Двигатель АЛ-55И создается по заказу индийской корпорации HAL для учебно-тренировочных самолетов HJT-36 в рамках реализации международного контракта НПО «Сатурн», вступившего в силу 1 августа 2005 года. За короткие сроки достигнуты впечатляющие результаты.
28 июля 2008 года двигатель АЛ-55И впервые поднялся в небо - начались летные испытания нового двигателя разработки НПО «Сатурн» в составе учебно-тренировочного самолета МиГ-АТ. На сегодняшний день успешно завершен первый этап летных испытаний двигателя АЛ-55И на российской летающей платформе. Замечаний к работе двигателя, препятствующих выполнению программы летно-конструкторских испытаний, нет.
В июле 2008 года на аэродроме в г. Бангалор прошла интеграция двигателя АЛ-55И с самолетом HJT-36. Проверена работа двигателя в составе силовой установки самолета и выполнены скоростные пробежки по аэродрому.
В августе 2008 года двигатель АЛ-55И прошел специальные стендовые испытания в ТБК ЦИАМ по оценке высотно-скоростных и эксплуатационных характеристик, проверен диапазон надежного запуска, оценена работоспособность всех систем двигателя. В результате выполненных работ получены положительные Заключения ЦИАМ.
В сентябре 2008 года двигатель АЛ-55И успешно прошел специальные стендовые испытания в НИЦ ЦИАМ по проверке отсутствия автоколебаний лопаток КНД во всем диапазоне режимов и условий его применения на летающей лаборатории в России. В НИЦ ЦИАМ проведены испытания газогенератора АЛ-55ГГ с наддувом и подогревом воздуха на входе по тензометрированию и термометрированию турбины высокого давления.
На сегодняшний день первые три двигателя АЛ-55И, предназначенные для поставки в корпорацию HAL (Hindustan Aeronautic Ltd, Индия) прошли испытания на стенде филиала НПО «Сатурн» - Лыткаринского машиностроительного завода (Московская обл., г. Лыткарино). Акты сдачи подписаны специалистами HAL, и в конце декабря 2008 года двигатели отправлены в Индию (г. Бангалор), где специалисты НПО «Сатурн» проводят работы по подготовке двигателя к первому запуску и выполнению программы наземной отработки в рамках программы летно-конструкторских испытаний самолета HJT-36.
В настоящее время программа по установлению двигателям АЛ-55И ресурса 100 часов перешла в завершающую стадию. Начаты работы по установлению двигателю ресурса 300 часов. В соответствии с контрактом с HAL в стадии изготовления находится партия из шести опытных двигателей АЛ-55И для УТС HJT-36.
АЛ-55И представляет собой двухконтурный двухвальный турбореактивный двигатель с дозвуковым нерегулируемым сужающимся реактивным соплом. На основе базового газогенератора АЛ-55 возможно создание семейства конкурентоспособных на российском и зарубежном рынках двигателей аналогичного класса различного целевого назначения.
Успешное выполнение программы разработки двигателей семейства АЛ-55И в интересах ВВС Индии может решить и вопрос оснащения российских учебно-тренировочных самолетов не украинскими, а российскими двигателями.
18 марта НПО «Сатурн» приступило к стендовым испытаниям первого полноразмерного образца нового двухконтурного турбореактивного двигателя АЛ-55И, предназначенного для применения на индийском учебно-тренировочном самолете HJT-36. Это по сути первый прецедент в отечественном авиамоторостроении, когда новый двигатель создается специально для зарубежного заказчика. Однако авторы АЛ-55И не намерены ограничиваться только лишь экспортной ориентированностью своей новой разработки. Проектируется целое семейство двигателей АЛ-55 тягой от 1700 до 3500 кгс, разные модификации которого могут найти применение на широкой гамме учебно-тренировочных, учебно-боевых и легких боевых самолетов. Начало испытаний первого АЛ-55И – хороший «подарок» моторостроителей к собственному юбилею: 90-летию НПО «Сатурн» и 60-летию московского филиала (29 марта Научно-технический центр им. A.M. Люльки отметил 60 лет со дня своего создания).
К разработке нового легкого ТРДД АЛ-55 коллектив двигателистов НПО «Сатурн» приступил в 1998 г. В основу нового проекта был положен опыт создания популярнейшего ТРДДФ АЛ-31Ф, применяемого на всех модификациях истребителей семейства Су-27. Двигатель создавался путем моделирования проточной части своего хорошо отработанного боевого прототипа. Конечно, АЛ-55 – это не просто уменьшенная в масштабе копия АЛ-31Ф: понятно, что для достижения высоких характеристик невозможно тривиально смасштабировать размеры удачной силовой установки, ведь по величине тяги на максимальном режиме оба двигателя отличаются в 3,5 раза! Тем не менее, современные методы математического моделирования позволили значительно сократить время и затраты на разработку нового ТРДД, используя в качестве основы многие отработанные технические решения значительно более крупного двигателя. Основной сферой применения АЛ-55, тяга которого в базовом варианте составляла 2200 кгс, были определены новые учебно-тренировочные и учебно-боевые самолеты, а для использования на перспективных легких боевых самолетах предусмотрели форсажную модификацию АЛ-55Ф с тягой 3200-3500 кгс. В случае необходимости не представляло сложности оснастить АЛ-55 и АЛ-55Ф соплом с управляемым вектором тяги (УВТ) – опять-таки моделируя имеющиеся разработки для модификаций АЛ-31Ф, благо все основные технические проблемы по УВТ к тому времени уже удалось решить.
Модели и макеты АЛ-55 с конца 90-х гг. неоднократно демонстрировались на авиационных выставках, однако заказчика на него все не находилось. Так продолжалось до 2004 г., пока удачный проект не оказался наконец востребованным. Примечательно, что заинтересовались им не в России, а в Индии: там к этому времени остро встал вопрос, чем оснащать будущие серийные учебно-тренировочные самолеты HJT-36. Предложенный «Сатурном» проект АЛ-55И одержал победу в тендере над французским конкурентом – знаменитым «Ларзаком», применяемом на сотнях франко-германских УТС «Альфа-Джет». Модифицированные «Ларзаки» входят также в состав силовой установки первых опытных образцов российского УТС МиГ-АТ и индийского HJT-36. Расчетливые индийцы выбрали пусть и нелегкий, но перспективный путь: зачем оснащать свой новый УТС, который в ближайшем будущем должен составить основу учебной авиации индийских ВВС, устаревшим двигателем, когда можно получить в свое распоряжение новейшие технологии, которые поднимут уровень собственной промышленности: изначально предполагалось, что двигатель будет выпускаться непосредственно в Индии.
В итоге, в конце июня 2005 г. в Дели подписали контракт на разработку АЛ-55И для самолета HJT-36, а спустя два месяца, в августе, в ходе авиасалона МАКС-2005 был скреплен подписями договор о его лицензионном производстве в Индии (см. «Взлёт» №10/2005, с. 4). Важность события для двух стран подчеркивалось тем, что подписание контракта проходило в присутствии Президента России Владимира Путина.
Заключение контракта дало мощный импульс для интенсификации работ над двигателем, ведь до поставки заказчику первых серийных образцов отводилось всего два года – срок практически беспрецедентный для современного авиамоторостроения. Однако сатурновцев это не смущало – они были уверены, что справятся с задачей, благо степень проработки проекта была очень высокой.
В результате, уже в декабре 2005 г. был подготовлен и передан заказчику полноразмерный макет АЛ-55И для «примерки» в мотогондоле самолета HJT-36. Параллельно продолжалась стендовая доводка отдельных узлов и модулей нового двигателя. К автономным испытаниям камеры сгорания приступили в ноябре, компрессора низкого давления – в декабре прошлого года, а компрессора высокого давления – в марте 2006 г.
Для ускорения темпов работы по созданию и доводке АЛ-55И решено было вести в тесной кооперации НПО «Сатурн» и ОАО «УМПО», при этом партнеры взяли на себя обязательства совместного финансирования проекта в соотношении «50 на 50» на условиях разделения рисков.
В сферу ответственности «Сатурна» отошел газогенератор, а уфимцев – так называемая «холодная» часть двигателя.
Первый этап реализации программы создания АЛ-55И включает в себя производство пяти двигателей, два из которых используются для стендовых испытаний, а остальные будут применяться в летных испытаниях. В обеспечение первого этапа экспериментально-доводочных работ по совместному графику ведется доработка стендов Т2 и Т4 в филиале НПО «Сатурн» на Лыткаринском машиностроительном заводе.
К концу 2005 г. были завершены все прочностные, газо- и термодинамические расчеты, определены высотно-скоростные характеристики во всей области эксплуатации самолета, получено положительное заключение ЦИАМ, заключены договоры с разработчиками САУ, контракт на поставку стартера мощностью 12 КВт; оригинальных подшипников для трансмиссии двигателя, фильтров и теплообменников для маслосистемы. Московский научно-технический центр НПО «Сатурн» выпустил комплект конструкторской документации для двух предприятий-изготовителей: в собственное производство в Рыбинске были переданы чертежи на изготовление компрессора и турбины высокого давления и камеры сгорания, а на УМПО – на компрессор и турбину низкого давления, промежуточный корпус, наружный контур, реактивное сопло, центральный редуктор, коробку приводов самолетных и двигательных агрегатов и агрегатов маслосистемы.
К настоящему времени в Рыбинске и Уфе прошла технологическая подготовка производства, получены заготовки для дисков компрессоров и турбин. Проведены работы по отливке диффузора камеры сгорания, отлиты рабочие лопатки турбины низкого давления, начата обработка моноколес, компрессоров и др. Кроме того, в московском филиале – НТЦ «Люлька-Сатурн» – проведены работы по созданию специальных установок для автономных испытаний модулей двигателя – контура низкого давления, камеры сгорания, контура высокого давления, газогенератора и наконец двигателя в сборе.
Что же представляет из себя новый двигатель? АЛ-55И выполняется по двухконтурной двухвальной схеме и оснащается дозвуковым нерегулируемым сужающимся реактивным соплом. В трехступенчатом вентиляторе и пятиступенчатом компрессоре высокого давления с регулируемым входным направляющем аппаратом с умеренными окружными скоростями обеспечивается общая степень повышения давления 22,9 при КПД узлов 0,83 и 0,857 соответственно. Разработка и создание компрессоров с широкохордной профилированной проточной частью с высокими аэродинамическими характеристиками стало возможным в результате применения технологии «блиск». Камера сгорания – облегченная, малообъемная, многогорелочная, кольцевая, разборного типа, с высокой степенью полноты сгорания (коэффициент сгорания более 0,99), малыми потерями полного давления (около 6%) и низким уровнем радиальной и окружной неравномерностей на выходе. Высокоэффективные одноступенчатые турбины высокого и низкого давления с «открытой» системой охлаждения имеют улучшенную газовую динамику, умеренные температуры газов, обеспечивают высокий перепад давления. Эффективные КПД узлов составляют 0,849 и 0,89 соответственно. Потери тяги в общем для наружного и внутреннего контуров дозвуковом нерегулируемом сужающемся реактивном сопле не превышают 1%. Система управления двигателем – электронная цифровая.
Высокий уровень эксплуатационной технологичности двигателя АЛ-55И обеспечивается модульной конструкцией его узлов, допускающей замену поврежденных или выработавших ресурс модулей в условиях эксплуатации. Двигатель состоит их семи основных модулей: КНД, КВД, камеры сгорания, соплового венца ТВД, соплового венца ТНД, ротора ТНД и коробки приводов.
Программа создания двигателя АЛ-55И идет быстрыми темпами. 18 марта, всего через восемь месяцев после подписания контракта собран и поставлен на испытания первый полноразмерный двигатель. Всего же в 2006 г. планируется собрать шесть двигателей. Кроме того, в мае этого года должны начаться автономные испытания на стенде газогенератора. А в следующем году первые АЛ-55И поступят на летные испытания в Индии. Это должно состояться всего через 24 месяца после подписания контракта. «Программа уникальна с точки зрения сроков ее реализации. Если уложимся в эти сроки, это станет страницей в истории отечественного авиационного двигателестроения», – считает руководитель проекта Александр Саркисов, генеральный конструктор НПО «Сатурн». После прохождения летных испытаний должно быть обеспечено лицензионное производство АЛ-55И в Индии и развернуто серийное производство двигателя на двух российских предприятиях – газогенератора в НПО «Сатурн» и холодной части – на УМПО.
Разделение зон ответственности по изготовлению основных модулей и агрегатов двигателя АЛ-55И
ОАО «УМПО»
2. Затурбинное устройство
3. Турбина низкого давления
4. Коробка двигательных агрегатов Б.Компрессор низкого давления
НПО «Сатурн»
6. Камера сгорания
7. Турбина высокого давления
8. Компрессор высокого давления НПО «Сатурн» ответственно за сборку и испытания двигателя
Заключенным контрактом предусмотрена поставка заказчику двух сотен двигателей АЛ-55И. В дальнейшем это количество может существенно возрасти: индийцы серьезно рассматривают возможность применения модификации АЛ-55И на своем будущем двухдвигательном учебно-боевом самолете HJT-39. На «Сатурне» между тем рассчитывают, что их разработка найдет признание и в отечественной авиации: концепция создания широкой гаммы модификаций тягой от 1700 до 3500 кгс на базе единого газогенератора позволяет в короткие сроки адаптировать АЛ-55 для установки на самолеты типа МиГ-АТ, Як-130 и др. Причем, благодаря индийскому заказу производство таких двигателей для российских самолетов может быть освоено в самые короткие сроки и с минимальными затратами.
Советские летчики, летавшие на оснащенных двигателями водяного охлаждения истребителях , не любили эти машины. ЛаГГ даже открыто называли «подручный смерти». Не отрицая всеобщего осуждения ЛаГГа, в оправдание самолета можно лишь заметить, что создавался истребитель в жуткой спешке. Даже опытные летчики отмечали сложность пилотирования ЛаГГа. В начале 1942 г. ЛаГГ-3 считался уже устаревшим, но НКАП приказал продолжать производство самолетов этой марки до тех пор пока сборочные линии не будут переведены на выпуск более совершенных истребителей.
Вскоре после начала войны конструкторские бюро Лавочкина, Микояна и Яковлева получили указание адаптировать свои истребители под установку радиального двигателя М-82. Двигатель воздушного охлаждения М-82 с радиальным расположением цилиндров был разработан под руководством Аркадия Швецова в Перми. Мощность мотора -1676 л.с. Серийный выпуск двигателей началось в мае 1941 г. Завод по изготовлению моторов также, как и КБ, располагался в Перми — далеко за пределами действия бомбардировщиков люфтваффе.
Все три запущенных в серию предвоенных советских истребителя.
, и ЛаГГ-3, имели двигатели водяного охлаждения. Нет необходимости останавливаться на причинах такого выбора, важно отметить, что в двигателях водяного охлаждения авиапром испытывал недостаток (яркое свидетельство — прекращение производства МиГ-3 в пользу ), в то время как «звезды» воздушного охлаждения M-S2 в буквальном смысле было некуда девать. Выпуск разработанных под этот двигатель бомбардировщиков и собирались прекращать (массовое производство Ту-2 еще и не начиналось). Секретарю пермского обкома партии Н.И.Гусарову, выпускнику МАИ, удалось «пробить» наверху решение заказать под М-82 варианты истребителей МиГ, Як и ЛаГГ. Двигатель М-82 является одним из наиболее удачных моторов воздушного охлаждения, созданных в годы второй мировой войны; всего было построено 71 000 моторов 22 модификаций. Двигатели М-82 ставились на истребители Ла-5 и бомбардировщики Ту-2, кроме того, моторами М-82 оснащались опытные самолеты, спроектированные в КБ Микояна, Петлякова, Сухого и Яковлева. Дальнейшим развитием М-82 стал двигатель АШ-82В, который использовался после окончания войны на вертолетах и Як-24.
Впрочем, конструкторы истребителей, особенно ЛаГГа, сами проявляли интерес к звездообразному мотору воздушного охлаждения. ЛаГГ получился более тяжелым по сравнению с Яком, а моторы на истребителях стояли одинаковые — М-105; неудивительно, что «летчикам больше нравились Яки.» Надежды на радикальное повышение мощности М-105 были весьма призрачные, а вот установка М-82 сулила прибавку в триста лошадиных сил и повышение живучести при попаданиях пуль и снарядов в двигатель. Правда, возрастало лобовое сопротивление самолета за счет большего миделя двигателя воздушного охлаждения, тем не менее мощность «звезды» с лихвой перекрывала рост сопротивления, позволяя получить большую скорость и скороподъемность.
Первым переделал ЛаГГ-3 под М-82 Гудков — под его руководством в августе 1941 г. к планеру серийного истребителя пристыковали носовую часть от Су-2. Самолет получил обозначение Гу-82, на нем в сентябре-октябре 1941 г. в НИИ ВВС А.И.Никашин совершил несколько полетов, но из-за эвакуации испытания прервались и больше не возобновлялись; не была закончена и постройка второго экземпляра Гу-82.
Между тем отзывы о ЛаГГе с фронта шли не лестные: истребитель уступал по характеристикам и Мессершмитту, и Яку. Появились объективные и субъективные причины снятия ЛаГГа с серийного производства, по крайней мере, на части заводов. В конце октября 1941 г. в Новосибирск на завод № 153 — второе по мощности предприятие, выпускавшее ЛаГГи, -было эвакуировано ОКБ Яковлева. Молодой энергичный зам. наркома предпринял меры по организации на заводе производства истребителей
. В январе 1942 г. вышло постановление ГКО о выпуске на заводе Яков вместо истребителей ЛаГГ. Постановление готовилось в декабре 1941 г., Сталин намеревался переключить на Яки и Горьковский завод. К счастью, выпуск ЛаГГов на заводе N 21 отстоял нарком Шахурин, но ему удалось добиться лишь отсрочки до тех пор, пока Яковлев не наладит изготовление Як-7 в Новосибирске. Дабы отстоять серийный завод, а значит и само КБ, Лавочкину следовало резко улучшить летные характеристики ЛаГГ-3. Радикально их улучшить можно было лишь заменой двигателя. Лавочкин получил чертежи на М-82 непосредственно от Швецова, но ставку делал на перспективный двигатель Климова М-107, тем более что задел по ЛаГГ-3 с М-107 уже имелся: один самолет был построен, и зимой 1942 г. начались его испытания. В ходе полетов букет недостатков М-107 проявился в полной мере — двигатель имел слишком теплонапряженный режим. Надо сказать, с этим мотором хлебнул неприятностей и Яковлев, пытавшийся ставить его на свои самолеты.
К возможности установки М-82 на ЛаГГ Лавочкин относился скептически, считая, что лобастый двигатель не удастся состыковать с фюзеляжем без существенной переделки планера, а переделка — это время, которого нет. Основная проблема заключалась в сопряжении двигателя и фюзеляжа; мотор М-82 имел диаметр 1260 мм, в то время как «родной» мотор водяного охлаждения М-105 имел максимальную ширину 777 мм. Кроме того, М-82 весил на 250 кг больше, чем М-105, но мощность М-82 была гораздо больше, чем у М-105 (1676 л.с. против 1100 л.с.).
Инициатором работ по установке М-82 на ЛаГГ стал заместитель Лавочкина С.М.Алексеев. Ему удалось убедить Главного провести прикидки по ЛаГГу с М-82 и получить в свое распоряжение двух конструкторов — начальника бригады вооружения Ивана Артемовича Шабанова и начальника моторной бригады Константина Ивановича Слепнева. Виды на М-107 имел Яковлев, и он смог заполучить оба только что изготовленных доработанных мотора (один предназначался для установки на Як, второй — на ЛаГГ), оставив конструкторов ЛаГГа «с носом». В то же время в ответ на просьбу Лавочкина (точнее Алексеева) прислать макетный М-82 Швецов предоставил два новеньких двигателя вместе с механиками. Окончательное решение по установке мотора воздушного охлаждения на истребитель, по воспоминаниям Алексеева, опубликованным в журнале «Мир Авиации», принималось в необычной обстановке. Все ведущие специалисты КБ во главе с Лавочкиным собрались в цехе вокруг «безмоторного» планера ЛаГГа, к которому на талях подвели М-82. Стали смотреть: оказалось, что лишние 250 кг массы мотора на центровку, как ни странно, влияют мало — устранить смещение центра тяжести вперед вполне можно за счет переноса некоторого оборудования в хвостовую часть фюзеляжа. Плавно состыковать «головастый» двигатель с узким фюзеляжем получалось путем наложения фальшбортов. Реальной проблемой являлось обеспечение охлаждения цилиндров двигателя. Обычно на моторах такого типа используются регулируемые юбки — на ЛаГГе установить такую юбку без существенной переделки не получалось никак. Заместитель Швецова Валединский В.А. предложил сделать для выпуска воздуха совки по бортам фюзеляжа. Это был выход, однако полностью решить проблему перегрева головок цилиндров, которые находились не в створе совков, так и не удалось. Вооружение — две синхронные пушки ШВАК и два пулемета калибра 12,7 мм -тоже синхронные. Синхронные пушки были тогда очень большим дефицитом, к счастью, на заводе имелись и пушки, и синхронизаторы, остававшиеся от строившихся здесь И-16. Правда, синхронизаторы предназначались для двухлопастного винта, но вооруженцы обещали их быстро переделать под трехлопастный. Итак, ЛаГГ с двигателем воздушного охлаждения «завязался».
Времени на «обычное», бумажное проектирование, не было: во-первых, шла война и самолет требовался на фронте срочно, а во-вторых, на заводе уже появились представители яковлевской фирмы. Посланцы зам. наркома за очень короткое время сумели восстановить против себя коллектив завода; люди, которые совсем недавно не очень-то радовались прибытию москвичей, теперь стали горячими сторонниками Лавочкина и делали все возможное и невозможное для постройки и испытаний нового истребителя. Уже все КБ, а не только три человека работали на ЛаГГ с М-82. И вот, 8 апреля 1942 г. приказом НКАП, когда ЛаГГ-3 М-82 уже практически подготовили к испытаниям, завод № 21 переводился на выпуск Як-7; ОКБ Лавочкина перебазировалось в Тбилиси, на завод № 31. В начале апреля в Грузию из Горького уехал ряд конструкторов во главе с Алексеевым. Следом отправился эшелон с оборудованием и большей частью работников КБ. Но еще до отъезда Алексеева, в марте, летчик-испытатель Василий Яковлевич Мищенко поднял в воздух будущий Ла-5.
Самолет стал неузнаваемым: увеличилась скорость и скороподъемность, однако недостатков тоже хватало. Грелось масло, грелось так, что продолжительный полет не представлялся возможным. Однако летные данные истребителя оказались настолько впечатляющими, что совместным приказом ВВС и НКАП от 10 апреля (спустя всего два дня после приказа о прекращении выпуска ЛаГГов и передаче завода № 21 Яковлеву!) предписывалось провести совместные государственные испытания, выполнять которые была назначена комиссия в составе летчиков-испытателей А.П.Якимова (НКАП), А.Г.Кубышкина (НИИ ВВС) и ведущих инженеров В.Н.Сагинова (от НКАП), А.Н.Фролова (НИИ ВВС). Срок испытаний — пять дней. Комиссия прибыла в Горький уже 20 апреля, а через два дня начались полеты. Как раз 21 апреля Лавочкину предписывалось отбыть в Тбилиси. Сагинов добился у Шахурина разрешения для Лавочкина остаться на заводе № 21 до окончания испытаний самолета. Полеты Кубышкина и Якимова подтвердили выводы Мищенко — самолет очень перспективный, но греется мотор. Комиссия доложила свои соображения Москве 22 апреля, а утром 23-го пришел ответ — недостатки устранить в десять дней, после чего следовало принять решение о дальнейшей судьбе самолета.
Перегрев масла происходил из-за того, что на самолете остался маслорадиатор от М-105, который для более мощного М-82 оказался маловат, другого же не было. Тем не менее, радиатор нашелся: представители Яковлева привезли на завод маслорадиатор к двигателю М-107 (его планировалась поставить на Як); сочувствующие ЛаГГ-3 М-82 рабочие подсказали сотрудникам КБ Лавочкина, где этот радиатор находится. Казалось бы, учитывая весь предыдущий опыт опосредованных взаимоотношений с Яковлевым (потеря двух заводов, включая и 21-й, который де-юре уже передали Яковлеву, «увод» доведенного М-107), Лавочкин не упустит случай «насолить» конкуренту. Тем не менее, Семен Алексеевич категорически отказался брать чужое. Но маслорадиатор его сотрудники все-таки «позаимствовали» втайне и от своего шефа, и от представителей Яковлева. За два дня радиатор установили на истребитель; из-за больших размеров маслорадиатора пришлось снять синхронные пулеметы, оставив только пушки. Первый полет на доработанной машине выполнил Мищенко. Полет прошел отлично, температура масла — в пределах нормы. Гос. испытания продолжились 3 мая 1942 г. По два полета в этот день сделали Якимов и Кубышкин, оба летчика остались довольны истребителем. На следующий день выполнили отстрел оружия, затем — полет на дальность. Вся программа испытаний заняла 26 полетов -13 сделал Якимов и 13 — Кубышкин. Уже после выполнения программы испытатели слетали на штопор, едва не доведя Лавочкина до инфаркта. Машина-то одна, случись что — конец недолгой истории КБ. К счастью, обошлось — истребитель нормально выходил из штопора. Свежеиспеченный отчет по испытаниям ЛаГГ-3 М-82 лег на стол Сталина; при поддержке Шахурина оперативно было принято решение о начале серийного производства ЛаГГ-3 М-82 под обозначением Ла-5 на заводе № 21 и о возвращении отправленного в Грузию ОКБ Лавочкина в Горький. Первые десять самолетов переделали из незаконченных ЛаГГ-3 и направили на фронтовые испытания. Новый истребитель получил название Ла-5, однако первые ЛаГГи с М-82 согласно документам назывались ЛаГГ-5 (что вполне логично продолжает линию ЛаГГ-1, ЛаГГ-3), в литературе же часто называются ЛаГ-5. Возможно, это название восходит к каким-то документам военного времени, но вероятнее всего — пришло с Запада, где все Ла-5 с фюзеляжем от ЛаГГ (с гаргротом, без каплевидного фонаря) уверенно обозначаются ЛаГ-5. Согласно приказу НКАП № 683 от 8 сентября 1942 г. истребитель ЛаГГ-5 переименован в Ла-5.
В октябре 1942 г. производство истребителя Лавочкина с двигателем М-82 постановлением ГКО и приказом НКАП расширилось за счет сокращения выпуска штурмовиков Ил-2 и бомбардировщиков Ту-2 на заводах № 99 (Улан-Удэ) и № 381 (Нижний Тагил).
Конструктивно Ла-5 практически аналогичен ЛаГГ-3. Изменения коснулись передней части фюзеляжа, они связаны с установкой нового двигателя и вооружения. К шпангоуту фюзеляжа крепится лафет другой, нежели у ЛаГГа, конструкции; на лафете монтируется вооружение, к верхним узлам лафета на болтах пристыковывается моторама. Расширение габаритов фюзеляжа под мотор М-82 достигнуто доработкой стандартного фюзеляжа ЛаГГ-3 путем наклейки поверх существующей обшивки легкого каркаса из сосновых реек, обшитого 3-мм фанерой; верхняя часть шпангоута № 2 срезана по верхний лонжерон фюзеляжа и заменена новой, увеличенной по высоте деталью.
Поскольку Ла-5 представлял собой конверсию обычного серийного ЛаГГ-3 — весь планер самолета, за исключением носовой части остался идентичным планеру самолета с мотором водяного охлаждения, емкость топливных баков также осталась прежней. В отличие от ЛаГГов поздних серий прототип Ла-5 не имел автоматических предкрылков и убираемого хвостового колеса, но в ходе серийного производства на Ла-5 появились и предкрылки, и убираемое хвостовое колесо.
На прототипе устранили подфюзеляжный воздухозаборник системы охлаждения двигателя (для мотора с радиальным расположением цилиндров он был не нужен), обтекатель маслорадиатора уменьшенных размеров был сдвинут назад. Выхлопные патрубки двигателя объединялись в единую систему, выхлопы которой выводились по бортам фюзеляжа, на фюзеляже в местах отвода выхлопных газов устанавливались жаропрочные стальные накладки прямоугольной формы.
По сравнению с ЛаГГ-3 29-й серии длина Ла-5 несколько уменьшилась (с 8,81 м до 8,67 м), а взлетная масса возросла с 3160 кг до 3380 кг.
Боевой опыт выявил превосходство истребителей с пушечным вооружением над самолетами, оснащенными только пулеметами. Уроки войны нашли свое отражение в конструкции Ла-5 — прототип Ла-5 вооружили двумя 20-мм автоматическими пушками ШВАК, в то время как наиболее распространенным вариантом вооружения ЛаГГ-3 был следующий — одна пушка ШВАК и один пулемет Березина УБС калибра 12,7 мм. Казенные части пушек ШВАК выступали за обводы фюзеляжа и их пришлось закрыть вытянутыми каплеообразными обтекателями.
Заместитель Лавочкина на располагавшемся в Нижнем Новгороде государственном авиазаводе №.21 (ГАЗ №21) Семен Михайлович Алексеев был полностью загружен работами по переделке конструкции истребителя под установку радиального мотора. Позже под руководством Алексеева будет создан преемник Ла-5 — истребитель Ла-7, после войны Алексеев возглавит собственное конструкторское бюро, где будет разработан двухмоторный реактивный истребитель И-211 (первый полет И-211 состоялся в декабре 1947 г.).
Заводские испытания показали, что от всех недостатков ЛаГГа на Ла-5 избавиться не удалось. На самолете провели ряд доработок, прежде чем новый истребитель в начале апреля 1942 г. предъявили на Государственные испытания в ЛИИ.
За счет большей мощности мотора М-82 более тяжелый, чем ЛаГГ, Ла-5 показал лучшие летные характеристики. Скорость на уровне моря возросла на 8 км/ч, на высоте 6450 м превосходство Ла-5 в скорости над ЛаГГом составляло 34 км/ ч. По скороподъемности Ла-5 также превосходил предшественника: Ла-5 набирал высоту 5000 м за шесть минут. Результаты были неплохими, если их сравнивать с другим критерием — трофейным немецким истребителем Bf-109G-2. Ла-5 лишь немного уступал Bf-109G-2, в то время как ЛаГГ-3 был с ним просто не сравним.
Испытания в ЛИИ продемонстрировали тотальное превосходство Ла-5 над ЛаГГ-3, показали, что самолета имеет значительный потенциал для дальнейшей модернизации. Достаточно продолжительное время Ла-5 и ЛаГГ-3 выпускались параллельно, и изменения в конструкцию планера обоих самолетов вносились одновременно.
Конструкция обладала большой живучестью в бою и почти не содержала дефицитных авиаматериалов, кроме дельта-древесины, дефицитной из-за входивших в се состав импортных смол. Однако в ходе массового выпуска Ла-5 доля дельта-древесины в конструкции постепенно снижалась путем замены ее обыкновенной сосной. От этого полки лонжеронов крыла становились толще, но большой разницы в массе не было из-за вдвое меньшей объемной массы сосны. В 1944 г лонжероны крыла стали металлическими, и этот вопрос был снят.
Фюзеляж типа полумонокок конструктивно аналогичен фюзеляжу ЛаГГа -полностью деревянный с березовыми шпангоутами, стрингерами треугольного сечения и бакелитовой обшивкой.
Силовой набор фюзеляжа состоял из четырех главных лонжеронов. 14 стрингеров и 15 шпангоутов.
Использовавшаяся в конструкции самолета дельта-древесина разработана в ВИАМе, она представляла собой пять-восемь слоев березового шпона, пропитанных фенол-формальдегидной смолой ВИМА-ВЗ.
Дельта-древесина использовалась лишь в конструкции Ла-5 ранних выпусков, так как в состав ВИАМ-БЗ входили компоненты, импортировавшиеся из Германии, их запасы закончились, а поступление новых, по понятным причинам, не представлялось возможным. Элементы конструкции, выпускавшиеся из дельта-древесины, пришлось заменить обычной сосной. Двухлонжеронное крыло имело профиль NACA-23016, ближе к концам плоскостей использовался профиль NACA-23010, обшивка крыла имела толщину 3 мм. Элероны — металлические с полотняной обтяжкой. Цельнометаллические щитки могли отклонятся на угол в 50 град, на посадке и на 10-15 град, в бою для уменьшения радиуса виража.
Суммарная емкость пяти топливных баков — 341 кг. Баки выполнялись из алюмниево-магниевого сплава, четыре бака были протестированными и имели покрытие толщиной 8 мм из материала на основе резины и фенол-формальдегида. В случае попадания в бак покрытию требовалось 10-15 с на химическую реакцию покрытия и бензина, чтобы затянуть пробоину. Для уменьшения вероятности возникновения пожара все баки по мере выработки топлива заполнялись инертным газом, который подводился через фильтр и радиатор от выхлопного коллектора мотора. ЛаГГ-3 и Ла-5 были единственными советскими истребителями времен войны, имевшими систему надува баков нейтральным газом.
Основные опоры шасси убирались вдоль передней кромки крыла поворотом к продольной оси самолета. Как правило, при работе с грязных аэродромов демонтировались нижние секции щитков опор шасси. Диаметр колес основных опор — 650 мм, ширина шин — 200 мм. Серийные Ла-5 получили убираемое хвостовой колесо, люк хвостовой опоры закрывался двустворчатым щитком. Диаметр хвостового колеса — 300 мм, ширина -125 мм. Створки люка имели выштамповки, поскольку колесо не полностью убиралось в обводы фюзеляжа, их вскоре сменили плоские створки, а колесо стало полностью «уходить» в фюзеляж.
Первые Ла-5 имели трубки приемников воздушного давления аналогичные используемым на ЛаГГ-3, но затем на Ла-5 стали ставить трубки больших размеров.
Вооружение Ла-5 состояло из двух 20-мм автоматических пушек ШВАК, пушки монтировались в передней части фюзеляжа над двигателем. Пушка ШВАК представляла развитие удачного 7,62-сс пулемета ШКАС. Пушка была разработана Шпитальным и Владимировым в 1936 г., она весила 42 кг, скорострельность составляла 750-800 выстрелов в минуту. Длина всей пушки -1760 мм, длина ствола — 1245 мм. Боезапас на каждую пушку включал 200 снарядов.
Прототип и первые серийные Ла-5 имели остекление кабины по типу кабины ЛаГГ-3, но позже Ла-5 получили фонари новой конструкции — закругленные козырьки сменили плоские лобовые стекла с вставкой из бронестекла толщиной 55 мм (бронестекло монтировалось с внутренней части фонаря).
На Ла-5 устанавливался прицел ПБП-1А — рудиментарный прицел рефлекторного типа с двумя кольцами поправок (одно для скорости 200 км/ч и одно — для скорости 300 км/ч). Прицел не обеспечивал точного прицеливания, обычно летчики сначала давали пристрелочные очереди и, ориентируясь по ним, открывали уже огонь на поражение.
Все истребители Ла-5 комплектовались подкрыльевыми бомбодержателями ДЗ-40, но устанавливались они лишь на немногих самолетах. На каждом держателе могли подвешиваться бомбы массой до 50 кг: 50-кг фугасную ФАБ-50, осколочные ФАБ-50М и АО-25М массой 25 кг. Бомбы, как правило, красились в серый цвет. Цветные значки на корпусах бомб указывали на их назначение, надписи наносились далеко не всегда. Бронебойные бомбы имели красно-желтые полоски вокруг корпуса, осколочные -зеленую и голубую, практические — белую и красную.
Приборное оснащение кабины по сравнению с германскими, английскими или американскими истребителями выглядело спартанским. Ла-5 оснащался компасом КИ-10, указателем скорости УС-800, указателем скороподъемности ВА-30, указателем температуры двигателя и масла ТЗТ-5, часами АВР. На самолете не имелось ни одного гироскопического прибора вроде авиагоризонта или гирокомпаса.
Радиостанция РСИ-4 «Малютка» устанавливалась не на все самолеты. Приемо-передающий вариант рации ставился на самолетах командиров, остальные истребители оснащались только передатчиками или вообще не имели радиооборудования. Радиостанция РСИ-4 «Малютка» могла работать на нескольких частотах в диапазоне 3,7-6,05 МГц. Частота работы задавалась верньером, установленным в правой части приборной доски. Приемник и передатчик запитывались от аккумулятора РУ-11А. Вся система весила порядка 2 кг.
Истребители первых серий оборудовались бронеспинкой толщиной 10 мм, на самолетах более позднего выпуска толщину брони в целях снижения массы самолета в целом уменьшили до 8,5 мм.
По западным стандартам Ла-5 являлся аскетическим и несовершенным самолетом, но его деревянная конструкция, отсутствие необходимости в сложном техническом обслуживании, нетребовательность к состоянию аэродромов базирования как нельзя лучше подходили к условиям, в которых действовали ВВС Красной Армии — условиях, в которых любой сложный самолет имел бы гораздо более низкий, чем Ла-5, уровень боеготовности.
Первые Ла-5 поступили в истребительные авиационные полки во второй половине 1942 г. Летчики, ранее летавшие на , МиГ-3 и ЛаГГ-3, быстро освоили новые самолеты и оценили их летные данные как превосходные. Техникам также понравился новый истребитель, прежде всего из-за отсутствия водяной системы охлаждения мотора, доставлявшей много неудобств при обслуживании в полевых условиях. Ла-5 оказался проще в техническом обслуживании, чем его предшественники.
Неудивительно, что боевое крещением Ла-5 состоялось под Сталинградом. С лета 1942 г. сюда направлялись лучшие самолеты и лучшие летчики ВВС. Войсковые испытания Ла-5 проходили в 49-м ИАП, в 28 воздушных боях летчики полка сбили 16 вражеских самолетов. Первые полки, летавшие на Ла-5 несли очень тяжелые потери — сказывалась недостаточная подготовка летчиков. К примеру, в середине августа на Волгу после 15-дневного переучивания с ЛаГГов на Ла-5 был отправлен 240-й ИАП майора Солдатенко — тот самый, в котором с весны 1943 г. воевали прославленные асы Кожедуб и Евстигнеев. Полк принимал участие в боях всего десять дней, после чего его пришлось отвести в тыл. С 20 по 29 августа летчики 240-го ИАП совершили 109 боевых вылетов, провели 58 воздушных боев и сбили 10 самолетов противника. В самом же 240-м полку через десять дней боев осталось в строю всего несколько летчиков во главе с командиром.
Летчикам 240-го полка еще предстояло в небе Курской дуги, Украины, Молдавии и Румынии доказывать свою профессиональную пригодность (надо сказать, пилоты сделали это блестяще, имена летчиков этого полка известны всему миру!), а в 1942 г. — это был самый обычный истребительный полк. Но под Сталинградом воевала и элита — группа Клещева на Яках, а в ноябре сюда из Подмосковья перебросили 5-й гвардейский полк, пересевший в начале месяца на Ла-5. За войну летчики 5-го ГИАП сбили 739 вражеских самолетов — второй результат в советских ВВС!
Летчики 116-го ИАП в ходе Сталинградской битвы сбили на Ла-5 57 вражеских самолетов, собственные потери составили 22 летчика и 37 истребителей. Лейтенант П.А.Гнидо из 13-го ИАП сбил на Ла-5 семь Не 111, пытавшихся доставить грузы окруженной группировки Паулюса. Всего в боях над Сталинградом он одержал десять побед (семь сбитых «Хейнкелей» и три Bf 110, один из «Мессершмиттов» Гнидо таранил); 13 -и ИАП получил Ла-5 в ноябре 1942 г.
Одним из первых провел воздушный война Ла-5 против FW 190вдекабре 1942 г. командир 169-го ИАП (63-й ГИАП) А.А.Федотов. Исход поединка оказался в пользу советского летчика и истребителя Лавочкина. В этом полку на Курской дуге заново открыл свой боевой счет легендарный Алексей Маресьев.
После Сталинграда Ла-5 перестал быть новинкой и, в определенной мере, экзотикой. Полки, вооруженные «Ноей рата» («Новая крыса» — так окрестили Ла-5 немецкие летчики за «тупой» нос, похожий на нос «крысы старой» — истребителя И-16, получившего свое прозвище еще в Испании), стали появляться на всех участках советско-германского фронта.
В районе Керчи в начале 1943 г. на Ла-5 воевал 790-й ИАП. Летчик этого полка П.К.Бабайлов дважды таранил вражеские самолеты. До своей гибели в октябре 1944 г. Бабайлов сбил на Ла-5 28 самолетов лично и четыре — в группе. В апреле-мае Ла-5 получил действовавший в районе Великих Лук 32-й ГИАП. Командовал полком Василий Сталин. На Кубани на Ла-5 воевал 13-й, 116-й ИАП. Весной 1943 г. «Лавочкиными» перевооружили 159-й ИАП — элитный полк Ленинградского фронта. Полком командовал известный ас Ленинградского неба П.Покрышев.
Ла-5 принимали участие в боях с конца 1942 г. по лето 1943 г., после чего их заменили более совершенные варианты. Некоторые Ла-5 воевали и в 1944 г.
Наиболее значительным и масштабным сражением, в котором принимали участие Ла-5 стала Курская дуга. В наземном сражении командование вермахта задействовало до 2700 танков и самоходных орудий. К августу потери вермахта составили 500 000 человек, 1500 танков и более 3700 самолетов. Лучший советский ас Иван Кожедуб совершил свой первый боевой вылет 6 июля 1943 г... в разгар интенсивных воздушных боев. Кожедуб происходил из украинских крестьян, он начал воевать в 23 года. Как и у многих других асов, боевой дебют Кожедуба вышел неудачным. В боевом вылете севернее Курска будущий трижды Герой не удержался за ведущим, обнаружил немецкие самолеты и атаковал их. Ущерб (если он даже был) от неожиданной для противника атаки Кожедуба оказался минимальным, зато одиночный советский истребитель попал под удар пары мессершмиттов, летчики которых стреляли точно и с короткой дистанции. Кожедуб все же сумел вывести подбитую машину из-под удара и посадить ее в расположении советских войск. Летчик получил жестокий урок, который помнил всю войну. На третий день операции «Цитадель» Кожедуб открыл свой победный счет, сбив два пикирующих бомбардировщика Ju-87 и два истребителя Bf 109. К концу Курской битвы Кожедуб был награжден орденом Боевого Красного знамени.
Верхние и боковые поверхности самолета красились по черно-зеленой камуфляжной схеме, низ — светло-голубой. Также окрашивались и ЛаГГ-3, однако чаще встречались Ла-5, имевшие камуфляжную окраску из двух оттенков серого цвета. Звезды наносились на борта фюзеляжа, вертикальное оперение, нижние поверхности плоскостей крыла. Звезды имели черную окантовку, которая в 1943 г. была изменена на бело-красную. Тактические номера, как правило, наносились на борта фюзеляжа.
Зимой 1942-43 г.г. истребители окрашивались белой краской поверх камуфляжа, звезды и номера не закрашивались. Временная зимняя окраска быстро облезала, обнажая первоначальный камуфляж, шероховатая поверхность белой краски снижала скорость на 10 км/ч.
Немцы проявляли большой интерес к новому советскому истребителю. Один из первых Ла-5, доставшихся немцам пилотировал подполковник Николай Власов. Власов совершил 30 июля 1943 г. вынужденную посадку на Ла-5 с бортовым номером «06» белого цвета недалеко от г. Остров. Второй Ла-5 (бортовой номер «84» белого цвета) доставшийся немцам принадлежал эскадрилье «Валерий Чкалов» из 159-го истребительного авиационного полка, этот самолет облетали в расположенном в Рехлине испытательном центре люфтваффе. Трофейный Ла-5 был окрашен в зелено-черный камуфляж, лопасти воздушного винта — черно-зеленые.
В течение 1942 г. было изготовлено 1129 истребителей Ла-5, 1107 самолетов построил ГАЗ №21 в Нижнем Новгороде, ГАЗ №31 в Тбилиси — 22 машины. Для сравнения, в 1942 г. было построено 2 771 истребитель ЛаГГ-3. Ла-5 можно рассматривать как промежуточный вариант к более совершенным модификациям истребителя с двигателем воздушного охлаждения: моторы М-82 стыковались с планерами ЛаГГ-3 с минимально возможными конструктивно-технологическими изменениями. Запуск в серию промежуточного варианта позволил сэкономить время, пока шел выпуск Ла-5, в КБ Лавочкина была разработана новая модификация самолета, в которой конструкторы постарались излечить «болезни» первого варианта. Так, был улучшен обзор из кабины. Оснащенный двигателем АШ-82Ф новый вариант Ла-5 запустили в серию в начале 1943 г.