Як-1 с мотором М-105ПФ – истребитель с форсированным двигателем
С июля 1942 года начался выпуск Як-1 с форсированным мотором М-105ПФ, мощность которого была увеличена с 1050 до 1180 л.с. за счет увеличения давления наддува.
В основе его фюзеляжа лежал металлический каркас, который был сварен из тонкостенных стальных труб диаметром от 20 до 50 мм и составлял одно целое с моторамой, а для дополнительной жесткости фермы каркаса были соединены перекрестными проволочными расчалками. Носовая часть фюзеляжа закрывалась дюралевым капотом, который состоял из семи легкосъемных панелей и крепился к каркасу на винтовых замках «дзус». Сверху и снизу каркаса были установлены деревянные гаргроты, а с бортов – легкие рамки из сосновых стрингеров, которые придавали фюзеляжу за кабиной округлую и обтекаемую форму. Верхний гаргот обшивался фанерой, а борта и днище за кабиной – полотном АСТ-100, которое было пропитано аэролаком.
В бортах фюзеляжа располагались четыре эксплуатационных люка с крышками из дюраля толщиной 1 мм: правая и левая крышки кабины, крышки люка подхода к водорадиатору и люка осмотра хвостовой опоры.
Кабина пилота Як-1 с мотором М-105ПФ отделена от моторного отсека стальной противопожарной перегородкой и закрыта плексигласовым фонарем, центральная часть которого сдвигается назад по полозкам, утопленным в обшивке. Внутри кабины расположено сиденье пилота с бронеспинкой толщиной 9 мм, которое было оборудовано регулировкой по высоте и чашкой под парашют. Для улучшения обзора ЗПС гаргрот за бронеспинкой был застеклен. На подвижной части фонаря стоит замок патефонного типа, который позволял фиксировать ее в нескольких положениях.
Аэронавигационные приборы и приборы контроля работы мотора были расположены на амортизированной приборной доске. Приборная доска состояла из двух частей: неподвижной, крепящейся жестко к каркасу фюзеляжа, и средней части, смонтированной на амортизаторах. На амортизированной части доски были расположены указатель скорости, компас КИ-10, тахометр центробежный, двухстрелочный высотомер, указатель поворота, указатель наддува, часы АВР, трехстрелочный индикатор, аэротермометр воды. На левой и правой сторонах неподвижной части приборной доски находились рукоятки ручной перезарядки пулеметов ШКАС.
Двухлонжеронные, неразъемные, трапециевидной формы с закругленными концами крылья истребителя Як-1 с мотором М-105ПФ представляли собой конструкцию на деревянном каркасе с жесткой работающей обшивкой. Главным элементом силового набора являлся передний коробчатый лонжерон с сосновыми полками и фанерными стенками толщиной 10 мм. Задний лонжерон, к которому крепились дюралевые посадочные щитки и элероны с дюралевым каркасом и полотняной обшивкой, являлся вспомогательным. В качестве дополнительных элементов каркаса служили наборные нервюры и стрингеры из сосновых реек. Крылья обшивались авиационной фанерой, толщина которой снижалась от 5 мм у корня до 3 мм на концах. К каркасу крыла фанера крепилась шурупами и казеиновым клеем, а снаружи дополнительно обклеивалась полотном и покрывалась лаком. На нижней поверхности крыла были расположены ниши для основных стоек шасси и бензобаков, которые закрывались съемными дюралевыми крышками. Место стыка крыла и фюзеляжа было закрыто зализом, в котором проложены водотрубы.
Деревянные, двухдонжеронные стабилизатор и киль были обшиты бакелитовой фанерой толщиной 2 мм, а носки выклеены из шпона. Рули высоты и направления были дюралевыми, клепанными и обшиты полотном. Рули были шарнирно подвешены на дюралевых кронштейнах и снабжены триммерами, а руль высоты имел весовую и осевую аэродинамическую компенсацию. Стыки между стабилизатором, килем и фюзеляжем были закрыты дюралевыми обтекателями.
Для хранения топлива служили бензобаки общей емкостью 408 литров, которые крепились к усиленным нервюрам крыла. В двигательном отсеке перед противопожарной перегородкой был установлен маслобак объемом 42 литра, а маслорадиатор подковообразной формы располагался под двигателем в тоннеле с подвижной задней створкой.
Сотовый радиатор типа ОП-203 с площадью охлаждаемой поверхности 42 квадр. метра был размещен в тоннеле под кабиной. Положение створок радиатора регулировалось с помощью двух штурвальчиков, которые крепились на правом борту кабины.
В состав электрооборудования Як-1 с мотором М-105ПФ входили аккумулятор 12А-5, генератор ГС-350 и распределительный щиток на левом борту кабины, а радиооборудование состояло из приемника РСИ-4 «Малютка», передатчика РСИ-3 «Орел» и радиополукомпаса РПК-10 «Чаенок», которые получали питание от преобразователей РУН-30 и РУ-11-А.
Шасси было трехопорным с хвостовым колесом. Основная опора состояла из амортизационной стойки с полувилкой и бокового складного подкоса. При помощи пневмосистемы стойки с колесами убирались в ниши крыла и закрывались. двухсекционными дюралевыми щитками, а хвостовая обора была неубирающейся. В убранном положении основные опоры шасси фиксировались замком с пневматическим управлением, дублированным аварийным тросовым. Плавность уборки и выпуска шасси обеспечивал гидравлический демпфер, смонтированный на цилиндре подъема, а на более поздних версиях – цилиндр разгрузки. Колеса были полубаллонного типа 600×180 мм с колодочным воздушным тормозом. Шасси имело световую сигнализацию убранного и выпущенного положения, а также механические указатели.
В стандартное вооружения истребителя Як-1 входили мотор-пушка ШВАК калибра 20 мм (стояла в развале цилиндров двигателя и стреляла сквозь полый вал винта) с боекомплектом из 130 снарядов и два синхронных пулемета ШКАС калибра 7,62 мм (стояли над мотором и стреляли сквозь прорези в верхней панели капота) с боекомплектом из 750 патронов на каждый ствол. Перезарядка оружия была ручной или пневматической.
Летно-технические характеристики Як-1 с мотором М-105ПФ:
- размах крыла – 10 м;
- длина – 8,48 м:
- масса пустого самолета – 2412 кг;
- взлетная масса – 2917 кг;
- двигатель – М-105ПФ;
- мощность – 1180 л.с.
- максимальная скорость у земли – 510 км/ч;
- максимальная скорость на высоте – 571 км/ч;
- потолок – 10000 м;
- дальность полета – 650 км.
Летные испытания Як-1 с мотором М-105ПФ повысились, однако водяной и масляный радиаторы не справлялись с охлаждением более термонапряженного мотора. По этой причине уже через 2-3 минуты работы на максимальной мощности мотор перегревался, что грозило его отказом или пожаром прямо в полете. Данную проблему удалось решить лишь на следующей модификации – Як-1Б.
Для устранения дефекта КБ были разработаны новые формы водо- и маслогондол с расширяющимся входным туннелем, и, согласно постановлению ГКО от 29 мая 1942 года, завод № 292 с 4 июня перешел на выпуск Як-1 с новым мотором. К сожалению, новые моторы поступали не в требуемом количестве, и полный переход на установку М-105ПФ произошел лишь в июле 1942 г. с десятого самолета 79-й серии (№ 1079).
Установка на Як-1 двигателя М-105ПФ позволила ликвидировать превосходство в скорости немецкого истребителя Me-109F на малых и средних высотах. Учебно-испытательные воздушные бои Як-1 М-105ПФ с Me-109F, проведенные в HИИ ВВС, показали следующее: на высоте 1000 м Me-109F имел незначительное преимущество по вертикальному и горизонтальному маневрам, поэтому если атака не была неожиданной для летчика, то Me-109F мог зайти в хвост Як-1 только после 4...5 виражей. Выход Як-1 из этого положения был возможен только при уходе в облака или при поддержке другим самолетом. Hа высоте 1000 м в бою на Як-1 против Me-109F наиболее целесообразны лобовые атаки с использованием всей мощи огня.
Hа высоте 3000 м Як-1с мотором М-105ПФ и Me-109F оказывались в равных условиях. Практически воздушный бой сводился к лобовым атакам. Для Як-1 было выгоднее вести воздушный бой боевыми разворотами, затягивая Me-109F на высоты выше 3000 м. Hа высоте 5000 м Як-1 М-105ПФ имел явное преимущество как по максимальной скорости, так и по горизонтальной и вертикальной маневренности. Як-1 свободно догонял Me-109F, навязывая ему воздушный бой. Me-109F не мог занять выгодной позиции для атаки и вынужден был выходить из боя уходом вниз на меньшие высоты.
Установка на Як-1 более мощного двигателя имела не только положительные, но и некоторые отрицательные последствия: усилилась тенденция самолета к подъему хвоста, что требовало приложения больших усилий для его удержания при пробе двигателя на земле и большей осмотрительности при использовании тормозов на рулежке и на пробеге после посадки.
Як-1 с мотором М-105ПФ серийно выпускался с июня 1942 по июль 1944 года. Всего выпущено 5672 самолета. Самолеты успешно использовались в Великой Отечественной войне начиная с битвы под Сталинградом, с осени 1942 года.
