Приказано выжить! Часть 5

Приказано выжить! Часть 5

К вопросу о боевой живучести самолетов и эффективности авиационного стрелково-пушечного вооружения

Броня, протектор и нейтральный газ. Накануне войны

Вопросами повышения боевой живучести самолетов в СССР занялись еще в 1937 г., когда началось обобщение испанского опыта первых советских летчиков-добровольцев. Отмечалось, что при пробитии бензобака и появлении течи бензина на истребителе И-16 сразу же возникал пожар:«Как только бак пробит и потек бензин, хотя бы даже из заливного бачка, машина горит. Когда идет набор высоты – ничего, а как по прямой идешь – горит, так как бензин по фюзеляжу не стекает». Не лучше обстояли дела и у скоростных бомбардировщиков СБ. Одного-двух попаданий в бензобаки зажигательных пуль (особенно крупного калибра) хватало для возникновения пожара на самолете. Причем погасить пожар в полете было невозможно. Кроме того, при атаках противника со стороны задней полусферы требовалось защитить летчика броней от пулеметного огня.

В Испании технический состав республиканцев собственными силами изготавливал импровизированные бронеспинки и устанавливал их на И-16 и СБ. Летчики-добровольцы, возвратившиеся из правительственной командировки, требовали установить «постоянную броню сиденья, спины, затылка».

Повышение боевой живучести шло по трем основным направлениям:

– снижение вероятности взрыва бензобаков и пожара самолета в воздухе;

– предотвращение вытекания топлива при простреле бензобаков;

– обеспечение защиты экипажа и жизненно важных частей самолета от поражения пулями нормального калибра (и частично крупного калибра – 12,7 мм) и осколками зенитных снарядов.

Штурмовик БШ-2 АМ-35 на государственных испытаниях, апрель 1940 г. Вверху: капот БШ-2 с открытыми бронекрышками.

В 1937-1941 гг. были практически отработаны системы нейтрального газа, протектор для бензобаков, а также броневая защита экипажа (включая прозрачную броню), мотора и некоторых важнейших агрегатов самолета. Эти средства в той или иной степени нашли применение на отечественных серийных самолетах. Следует учитывать, что создателям систем живучести и конструкторам боевых самолетов всякий раз приходилось решать весьма сложную задачу: требовалось оптимизировать соотношение удельных весов, отводимых на систему боевой живучести, вооружение и летные данные (силовую установку).

Для изучения вопросов защиты бензобаков от возгорания и взрыва в ЦКБ организовали специальную группу под руководством В.И. Абрамова, преобразованную затем в бригаду и конструкторское бюро. В этом КБ были экспериментально исследованы явления гидроудара, разрушения, возгорания и взрыва бензиновых баков при попадании в них боеприпасов стрелкового оружия и осколков.

Если рассмотреть пробитие топливного бака боеприпасом (пуля, авиационный снаряд) или осколком, то результат будет определяться тем, попадет ли он в пространство над бензином (например, при простреле сверху вниз) или непосредственно в бензин. При пробитии бака выше уровня бензина может произойти взрыв смеси паров бензина и кислорода (весьма взрывоопасная смесь), а затем разрушение бака и вместе с ним агрегата самолета, в котором он расположен. При поражении бака ниже уровня бензина загорания, как правило, не получается, но происходит обратный гидроудар, следствием которого являются увеличенные размеры входного отверстия. Одновременно под действием гидроудара стенки бака выпучиваются, а сами баки деформируются и приходят в негодность. При этом бензин, вытекающий из пробоины в смежные с баками отсеки, воспламеняется от выхлопных газов или при попадании на горячие детали. Как следствие, на самолете возникает пожар.

Взрывы возможны также и в различных отсеках самолета, в которых из-за полученных повреждений баков скапливаются пары бензина и кислород.

Следует сказать, что при попадании в надтопливный объем бензобака бронебойных боеприпасов при скоростях встречи порядка 600- 800 м/с вероятность взрыва смеси паров бензина и кислорода сравнительно невелика, так как в зоне их взаимодействия со стенкой бака обычно не возникает интенсивный температурный очаг. Если же эти боеприпасы снабжены зажигательным составом или трассером, то вероятность взрыва резко возрастает. Это относится и к действию по смеси паров бензина и кислорода разрывных пуль, бронебойно-зажигательных, осколочно-фугасных и осколочно-зажигательных авиационных снарядов, поскольку такие боеприпасы создают мощный температурный очаг.

Наиболее мощным инициатором взрыва смеси паров бензина и кислорода в бензобаках или отсеках самолета является осколок со скоростью встречи порядка 1700 м/с. Именно при его действии давление в бензобаке (отсеке) за минимальное время достигает своего наибольшего значения, равного 7-8 кгс/см? , что в несколько раз превышает предельное давление, которое может выдержать бак.

При пробитии металлической преграды (дюралевая обшивка самолетов или стенки бензиновых баков) образуются факелы мелких осколков из раскаленного металла преграды и разрушившегося осколка (или пули, снаряда). Разогрев этих осколков происходит под действием кинетической энергии основного осколка (пули, снаряда), кинетического нагрева при их движении в воздухе и сгорания в кислороде воздуха. Температура раскаленных осколков зависит от их материала и материала преграды, а также от скорости встречи. Так, температура очага вторичных осколков, образующегося при пробитии дюралевой обшивки толщиной 2 мм стальным осколком весом 2-3 г при скорости встречи около 1500- 2000 м/с, достигает 1200-1500”С, а время его существования – около 20-30 мс.

Бронеспинки летчика истребителей И-16 М-63 (слева) и МиГ-3 (справа).

Установка заборника выхлопных газов системы нейтральных газов НГ-1 в выхлопном патрубке истребителя Ла-5ФН.

При сквозном простреле надтопливного пространства бензобака зажигательным боеприпасом (пуля или снаряд) зона воспламенения увеличивается еще больше.

Уже в конце 1937 г. был разработан и принят на вооружение специальный протектор для защиты бензобаков, который при попадании на него бензина набухал и затягивал отверстие. Он представлял собой резиновую оболочку, состоящую из отдельных слоев резины и корда: первый слой, наклеенный на поверхность металла, – бензостойкая резина, второй слой – набухающая резина; третий и четвертый слои – прорезиненный корд, пятый слой – бензостойкая резина. В сумме толщина оболочки составляла 8 мм. Протектор накладывался на бензобак при помощи горячей вулканизации. Вес одного квадратного метра протектора толщиной 8 мм составлял 8 кг, что было вполне приемлемо для использования в авиации. Обеспечивалась полная защита от вытекания бензина на входном отверстии и частично – на выходном отверстии (в зависимости от размера входного отверстия) при поражении обычными пулями калибра 7,62 мм.

Через год на вооружение приняли облегченный протектор (образца 1938 г.), который имел почти вдвое меньший вес по сравнению с протектором образца 1937 г. (4,2 кг/мг при толщине 8 мм) и защищал от пуль нормального калибра только на входном отверстии.

В 1940 г. уже в НИИРП создали комбинированный протектор, который можно было накладывать на бензобак холодным способом или при помощи горячей вулканизации. Этот протектор состоял из трех частей. Основная часть (6,8 кг/м? при толщине 14,5 мм) защищала от вытекания на входном и выходном отверстиях от пуль нормального калибра. Переходная часть (4,0 кг/м? при толщине 12,5 мм) предохраняла от вытекания топлива на входном отверстии и частично – на выходном (в зависимости от размера) отверстии. Облегченная часть протектора при толщине 6,5 мм имела вес всего 3,0 кг/м? и частично защищала от вытекания топлива лишь на входном отверстии. Таким протектором покрывалась только верхняя часть бензобака.

В развитие этого варианта в НИИРП разработали комбинированный протектор (образца 1941 г.) для металлических бензобаков, который предохранял их от вытекания топлива при попадании пуль калибра 12,7 мм. При толщине 20 мм вес протектора достигал 16 кг/м? . Он защищал от вытекания топлива на входном и выходном отверстиях (всего до 5-8 пробоин).

Многочисленные эксперименты показали, что во всех случаях поражения металлического бензобака выходное отверстие в баке имело рваные и развороченные наружу края, не позволяющие протектору затянуться.

Внутри бензобака пытались устанавливать различные стенки для того, чтобы пуля меняла направление движения в бензине и теряла кинетическую энергию. Но эти опыты не дали результатов, так как при попадании в стенки пуля действительно меняла направление своего движения, но пробивала бак в другом месте.

Начиная с 1938 г., металлические бензобаки пытались заменить фибровыми, которые представляли собой пропитанную специальным составом бумагу или целлюлозу, спрессованную в листы под нагревом. По своим прочностным характеристикам фибра приближалась к древесным пластикам, но была дешевле и технологичнее в производстве, так как позволяла использовать штамповку при изготовлении сложных форм.

Фибровые баки не давали «вторичного» эффекта в виде высокоскоростных осколков стенок баков и рваных краев выходной пробоины при поражении их пулями, снарядами и осколками. К тому же переход на фибру позволял экономить дефицитный алюминий и снизить вес комплекта баков на самолете. Однако нужного результата долго не удавалось достичь. Удовлетворительное решение было получено лишь в середине 1940 г. после ознакомления с немецкими самолетами, на которых повсеместно устанавливались фибровые протестированные бензобаки.

Специалистам ВИАМ удалось довольно быстро отработать технологию изготовления фибровых протестированных бензобаков из отечественной авиационной конструкционной фибры. Уже к концу года изготовили 100 таких бензобаков для самолетов СБ, 30 баков – для Су-2 и 30 баков – для Як-1. В 1941 г. приняли решение о массовом производстве фибровых баков вместо использовавшихся ранее металлических.

Для фибровых бензобаков в ВИАМ предложили специальный протектор (образца 1941 г.), который обеспечивал защиту от вытекания топлива на входных и выходных отверстиях при попадании пуль калибра 12,7 мм (всего до 5-8 пробоин). Вес протектора составлял 14,5 кг/м? при толщине 17,5 мм.

Одноместный штурмовик Ил-2 АМ-38 на государственных испытаниях, март 1941 г.

Схема заполнения бензобаков Ил-2 углекислотой.

1 – съемный обтекатель; 2 – баллон СO₂ на 2 л; 3 – запорный кран; 4 – манометр для СO₂ .

Бронекапот одноместного штурмовика Ил-2 АМ-38.

Несмотря на достигнутый результат, к началу войны на серийных самолетах (Як-1, ЛаГГ-3, МиГ-3, Су-2, Ер-2, Ил-2, СБ, ДБ-3, И-16, И-153) в основном использовались протекторы образца 1937 г. и металлические бензобаки. Фронтовой пикирующий бомбардировщик Пе-2 имел протектор образца 1938 г., при этом с 10 августа 1941 г. завод № 22 должен был ставить протектор НИИРП образца 1940 г. На металлические бензобаки дальних бомбардировщиков ТБ-7 (первая партия из 25 самолетов) поначалу устанавливался серийный протектор 1937 г., но с I квартала 1941 г. все бензобаки планировалось покрывать комбинированным протектором НИИРП образца 1940 г. На опытном фронтовом бомбардировщике «103» (будущий Ту-2) применялись металлические бензобаки с комбинированным протектором НИИРП 1940 г.

Между тем внедрение протектора и фибровых бензобаков не исключало наиболее опасного явления – взрыва смеси паров бензина и кислорода в надтопливном объеме бензобаков при попадании в бак осколка или боеприпаса (пули, снаряда). Поэтому для снижения вероятности инициирования воспламенения было предложено заполнять свободный объем баков нейтральным газом – азотом (до 70%) или углекислотой (до 6%) от баллонов высокого давления.

Система нейтральных газов этого типа была довольно простой в исполнении и состояла из баллона высокого давления, редуктора, датчиков и трубопроводов. Сразу же после взлета и набора высоты летчик включал подачу нейтрального газа в бензобаки. Сжиженный газ, проходя через редуктор, по системе трубопроводов поступал в газообразном состоянии в бензобак на протяжении всего полета. Смешиваясь с парами бензина и кислорода в надтопливном объеме, нейтральный газ существенно сокращал границу зоны воспламенения смеси. Как следствие, вероятность взрыва резко снижалась.

Помимо повышения боевой живучести самолета, система нейтральных газов несколько повышала и высотность бензосистемы в целом за счет избыточного давления смеси газов в надтопливном объеме бензобаков (порядка 01-0,2 кгс/см? ).

Однако такая защита топливных баков самолета от взрыва и пожара требовала для ее реализации дополнительных затрат полетного веса и внутрисамолетного объема. К тому же усложнялась эксплуатация самолета, особенно во фронтовых условиях: надлежало содержать в исправном техническом состоянии баллоны с нейтральным газом, проводку, редуктор и различные краны и датчики системы, а также иметь на аэродромах специальное оборудование для заправки баллонов нейтральным газом. Кроме того, предъявлялись довольно жесткие условия по хранению заправленных баллонов на аэродроме.

Принципиальным шагом вперед стало использование очищенных от примесей и охлажденных выхлопных газов моторов. Для этого в выходной коллектор мотора заводилась газоотводная трубка диаметром 18-20 мм, торцом прямо против потока газов со скосом около 20*. Газы под динамическим давлением поступали по системе трубопроводов, охлаждаясь по пути, через фильтр в пространство баков над бензином.

Первая проверка (в малых масштабах) такой системы была проведена во время войны с Финляндией 1939-1940 гг. Имелись трудности, связанные с недостаточным осушением выхлопных газов от влаги, что приводило к конденсации воды в изгибах трубопроводов и к ее замерзанию при низких температурах наружного воздуха. При этом после включения системы в баках образовывалось разряжение, препятствующее нормальной выработке бензина – моторы глохли. Отмечались случаи выбрасывания бензина через дренаж после включения системы.

По результатам в целом успешного прохождения государственных испытаний системы наполнения бензобаков отработанными газами на самолете СБ приказом НКАП от 20 августа 1940 г. была поставлена задача разработать подобную систему для боевых самолетов нового типа. К началу 1941 г. системы нейтрального газа от баллонов с углекислотой высокого давления нашли применение на СБ, ДБ-3 и Ил-2, а от баллона с азотом – на Пе-2 и Ер-2.

Более современные системы нейтрального газа от выхлопа мотора с закрытым дренажом внедрили в производство только для МиГ-3 (с 1 июля) и ЛаГГ-3 (с 1 августа). К этому времени аналогичные системы НГ в целом положительно прошли испытания на Пе-2 и Су-2 и находились в стадии доводки на Ер-2, ТБ-7 и «103».

Опытный вариант системы НГ от выхлопа мотора для самолета Як-1 оказался неудачным. На испытаниях в НИИ ВВС в июле 1941 г. после включения системы из-за чрезмерного повышения внутреннего давления в бензобаках произошло раздутие баков и появилась течь бензина.

Схема бронирования одноместного Ил-2 с учетом изменений, внесенных в первый период войны.

Бронекозырек штурмовика Ил-2.

Развитие схем бронирования боевых самолетов накануне войны определялось в первую очередь требованием защиты летчиков, штурманов и воздушных стрелков от поражения пулеметно-пушечным огнем истребителей противника со стороны задней полусферы. Кроме того, летчика-истребителя надлежало защитить в передней полусфере от огня воздушных стрелков атакуемого им самолета.

Система бронирования штурмовиков должна была обеспечивать надежную защиту от огня истребителей и зенитных огневых средств всего экипажа и наиболее важных частей самолета – мотора и винтомоторной группы, бензобаков, системы управления и т.д.

Учитывая требования военных, в ВИАМ срочно провели опытные работы по изысканию наиболее подходящей брони для установки ее на боевые самолеты. Из числа находящихся в серийном производстве броневых сталей наилучшим образом подходили для изготовления бронеспинок и различных бронещитков танковые гомогенные марки брони типа ИЗ и ХД толщиной 5,5-6,5 мм и 8,2-8,7 мм соответственно.

Броня марки ИЗ толщиной 6 мм удерживала бронебойную пулю типа Б-30 калибра 7,62 мм при обстреле из пулемета ШКАС с дистанции 200 м под углом встречи (от нормали) 20", а с дистанции 100 м – под углом 35° и выше. Броневая сталь ХД толщиной 8 мм при обстреле с дистанции 100 м не пробивалась пулей Б-30 при углах встречи (от нормали) не менее 15°.

Первоначально на И-16, СБ, ДБ-3 и другие машины устанавливали бронеспинки толщиной 6.5 мм из стали ИЗ. Однако боевое применение истребителей И-16 тип 10 с такой бронеспинкой в Испании показало, что она пробивалась не только 12,7-мм бронебойными пулями итальянских пулеметов «Бреда-САФАТ» (устанавливались на истребителе Fiat CR.32), но и 7,92-мм бронебойными пулями немецких MG17 (истребители Не51 и Bf 109). С учетом этого срочно была отработана цементованная броня толщиной 8,5 мм марки ХД, которая и стала стандартной для бронеспинок летчиков отечественных боевых самолетов. Бронеспинка защищала от пуль калибра 7-8 мм в задней полусфере в основном только по полету: в вертикальной плоскости – от 0° до ±5”, в горизонтальной плоскости – ±20°. Выбор толщины 8.5 мм определялся тем, что броня ХД(ц) толщиной 8 мм не пробивалась бронебойной пулей Б-30 при обстреле с дистанции 100 м по нормали (угол встречи 0°).

В ходе разработки схемы бронирования боевых самолетов конструкторам рекомендовалось применять лишь те марки брони, которые приняты на вооружение. При этом при толщинах свыше 6 мм требовалось использовать только цементованную броню. Для остальных толщин допускалось применение брони гомогенного типа.

Здесь следует сказать несколько слов об особенностях взаимодействия бронебойной пули с броней и технологии цементации брони.

При действии бронебойной пули по броне под углами, близкими к нормали, наиболее существенно проявляется соотношение твердости брони и бронебойной пули. Так, если твердость брони заметно уступает твердости пули, то их взаимодействие в основном определяется пластическими деформациями самой брони. Пуля при этом практически не деформируется, не разрушается и поэтому обладает максимальной проникающей способностью.

Если же твердость пули и брони примерно одинаковы, то процесс их взаимодействия характеризуется интенсивным дроблением и брони, и бронебойного сердечника пули. С лицевой стороны брони образуется кратер, а с тыльной стороны выпрессовывается пробка или возникает откол. Образование пробки в броне повышенной твердости облегчается вследствие ее сравнительно низкой вязкости. По этой причине гомогенная броня высокой твердости обладает недостаточной стойкостью к воздействию бронебойной пули.

Существенное повышение стойкости брони по нормали может быть достигнуто сочетанием материалов высокой твердости на ее лицевой поверхности и прочных, и достаточно пластичных материалов с тыльной стороны. В этом случае происходит дробление пули при взаимодействии с высокотвердым лицевым слоем и процесс образования откола и выпрессовывания пробки с тыльной стороны затрудняется или исключается.

Несколько иначе происходит процесс взаимодействия пули с броней при больших углах встречи. В начальной фазе этого процесса на пулю действует момент силы сопротивления брони, вызывающий ее разворот. Вследствие этого увеличивается площадь контакта пули с броней, что, в конечном счете, может привести к рикошету. В этих условиях лучшими защитными свойствами обладают материалы, сочетающие сравнительно высокие прочность и пластичность. При этом определенными преимуществами обладает броня повышенной толщины. Время взаимодействия пули с такой броней возрастает, что способствует ее развороту и рикошету. В этом случае особая твердость внешнего слоя цементованной брони (оказывающая существенное положительное влияние при взаимодействии с бронебойной пулей по нормали) играет даже отрицательную роль.

То есть, цементованная броня по сравнению с гомогенной броней имеет лучшую стойкость при углах встречи бронебойной пули с броней, близких к нормали (до 5-10”), и недостаточно эффективна при больших углах. Именно по этой причине броня данного типа нашла применение только для вертикальных броневых стенок со стороны задней полусферы, а для боковых бронеплит в основном применялась броня гомогенного типа.

Между тем с технологической точки зрения цементованная броня очень сложная и трудоемкая. Она трудно поддается правке и не штампуется. Цементованная броня при сварке имеет большую склонность к трещинообразованию.

Под цементацией понимают процесс поверхностного науглероживания брони. Лицевая поверхность брони насыщается углеродом и становится особо твердой. Науглероживание брони производится газообразными (коксовый газ и т.д.) или твердыми (карбюризатор) веществами. В зависимости от этого процесс цементации называют «газовой» или «твердой цементацией». Карбюризаторы изготовляются из березового угля, к которому примешиваются в определенной пропорции углекислые соли (углекислый барий, поташ, сода).

Штурмовик Ил-2.

Схема бронирования пикирующего бомбардировщика Пе-2.

Для цементации тонкие броневые заготовки или детали собираются в пакеты. Пакеты должны иметь как можно меньше неплотностей, чтобы газы, которые образуются из карбюризатора (без доступа воздуха), не выходили наружу. Цементация заготовок, деталей производится только с одной стороны.

Процесс цементации броневых плит, деталей проходит в железных или чугунных ящиках. Температура цементации находится обычно в пределах 900-950". При такой температуре производится выдержка, зависящая от требуемой глубины цементованного слоя. Продолжительность цементации – от 48 до 120 ч. При закалке цементованная броня дает коробление до 150 мм на 1 погонный метр. Вследствие высокой хрупкости цементованного слоя она чрезвычайно трудно поддается правке и дает большой брак по трещинам.

Производство цементованной брони требует наличия большого количества цементационных печей, специальных правильных вальцов, прессов, приспособлений, длительных сроков освоения и соответствующих кадров – опытных цементовщиков, правильщиков и т.д.

Цементованная броня не может применяться как силовой элемент конструкции самолета. Область ее использования ограничивается только съемными, навесными, отдельными плоскими щитками небольших размеров самой простой конфигурации – без вырезов, перемычек, больших отверстий и т.д.

К середине 1938 г. в ВИАМ под руководством С.Т. Кишкина и Н.М. Склярова разработали рецептуру гомогенной авиационной брони марки АБ-1, сочетавшей высокую стойкость против пуль нормального калибра с весьма высокой технологичностью. Броня имела хорошую ударную вязкость и позволяла изготавливать броневые детали путем горячей штамповки. Бронированные детали штамповались на воздухе, после чего охлаждались в масле, из закалочной ванны подавались обратно в штамп для окончательной доводки размеров. Это позволяло изготавливать детали двойной кривизны, сложных аэродинамических форм.

В отличие от цементованной брони, технология обработки стали АБ-1 никаких особых ограничений не накладывала. Детали могли вырезаться как на гильотинах, так и огнерезом. Форма деталей могла быть любой«при условии закруглений во входящих углах до 3-х кратной толщины». Детали могли быть как гнутыми, так и штампованными двоякой кривизны. Размер деталей ограничивался только размерами прокатанных листов – как правило, 2500х 1200 мм. Допускалась сварка с последующей термообработкой. При этом крепость шва достигала 100-125 кг/мм? . Твердость полностью термически обработанных деталей составляла 2,60-2,70 единиц по диаметру отпечатка Бринелля. После закалки детали сверловка отдельных отверстий была вполне возможна с помощью победитового сверла.

Опытный бронированный штурмовик Су-6 М-71 на заводских летных испытаниях. ЛИИ НКАП, сентябрь 1941 г.

Уже в феврале 1939 г. на заводе № 39 началась постройка двух штурмовиков БШ-2 АМ-35 конструкции ОКБ С.В. Ильюшина, а на машиностроительном заводе им. Орджоникидзе в Подольске – изготовление для них бронекорпусов из брони АБ-1.

Главной особенностью «летающего танка» являлся обтекаемый бронекорпус с поверхностью двойной кривизны. Мотор, водо-и маслорадиаторы, масло- и бензобаки, а также летчик и штурман находились внутри бронекорпуса. Помимо этого, мотор, бензобак, водо- и маслорадиаторы, бомбоотсеки и патронные ящики дополнительно прикрывались бронекапсулами. Для защиты летчика и штурмана на фонаре кабины устанавливались бронестекла. Толщина брони везде составляла 5 мм. Фюзеляж БШ-2 представлял собой деревянный монокок с работающей обшивкой. Крыло и стабилизатор были цельнометаллическими. Киль – деревянный, выполнялся за одно целое с фюзеляжем.

Первый опытный БШ-2 поднялся в воздух 2 октября, а второй – 30 декабря. В период с 30 марта по 19 апреля 1940 г. БШ-2 № 2 проходил государственные испытания в НИИ ВВС. 7 мая под председательством начальника НИИ ВВС Филина состоялось заседание Техсовета института по результатам испытаний. Делался вывод, что самолет по определяющим летно-боевым данным не вполне соответствовал требованиям.

Тем не менее, по предложению начальника отдела боевого применения НИИ ВВС полковника Шишкина рекомендовалось построить серию БШ-2 «…в количестве, достаточном для формирования одного штурмового авиаполка ВВС КА (то есть, 65 самолетов. – Прим. авт.) для проведения войсковых испытаний с целью освоения тактики боевого применения самолетов подобного типа».

На БШ-2 войсковой серии требовалось устранить все выявленные недостатки и не позднее 1 декабря предъявить самолеты на испытания. Кроме того, предлагалось на БШ-2 №1 установить мотор АМ-38 и дополнительный бензобак, улучшить продольную устойчивость самолета и обзор летчику, а на БШ-2 №2 – две пушки и два пулемета для стрельбы вперед. Самолеты следовало предъявить на государственные испытания не позднее 15 июня и 1 июля 1940 г. соответственно. Для определения пулестойкости бронекорпуса намечалось произвести его отстрел на полигоне, после чего уточнить схему распределения толщины брони.

15 мая начальник ГУАС КА комдив П.А. Алексеев утвердил отчет со следующей резолюцией: «Самолет БШ-2 (бронированный штурмовик) государственные испытания прошел удовлетворительно. Может быть использован в ВВС КА в качестве штурмовика-бомбардировщика ближнего действия при условии устранения недостатков».

К 12 сентября завод №39 получил первый кондиционный мотор АМ-38 для установки его на БШ-2 №1. Одновременно начались работы по переделке БШ-2 в одноместный вариант, что позволяло сделать бронекорпус более коротким и легким. При этом появлялась возможность установить внутри бронекорпуса позади летчика дополнительный бензобак, усилить бронирование и вооружение, сохранив полетный вес в пределах допустимого. Этот шаг решал как проблему вооружения ВВС КА современным типом боевого самолета, так и позволял сохранить за ОКБ С.В. Ильюшина мощную производственную базу. Но задание Ильюшину никто не отменял: БШ-2 по ТТТ должен быть двухместным.

К сожалению, УВВС КА должной принципиальности по поводу переделки БШ-2 не проявило, хотя военные представители на заводах своевременно докладывали о ходе работ по БШ-2. Одноместный штурмовик был узаконен приказом НКАП от 11 октября. Согласно приказу Ильюшин обязывался к 15 октября 1940 г. выпустить на заводские испытания БШ-2 №1 с АМ-38 в одноместном и в двухместном варианте. Уже на следующий день (!) после выхода приказа одноместный БШ-2 №1 впервые был поднят в воздух. Как и ожидалось, его летные данные стали лучше, чем у двухместного БШ-2. Однако в НИИ ВВС он не передавался ввиду неудовлетворительной работы мотора.

Одновременно в одноместный дорабатывался и второй экземпляр БШ-2, который готовился как эталон для серийного производства. Государственные испытания самолет (уже под обозначением Ил-2) с мотором АМ-38 проходил с 28 февраля по 20 марта 1941 г.

Бензобаки Ил-2 имели протектор. Для снижения вероятности пожара при прострелах бензобаков на самолете была смонтирована система заполнения их углекислотой. Баллон емкостью 2 л, наполненный жидкой углекислотой под давлением 150 атм, располагался в фюзеляже в закабинном отсеке и соединялся трубопроводами с каждым из бензобаков. Запорный кран углекислотной установки открывался летчиком после взлета и набора высоты и оставался открытым на протяжение всего полета.

Изменили распределение толщины брони бронекорпуса: передняя часть – 4-5 мм, кабинный пояс – 5-6 мм, задняя стенка – 12 мм.

Кроме того, в серии на лобовой части фонаря кабины предполагалось установить бронестекла толщиной 64 мм, за головой летчика – заголовник из прозрачной брони толщиной 55 мм, а на подвижной части фонаря – боковины из 6-мм брони.

По летно-боевым данным Ил-2 АМ-38 превосходил БШ-2 АМ-35. Горизонтальная и вертикальная скорости возросли, маневренность повысилась. Взлет и посадка стали более простыми. Считалось, что бронекорпус Ил-2 обеспечит надежную защиту от бронебойных пуль нормального калибра и частично от крупнокалиберных пуль 12-13 мм. Несмотря на выявленные недостатки, в акте от 16 апреля делался вывод, что Ил-2 АМ-38 «по вооружению и летно-техническим данным вполне отвечает требованиям, предъявляемым к самолету поля боя».

Отметим, что параллельно в ОКБ П.О. Сухого создавался одноместный бронированный штурмовик Су-6 с мотором М-71. Как следует из документов, его схема бронирования рассчитывалась уже на защиту от крупнокалиберных бронебойных пуль 12-13 мм. Броневая кабина Су-6 (объект «82») была разработана 9-м отделом НИИ-48 и там же собрана. Она изготавливалась из гомогенной брони с толщиной стенок от 6 до 15 мм. Общий вес брони достигал 566 кг.

Со стороны задней полусферы летчик защищался бронеспинкой толщиной 15 мм, бронезаголовником (15 мм) и броненадголовником (10 мм сверху и 8 мм с боков). Туловище прикрывалось бронебоковинами, каждая из которых состояла из двух сварных частей: боковой толщиной 8 мм и части, примыкающей к бронеспинке, толщиной 15 мм. Боковины крепились к бронеспинке на болтах. Защита летчика снизу обеспечивалась бензобаком, расположенным под полом кабины в броневой коробке. Коробка имела толщины: снизу – 6 мм, спереди и сзади – 15 мм, с боков – 8 мм. Спереди в козырьке летчика была установлена вертикальная плита из прозрачной брони толщиной 65 мм. Шпангоуты и обшивка отсека фюзеляжа имели броневую защиту из Cr-Мо 2-мм стали.

Полигонные испытания броневая кабина в отсеке фюзеляжа самолета Су-6 прошла 22 февраля 1941 г. на полигоне в Колпино. Стрельба велась пулями калибра 7,62 мм (обычная образца 1908 г. и бронебойная типа Б-30) с дистанции 50 и 200 м, а также бронебойными пулями калибра 12,7 мм типа ДК с дистанции 400, 300 и 200 м. Углы обстрела бронекорпуса составляли: 30"- для задней брони, бронеспинки и передней брони бензобака, 45’- для боковой брони бензобака и кабины летчика, и 70" – для днища кабины.

Программа испытаний предусматривала попадание под углом по местам, наиболее опасным в смысле разрушения креплений, а также по всей площади деталей. По результатам обстрела был сделан вывод, что «конструкция Су-6 в целом, несмотря на жесткие условия испытаний обстрелом пулями разного давления и калибра, оказалась вполне надежной, как в отношении прочности самой конструкции, так и бронезащиты». Основные крепления брони к самолету и брони между собой были вполне прочными. Отмечалось, что предложенная НИИ-48 совместно с заводом №289 бронезащита шпангоутов, лонжеронов и обшивки вполне надежно предохраняла их от разрушения свинцовыми брызгами и осколками пуль Б-30 и ДК. Требовалось отработать толщину брони для коробки бензобака в сторону ее уменьшения.

Подтверждалось, что схема бронирования Су-6 гарантирует защиту летчика и бензобака от пуль калибра 12-13 мм в следующих секторах обстрела: сзади в вертикальной плоскости – до +45", в горизонтальной плоскости – ±30°, спереди сверху – 15" и с боков – до 30", снизу – вся полусфера.

К началу 1941 г. на серийное производство была поставлена броня следующих толщин: гомогенная – 4,4,5, 5, 6 и 6,5 мм, цементованная – 8, 8,5, 12, 13,5 и 15 мм. Соответственно, все истребители современного типа (МиГ-3, Як-1, ЛаГГ-3) имели бронеспинку летчика из цементованной брони толщиной 8,5 мм. Увеличить площадь бронирования и угловую защищенность возможности не представлялось, так как рост веса приводил к снижению летных данных – запасов по мощности моторов не было.

Ближний бомбардировщик Су-2 получил бронеспинку летчика толщиной 8,5 мм и броневые плиты 8,5 и 4 мм, которые прикрывали летчика и штурмана со стороны задней полусферы в непростреливаемой пулеметом штурмана зоне.

Отсек фюзеляжа с броневой кабиной штурмовика Су-6 М-71 после испытаний обстрелом в НИИ-48, февраль 1941 г.

На фронтовом пикирующем бомбардировщике Пе-2 система бронезащиты была более мощная. Летчик имел 13,5-мм бронеспинку, 4,5-мм бронесиденье и 8,5-мм бронезаголовник. Штурман со стороны задней полусферы защищался вертикальной бронеплитой толщиной 8 мм и имел 13,5-мм подлокотник. Стрелок-радист прикрывался снизу 4,5-мм бронеплитой в районе люковой пулеметной установки и со стороны задней полусферы сверху и сзади верхними и нижней вертикальной бронеплитами толщиной по 8,5 мм.

На дальнем бомбардировщике ДБ-Зф имелись: бронеспинка летчика толщиной 8,5 мм, бронеплиты толщиной 5 мм над головой летчика поверх фонаря кабины, шесть бронеплит по 5 мм каждая, прикрывающие стрелка со стороны задней полусферы, снизу и с боков.

На четырехмоторном Пе-8 устанавливались две 8-мм бронеспинки первого и второго пилота и четыре 12-мм бронеплиты, две из которых защищали подшассийных стрелков со стороны задней полусферы сверху и две – переднего стрелка сзади сверху. Остальные члены экипажа бронезащиты не имели.

Наиболее совершенную схему бронирования среди бомбардировщиков к началу войны имел опытный самолет «103» (будущий Ту-2). Летчик защищался со стороны задней полусферы бронеспинкой и вертикальной бронеплитой толщиной по 15 мм, штурман – вертикальными бронеплитами толщиной 8 и 15 мм, верхний стрелок – бронеплитами толщиной 12 и 15 мм, нижний стрелок – тремя бронеплитами толщиной 6,12 и 15 мм.

В 1936 г. в НИИ пластмасс Наркомата химической промышленности СССР был синтезирован отечественный плексиглас (органическое стекло). На основе этого материала было разработано прозрачное бронестекло, состоящее из внешнего слоя толщиной 30-35 мм, набранного из отдельных плиток (таблеток) закаленного силикатного стекла (сталинита) небольших размеров (до 100x150 мм), приклеенных к толстой «подушке» из оргстекла толщиной 30 мм. Таблетирование внешнего слоя бронестекла обеспечивало необходимую локализацию повреждений. Во всяком случае, так в то время считали.

21 мая 1939 г. нарком химической промышленности М.Ф. Денисов доложил наркому обороны маршалу К.Е. Ворошилову о завершении на заводе К-4 (г. Ленинград) разработки и испытаний совместно с НИИ ВВС прозрачной авиационной брони «для защиты летчика от пулеметного огня противника». Денисов обращал внимание наркома на следующее обстоятельство: «Прозрачная броня получена впервые в СССР. О существовании прозрачной брони заграницей у нас сведений нет».

Эта броня представляла собой «комбинацию из слоя органического стекла (подушка) и наклеенного на нее силикатного стекла «сталинит» в виде отдельных таблеток». Удельный вес полученного стекла достигал 1846-1850 кг/м3 .

Изготовленные на заводе К-4 «образцы и опытные детали брони прошли вполне удовлетворительно полигонные и летные испытания в НИИ ВВС». К этому времени для самолета И-16 отработали пять различных вариантов козырьков с плоскими боковыми гранями и прозрачной броней в лобовой части толщиной 62-64 мм.

Бронестекло показало весьма неплохую пулестойкость. Так, при стрельбе из винтовки калибра 7,62 мм образца 1891/30 г. бронебойной пулей Б-30 тыльная прочность опытных образцов прозрачной брони толщиной 60-65 мм сохранялась на дистанции 400 м под углом встречи 0°, на дистанции 200 м – 30° и выше, а на дистанции 100 м – 45° и более.

2-мм стальной экран, защищающий обшивку фюзеляжа Су-6 от осколков и свинцовых брызг.

Результат действия осколков на незащищенную обшивку фюзеляжа самолета Су-6 (слева – правый борт, справа – левый борт).

С целью отладки технологии производства и уточнения эксплуатационных качеств авиационной прозрачной брони Денисов предлагал организовать выпуск деталей бронекозырьков серийных самолетов, для чего подготовить специальное постановление Комитета обороны при СНК СССР. Ознакомившись с докладом М.Ф. Денисова и приложенным к нему проектом постановления «По вопросу производства комбинированной прозрачной брони для авиации», маршал К.Е. Ворошилов 20 июля 1939 г. обратился к председателю СНК СССР В.М. Молотову с просьбой «рассмотреть предложение тов. Денисова на ближайшем заседании КО».

Пока шло рассмотрение этого вопроса и подготовка необходимых решений по нему, в НИИ ВВС провели дополнительные испытания прозрачной авиаброни и изготовленного из нее козырька, установленного на И-16. Основной вывод сводился к тому, что вес бронекозырька (10,8 кг) излишне большой для самолетов-истребителей, а пулестойкость прозрачной брони все же недостаточна для обеспечения надежной защиты летчика от огня стрелков современных бомбардировщиков. В то же время бронеспинка летчика себя оправдывала. При этом вес металлической и прозрачной брони (бронеспинка, бронекозырек), по мнению летчиков, не должен был превышать 48-50 кг. В противном случае отрицательное влияние бронирования на маневренность И-16 становилось уже заметным.

Учитывая результаты этих испытаний, К.Е. Ворошилов 27 сентября официально довел до сведения первого заместителя СНК СССР Н.А. Вознесенского, что «запуск в массовое серийное производство прозрачной брони НКО считает преждевременным». Требовалось продолжить работу по снижению веса прозрачной брони, по отработке новых конструкций бронекозырьков повышенной пулестойкости и изысканию возможности использования прозрачной брони на самолетах штурмовой авиации.

В течение следующего года были изучены и рекомендованы к внедрению в серийное производство несколько конструкций прозрачных бронекозырьков для бронированного штурмовика Ил-2 и истребителей МиГ-3, Як-1 и ЛаГГ-3. В итоге остановились на бронестекле типа К-4 толщиной 64 мм. Детали из такого стекла обеспечивали требуемую защиту от бронебойных пуль нормального калибра и вполне приемлемый вес. Например,комплект прозрачной брони для ЛаГГ-3 весил 9 кг, а для Як-1 – 6 кг.

Конструкции бронекозырьков истребителей и Ил-2 отличались. Внешний слой бронестекла для Ил-2 выполнялся из отдельных таблеток (100x150 мм) для лучшей локализации повреждений, а бронестекла истребителей для лучшей видимости – из одной таблетки по размерам лобовой части фонаря кабины летчика.

Как следует из материалов полигонных испытаний в июне 1941 г., на обстрел пулями нормального калибра типа Б-30, серийное прозрачное бронестекло производства завода К-4 толщиной 64 мм обеспечивало полную тыльную прочность при обстреле с дистанции 100 м при углах встречи 40° и выше. Так, лобовые бронестекла фонаря кабины пилота Ил-2 выдерживали три попадания бронебойной пули Б-30 под углом встречи 40°. При каждом попадании разрушалась одна таблетка, но сквозного пробития не было. При попадании одной пули в прозрачный бронезаголовник толщиной 55 мм под углом встречи 0° разрушились две таблетки, но тыльная прочность комплекта брони сохранилась полностью.

2 апреля 1941 г. начальник НИИ ВВС КА генерал-майор А.И. Филин доложил начальнику ВВС КА генерал-лейтенанту П.В. Рычагову о состоянии научно-исследовательских опытных работ по авиационной броне.

В авиационном отделе НИИ-48 Наркомата судостроения (НКСП) были развернуты работы по изысканию возможности получения авиационной брони, защищающей от пуль калибра 12,7 мм и бронебойно-зажигательных снарядов калибра 20 и 23 мм.

К началу 1941 г. удалось отработать цементованную броню несколько толщин. При полигонных отстрелах броня толщиной 12,5 мм удерживала по нормали бронебойную пулю калибра 12,7 мм (ДК) с дистанции 450 м, толщиной 13,5 мм – с дистанции 400 м, а бронелист толщиной 14,5 мм – с дистанции 350 м.

Отмечалось, что при получении соответствующего заказа НИИ-48 может немедленно приступить к изготовлению бронедеталей для самолетов из этой брони и подать их в течение двухнедельного срока. Кроме того, в НИИ-48 отработали бронеконструкцию самолета Су-6 и приступили к изготовлению первого экземпляра бронекабины для государственных полигонных испытаний.

Учитывая высокую квалификацию и достаточное число «инженеров-специалистов по броне», а также наличие опытно-экспериментальной базы на Ижорском заводе, где могли изготовлять «все опытные бронедетали и бронеконструкции перед запуском их в серийное производство», предлагалось использовать кадры института «в широких масштабах в качестве консультантов на самолетостроительных заводах и на макетных комиссиях». В этой связи НИИ-48 получил задание подготовить все необходимые мероприятия по производству бронедеталей для самолетов Як-1, ЛаГГ-3, МиГ-3, Су-2, Пе-2, Ер-2 и ТБ-7 в соответствии со схемами бронирования, разработанных НИИ ВВС КА.

Требовалось также «форсировать проведение опытных работ по изысканию брони против снарядов калибра 20-23 мм, закончив их не позднее 1 июля 1941 г., а также поставить работы по изысканию брони против снарядов калибра 37 мм».

В мае 1941 г. намечалось провести специальное техническое совещание с конструкторами самолетных заводов по вопросам применения брони, а также дооснастить авиационный отдел НИИ-48 необходимым оборудованием и материалами. В частности, «для более продуктивного выполнения заказов по опытным и научно-исследовательским работам НИИ №48» предполагалось выделить институту 2-3 пушки калибра 20-23 мм и пулемет калибра 12,7 мм с соответствующим количеством боеприпасов.

Основной производитель прозрачного бронестекла – ленинградский завод К-4 -главным образом был занят выпуском серийных козырьков из прозрачной брони для Ил-2. Здесь завод не испытывал затруднений и квартальный план по козырькам выполнил полностью. Причем выполнение этого серийного заказа производилось силами спецлаборатории завода, поэтому до 1 апреля завод К-4 совершенно не занимался научно-исследовательскими и опытными работами. С апреля намечалось ввести в строй ряд новых цехов, переоборудование которых уже завершалось. После передачи серийного заказа в эти цеха спецлаборатория могла приступить к развертыванию исследовательских и опытных работ.

Перед спецлабораторией завода была поставлена задача – «срочно изыскать прозрачную броню против пуль калибра 12,7 мм». Для этого требовалось «немедленно установить связь с Институтом стекла и в частности с профессорами Ботвинкиным и Китайгородским и использовать их для разработки сверхпрочных силикатных стекол для повышения пулестойкости прозрачной брони против пуль калибра 12,7 мм». Одновременно предлагалось «развернуть работы по использованию для прозрачной брони нового органического стекла ЭСКАПОН, разработанного Ленинградским Физико-техническим институтом, вместо применяющегося плексигласа». По физико-механическим свойствам ЭСКАПОН не уступал обычному плексигласу, но был в 10-15 раз дешевле его и легче на 20%.

Для обеспечения сроков оснащения серийных самолетов бронекозырьками от дирекции завода требовалось, не дожидаясь поступления неорганического стекла, «немедленно связаться с самолетными заводами (№№ 1,21, 23, 289 и др.), получить от них чертежи бронекозырьков и приступить к изготовлению макетов козырьков только из органического стекла». Кроме того, предлагалось к 20-25 апреля 1941 г. разработать «Руководство по применению прозрачной брони на самолетах для конструкторов СКБ».

Учитывая первый опыт разработки серьезных бронеконструкций, НИИ ВВС предлагал «оформить приказом по НКАП и НКСП следующий порядок прохождения опытных бронедеталей и бронеконструкций: при разработке бронезащиты на самолете обязательно вызывать броневиков-технологов из НИИ-48, которые окончательно согласовывают технологические вопросы бронедеталей и визируют чертежи». После утверждения чертежей в НИИ ВВС установочные партии бронедеталей должны были изготавливаться в НИИ-48.

Одновременно требовалось «распоряжением НКАП гое. Шахурина обязать конструкторов самолетных заводов в 2-х недельный срок разработать чертежи бронедеталей из металлической и прозрачной брони ко всем серийным и опытным самолетам, в соответствии со схемой бронирования, разработанной НИИ ВВС КА, и сдать заказ на изготовление их в НИИ-48 и на заводах: Ижорском и К-4».

Считалось необходимым «просить распоряжения Наркома Судостроения и наркома Химической промышленности форсировать проведение опытных и исследовательских работ по разработке металлической брони для калибров 20-23 мм и прозрачной брони для калибров 12,7 мм с таким расчетом, чтобы закончить их к 1 августа текущего года».

Места попаданий в бронедетали Су-6 в ходе испытаний: вид спереди (слева вверху), сзади (справа вверху), справа и слева по полету (слева и справа внизу).