* * *
Весьма неприятная эта штука - штопор. Сорвется в него самолет, закружится вокруг своей оси и понесется круто к земле, навстречу гибели. Именно гибели, если не успеешь или не сумеешь вывести машину в горизонтальный полет.
На заре развития авиации штопор для летчиков был самым страшным и, казалось, неодолимым врагом. Когда самолеты обладали малыми скоростями, он приводил обычно только к авариям. Но по мере роста скоростей и высот штопор все чаще стал оканчиваться катастрофой.
Причины срывов в штопор, равно как и случайные выходы из него, оставались совершенно непонятными. Известен, например, случай, когда летчик 18-го корпусного авиационного отряда капитан Родзевич сошел с ума после того, как его трофейный самолет "альбатрос" произвольно свалился в штопор и самостоятельно вышел из него…
Штопор являлся настоящим бичом авиации. Стоило лишь незначительно уменьшить скорость полета или запоздать при отказе мотора с переводом машины в планирование, как самолет переставал слушаться рулей, сваливался на крыло и, резко опустив нос, закручивался в бешеном вихре вплоть до самой земли.
Всем были известны последствия. Причин не знал никто. И вот нашелся человек, который решился умышленно, по своей воле бросить самолет в штопор. Это был Константин Константинович Арцеулов - летчик Севастопольской летной школы, командир группы "ньюпоров".
В один из погожих дней 1916 года Константин Арцеулов поднял в воздух свой истребитель "Ньюпор-21". Набрав необходимую высоту, он ввел машину в штопор. Самолет сделал виток, второй, еще несколько и на глазах у изумленных зрителей снова вышел в горизонтальный полет. Арцеулов тут же повторил штопор и снова благополучно вывел из него машину,
Эксперимент Арцеулова явился в авиационном мире не только сенсацией. Это была блестящая победа человека над стихией, хотя, правда, и не окончательная. Решающий удар по врагу номер один нанесли авиаторы последующего поколения, и прежде всего наши советские летчики.
В авиации и сейчас бытует словечко "заштопорило", то есть не повезло одни неприятности нанизываются на другие. Так они наслаивались и при укрощении штопора, а вернее при выявлении и преодолении его многочисленных разновидностей.
Чтобы быть последовательным, вернусь снова к истории.
Особенно много бед авиаторам принес очень строгий в пилотировании самолет Р-1. Летчики, переходившие на него со старого "Фоккер" ЦЭ-4, привыкли к грубым движениям рулями, чего новая машина совершенно не терпела. Случаи срыва в штопор обычно происходили на первом или последнем разворотах, при взлете или заходе на посадку, когда малая высота не позволяла вывести самолет в горизонтальный полет.
В начальный период освоения Р-1 многие летчики строевых частей просто отказывались на нем летать. Этот страх удалось преодолеть тщательной шлифовкой техники пилотирования. Однако со штопором было далеко не все кончено. Оказалось, что помимо обычного он имеет и другие, более неприятные виды.
В период постройки первых отечественных истребителей в НИИ ВВС поступил самолет Ил-400, созданный группой конструкторов под руководством Н. Н. Поликарпова. Испытания этого самолета на штопор поручили опытному летчику А. Р. Шарапову, Данный случай произошел до моего прихода в институт. Рассказываю о нем со слов очевидцев.
Шарапов, как и положено, ввел самолет в штопор на высоте две тысячи метров. Наклон фюзеляжа истребителя по отношению к вертикали составлял градусов двадцать-тридцать пять. Затем он уменьшился. Летчик отчаянно боролся со штопором, но вырвать из него машину так и не смог. Она врезалась в землю. Из-под обломков извлекли Шарапова, израненного, с переломанной ногой, но живого! В дальнейшем он совершил немало славных дел во имя советской авиации, а сейчас находится на заслуженном отдыхе.
Испытывать на штопор следующий экземпляр Ил-400 назначили Михаила Михайловича Громова. Ведущий инженер посоветовал ему надеть на всякий случай парашют - из только что полученной партии "ирвингов", пока еще не получивших признания у летно-подъемного состава. Хотя летчик, надеясь на свой солидный опыт, был уверен в благополучном исходе испытания, все-таки внял настойчивым просьбам товарища. За эту напористость Михаил Михайлович по сей день благодарит ведущего инженера.
В воздухе у Громова все произошло так же, как у Шарапова. Летчик понял: машину из совершенно "ненормального" штопора ему не вывести, - и доверился парашюту. Американская фирма "Ирвинг", узнав о случившемся, немедленно, в целях саморекламы, выслала Михаилу Михайловичу золотую гусеницу - знак спасения человека при помощи шелкового парашюта.
Загадка "ненормального" штопора осталась неразгаданной. Испытания прекратили. Ученые углубились в изучение причин непонятного явления.
Штопор оказался крепким орешком. Лишь позже, в результате упорных испытаний и многочисленных сложных расчетов, удалось установить: крутое снижение самолета по винтовой траектории при одновременном вращении вокруг своей продольной оси возникает вследствие стремления крыла к самовращению на больших углах атаки, создающихся при потере скорости. Коварство штопора - в его разновидностях. Их различают несколько: нормальный (или крутой), пологий, плоский, перевернутый. Вид определяется в зависимости от наклона фюзеляжа самолета относительно вертикали. Если он составляет 20-35 градусов, то штопор - нормальный, крутой. Он отличается относительно медленным вращением машины, сравнительно более легким вводом и выводом ее. При 35-50 градусах штопор называется промежуточным или пологим. Если наклон достигает 50-70 и более градусов - самолет находится в плоском штопоре. Именно с ним при испытаниях Ил-400 встретились А. Р. Шарапов и М. М. Громов. При плоском штопоре вращение самолета происходит не вокруг его оси, а как бы вокруг точки, на которой словно закреплена задняя часть хвостового оперения. Ось фюзеляжа поднимается к горизонту или выше его - поэтому увеличивается угловая скорость вращения. Наряду с другими факторами к плоскому штопору обычно приводят задняя центровка, затенение или недостаток площади хвостового оперения. Выход из него происходит, как правило, с большим запаздыванием, и нередко машину вообще не удается спасти, коль на ней нет специального дополнительного оборудования парашюта, ракетной установки на концах крыла или на хвосте. И, наконец, перевернутый, тот самый, из которого мне посчастливилось так нежданно-негаданно вывести И-14 при первой же встрече. Нетрудно догадаться о его самой главной характерности - самолет штопорит вверх колесами.
Штопор как фигура не имеет самостоятельного значения и применяется преимущественно при обучении летчиков способам вывода из него самолета. Звучит парадоксально, но это так: сначала создай врага, а потом победи его. Иначе нельзя. Не научишься выводить из "искусственного" штопора, не выйдешь и из возникшего самопроизвольно. Ведь в полете, даже на современных самолетах, всякое может случиться. Поэтому и сейчас штопор как тренировочная фигура используется при обучении летчиков технике пилотирования.
Штопор - враг не только летчика. В не меньшей степени он недруг и авиационному конструктору. Сделать машину с наименьшей тенденцией к срыву в самовращающееся крутое снижение - одна из важнейших задач каждого конструкторского бюро. Штопорная проблема настолько остра и обширна, что разрешением ее занимались и занимаются лучшие умы авиационной науки, самые квалифицированные летчики-испытатели, как у нас, так и за рубежом. Серьезный вклад в исследование теории штопора внес советский ученый В. С. Пышнов. Большая заслуга в раскрытии тайн врага номер один и в его укрощении принадлежит, несомненно, коллективам Научно-испытательного института Военно-Воздушных Сил и Наркомата авиационной промышленности.
Авиаторы приручили штопор. Но далось это им дорогой ценой. Не раз укротители смотрели в глаза смерти. Многие из них так и не увидели плодов своей самоотверженности. Непознанный до конца штопор был беспощаден.
* * *
В первой половине 1935 года из строевых частей начали поступать тревожные сигналы: истребители И-5 срываются в перевернутый штопор. Командование института немедленно сформировало специальную группу для проведения испытаний этой уже серийной машины. В нее вошли один из теоретиков штопора инженер-летчик А. И. Филин, летчик-испытатель В. А. Степанченок и я.
Каждый из нас имел неодинаковый уровень теоретической и летной подготовки. В соответствии с этим распределились и наши задачи. А. И. Филин летал на спине, вверх колесами. Я занимался срывами в перевернутый штопор, В. А. Степанченок, как наиболее тренированный, последовательно выполнял витки перевернутого штопора.
Свои задания, строго дифференцированные, мы выполняли поочередно. Так было и на этот раз. В воздух поднялся Василий Степанченок. Ведущий инженер Трофим Трофимович Алтынов, Александр Иванович Филин и я расположились в высокой ароматной траве и, лежа на спине, приготовились засекать время каждого Степанченкова витка, подсчитывать их количество.
В предыдущем полете Василий Андреевич выполнил два витка. Сейчас ему предстоит сделать три. Вот он набрал заданную высоту - две тысячи метров, бросил машину в перевернутое штопорение. Виток. Хорошо! Еще виток. Теперь третий, и все в порядке. Самолет же пошел на четвертый!
- Лихачить, что ли, вздумал? - недоуменно бросил Филин.
Мы переглянулись: не было у Василия Андреевича такой привычки допускать в воздухе вольности. И тем не менее самолет продолжал накручивать виток за витком.
- Довольно, Вася! - непроизвольно крикнул кто-то из нас, словно Степанченок мог услышать и тут же прекратить безрассудную круговерть.
Истребитель, приподняв нос, закружился в бешеной карусели плоского штопора. Высота катастрофически падала. Машина неслась прямо на нас. Мы вскочили с земли и, подхватив секундомеры, бросились врассыпную.
- Прыгай, Вася! Прыгай! - орал я во всю мочь.
Он не прыгал. До земли четыре-три сотни метров. Я невольно замер на месте и зажмурился: сейчас все будет кончено, не станет больше Степанченка. Где-то в глубине памяти мелькнула наша авиетка, лошадь на ее пути, и тут же раздался голос Алтынова:
- Молодец Васька!
Я открыл глаза. В небе вспыхнул белый тюльпан парашюта. Раздался сильный удар - самолет превратился в груду бесформенного металла. И тотчас же, почти рядом с ним, приземлился Степанченок.
Мы кинулись к нему, стали тискать в объятиях: жив! Когда взвинченные до предела нервы успокоились, начались расспросы: что, как да почему. Василий Андреевич рассказал: сорвавшись в плоский перевернутый штопор, самолет перестал подчиняться рулям. Летчик понял - с машиной уже не справиться и решил покинуть ее.
- А от привязных ремней никак не освобожусь, - говорил он. - Замок расстегнул, но он не разъединяется. Заело - ведь всем телом вишу на лямках, огруз сильно. В штопоре, сами знаете, какая перегрузка. Вот и ковырялся, пока не разобрался, где и что заело.
Даже не верится. Самолет стремительно несется вниз, до земли с каждым витком все ближе, а он выясняет - что случилось с замком! Но таким уж был наш Василий Андреевич, замечательный летчик-испытатель.
Вскоре, кстати, с ним случилось еще одно не менее удивительное происшествие. При испытаниях вооружения на скоростном бомбардировщике внезапно остановились оба мотора. Высота - ничтожная. Куда ни глянь - громадный лес, болота. Казалось, выход один - покинуть машину. Василий Андреевич не сделал этого. Заметив несколько в стороне от курса маленькую полоску, засеянную рожью, он умудрился мгновенно рассчитать заход на посадку (это без работающих-то моторов!) и благополучно приземлить самолет. Площадка была настолько мала, что взлететь с нее оказалось совершенно невозможно.
- Так как же ты сел? - спросили у него.
- Как? Обыкновенно!
- Но ведь мог же разбиться.
- Конечно мог. Но не обязательно же. А вот если бы бросил машину, она разбилась бы наверняка. Сами понимаете, самолет-то опытный.
В этих словах - весь Степанченок. Не раз ради спасения опытного самолета он рисковал собственной жизнью.
Испытания истребителя И-5 выполнялись с 26 июня по 20 июля 1935 года. Сложные и опасные, они позволили НИИ ВВС уяснить основные теоретические и практические вопросы перевернутого штопора. Но опять только основные. Требовалось же, чтобы он раскрыл все свои тайны.
Более детальное исследование штопора в НИИ ВВС началось на истребителе И-16 (с мотором М-22), который к тому времени стал поступать в части. Заводские летчики в отдельных случаях уже производили срыв этого самолета в штопор. Но поступившие от них сведения были далеко не полными, отрывочными и, что самое главное, совершенно субъективными. Требовалось полностью исследовать штопорные качества машины, с помощью специальной аппаратуры зафиксировать все элементы опасной фигуры.
Штопорить всегда нерадостно, А тут еще самолет имел очень заднюю центровку - порядка 32-34 процента средней аэродинамической хорды крыла. И добровольцев проводить испытания не находилось. Один выполнял срочную работу, другой чувствовал себя не совсем в летной форме, у третьего приближалось время отпуска, четвертый не имел достаточного "штопорного" опыта.
Александр Иванович Филин, начальник научно-исследовательского отдела института, которому была поручена данная тема, вызвал меня:
- Так вот, Петр Михайлович, берись-ка за И-16.
- У меня срочные испытания сдвоенных самолетов…
- Эти срочные подождут. Сейчас главное - штопор на И-16.
- Понятно, - отвечаю, а сам лихорадочно ищу веский довод, чтобы открутиться от такого более чем неприятного задания. Не то чтобы трушу, а вот не лежит душа к штопорной акробатике. Да и почему именно на мне свет клином сошелся? Тут и осенила мысль, говорю Филину:
- Понятно, товарищ начальник, штопор на И-16 - сейчас главное. Но, сами понимаете, не подхожу я для этого.
- Это почему же?
- Да вот прикинул - тяжел у меня вес. Центровка у самолета очень задняя, в полете своим весом еще больше смещу ее назад.
Филин тут же взял со стола логарифмическую линейку, быстро произвел вычисления, ехидно эдак произнес:
- Верно. На полпроцента сместишь. А полпроцента, товарищ Стефановский, практического значения не имеет.
И эта карта бита. Но не сдаюсь. Есть еще один козырь: конструктивный недостаток кабины. Вход в нее сделан лишь с одной стороны, следовательно, и покинуть ее в воздухе можно только с этой стороны. Такая перспектива меня никак не устраивает. Говорю об этом Филину и внимательно наблюдаю за ним ведь безопасность полета превыше всего. Задумался Александр Иванович, прошелся по кабинету. Нашел я, знать, уязвимое место. Теперь нужна атака в лоб.
- Пусть сначала аэроплан человеческий сделают, а уж потом о штопоре думают.
- Дельный разговор, - произнес Филин. - Кабину переделаем. Так что готовьтесь к испытаниям.
Вот тебе и "козырь"… Посмотрел на Александра Ивановича, он слегка улыбнулся:
- Иди, иди. Понимаю.
До чего же неудобно получилось: никогда, ни разу не отказывался от полетов, а вот сейчас, на тебе, попутала нелегкая. Если было бы можно, сам себе в лицо плюнул…
Подготовка к испытаниям проводилась с особой тщательностью: подробнейшие консультации по теоретическим и практическим вопросам, детально разработанная программа, включающая все элементы полета. Несколько изменили и методику. До этого испытания на штопор начинались с трех тысяч метров. В случае большого запаздывания при выводе самолета высоты могло не хватить. При большем же потолке затруднялось наблюдение с земли за штопорящей машиной. По моему предложению высота начала испытаний была поднята до пяти тысяч метров. Одновременно с испытуемым самолетом поднимался в воздух двухместный истребитель, на борту которого находился квалифицированный наблюдатель с кинофотоаппаратурой для фиксирования всех элементов штопора.
И-16 оказался не таким уж страшным, как о нем говорили. Хотя на штопоре он вел себя и не совсем обычно, но всегда выходил из него с самым незначительным запаздыванием. Плоский и перевернутый штопоры на нем вовсе не получались. Из последнего он сразу же выходил сам.
Девятнадцать полетов, сделанных с 10 по 19 сентября 1935 года, позволили составить подробную инструкцию штопорных качеств И-16, и вскоре летчики строевых частей приступили к массовой тренировке в выполнении этой фигуры.
Кстати, когда подписывали инструкцию, А. И. Филин не преминул кольнуть меня:
- Петр Михайлович, а вторым лазом из кабины так и не пришлось воспользоваться?
Действительно, испытания самолета И-16 прошли без всяких происшествий.
Вслед за И-16 на штопор испытывались учебные самолеты УТ-1 и УТ-2. УТ-2, конструкции А. С. Яковлева, имел пристрастие к плоскому штопору. Конструктор, исключительно внимательно изучив материалы испытаний НИИ ВВС, изменил угол стреловидности крыла, чем существенно сдвинул центровку самолета вперед. Машина приобрела поистине безупречные штопорные качества. На самолете же УТ-1 они и так были вполне удовлетворительными.