«Райт-Циклон» в начале 30-х годов был одним из самых совершенных моторов в мире, при этом его конструкция являлась технологически простой и надежной. К его особенностям относились: мощное оребрение цилиндров, сниженный расход воздуха на охлаждение и др. Интересной особенностью были выхлопные клапаны с охлажденным натрием. При работе мотора расплавленный натрий переносил тепло от нагретой тарелки клапана к менее нагретому штоку и от него через клапанную втулку к головке цилиндра, что существенно снижало температуру клапана и повышало его надежность.
Эта техническая новинка давала возможность существенного форсирования и модернизации. По своей конструкции моторы «Райт— Циклон» являлись высотными и имели регуляторы давления наддува, которые освобождали летчика от необходимости вручную поддерживать эту функцию в полете. Кроме того, двигатель осуществлял вывод масла под давлением для управления винтом, который при взлете мог быть установлен на малый шаг переключением крана. На большой шаг винт устанавливался автоматически действием центробежных сил на его лопасти при увеличении скорости. Естественно, это улучшало характеристики самолета при взлете и наборе высоты, снижало нагрузки на двигатель и было первым шагом к применению винтов с переменным шагом.
Дело в том, что чем больше шаг винта, тем больший объем воздуха захватывают лопасти, однако, вследствие увеличения противодействия, тем больше нагрузка на двигатель и меньше скорость вращения винта (обороты).
Для самолета шаг винта функционально является аналогом коробки передач в автомобиле. Увеличение шага приводит к увеличению тяги винта, уменьшение шага винта уменьшает тягу. Однако при маленькой скорости движения и большом шаге винта (близком к 85° относительно плоскости винта) на лопастях формировался срыв потока, и скорость движения увеличивалась очень медленно, так как лопасти просто перемешивали воздух, создавая очень маленькую тягу. Напротив, в случае маленького шага (5-10°) и высокой скорости полета лопасти захватывали малый объем воздуха и скорость воздушного потока, создаваемого винтом, приближалась к скорости движения набегающего воздуха, остатки которого врезались в винт и тормозили полет. В связи с этим пилотам 30-40-х годов приходилось постоянно следить за скоростью, шагом винта и оборотами двигателя. Манипулируя оборотами и шагом винта, в зависимости от скорости полета, можно было добиться меньших оборотов двигателя при высокой скорости, при этом скорость не падала, а даже увеличивалась.
Важным моментом был также ресурс двигателя. Авиационные агрегаты, в отличие от автомобильных, постоянно работали при сильных перегрузках, что быстро приводило к износу поршней и поршневых колец, сжиганию клапанов. Все это сначала приводило к уменьшению степени сжатия, падению мощности, а затем и к выходу из строя. Первый мотор М-25, выпущенный в Перми, имел по техпаспорту ресурс всего 100 ч. работы, в феврале 1933 года этот показатель был увеличен до 150 ч., а в апреле — уже до 350 ч. На тот момент это был самый большой ресурс работы для отечественного мотора.
Тем временем в Горьком в начале 1935 года было не до М-25. Завод занимался в основном доделкой и доведением до ума четырех десятков машин, выпущенных в прошлом году, поскольку лишь единицы из них были приняты военной приемкой. Параллельно небольшими партиями собирались и новые «тип 4».
А в Москве 25 апреля сборочный цех авиазавода № 39 покинул И-16 № 123954[41] с двигателем М-25. Внешне он напоминал третий опытный образец с «Райт — Циклоном», но с измененным капотом с подвижными лобовыми створками. Элеронная щель была заделана, а клапаны-обтекатели вдоль всего размаха оперения сменились маленькими крышками на узлах навески рулей. Новый капот двигателя стал иметь четко выраженную конусную форму. Проход воздуха, охлаждающего цилиндры двигателя, осуществлялся через девять отверстий в лобовой части капота. Для выхода же имелось восемь отверстий на боковых крышках капота с приклепанными внутри тоннелями. В эти же отверстия были выведены и выхлопные патрубки. При этом их концы устанавливались вровень с линией капота, в отличие от И-16 тип 4, где капот быстро загрязнялся копотью от выхлопов, очистить которую было практически невозможно. Кок-обтекатель воздушного винта имел в основании диаметр 53 см, в вершине его крепился специальный храповик для запуска двигателя от автомобильного стартера[42].
Конструктивно И-16 выглядел следующим образом. Фюзеляж представлял собой деревянный полумонокок — конструкция, в которой нагрузки несут как внешняя тонкостенная оболочка, так и подкрепляющий ее силовой каркас, состоящий из 11 поперечных шпангоутов и продольных стрингеров. Шпангоуты выклеивались из фанеры, а наружная обшивка изготовлялась из березового шпона.
Двухлонжеронное крыло состояло из дюралевого[43] центроплана, обшитого снизу дюралюминиевым листом толщиной 0,5 мм, а сверху фанерой, а также двух съемных консолей. Конструкция элеронов на крыльях и рулей высоты состояла из трубчатого каркаса, покрытого полотняной обшивкой. Эти механизмы приводились в движение сложной системой тросов и жестких тяг.
Торможение самолета на взлетной полосе осуществлялось, как у автомобиля, колесами, а повороты управляемым задним стальным костылем с резиново — пластинчатой амортизацией. Последние оставляли на аэродромах характерные вспаханные полосы.
Самолет был подвергнут тщательным заводским испытаниям, значительную долю полетов снова выполнил летчик-испытатель Валерий Чкалов. Несмотря на то что вес машины вырос на 87 кг по сравнению с типом 4 (1432 против 1345 кг), динамические характеристики значительно улучшились. Истребитель развивал максимальную скорость 456 км/ч на высоте 3 км[44]. Фактически этот И-16 стал головным в серии «тип 5» и именно в таком виде был рекомендован к дальнейшему производству. Однако № 123954 все же был штучным экземпляром, собранным вручную. Серийные машины, естественно, отличались гораздо худшим качеством сборки и зачастую не могли выдавать показатели, свойственные опытным и головным машинам.
Любопытно, что весной 1935 года рассматривалось два проекта установки на И–16 более мощных моторов. Первый вариант предполагал использование французского двигателя Гном-Рон «Мистраль-Мажор» мощностью 850 л. с. Расчетная скорость на высоте 3 км ожидалась около 485 км/ч. Второй вариант предполагал установку нового американского мотора «Райт-Циклон» F-54, с которым максимальная скорость могла возрасти до 475 км/ч. Проекты имели названия соответственно ЦКБ-25 и ЦКБ-29. Однако запустить указанные двигатели в производство не представилось возможным.
Тем временем И-16 тип 4 начали постепенно поступать в строевые части. Летчики, привыкшие к бипланам и еще недавно освоившие поликарповекий И-5, поначалу отнеслись к новой машине с недоверием. Будущий летчик-ас Георгий Захаров[45], впервые увидевший И-16 и И-15 осенью 1935 года, вспоминал:
«Прекрасно помню тот воскресный день — ясный и теплый, несмотря на позднюю осень. Полетов в воскресенье у нас не было, и летчики гуляли по авиагородку, а самые закаленные все еще ходили на пляж. И вдруг раздался гул моторов. Гул шел от моря, постепенно нарастая: самолет (а может, их было много — судя по мощному гулу, их должно было быть много) явно приближался к летному полю высшей командирской школы. Летчики искали машину глазами, всех этот гул насторожил — ни один из известных нам в ту пору самолетов не мог так гудеть.
И действительно, самолеты — их оказалось два — удивили своими непривычными очертаниями. Подобных машин я раньше никогда не видел и даже не слышал о том, что такие есть. Я знал бипланы с двигателем водяного охлаждения — они были остроносые и имели обтекаемую, сигарообразную форму фюзеляжа. Эти же два самолета были с тупыми, словно обрубленными, носами, но во всем остальном сильно различались между собой. Один из них все-таки отвечал нашему привычному представлению о самолете: это был биплан, отчетливо просматривались две пары крыльев, шасси.
Но другой! Другой поражал воображение: это вообще был какой-то летающий снаряд — одна пара крыльев и … никаких колес! Когда он шел на тебя в лоб со снижением, пара крыльев превращалась в два едва заметных штриха и казалось, что мчится метеор. Два крыла вместо четырех — еще куда ни шло, подумал я тогда. Но как этот «метеор» сядет без шасси?!
После пилотажа над аэродромом самолеты пошли на посадку. Мы кинулись смотреть, как же он будет садиться. К нашему удивлению, после третьего разворота под самолетом появилось шасси, и он благополучно приземлился. Самолетам показали, куда рулить к ангару, и быстро их спрятали: рассмотреть новые машины нам не дали. Я только узнал, что биплан — это И-15. За характерный излом верхнего крыла его уже назвали «чайка». А другой самолет — моноплан с убирающимся шасси — это И-16.
