Первый «Илья Муромец». Прототип

Первый «Илья Муромец». Прототип

Большой объём опытно-конструкторских работ, проведённых в ходе создания «Русского Витязя», и накопленный опыт позволили Игорю Сикорскому и его соратникам очень быстро приступить к разработке нового самолёта-гиганта. Как уже было ранее, Сикорский пошёл методом последовательных приближений. От «Русского Витязя» были взяты все хорошо показавшие себя узлы и решения — коробка крыльев, схема шасси, силовая установка. Основательной переделке подвергся фюзеляж. Конструктор решил не делить его на собственно фюзеляж и кабину, а «спрятать» кабину внутри фюзеляжа. Так родился первый в мире самолёт с полностью закрытой кабиной, не выступавшей за контуры фюзеляжа.

Полного комплекта чертежей на самолёт (в нынешнем понимании этого слова) не делали. Были проработаны только наиболее ответственные узлы, требовавшие прочностных и других расчётов. Уже в августе 1913 года на авиационном отделении РБВЗ началась постройка нового самолёта. Продолжая традицию «Русского Витязя» самолёту ещё до начала постройки дали имя «Илья Муромец». По принятой на заводе сплошной нумерации выпускаемых самолётов новый аппарат получил номер 107.

Увеличение высоты и ширины фермы фюзеляжа (высота до 2 м. ширина 1,6 м) позволило, во-первых, отказаться от конструктивного и технологического деления фюзеляжа на две части (как на «Витязе»), а во-вторых — убрать большинство внешних стоек-шпренгелей и крепившихся к ним расчалок, создававших большое аэродинамическое сопротивление. Шестистоечная коробка крыльев осталась практически без изменений, но конструктор заметно сместил её вперёд. Возможной причиной такого решения было обеспечение выхода из кабины пилотов в полёте на нижнее крыло для доступа к моторам, надёжность работы которых продолжала желать лучшего. Для выхода в бортах фюзеляжа предусматривались специальные люки треугольной формы.

^{Фюзеляж прототипа аэроплана «Илья Муромец» № 107}

^{«Илья Муромец» с № 107. Прототип с средним крылом}

Смещение коробки крыльев вперёд привело к появлению проблем, связанных с центровкой. Для обеспечения приемлемой центровки Сикорский был вынужден увеличить размах и площадь горизонтального оперения, доведя его площадь до 18 % от площади бипланной коробки, переходя к уже известной тогда аэродинамической схеме «тандем». Теоретических проработок этой схемы ещё не существовало и на всякий случай конструктор установил приблизительно в середине длины фюзеляжа ещё одно крыло размахом 16 метров. Для придания ему необходимой жёсткости над и под фюзеляжем были установлены шпренгельные рамы-кабаны, к которым крепились расчалки среднего крыла. Верхняя шпренгельная рама была приспособлена для возможной установки дополнительного пятого двигателя (Сикорский учитывал мнение скептиков, что мощности четырёх «Аргусов» будет недостаточно для «столь громадного аппарата») и ограждена поручнями, которые образовывали площадку. Была предусмотрена возможность выхода на эту площадку в полёте. Под нижней шпренгельной рамой были установлены дополнительные полозья, которые должны были предохранять фюзеляж от возможных излишних прогибов вниз.

В передней части фюзеляжа располагалась кабина (каюта) экипажа. На новом самолёте Сикорский отказался от сдвоенного управления и установил вместо двух отдельных колонок со штурвалами одну общую гнутую ^-образную раму из трубы круглого сечения. От штурвала, установленного посредине, поверх трубы шли тросы управления элеронами. Вращая штурвал, пилот отклонял элероны, наклоняя раму от себя или к себе — руль высоты. Для управления рулями направления использовались педали. Сикорский справедливо полагал, что в полёте при достаточной ширине кабины пилоты смогут сменять друг друга. (Практика боевого применения показала, однако, что это получается не всегда, особенно в случае ранения сидящего за штурвалом).

^{«Илья Муромец» № 107 со средним крылом. Корпусной аэродром. Декабрь 1913 года}

^{Пассажирская каюта. Люк в полу. Столик и плетёные кресла}

Остекление кабины пилотов состояло из семи прямоугольных стёкол, переднее из которых могло открываться поворотом вокруг верхней части и фиксировалось в приоткрытом положении. Боковые стекла были неподвижными. Кабина пилотов отделялась от пассажирской перегородкой с дверью. Кабина пассажиров (её по-прежнему именовали «каютой») имела по четыре окна с каждого борта. За последним окном в левом борту фюзеляжа располагался вход в самолёт, закрываемый сдвижной дверью. В сравнении с «Русским Витязем», в который приходилось забираться по высоченной приставной лестнице, это был большой шаг вперёд. По правому борту пассажирской кабины был установлен столик, два плетёных кресла и несколько стульев. Хорошо зарекомендовавшее себя на «Русском Витязе» электрическое освещение было сохранено.

В задней части «каюты» размещался отгороженный туалет, наличие которого при многочасовых полётах было обязательным. За туалетом в районе третьего крыла располагалась т. н. «капитанская каюта», которую можно было использовать как комнату отдыха экипажа, так и как фотолабораторию. За «каютой» имелся небольшой отсек для инструментов и различного имущества, называемый «кладовой». В этой части фюзеляжа имелось по три круглых окна с каждого борта.

Деревянная ферма фюзеляжа прямоугольного сечения состояла из четырёх сосновых лонжеронов, подкреплённых еловыми стойками и поперечинами. Соединения выполнялись с помощью металлических кронштейнов. Жёсткость конструкции обеспечивалась многочисленными внутренними проволочными расчалками. Обшивка фюзеляжа полотняная с последующей пропиткой лаком. Носовая часть фюзеляжа, имевшая двойную кривизну, выклеивалась из шпона. Пилотская и пассажирская кабины изнутри были обшиты фанерой. Толщина фанерного настила на полу достигала 10 мм. В нём делались вырезы под обзорный иллюминатор и люк для выхода (слева сзади от кресла лётчика). Обзорный иллюминатор был закрыт стеклом. Через люк можно было выбраться на площадку под фюзеляжем. Эта площадка крепилась на подфюзеляжных полозьях и поддерживалась с помощью длинных раскосов, закреплённых к переднему лонжерону центроплана верхнего крыла и была сделана для возможной установки вооружения (пушечного или пулемётного). Площадка размерами 1,5x1,5 метра имела ограждение из металлических труб.

Конструкция крыльев, одинаковых по ширине, состояла из двух коробчатых лонжеронов, установленных приблизительно на 12 % и 60 % хорды, и нервюр. Лонжероны имели прогрессивную коробчатую конструкцию с поясами первоначально из импортного дерева гикори, позднее — из отечественного ясеня и стенками из берёзовой или ольховой фанеры. Коробчатая конструкция обеспечивала потребную прочность и жёсткость при минимальной массе. Нервюры были двух типов — нормальные и усиленные. Нормальные нервюры имели двутавровую конструкцию и состояли из фанерной стенки и сосновых рейчатых полок. Усиленные нервюры имели коробчатую конструкцию. Шаг нервюр как на верхнем, так и на нижнем крыле составлял 0,3 м. Носок крыла изготавливался из фрезерованного деревянного бруса. Задняя кромка — из сосновых реек.

^{№ 107. Перед кабиной видна орудийнопулемётная площадка. Носовая фигура ещё не установлена}

Для удобства транспортировки крылья были сделаны разъёмными. Верхнее крыло состояло из семи секций, нижнее — из четырёх. Центроплан верхнего крыла неподвижно крепился к фюзеляжу на деревянных стойках каплевидного сечения. Внутренние секции коробки крыльев включали в себя моторамы двигателей, внешние секции верхнего крыла опирались на наклонные подкосы и поддерживались на полуразмахе дополнительными стойками, опирающимися на эти подкосы. Вдоль задней кромки внешних секций навешивались элероны, не выходящие за контур прямоугольного в плане крыла.

Среднее крыло имело аналогичную двух-лонжеронную конструкцию с полотняной обшивкой. Каждая консоль была расчалена тремя парами расчалок.

Горизонтальное оперение состояло из неподвижного стабилизатора и руля высоты. Увеличение размаха горизонтального оперения до половины размаха нижнего крыла привело к установке на хвостовой части фюзеляжа рамы для крепления расчалок. Руль высоты состоял из двух половин и навешивался на задней кромке стабилизатора. На каждой половине руля высоты имелись по две качалки, к которым подходили тросы управления.

^{№ 107 со средним крылом. Запуск моторов}

^{Хвостовая часть аэроплана № 107}

Вертикальное оперение в отличие от «Русского Витязя» состояло из трёх цельноповоротных рулей направления. Центральный руль несколько больших размеров навешивался на задней кромке фюзеляжа, боковые рули — на специальных стойках. Центральный руль не имел профиля, боковые рули имели вогнуто-выпуклый профиль и устанавливались выпуклой частью к центральному рулю. При остановке двигателей по одному из бортов на руле возникал парирующий разворот момент. Качалки рулей направления крепились на центральном руле направления. Троса управления подходили к этим качалкам, а задние кромки боковых рулей были связаны тягами с задней кромкой центрального руля. Такая кинематическая связь обеспечивала совместное отклонение всех трёх рулей.

Силовая установка состояла из четырёх рядных двигателей жидкостного охлаждения «Аргус» As.II по 100 лошадиных сил. Плоские радиаторы прямоугольной формы устанавливались вертикально с правой стороны каждого двигателя по потоку. Такая установка уменьшала сопротивление, но делала условия обдува теплообменника радиатора не оптимальными.

^{Мотор «Аргус» As.II мощностью 100 л.с.}

^{Мотор «Аргус» As.II и радиатор. Вид сзади}

Над каждым двигателем устанавливался индивидуальный паяный топливный бак из латуни с оживальными заострёнными концами. В передней части каждого бака размещался отсек для масла. Топливо и масло поступали в двигатели самотёком.

Шасси самолёта состояло из двух длинных подфюзеляжных и двух коротких подкрыльевых полозьев, установленных на N-образных стойках. Подфюзеляжные стойки были одинарными, подкрыльевые — парными V-образными (при виде спереди). На подкрыльевых полозьях устанавливались тележки с парой сдвоенных колёс. Амортизация — резиновая шнуровая. В сравнении с «Русским Витязем» конструкция хвостовой опоры была изменена. Вместо «санок» был установлен ясеневый костыль классической конфигурации.

Снизу на носовой части был закреплена фигура распластавшего крылья двуглавого орла. Подобное носовое украшение было предписано для установки на всех воздушных судах Российской империи, но именно на «Муромце» смотрелось особенно органично.

В таком виде самолёт был собран в заводском ангаре на Корпусном аэродроме, и в ноябре его выкатили на поле. Начались пробежки, которые показали, что самолёт обладает вполне достаточной подъёмной силой, устойчивостью и управляемостью. Сикорский решился снять установленное «на всякий случай» среднее крыло. Одновременно была демонтирована нижняя шпренгельная рама, поскольку жёсткость фюзеляжа оказалась выше ожидаемой.

^{Подкрыльевой полоз с резиновыми шнуровыми амортизаторами тележки колёс шасси}

^{«Илья Муромец» № 107 с носовой фигурой двуглавого орла. Корпусной аэродром, 14 января 1914 года}

Демонтаж среднего крыла привёл к снижению обшей площади несущих поверхностей и, как результат, к увеличению нагрузки на крыло. Стремясь удержать этот параметр на прежнем уровне, Сикорский пошёл на увеличение плошали стабилизатора. Хорда была увеличена на целый метр и площадь горизонтального оперения составила уже 26,5 % от площади бипланной коробки. Для взлёта и посадки на заснеженный аэродром колёсное шасси заменили лыжным. 10 декабря 1913 года «Илья Муромец» совершил свой первый подлёт. Начался период интенсивных испытаний.

Уже 12 декабря, после нескольких пробных полётов, в ходе которых была уточнена центровка самолёта и внесены необходимые изменения в размещении оборудования, Сикорский выполнил полёте 10 пассажирами на борту. Общая масса полезной нагрузки составила запредельную по тем временам величину — 1100 кг!

Пора было переходить к определению поведения самолёта при маневрировании в воздухе. 26 января 1914 года Сикорский сделал несколько кругов над Корпусным аэродромом, имея на борту четырёх пассажиров. Самолёт вёл себя в воздухе удовлетворительно, с брошенным штурвалом продолжал невозмутимо следовать в заданном направлении, усилия в управлении были вполне приемлемыми.

^{За И. И. Сикорским хорошо виден двуглавый орёл на носу первого «Муромца» (№ 107)}

^{«Илья Муромец» с № 107}

В январе-марте 1914 года было выполнено большое количество полётов, установлено несколько мировых рекордов по поднятию груза и количеству пассажиров на борту (16 человек плюс собака). В ходе этих полётов величавый гигант стал привычным явлением в столичном небе. Публика самого высшего сорта посещала Комендантский аэродром, наблюдая за взлётом и посадкой, а наиболее смелые решались и на полёт, благо конструктор и руководство аэродрома не отказывали им в этом.

В ходе полётов конструктор продолжал вносить изменения. В феврале внешние двигатели были несколько приподняты относительно внутренних и установлены на новых моторамах из деревянных брусьев. Им сменили и радиаторы, которые установили горизонтально, увеличив площадь поверхности теплообмена. Это решение позволило улучшить работу двигателей, сделав её безотказной на более продолжительный срок. В таком виде самолёт продолжил испытания.

К марту Сикорский вполне освоил пилотирование «Муромца» на различных режимах и решился на определение полных возможностей своего детища. В ходе полётов были последовательно остановлены один, два и даже три двигателя. Полёг продолжался, лишь усилия на педалях несколько возрастали ввиду необходимости парировать разворачивающий момент. Техники и члены экипажа выходили на крыло, перемещались от двигателя к двигателю. В одном из полётов к крайнему мотору прошли даже два человека. Все эти перемещения никоим образом не сказались на устойчивости самолёта — расчёт конструктора на высокую инертность тяжёлого самолёта, как определяющий фактор устойчивости в воздухе, оправдался полностью!

В конце февраля из Франции прибыли заказанные там самые мощные на тот момент авиационные двигатели — 14-цилиндровые двойные звёзды водяного охлаждения «Сальмсон» 2М7 в 200 л.с. Было решено установить их вместо внутренних «Аргусов», внешние «Аргусы» в 100 л.с. заменили на новые в 115 л.с. Более мощные «Сальмсоны» потребовали очередного увеличения площади радиаторов и их сделали двухсекционными, установив секции с двух сторон за двигателем. 14 марта «Муромец» с обновлённой силовой установкой выполнил первый полёт. После операции по пересадке «пламенного сердца» воздушный богатырь будто напился живой воды. Разбег сократился наполовину, набор высоты принял весьма интенсивный характер, скорость ощутимо возросла. В таком виде самолёт стал ещё более «лакомым кусочком» для военных. Но первыми свои права на гиганта заявили моряки…

^{«Илья Муромец» идёт на посадку. Корпусной аэродром}