Самолеты АИР-3 и АИР-4

СОЗДАННЫЙ ДЛЯ ПЕРЕЛЕТОВ

Ю. ЗАСЫПКИН, инженер

Шли двадцатые годы. Это было время становления советской авиационной промышленности, время первых дальних перелетов, время, когда авиация начала проникать буквально во все районы страны.

Шли двадцатые годы. Понятно, почему именно тогда перед молодыми авиаконструкторами Страны Советов насущной необходимостью стала задача создания легкого, простого, неприхотливого, способного взлетать с любого «пятачка» самолета (в ту пору их называли авиетками). В 1929 году комиссия по большим советским перелетам поручила ячейке Осоавиахима Военно-воздушной академии (ВВА) построить самолет с маломощным двигателем. Особо оговаривалось: необходимо добиться максимальной дальности и продолжительности полета. Для его строительства предполагалось использовать средства, собранные школьниками по инициативе газеты «Пионерская правда».

За проектирование авиетки снова взялся А. С. Яковлев - в те дни слушатель второго курса ВВА. Перед молодым авиаконструктором стояла задача создания самолета аэродинамически более совершенного, чем биплан АИР-1. Яковлев сразу отказался от бипланной схемы - моноплан обещал существенное увеличение дальности полета за счет более высокого аэродинамического качества.

Главное внимание при проектировании аппарата уделялось аэродинамике машины, соблюдению культуры веса и увеличению полезной нагрузки. В частности, конструктор применил новый в то время способ обшивки крыла: вместо полотна и расчалок переднюю его часть было решено обтянуть фанерой, что должно было улучшить обтекание именно той части консоли, которую обычно сильно искажало полотно. Топливные баки суммарной емкостью 176 л разместили в крыле - этого запаса, по расчетам, могло хватить на 14 часов полета, что соответствовало максимальной дальности 1700-2000 км. Самолет проектировался под двигатель «вальтер» мощностью 80 л. с., однако предусматривался и переход на отечественный двигатель.

В апреле 1929 года на авиазаводе № 39 и в мастерских ВВА начали делать основные узлы и агрегаты авиетки. Когда же настало время сборки, к работе подключились механики учебно-летной эскадрильи ВВА. В конце июня АИР-3 выкатили из цеха.

Первым опробовал новый самолет слушатель ВВА А. И. Филин. Испытывали его и такие известные летчики, как Ю. И. Пионтковский, Д. А. Кошиц, А. Б. Юмашев. Машина понравилась всем. Особенно восхищала испытателей управляемость аппарата: он легко «ходил за ручкой» и вообще был простым, приятным и неутомительным в пилотировании. Успешно прошел АИР-3 и летные испытания Инспекции гражданской авиации.

Вскоре после завершения испытаний в Москве на Октябрьском поле состоялся митинг: Всесоюзный слет пионеров передавал самолет, получивший еще одно название - «Пионерская правда», Красному воздушному флоту. Еще через два дня, 26 августа 1929 года, авиетка отправилась в первый перелет. Ее экипажу - летчику А. И. Филину и летчику-наблюдателю А, Ф. Королькову, - предстояло преодолеть 1750 км по маршруту Москва - Минеральные Воды. Погода на всей трассе была прекрасной, и пилоты рассчитывали пройти ее за 12 часов.

...Четыре часа утра. Старт. При взлете перегруженная машина долго бежала, дальнейший полет проходил нормально.

Заря на востоке была чуть светлее алого фюзеляжа «Пионерской правды». Ветра почти не было. Низкий густой туман покрывал низменности и водные пространства. В 4.45 пролетели Серпухов, в 5.25 - Тулу. Когда же на горизонте в тумане и густом дыму заводских труб показался Воронеж, стало ясно, что по крайней мере треть пути позади. И тут - неожиданность: опустели баки.

Вплотную заняться проблемой исчезновения бензина из топливных баков удалось лишь в Ростове. «Воришкой» оказался воздушный поток: создавая разрежение над крылом, ом высасывал горючее через дренажные отверстия в пробках баков. Таким образом, бак работал как гигантский пульверизатор. Пришлось срочно встраивать напорные трубки для устранения этого курьеза.

31 августа АИР-3 полетел дальше. Метеоусловия сложились отвратительные - сильный встречный ветер, болтанка, к тому же навалились не предвещавшие ничего хорошего темные грозовые тучи. Пришлось переждать непогоду в Тихорецкой. Лишь вечером 1 сентября прилетели в Минеральные Воды. Весь путь от Москвы занял примерно 12 часов летного времени.

С честью выдержал суровое испытание АИР-3. Полностью оправдались отзывы испытателей об этой машине, как о надежной, выносливой, нетребовательной к качеству аэродрома. Удобным оказался самолет и в обслуживании: открытый доступ к двигателю со всех сторон; ответственные узлы, в том числе бензо- и маслосистемы, на виду.

Обратный перелет, начавшийся 6 сентября, оказался рекордным. Покинув Минеральные Воды в 4.07, через 10 часов 23 минуты самолет совершил посадку в Москве, на Центральном аэродроме, преодолев 1750 км со средней скоростью 170 км/ч. Таким образом, и дальность полета, и скорость существенно превышали мировые достижения для самолетов этой категории.

За последующие три месяца АИР-3 налетал около 12 тыс. км с множеством взлетов и посадок во внеаэродромных условиях, проделав, таким образом, работу, непосильную в то время даже для серийного военного самолета. Поразительной оказалась живучесть этой маленькой машины, которая и в дождь и в холод с неизменным успехом выполняла все задания. Самолет не имел себе равных по надежности во всей легкомоторной авиации. Таким образом, появление АИР-3 позволило всерьез поставить вопрос о практическом применении легких самолетов.

ВОЗДУШНЫЙ АВТОМОБИЛЬ

Успешные полеты авиетки открыли ей дорогу в серию. На авиационном заводе имени Менжинского заложили сразу пять самолетов, получивших индекс АИР-4. В сентябре 1930 года два из них вполне успешно прошли летные испытания.

Конструктивно АИР-4 во многом повторял предыдущую машину, обладавшую хорошими летными качествами. Именно поэтому элементы конструкции машины, влияющие на аэродинамику, почти не изменились. Переделкам и усовершенствованиям подверглась лишь «начинка» самолета в соответствии с условиями серийного производства. «Четверка», в частности, имела более широкий, чем у «тройки», фюзеляж с более удобными кабинами, двойное управление и двойной комплект приборов, увеличенную колею шасси, улучшенную амортизацию. Повысилась и максимальная нагрузка.

Завершить испытания АИРов было решено исследованием их выносливости в дальнем перелете. Намеренно выбрали самый тяжелый по метеоусловиям месяц - октябрь. Экипаж самолета с бортовым индексом «СССР-312» (летчик Ю. И. Пионтковский и механик Б. Н. Подлесный) повел свою машину по маршруту Москва - Киев - Одесса - Севастополь - Харьков - Москва, а второй самолет (бортовой индекс «СССР-311»), на котором летели С. К. Огородников и Я. Я. Пионтковский, ушел по маршруту Москва - Воронеж - Ростов - Севастополь - Харьков - Москва.

Дальние перелеты в сложных метеорологических условиях еще раз подтвердили правильность выбора конструкторской концепции легкого самолета А. С. Яковлевым.

АИР-4 - ЛЕТАЮЩАЯ ЛАБОРАТОРИЯ

Рекордные перелеты АИРов вскрыли недостатки, органически присущие силовому агрегату авиетки - двигатели» «вальтер». Как оказалось, этот мотор работал безотказно лишь летом, а при дождливой и холодной погоде карбюратор подавал в камеру сгорания обедненную горючую смесь. В результате уменьшались обороты и постоянно забрасывались маслом свечи нижних цилиндров,

В 1930 году в НАМИ был создан трехцилиндровый двигатель М-23 мощностью 70 л. с. В том же году его установили сначала на АИР-3, а затем и на АИР-4. Летные испытания машин с советским мотором прошли вполне успешно, был, в частности, зарегистрирован значительный по тому времени прирост скорости - на 20 км/ч. К сожалению, в серию этот мотор не пошел, что в значительной степени повлияло и на судьбу самолета, для которого он был предназначен.

Несколько позже, в 1931 году в НИИ ГВФ и экспериментально-аэродинамическом отделе ЦАГИ была начата разработка «открылков» или «щитков-закрылков» для улучшения взлетно-посадочных характеристик самолетов. Летные исследования решено было проводить на одном из АИР-4, получившем обозначение Э-31. После продувок моделей в аэродинамической трубе, подтвердивших правильность теоретических концепций, для АИР-4 спроектировали новое крыло. Конструкторам пришлось столкнуться с рядом трудностей из-за того, что щитки занимали практически всю заднюю кромку крыла, не оставляя места для элеронов. В конце концов было найдено оригинальное решение - использовать концевые плавающие элероны. Фактически они представляли собой свободно подвешенные на оси законцовки крыла. Необходимый момент крена возникал при повороте законцовок на ± 15°, а после выполнения эволюции элероны начинали вести себя, подобно флюгеру, отклоняясь вверх и вниз в зависимости от направления потока на крыле. Площадь подвижных законцовок составляла 16% площади крыла.

Сами же щитки были четырехсекционными, с отклонением до 60° от номинального положения. Приводились они червячным механизмом, соединенным со штурвалом в пилотской кабине.

Летные исследования модернизированного крыла состоялись в 1933 году. Несмотря на крайне неудовлетворительную работу исчерпавшего моторесурс «вальтера», результаты испытаний превзошли все ожидания. Минимальная скорость планирования снизилась до 35 км/ч, а посадочная - до 30 км/ч. Посадка самолета с такими щитками напоминала «автожирную»: авиетка сначала шла на посадку круто, а затем, коснувшись земли, совершала очень короткую пробежку - около 50 м. Существенно сократилась и длина разбега при взлете. Испытатели отмечали повышенную устойчивость машины даже на самых малых скоростях и прекрасную управляемость при полете в таком режиме.

Таким образом, механизированное крыло АИРа впервые подтвердило и теоретические расчеты аэродинамиков, и результаты экспериментальных исследований моделей в аэродинамических трубах, положив тем самым начало исследованиям способов уменьшения взлетной и посадочной скоростей.

АИР-3

АИР-3 "Пионерская правда"

АИР-3 - это двухместный подносный моноплан-парасоль, с крылом толстого профиля Прандтль (Геттинген) № 387. Крыло неразъемное, состоит из двух лонжеронов и набора нервюр. Крепление его к фюзеляжу - четырьмя стойками с расчалками и двумя парами подкосов. Средняя часть крыла прямоугольной формы в плане постоянного профиля, консоли - трапециевидные, переменной толщины, с закругленными законцовками.

Лонжероны коробчатые, неразрезные. Их полки в средней части крыла имеют постоянное сечение, а на консолях - переменное. Стенки лонжеронов - из фанеры толщиной 2 им, вблизи консольного узла - 3 мм. В местах установки башмаков крепления крыла лонжерон усилен клееными бобышками. Башмаки стальные, сварные.

Нервюры двутаврового сечения установлены с шагом 300 мм на центроплане и с шагом 245 мм - на консолях. Материал - липовые рейки сечением 6x6 мм и фанера толщиной 1мм.

Расчалок внутри крыла нет, а жесткость на кручение создается фанерной обшивкой передней части крыла от заднего лонжерона через переднюю кромку до нижней части переднего лонжерона. В месте установки баков центроплан защищен фанерой только снизу.

Элероны с убывающей хордой представляют собой весьма жесткие фанерные короба. Крепление их к дополнительному лонжерону крыла на трех шарнирах.

Подкосы и стойки сделаны из стальных каплевидных в сечении труб сечением 32x64 мм.

Фюзеляж деревянный, прямоугольного сечения, собирается на четырех лонжеронах. Носовая и хвостовая его части обшиты фанерой, средняя расчалена рояльной проволокой и обтянута полотном, Лонжероны фюзеляжа - сосновые, сечением 27X27 мм в средней своей части и 20x20 - в хвостовой. Борта задней кабины обшиты фанерой, а передней - алюминием. Последнее дает возможность устанавливать дополнительный топливный бак м облегчает установку и замену приборов.

Управление смонтировано только а задней кабине, там же установлены приборы контроля масла и бензина, креномер, органы управления двигателем.

Хвостовое оперение деревянное, с расчалками. Рулевые элементы представляют собой фанерные короба - легкие и жесткие. Хвостовые части рулей обтянуты полотном. Управление тросовое, с применением роликов на шариковых подшипниках, что позволяло почти полностью избавиться от люфтов.

Каркас шасси - из стальных труб с деревянными обтекателями. Колеса соединяются осью из трубы Т44Х1,5 мм. Хвостовой костыль ясеневый, он шарнирно закреплен на фюзеляже со свободным ходом на 15° вправо и влево. Амортизация резиновая, шнуровая.

Моторама самолета сварена из стальных труб Т27х1 мм и состыкована с фюзеляжем четырьмя болтами. Двигатель закрыт алюминиевыми капотами, которые соединялись с фюзеляжем и между собой шомполами из стальной проволоки. Нижняя часть фюзеляжа (под кабинами) также закрывалась капотами на шомполах.

Все три бензобака из луженой жести располагаются в крыле, между лонжеронами. Верхние части баков имеют профиль крыла, поэтому сверху никаких капотов на крыле не предусмотрено. Бензопроводы баков объединены краном в кабине пилота, далее бензин самотеком идет Н фильтру, а затем - в карбюратор двигателя. Маслобак находится в передней части фюзеляжа, перед приборной доской передней кабины.

АИР-4

АИР-4 - первая серийная советская авиетка

Здесь элероны подвешиваются уже на четырех шарнирах. Облегчен по сравнению с «тройкой» доступ в кабины - они имеют двери в бортах фюзеляжа. В хвостовой части фюзеляжа сделан люк с крышкой - для контроля и замены амортизации костыля.

Шасси общей оси не имеет, колея его шире, чем у авиетки АИР-3. Каркас - из стальных труб со съемными дюралюминиевыми обтекателями. Полуось и задняя труба жестко соединены между собой и могут поворачиваться вокруг одной оси, Амортизация - резиновыми шайбами обтекаемого сечения, работающими на сжатие. Между шайбами - дюралюминиевые пластины. Двенадцать упругих элементов после затяжки представляют собой пакет высотой 180 мм. Как показала эксплуатация, амортизация оказалась достаточно мягкой и упругой. Вес шасси без колес - 12 кг.

Управление самолетом - из обеих кабин. Три бензобака емкостью по 110 литров установлены в центроплане. На крышке каждого - напорные трубки («граммофончнки»).

АИР-4 (Э-31) с механизированным крылом

Чертежи АИР-3 и АИР-4: 1 - мотор «вальтер» (неокрашенный металл); 2 - моторама; 3 - маслобак; 4 - проволочные расчалки фюзеляжа; 5 - окраска АИР-3. Крыло и оперение белые, фюзеляж красный, надписи на бортах «СССР-310» (слева) и «Пионерская правда» (справа) белые, алюминиевые капоты мотора, диски колес и крышка люка на хвостовой части фюзеляжа отделаны «под мороз» и не окрашены; 6 - внутренняя фанерная обшивка кабины (покрыта лаком и не окрашена); 7 - трехцилиндровый мотор НАМИ М-23; 8 - откидная алюминиевая дверца (только слева); 9 - окраска АИР-3 с М-23. Весь самолет серебристый, отделка фюзеляжа и киля красная, алюминиевые капоты отделаны «под мороз»; 10 - задний лонжерон крыла; 11 - передний лонжерон крыла; 12 - подножка с подпружиненной алюминиевой крышкой, вдавливаемой внутрь (только слева); 13 - две пары лент-расчалок шасси АИР-3; 14 - стальной сварной узел крепления подкоса на крыле; 15 - деревянный воздушный винт (на АИР-3 покрыт лаком и не окрашен, на АИР-4 красный); 16 - тяги толкателей клапанов; 17 - карбюратор; 18 - выпускная труба; 19 - выхлопные патрубки (черные); 20 - выхлопной патрубок левого нижнего цилиндра; 21 - лонжероны фюзеляжа; 22 - тросы управления элероном; 23 - дренажная трубка бензобака; 24 - трубки бензопитания двигателя; 25 - узлы стоек и подкосов на фюзеляже; 26 - окраска АИР-4. Крыло и стабилизатор белые, фюзеляж, капот и киль красные с белой отделкой, надписи «СССР-311» первоначально не было, кок винта белый, воздушный винт красный; 27 - весовой балансир «плавающего» элерона; 28 - приборные доски (черные); 29 - окраска АИР-4-Э-31. Крыло и оперение белые, фюзеляж и диски колес красные, надписи на фюзеляже белые, на крыле - черные, капоты отделаны «под мороз»; 30 - ленты-расчалкн (две пары, в плоскости передних и задних колес); 31 - распорные трубы фюзеляжа; 32 - сектор газа; 33 - алюминиевая крышка; 34 - обтекатель; 35 - подвижная ось; 36 - шнуровой резиновый амортизатор; 37 - алюминиевый съемный обтекатель; 38 - амортизатор шасси АИР-4 из резиновых шайб с алюминиевыми прокладками; 39 - деревянный обтекатель; 40 - карданный узел подвески шасси на АИР-4.

Чертежи для печати Источник: "Моделист-Конструктор" 1981, №5 Scan со страницы Сергея Лажукова (сейчас не действующей)