В то время считалось, что для бомбардировщика скорость не столь важна, главное - чтобы бомб брал побольше. Поэтому военные товарищи требовали от конструкторов разработки бомбовозов с грузоподъемностью в 25 тонн и размахом крыльев порядка 100 м. Развитие сверхтяжелых самолетов шло по пути увеличения размеров при неизменной общей схеме и почти постоянной удельной нагрузке на крыло. В 1933 году путем удвоения площадей и массы Туполев из ТБ-3 создал шестимоторный "линкор 1 класса" ТБ-4 (АНТ-16), весивший 33 тонны. Он должен был нести в бомбовых отсеках до 10 тонн бомб в разных комбинациях, летать на высоте 7000 м, развивать скорость 250 км/ч. Экипаж состоял из 12 человек.
"ТБ-4 заставил забыть и о характере, и о привычках, - вспоминал летчик-испытатель П. Стефановский. - Он просто потрясал! Человек среднего роста свободно расхаживал не только в фюзеляже, но не пригибался и в центральной части крыла. Оборудование чудовищной машины напоминало небольшой промышленный комбинат. Имелась даже самая настоящая малогабаритная электростанция для автономного энергопитания всех самолетных агрегатов".
Самолет, "в виду неудовлетворения тактико-технических требований", на вооружение не приняли, но затею не оставили.
Дальнейшим развитием был гигантский аэроплан АНТ-20 "Максим Горький". По конструкции это был ТБ-4, еще более выросший в размерах. Его максимальный взлетный вес составил 53 тонны, размах крыла - 63 м, длина фюзеляжа - 32,5 м. На самолете было установлено восемь двигателей М-34ФРН мощностью по 900 л.с. Причем два двигателя вынесли в тандемную установку, располагавшуюся сверху фюзеляжа. Экипаж состоял из 8–10 человек, комфортабельный пассажирский салон был рассчитан на 72 человека. Жилые помещения занимали площадь более 100 кв. м. В военном варианте предусматривалось следующее вооружение: шаровая башня с пушкой "Эрликон" и перекатная турель под ту же пушку; Тур-5, Тур-6 (хвостовая) и кинжальная установка - с пулеметами ДА, предкрыльные и закрыльные башни с пулеметами ШКАС, авиабомбы. К счастью, построили всего два экземпляра.
Практически одновременно в 1933 году самобытным авиаконструктором К.А. Калининым в Киеве был построен самолет-гигант К-7, представлявший собой эллиптическое крыло толстого профиля размахом 53 м и площадью 452 кв. м, от которого шли две хвостовые балки, несущие горизонтальные и вертикальные оперения с механизмом поворота. В крыле располагались помещения для людей и грузов. На самолете установили семь двигателей М-34.
К-7 проектировался как многоцелевая машина гражданского и военного применения. Пассажирский вариант предусматривал размещение в крыле "аэробуса" 120 мест для пассажиров и их перевозку на расстояние до 5000 км. Военный вариант представлял собой "летающую крепость", имевшую до 12 огневых точек - 8 пушек калибра 20 мм и 8 пулеметов. Для доставки стрелков к двум хвостовым пулеметам была сконструирована специальная электротележка, передвигавшаяся по тросам внутри хвостовой балки. Бомбардировочное оборудование размещалось в крыле, а для облегчения веса балки бомбодержателей включили в несущую конструкцию крыла. Запас бомб колебался в зависимости от дальности использования от 10 до 16,6 тонны. Использование подвесных баков гарантировало дальность полета в 2400 км с бомбовой нагрузкой в 6 тонн. Десантный вариант самолета рассчитывался на 112 парашютистов. Рассматривались возможности транспортировки между тележкой шасси танка весом 8,4 тонны или другой сбрасываемой на парашютах техники. Однако после катастрофы с опытным экземпляром проект законсервировали и вскоре закрыли.
Но и это не предел. Слушатели Военно-воздушной академии под руководством профессора С.Г. Козлова строили летающее крыло площадью 600 кв. м, оснащенное "агрегатом товарища Дзюбы": шесть пар спрятанных в крыле двигателей передавали вращение на шесть вертикальных валов, которые в свою очередь раскручивали шесть установленных на колоннах огромных винтов. Кроме доставки по назначению бомбового груза, "Гигант", заказанный самим М.Н. Тухачевским, предполагалось использовать для перевозки танков. Для загрузки бронетехники у него ("Гиганта") имелась опускаемая платформа, являвшаяся частью крыла.
Туполевцы разработали проект 12-моторного 70-тонного самолета АНТ-26 (ТБ-6) с экипажем из 17 человек и его транспортного варианта АНТ-28. Этот самолет должен был иметь размах крыльев 95 м, площадь - 800 кв. м, скорость - до 300 км/ч. Делались прикидки летающих монстров с размахом крыла до 200 м.
Однако век тихоходных невысотных гофрированных гигантов миновал. Развитие зенитной артиллерии, истребительной авиации заставило использовать тяжеловесные воздушные дредноуты как транспортные и пассажирские самолеты.
Дальнейшее развитие получила в СССР концепция легкого истребителя, впервые воплощенная в самолете И-5.
До 1933 года во всех странах истребители были преимущественно бипланами или полуторапланами, относительно легкими по массе и высокоманевренными. Затем появился истребитель-моноплан, обладавшей большей скоростью, но пониженной маневренностью по сравнению с бипланом. В связи с этим родилась идея боевого взаимодействия дополняющих друг друга машин разных типов. Скоростные монопланы должны были догонять и перехватывать противника. Менее быстрые, но более маневренные бипланы - уничтожать его в воздушном бою. Маневренные истребители вели в бой в горизонтальной плоскости, отсюда большое значение имел наименьший радиус виража, необходимый для захода в хвост противнику.
Совершенствование маневренных истребителей осуществлялось последовательным развитием бипланной схемы на основе улучшения аэродинамики компоновки, при сохранении сравнительно небольшой удельной нагрузки на крыло, и применением все более мощных и высотных моторов. Тем самым обеспечивался прирост максимальной скорости, повышение высотности, скороподъемности и потолка и при отличных маневренных качествах самолета.
Применение монопланной схемы с одновременным уменьшением площади крыла и применением более тонких аэродинамических профилей позволяло резко снизить сопротивление. Одновременно были применены убирающиеся в полете шасси и гладкая жесткая обшивка планера. Площадь крыла при заданной массе была уменьшена в 2–2,5 раза. Это привело к возрастанию удельной нагрузки на крыло с 70–100 кг/кв. м у тяжелых монопланов начала 1930-х годов до 140–170 кг/кв. м у скоростных монопланов. В результате полное сопротивление снижалось в 1,5–2 раза, скорость полета возрастала на 20–30 % при неизменной мощности двигателя и высоте полета. Переход на скоростной моноплан стал возможен и благодаря применению новых материалов и технологий. В самолетостроении стали широко применяться плакированный дюралюминий, высокопрочные стали, легкие сплавы повышенной прочности облагороженная древесина и др.
Негативным фактом перехода на схему скоростного моноплана стало сваливание на крыло на больших углах атаки, рост взлетной и посадочной скоростей в связи с возрастанием удельной нагрузки на крыло, увеличение времени выполнения виража. С другой стороны, достигнутые к 1932–1933 годам мощности авиационных двигателей не давали первым скоростным истребителям никаких преимуществ в вертикальных скоростях и в скоростях набора высоты перед маневренными бипланами.
Поэтому некоторое время два вида истребителей развивались параллельно.
В октябре 1933 года начались летные испытания новой машины Поликарпова (сумевшего заинтересовать ею Якова Алксниса и получить под свое начало персональную бригаду) - одностоечного полутораплана смешанной конструкции ЦКБ-3 (крылья - деревянные с полотняной обшивкой, фюзеляж - сварной из хромомолибденовых труб, оперение - дюралевое), именовавшегося впоследствии И-15. Верхнее крыло было выполнено по схеме "чайка". Нововведение не только улучшило обзор из кабины летчика, уменьшило лобовое сопротивление, но и резко увеличило маневренность. Примыкавший к фюзеляжу центроплан создавал столь значительную боковую поверхность, что самолет мог лететь буквально "на боку", с креном 90 градусов. В замысле предполагалось также внедрить убираемое шасси и закрытый фонарь кабины, но реализовать эти идеи на практике не удалось.
С закупленным в США двигателем Райт "Циклон" истребитель, весивший 1370 кг, на высоте 3000 м развивал скорость 360 км/ч. По маневренности на горизонтали он не имел себе равных: время выполнения виража - 8,5 секунды - рекордно малое для истребителя. Вооружение состояло из двух-четырех пулеметов ПВ-1. Правда, легкость конструкции в какой-то мере оказалась достигнутой в ущерб качеству, а заказчик выражал сомнения в оправданности крыла типа "чайка", которое, по его мнению, недопустимо затрудняло обзор при взлете и прицеливании, вело к ухудшению путевой устойчивости. Но летчики сразу полюбили самолет именно за его устойчивость на всех режимах, простоту пилотирования, легкость выполнения фигур и отличные взлетно-посадочные качества. Показателен отзыв знаменитого испытателя M.JT. Галлая: "Это был очень легкий по весу, исключительно хорошо управляемый самолет, обладавший поразительной способностью устойчиво держаться в воздухе едва ли не в любом положении".
С 1934 года на заводах №-39 и №-1 началась серийная постройка И-15, который за два года был выпущен в количестве 384 экземпляра, а затем, из-за отрицательного отношения руководства ВВС, все-таки снят с производства, а уже с 1937 года начал сниматься с вооружения.
Маневренные истребители строились в это время и в других странах.
Летом 1933 года поднялся в воздух первый истребитель уже фактически гитлеровской Германии - классический биплан Не-51 с мотором BMW-VI, являвшийся дальнейшим развитием истребителя Хейнкель HD-37, (который с 1931 по 1934 год производили в СССР под маркой И-7). Самолет серийно строился с апреля 1935 года, был вооружен парой синхронных 7,92-мм пулеметов MG-17 с 500 патронами на ствол, обладал целым рядом достоинств: его взлетно-посадочные свойства, устойчивость, пикирующие качества могли служить примером. На истребителе была установлена приемо-передающая радиостанция, чего советской промышленности не удалось добиться и десять лет спустя. В то же время по скорости (315 км/ч), скороподъемности и маневренности Не-51 заметно уступал И-15.
Практически идентичной, с таким же вооружением, но более маневренной и высотной машиной был самый массовый предвоенный германский истребитель Аг-68 с двигателем жидкостного охлаждения "Юнкере" Jumo 210Е, поступивший на вооружение Люфтваффе в конце лета 1936 года.
В 1933 году совершил первый полет итальянский биплан "Фиат" CR-32. На нем был установлен рядный мотор жидкостного охлаждения в 600 "лошадей", разгонявший двухтонную машину до 354 км/ч. Вооружение состояло из двух 7,69-мм синхронных пулеметов. На модификации CR-32bis, сошедшей с конвейера весной 1936-го, добавили еще два пулемета, установленных поверх нижнего крыла за пределами диска винта. Летом 1937 года в ущерб максимальной скорости и скороподъемности вооружение истребителя еще раз усилили, смонтировав в носовой части фюзеляжа два пулемета Бреда-SAFAT калибра 12,7 мм.
В конце 1933 года бригада H.H. Поликарпова представила новый инициативный проект - свободнонесущий низкоплан смешанной конструкции (на этот раз деревянным был фюзеляж, а каркас центроплана - металлическим). Он имел три принципиальные особенности: необычайно малые размеры, небольшой запас продольной статистической устойчивости и очень малую взлетную массу. Серийный истребитель И-16 тип 5 с двигателем М-25 (обрусевший "Райт-Циклон" F-3) весил 1508 кг и на высоте 4000 м развивал скорость 445 км/ч. На нем была установлена бронеспинка летчика толщиной 8 мм и убирающиеся шасси. Вооружение состояло из двух крыльевых пулеметов ШКАС с 900 патронами на каждый.
И здесь не обошлось без критиков. Интенданты возмущались слишком большой длиной разбега самолета, которая достигала 250 м (у биплана И-15–70 м, у тяжелого бомбардировщика ТБ-3–300 м), что требовало удлинения аэродромных полос. Летчикам, особенно средней квалификации, не нравилась большая посадочная скорость, сложная техника пилотирования по сравнению с бипланами - недостаточно устойчивый самолет был строг в управлении, энергично реагировал на малейшее движение ручки и не прощал ошибок. Впрочем, и М.М. Громов, и М.Л. Галлай в мемуарах тоже отмечали, что И-16 "был неустойчив и с плохим обзором", "даже при не очень грубых неточностях в действиях пилота охотно срывался в штопор", а их трудно назвать летчиками средней квалификации. Эта неустойчивость была сознательно задана конструктором, совместившим в одной точке центр тяжести и аэродинамический фокус самолета - все ради достижения, наряду с высокой скоростью, максимальной маневренности в бою. Не устраивал военных также сдвижной фонарь кабины. Пилоты утверждали, что он ограничивает свободу движений и стесняет обзор, а главное - может заесть при необходимости покинуть самолет в критической ситуации. В результате закрывающийся фонарь был упразднен, и кабина стала открытой, что несколько снизило летные качества машины. Тем не менее это был лучший и самый массовый довоенный советский истребитель, находившийся в производстве на протяжении семи лет.
Самолеты И-15 и И-16, ознаменовавшие собой начало качественно нового этапа развития советской авиации, принесли H.H. Поликарпову славу "короля истребителей". Эти машины постоянно улучшались, модернизировались и состояли на вооружении советских ВВС до 1943 года включительно.
Одновременно велись активные работы по созданию пушечного и двухместного истребителей. Последним, предназначавшимся для сопровождения тяжелых бомбардировщиков, уделялось заметное место. При бипланной схеме существенной разницы в скоростях между одноместными и двухместными истребителями не было, в воздушном бою они считались практически равноценными, а наличие второго члена экипажа обеспечивало большую универсальность боевого применения машины как разведчика, легкого бомбардировщика или штурмовика. Однако ничего путного в этом классе создать не удалось. Проекты ДИ-3 и ДИ-4 были осуществлены в единичных экземплярах. В конце 1934 года бригадой С.А. Кочеригина и В.П. Яценко был выпущен двухместный полутораплан ДИ-6 с убирающимися шасси и двигателем М-25, развивавший 370 км/ч и вооруженный тремя пулеметами. Самолет обладал хорошей скоростью и маневренностью.
В общем и целом, он был неплох на момент создания. Но вряд ли стоило запускать его в серию в 1937 году сразу на трех заводах, чтобы в итоге произвести 220 морально устаревших машин. С переходом на монопланную свободнонесущую схему истребителя с убираемыми шасси, двухместные одномоторные аппараты уже не могли конкурировать с одноместными и утратили свое значение.
Оригинальное решение проблемы предложил инженер B.C. Вахмистров. Суть идеи состояла в том, что свое "сопровождение", имевшее недостаточный радиус действия ввиду малого запаса топлива, тяжелые бомбардировщики должны были нести с собой. В 30-е годы Вахмистров под условным наименованием "Звено" разработал несколько летающих авианосцев - носителей истребителей - на базе ТБ-1 и ТБ-3. В различных вариантах "составного самолета" от двух до пяти одноместных истребителей типа И-5, И-Z, И-16 крепились на крыльях, фюзеляже и под ними. Взлет и полет происходили с работающими двигателями всех самолетов. У цели истребители отцеплялись и осуществляли прикрытие бомбардировщиков. Было также отработано соединение с самолетом-носителем прямо в воздухе. Наиболее удачным оказалось "Звено-6", появившееся в 1934 году, - ТБ-3 с двумя истребителями И-16 под крыльями. Работы над "Звеном" велись на протяжении семи лет. Было признано, что система вполне жизнеспособна, но в 1938 году финансирование темы, получившей прозвище "Цирк Вахмистрова", прекратили.
Идею авиационной сцепки подхватили инженеры Третьего рейха, создавшие в 1943 году систему "Мистель". Только у немцев все было наоборот: пилот истребителя, установленного на фюзеляже набитого взрывчаткой беспилотного бомбардировщика, осуществлял управление в полете, расцепку и наведение "воздушной торпеды" на цель. Система имела радиус действия около 4000 км и предназначалась для нанесения ударов по военно-морским базам и крупным промышленным объектам в глубоком тылу противника.
Появление цельнометаллических бомбардировщиков с бронированием рабочих мест экипажа, протестированными бензобаками, малоуязвимых для обычных пуль трехлинейных пулеметов, потребовало повышения огневой мощи "ястребков". Передовая советская военная мысль своевременно и правильно поставила вопрос об установке на них чего-нибудь более крупнокалиберного и разрушительного, желательно пушки. Беда в том, что своих авиационных пушек в стране не имелось, да и купить их было негде. Возникла мысль вооружить истребитель отечественным сверхсекретным оружием - динамореактивными (безоткатными) орудиями Л.B. Курчевского, в которых сила отдачи компенсировалась силой реакции отбрасываемых назад газов. Теоретически это позволяло применять орудия довольно крупных калибров.
Первые наземные стрельбы с борта разведчика Р-1 были проведены в апреле 1930 года. После четвертого выстрела самолет разрушился от воздействия собственного оружия. Затем последовал эксперимент с разведчиком Р-3 - с похожим результатом. Но сама пушка привела военных в восторг. Стало ясно, что для ДРП необходимо построить специальный самолет: металлический, особо прочный в районе хвостового оперения или созданный по особой схеме. Работу над такой перспективной машиной вели сразу несколько конструкторских бюро.
Летом 1930 года задание на проектирование истребителя, вооруженного двумя автоматическими трехдюймовками АПК-4, получил Д.П. Григорович, числившийся неофициальным техническим руководителем чекистского ЦКБ. Участие в создании истребителя принимал и А. Н. Седельников, В.Л. Корвин, А.В. Надашкевич, Е.И. Майоранов, В.Д. Яровицкий, Г.Е. Чупилко, С.Н. Шишкин. Работа велась в глубочайшей тайне, изолированно от других объектов и даже название проекта было сугубо секретным - Z".
Получился подкосный низкоплан, в котором передняя часть фюзеляжа вместе с винтомоторной установкой была заимствована от И-5. Хвостовая часть, с целью избежать разрушительного воздействия вылетающих из сопла орудия газов, представляла сбой дюралюминиевый монокок с высоко расположенным горизонтальным оперением. Самолет развивал максимальную скорость 259 км/ч. Вооружение состояло из одного пулемета ПВ-1 и двух 76-мм орудий Курчевского, подвешиваемых под крылом.
Пушка имела длину 3,5 м, темп стрельбы около 20 выстр/мин, весила 75 кг. Боезапас состоял из семи осколочных либо картечных снарядов с 22-секундной дистанционной трубкой. Выстрелы имели гильзы из нитроткани с деревянным поддоном. При ведении огня ткань должна была сгорать, но на практике полностью не сгорала, а вместе с кусочками поддона застревала в канале ствола, что порой приводило к разрыву ствола. К числу других недостатков относились малая емкость магазина, неудовлетворительная работа автоматики и, в конечном счете, порочная схема орудия. Полигонные испытания показали, что стрельба из ДРП производит "тяжелый физиологический эффект на пилота" и ведет к разрушению самолета - конструкция выдерживала не более 400 выстрелов.