Самолет И-153

     Как мы  уже  указывали,  дальнейшим  развитием  самолета  "И-5"  явился
самолет  "И-15", который имел  более мощный двигатель и несколько улучшенную
аэродинамику.  У  самолета  "И-153"  кроме  дальнейшего  повышения  мощности
двигателя   воздушного   охлаждения   была   более   существенно    улучшена
аэродинамика. Поэтому  мы не будем приводить характеристики самолета "И-15",
а прямо перейдем  к самолету "И-153", у которого  маневренные характеристики
были наиболее высокими и который был последним из маневренных бипланов.
     Оба самолета, "И-15" и  "И-153", были сконструированы  под руководством
Н. Н. Поликарпова.  Схема самолета "И-153" приведена на рис. 19, его  поляра
была приведена на рис.  15; она отличается от  поляры самолета "И-5"  только
меньшим значением  Сх  и  тем, что аэродинамическое  качество повысилось  до
значения  К=11. Характеристика  полезной мощности  была построена для  винта
изменяемого  шага   при   условии  сохранения  постоянного   числа  оборотов
независимо от высоты и скорости полета.

     Рис. 18. Характеристики маневренности самолета "И-5" на малой высоте

     Рис. 19. Схема истребителя "И-153"
     Расчет горизонтальных и  вертикальных скоростей производился по графику
полезных   и   потребных   мощностей.   При   расчете  потребных   мощностей
Nпoтp=QV/75  подъемная  сила   самолета  определялась   с  учетом
вертикальной составляющей тяги, при использовании геометрического построения
на поляре, предложенного Н. Е. Жуковским (рис. 20).
     На рис. 21 приведены горизонтальные скорости полета  и время подъема на
высоты.  Как  видно  из  графика, скороподъемность  самолета очень  высокая.
Скорость отрыва при  взлете  равна около 35 м/сек при среднем  значении силы
тяги 850 кГ; среднее ускорение при разбеге  jср=3,8 м/сек2, время
разбега -- 9 сек и длина разбега около 160 м.
     Расчет характеристик маневренности на малой  высоте производим таким же
методом,  как делали  это  для самолета "И-5" (рис. 22). На этом  же графике
нанесена    характеристика     перегрузки,     допустимой     по     условию
Cyдoп=0,85Сумах, nу  доп = Cyдoп
qS/G.

     Рис. 20. Поляры самолета "И-153" без тяги и с тягой

     Рис. 21. Характеристики скоростей и скороподъемности самолета "И-153"

     Рис. 22. Характеристики маневренности самолета "И-153" на малой высоте
     Затем,  как  мы  это уже делали ранее, находим радиус  виража  и  время
совершения полного круга; эти расчеты производились для полетного веса  1700
кГ.  Как  видно  из  графика,  максимальная  перегрузка  доходит  до  3,6  и
минимальное время виража составляет около  11 сек, т. е. почти такое же, как
и у самолета "И-5".
     У самолета  "И-153", как  это было и у  самолета "И-15",  верхнее крыло
сделано по схеме "чайка", т. е. оно не проходит над фюзеляжем, как  это было
типично для бипланов, а  выгибается и примыкает  к фюзеляжу. Это сделано для
улучшения  обзора вперед, что  очень  важно для истребителя. Благодаря такой
схеме образуется не  только значительная боковая поверхность, но, сливаясь с
фюзеляжем,  эта поверхность придает крылу  более высокое удлинение. Основные
крылья, которые не  дают боковой силы,  экранируют  боковые  поверхности как
шайбы и тоже увеличивают их удлинение.
     В  результате  расчета было получено, что аэродинамическое  качество  в
боковом  направлении, т.  е.  соотношение  коэффициента  боковой  силы  Cz и
коэффициента  сопротивления Cх имеет  величину 3,5--  4,0. Градиент  боковой
силы меньше градиента подъемной силы примерно в пять раз. Эффективный размах
боковых  поверхностей благодаря  экранирующему  действию  крыльев  получился
равным около  3  м и  тогда максимальное  значение боковой силы  оказывается
равным около  2000 кГ, т.  е. больше веса самолета. Благодаря  этому самолет
"И-153" был способен летать по горизонтали с креном 90о, т. е. на
боку. Подобный своеобразный вид полета выполнялся практически.

     Самолет И-16

     Как мы уже указывали, намерением конструктора Н. Н. Поликарпова было --
совместить  в  самолете  "И-16" скоростные и  маневренные  качества. Это ему
удалось  в основном  осуществить.  Схема самолета приведена  на  рис. 23,  а
основные характеристики  даны  в  табл.  3.  С  тем же  двигателем, что и  у
самолета  "И-153", самолет  "И-16" (модификации 1938  г.)  имел почти тот же
вес, но площадь крыльев у  него была в полтора раза меньше,  чем  у самолета
"И-153". Размах крыльев у обоих самолетов был одинаковым.
     Таким образом, основное  отличие  самолета  "И-16" от самолета  "И-153"
состояло  в  большей величине удельной нагрузки  на крыло и меньшем значении
приведенной  вредной площади  F0. Благодаря  этим особенностям  у
самолета "И-16" оказалась  более высокая максимальная скорость -- на 10%, но
и более высокая минимальная скорость -- примерно на 20%.
     Профилем  крыла  самолета  "И-16"   был  профиль   "Кларк-YH",  который
характерен несколько отогнутой вверх задней кромкой; на рис. 24 показан этот
профиль в среднем сечении и поляра самолета.
     Характеристику тяги можно взять из расчета самолета  "И-153", поскольку
двигатели у этих самолетов одинаковые.  Значения силы тяги P=75N/V приведены
на рис. 25.  Дальнейший расчет производим, исходя из значений подъемных сил,
способ  определения  которых  был уже  изложен  ранее,  но  этот  расчет  мы
повторяем для ряда высот от 0 до 11 км (рис. 26).
     Пользуясь этим  графиком, мы можем определять характеристики маневра на
любых скоростях и высотах при желаемых  полетных весах. Исходя из веса  1750
кГ и  задаваясь значениями перегрузок ny = 1; 1,5; 2, 2,5 и 3, мы
находим подъемные  силы  и скорости полета  на различных  высотах.  По  этим
материалам  строим  график  скоростей по высотам  при  указанных перегрузках
(рис.  27),  который  дает  области   маневрирования  и  позволяет  получить
характеристики маневрирования при всех скоростях и высотах.

     Рис 23 Схема истребителя "И-16"
     Характеристики  маневренности  самолета  приведены на рис.  28,  причем
вместо радиусов и времени виража даны значения угловой  скорости  при вираже
w=gnгор/V. На  тот же график  нанесены значения  угловой скорости
при вираже для самолета "И-153".