиатора ОП-555, расположенные в межлонжеронной части крыла. Отвод воздуха из каждого радиатора через индивидуальный закрываемый патрубок на нижней панели крыла.

Элероны типа «фрайз» общей площадью 1 кв.м имеют дюралевый каркас и полотняную обшивку. Весовая компенсация и триммеры не предусмотрены. Устранение кренения из-за технологической несимметрии консолей производится путем отгиба триммерных пластин («ножей»), которые установлены на каждом из элеронов.

Посадочные щитки типа «шренк» площадью 2,6 кв.м. Каркас и обшивка щитков – Д16Т.

В крыле установлены два бака на 132,5 кг каждый. Баки сварные из алюминиевые сплава АМЦ. Нижняя и боковая поверхности баков протектированы слоем губки АНАЗОТ 5,5 мм и резины 2 мм изнутри и снаружи.

 

Вертикальное оперение площадью 1,92 кв.м состоит из киля и руля направления с триммерной пластиной. Киль выполнен технологически отъемным. Его силовой набор состоит из заднего лонжерона (на всю высоту киля, главный элемент каркаса), переднего лонжерона, который по высоте доходит до зоны между 4-й и 5-й нервюрами, а также силовых и рядовых нервюр. Каркас металлический, обшивка фанерная. Киль крепится к каркасу фюзеляжа по лонжеронам ухо-вильчатыми узлами на болтах и по обшивке через зализ винтами.

Каркас руля направления дюралевый, обшивка – полотно.

 

Горизонтальное оперение площадью 2,86 кв.м состоит из стабилизатора и руля высоты (РВ), состоящего из двух половин, на каждой из которых установлен триммер-сервокомпенсатор.

Конструкция и крепление стабилизатора и руля высоты аналогичны вертикальному оперению.

Обе половины РВ имеют общий весовой компенсатор, установленный на рычаге в фюзеляже. Каркас всех агрегатов оперения из Д16Т, обшивка киля и стабилизатора – фанера, рулей – полотно, триммеров – Д16Т.

 

Шасси самолета состоит из двух основных опор балочного и одной хвостовой рычажного типа. Колея шасси 3,22 м, колеса низкого давления тормозные 600х180 мм. Хвостовое колесо с полуавтоматическим (связанным тросовой проводкой с РВ и фиксирующим хвостовое колесо в нейтрали при движении РУС от себя) стопором, управляемое от педалей имеет размеры 300х120 мм. Уборка опор производится пневмоцилиндрами, фиксация в выпущенном и убранном положениях – шариковыми замками в силовых цилиндрах. Ниши шасси в убранном положении полностью закрываются щитками.

 

Винтомоторная группа (силовая установка) самолета состоит из:

• двигателя ВК-105ПФ2;
• системы выхлопа;
• систем охлаждения и смазки (их компоновка описана выше, система охлаждения имеет регулятор температуры АРТ-41);
• воздушного винта ВИШ-105СВ;
• топливной системы (ее компоновка описана выше в конструкции планера);
• системы запуска;
• систем управления мотором, воздушным винтом, топливной системой;
• системы контроля с ее приборами;
• системы нейтрального газа;
• противопожарной системы.

 

Двигатель ВК-105ПФ2 (М-105ПФ2) 12-цилиндровый V-образный жидкостного (водяного) охлаждения с 2-скоростным приводным центробежным нагнетателем. Представляет собой дальнейшее развитие мотора ВК-105ПФ.

Идея дальнейшего форсирования М-105ПФ выдвинута ОКБ-115 по опыту испытаний мотора М-106-1ск. Путем повышения наддува с 1050 до 1110 мм рт. ст., что вело к повышению оборотов мотора и изменения регулировки ПЦН, следствием чего было изменение границ высотности, на которых было наиболее выгодно переключать скорости (передачи) привода центробежного нагнетателя, мощность мотора была повышена.

ТТХ опытного двигателя по данным А.Т. Степанца (в скобках изменение по отношению к серийному М-105ПФ):

• взлетная мощность 1290 л.с. (увеличилась на 80 л.с.);
• боевая мощность на 1-й скорости ПЦН на I границе высотности 300 м (уменьшилась на 400 м) 1310 л.с. (увеличилась на 50 л.с.);
• боевая мощность на 2-й скорости ПЦН на II границе высотности 2200 м (уменьшилась на 500 м) 1240 л.с. (увеличилась на 60 л.с.).

Заводом № 26 была сделана опытная доработка мотора М-105ПФ для установки на самолет Як-1М (см.). Ресурс при этом по сравнению с М-105ПФ не ухудшился. Но ОКБ-26 по результатам испытаний дало разрешение на повышении наддува только для 1-й скорости. 

В результате максимальные характеристики мотора М-105ПФ2 были установлены на уровне (в скобках изменение по отношению к серийному М-105ПФ):

• взлетная мощность 1290 л.с. (увеличилась на 80 л.с.);
• боевая мощность на 1-й скорости ПЦН на I границе высотности 1290 л.с. (увеличилась на 30 л.с.), расчетная высота – нет данных;
• боевая мощность на 2-й скорости ПЦН на II границе высотности 2200 м (уменьшилась на 500 м) – 1240 л.с. (увеличилась на 60 л.с.).

Двигатель прошел испытания и был запущен в серию и принят на снабжение ВВС для самолетов:

• Як-1б;
• Як-9;
• Як-3.

Серийно двигатель выпускался заводами № 16 и 26 в первую очередь для самолетов Як-3 и Як-9. Излишки двигателей передавались для других самолетов, в т.ч. для:

• ЛаГГ-3 последних серий;
• Пе-2.

По ходу выпуска для обеспечения заданного ресурса и повышения надежности КБ-26 вносило в конструкцию доработки:

• усилены поршневые пальцы (за счет уменьшения диаметра внутренней расточки);
• доработан коленвал;
• усилен ряд деталей ПЦН и т.д.

 

Подробные данные моторов ВК-105ПФ, ВК-105ПФ2, ВК-107А и ВК-108 приведены в таблице ВК-105, -107, -108 ТТХ

 

 

Воздушный винт ВИШ-105СВ-1 (ВИШ-105СВ-1) трехлопастный, постоянных оборотов (1800 об./мин.). Представлял собой модификацию винта ВИШ-61П с увеличенным КПД. Диаметр 3000 мм. Основные отличия:

• втулка облегчена;
• профилированные комли лопастей;
• новый профиль концов лопастей.

Имел масляную автоматику «прямой» схемы, т.е. для увеличения угла установки лопастей требовалось уменьшить подачу масла в цилиндры приводов. Это позволяло избежать раскрутки при вводе в пике. Винт устанавливался на самолетах:

• Як-9Т, Як-9М;
• Як-1М «дублер» (с мотором ВК-105ПФ2);
• серийных Як-3 ВК-105ПФ2;
• Як-3ПД ВК-105ПВ
• Пе-2 № 5/118 в опытном порядке и в серии на Пе-2 с сер. 246 и др.

Управление шагом винта и газом совмещенное.

 

Основное управление самолетом имеет жесткую проводку, исполнительные органы – ручка и педали.

Управление триммерами механическое от штурвальчиков.

Управление посадочными щитками пневматическое.

 

Вооружение самолета состоит из:

• одной центральной (моторной) пушки ШВАК-20 с боекомплектом 120 снарядов;
• двух синхронных пулеметов УБ-12,7 (по 150 патронов).
• колиматорного прицела ПБП-1а.

Практический секундный залп самолета (с учетом потерь темпа стрельбы пулеметов на синхронизацию вращения винта и из расчета на стрельбу из пушки МП-20 осколочно-фугасными снарядами) 2,02 кгс, суммарная дульная мощность – 896 л.с.

 

Оборудование самолета включает:

• приемо-передающую радиостанцию и гарнитуру со шлемофоном и ларингофонным устройством;
• кислородную систему с маской (в эксплуатации часто демонтировалась);
• систему освещения кабины;
• аэронавигационные огни;
• аптечку и аварийный неприкосновенный запас (в эксплуатации часто демонтировалась).

 

Список источников, использованных при подготовке статьи

 

1. Авдеев М.А. У самого Черного моря. Кн. 3. М., Издательство ДОСААФ, - 1975 г.
2. Авиастроение в России. Сост. А.Г. Братухин и др. М., «Машиностроение», - 1995 г.
3. Быков Ю.М. Асы Великой Отечественной. М., Эксмо, - 2007 г.
4. Ворожейкин А.В. Солдаты неба. М., «Воениздат», - 1986 г.
5. Давтян С.М. Пятая воздушная. Военно-исторический очерк боевого пути 5-й воздушной армии в годы Великой Отечественной войны. М, «Воениздат», - 1990 г.
6. Жоффр Ф. Нормандия – Неман. М., Воениздат, -1960 г.
7. Инструкция летчику самолета Як-3. М. НКАП – ВИ СССР, - 1944 г.
8. Кожевников И.Н. Командование и штаб ВВС Советской Армии в Великой Отечественной войне 1941 – 1945. М., «Наука», - 1985 г.
9. Косминков К.Ю. Истребитель Як-3 – мечта пилота. // АвиО, №№5, 6, - 1994, 1995 г.
10. Ленский А.Г., Цыбин М.М. Военная авиация Отечества. Организация, вооружение, дислокация (1991/2000 г.). Справочник. С.Пб., - 2004 г.
11. Немецкие самолеты. Под ред. инженер-полковника П.В. Рудинцева. М., Научно-испытательный институт ВВС Красной Армии, НКАП СССР, Государственное издательство оборонной промышленности, - 1944 г.
12. Руководство для конструкторов. Том I. Аэродинамика, гидромеханика, прочность. М., Бюро новой техники Народного комиссариата авиационной промышленности СССР, - 1943 г.
13. Самолетостроение в СССР. 1917 – 1945 гг. Кн. 2. Под ред. академика Г.С. Бюшгенса и др. Жуковский, ЦАГИ, - 1992 - 1994 г.
14. Степанец А.Т. Истребители "Як" периода Великой Отечественной войны. М.: "Машиностроение" -1992 г.
15. Степанец А.Т. Как получить наилучшие летные данные на самолете Як с мотором ВК-105ПФ. М., Военное издательство Министерства Вооруженных Сил СССР, - 1947 г.
16. Сутугин Л.И. Основы проектирования самолетов. М., Оборонгиз – НКАП, Главная редакция авиационной литературы, - 1945 г.
17. Тищенко А.Т. Ведомые «Дракона». М., Военное Издательство Министерства Обороны СССР, - 1966 г.
18. Федоров И.Ф. В небе оставили след. Издательство политической литературы, Киев, - 1990 г.
19. Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР 1938 - 1950 гг. Материалы к истории самолетостроения. М., «Машиностроение», - 1988 г.
20. Юргенс В.Ф. Основы самолетостроения и подготовка производства. М., НКАП СССР / Государственное издательство оборонной промышленности, - 1943 г.
21. Яковлев А.С. Советские самолеты. М., «Наука», - 1975 г.
22. Яковлев А.С. Цель жизни. М., «Политиздат», - 1973 г.