В августе 1942 г. на государственные испытания поступил противотанковый самолёт с мотором М-105ПФ и винтом ВИШ-61П. На машине имелись доработанные рули высоты и поворота с аэродинамической компенсацией, снизившей нагрузки на органы управления, частично убирающийся костыль и пять бензобаков. На крыле установили бомбодержатели и предкрылки. Кроме 37-мм пушки Ш-37 самолёт вооружался одним пулемётом БС с боекомплектом 140 патронов.
Вид на К-37 спереди.
ЛаГГ-3 № 31213445 с мотором М-105ПФ и винтом ВИШ-105СВ. Он был вооружён пушкой НС-37 и пулемётом БС. Государственные испытания, август 1942 г.
Носовая часть самолёта № 31213445. Хорошо видны выпущенные предкрылки и индивидуальные выхлопные патрубки.
Установка 37-мм пушки НС-37 и 12,7-мм пулемёта БС. Панели капота сняты.
С 25 августа по 1 сентября 1942 г. этот ЛаГГ-3 прошёл государственные испытания, показавшие, что применение предкрылков и аэродинамической компенсации рулей облегчило управление самолётом (хотя управление рулём поворота оставалось ещё довольно тяжёлым); время виража, несмотря на увеличение полётного веса, сохранилось прежним; улучшилась поперечная устойчивость. Самолёт без проблем пикировал под углом 60° с приборной скоростью 650 км/ч. Наивыгоднейшими для атаки углами были 30–40°. Стрельба из 37-мм пушки не раскачивала машину и, соответственно, не влияла на точность прицеливания, что было особенно важно для борьбы с бронетехникой.
В заключении отчёта отмечалось, что самолёт может использоваться для поражения танков и бронемашин с бронёй толщиной до 40 мм, а также живой силы и техники противника. Несмотря на это, ЛаГГ-3 с пушкой Ш-37 дальнейшего развития не получил, хотя чуть позже на этом истребителе испытывалась пушка калибра 45 мм, созданная на базе Ш-37 путём замены ствола. Причина заключалась в появлении более совершенного орудия — НС-37 конструкции Нудельмана и Суранова.
ЛаГГ-3 с НС-37 успешно прошёл государственные испытания, но на вооружение пушку приняли лишь 30 декабря 1942 г. Тем не менее завод № 21 построил 15 ЛаГГ-3 с НС-37. По сравнению с машинами, оснащёнными Ш-37, они получились значительно легче. В связи с переходом завода № 21 на выпуск Ла-5 последующее производство противотанковых ЛаГГ-3 осуществлялось в Тбилиси.
ИСТРЕБИТЕЛИ ИЗ ТБИЛИСИ
Осенью 1942 г. ЛаГГ-3 продолжали строить только в Тбилиси. ГКО вновь потребовал повысить лётные качества машины. Следовало увеличить скорость, снизить вес, улучшить манёвренность и взлётно-посадочные характеристики. Завод № 31 обязали внедрить в серийное производство ЛаГГ-3 сначала весом 2850 кг, а к середине ноября облегчить самолёт ещё на 100 кг. Главному конструктору предприятия Горбунову пришлось приложить массу усилий для выполнения этого распоряжения. Рапортуя о результатах, из НКАП направили Сталину доклад, в котором отмечалось, что вес истребителя действительно снижен на 120 кг, введение аэродинамических усовершенствований даёт увеличение скорости на 30 км/ч, а Горбунов продолжает работу по снижению веса. Планировалось, что с 25 ноября завод № 31 будет серийно выпускать самолёты с весом 2850 кг вместо истребителей весом 3160 кг, которые изготавливали ранее горьковчане.
ЛаГГ-3 66-й серии завода № 31.
Некоторое улучшение аэродинамики должно было обеспечиваться введением уборки хвостового колеса. На опытном образце И-301 оно поднималось в фюзеляж, позднее из-за недостаточной надёжности перешли к неубирающемуся варианту. Теперь его опять стали складывать, но несколько иначе. Внешне это выразилось в появлении выпуклых створок, закрывающих костыль в полётном положении. Все самолёты после 35-й серии отличались убирающимся хвостовым колесом.
Облегчение ЛаГГ-3 позволило ускорить набор высоты 5000 м с 6,4 до 5,8 мин, сократить время виража на высоте 1500 м с 21 до 20 с, а разбег — с 370 до 280 м. Одновременно выпуклые стёкла фонаря кабины лётчика заменили плоскими, что улучшило обзор вперёд, устранили забрызгивание передней части фонаря маслом и увеличили точность стрельбы, установив в коллиматорном прицеле красную лампу подсветки. Но как ни старались конструкторы, полностью выполнить нормативы приказа НКАП им не удалось.
Первый экземпляр опытного истребителя «105».
Второй экземпляр истребителя «105» («105-2»).
Самолёт «105-2» с мотором М-105ПФ-2 и винтом ВИШ-105СВ на испытаниях, 1944 г.
В начале 1943 г. главной задачей завода № 31 оставалось изготовление ЛаГГ-3 с полётным весом 2950 кг (на 100 кг больше требований предыдущего года) и максимальной скоростью у земли 526 км/ч, а на второй границе высотности двигателя — 590 км/ч. Облегчённый самолёт запустили в серию без статических и лётных испытаний эталона, а вес буквально «выскребали» по крупицам, зачастую ослабляя силовые элементы. Уже в ходе производства истребитель пришлось дорабатывать для обеспечения требуемых запасов прочности и необходимой центровки.
Снижение толщины обшивки передней части фюзеляжа с 9,5 до 7 мм, облегчение каркаса капотов мотора, замена двух маслобаков одним, отказ от консольных бензобаков и уменьшение толщины протектора оставшихся трёх баков, замена проводки управления газом мотора и другие, более мелкие, изменения позволили сэкономить до 252–283 кг. В то же время аэродинамические улучшения (в частности, изменение тоннелей масло- и водорадиаторов, герметизация противопожарной перегородки и выхлопных патрубков с установкой на последние обтекателей) и возросший вес серийных двигателей М-105ПФ утяжелили машину на 55 кг. В итоге переступить рубеж полётного веса в 2962 кг так и не удалось.
У серийных истребителей разброс полётного веса доходил до 9 %. Вопрос этот нередко обсуждался в наркомате, и дело кончилось тем, что в июле 1943 г. вышел приказ «О соблюдении весовой дисциплины самолётов», касавшийся всех заводов.
Сложнейшей проблемой для отечественной промышленности было обеспечение самолётов радиооборудованием. Возможность справиться с ней появилась лишь в 1943 г., когда с марта на всех ЛаГГ-3 стали устанавливать приёмники, а на каждом пятом самолёте — комплектные приёмо-передающие радиостанции РСИ-4. Часть машин выпустили в варианте ближнего разведчика с фотоаппаратом АФА-1 в хвостовой части фюзеляжа. С середины 1943 г. состав вооружения дополнили вторым пулемётом БС. На последних сериях винт ВИШ-61П заменили на ВИШ-105СВ с более широкими лопастями. При этом кок стал немного шире и приобрёл более плоскую форму.
На заводе № 31 продолжали пытаться усовершенствовать мотоустановку с целью повышения тяговооружённости истребителя. Работали над возможной установкой двигателей М-107 и М-106, но из этого ничего не получилось. В 1943 г. Горбунов предпринял последнюю попытку существенно улучшить характеристики ЛаГГ-3. Машину под обозначением «105» с мотором М-105ПФ предъявили на государственные испытания в октябре 1943 г. Первое, что бросалось в глаза, — отсутствие гаргрота за кабиной лётчика. При вооружении, включавшем пушку ШВАК и пулемёт БС с боезапасом соответственно 160 и 200 патронов, удалось довести полётный вес до 2818 кг, а максимальную скорость — до 612 км/ч.
В феврале 1944 г. построили второй экземпляр, «105-2», с двигателем М-105ПФ-2 взлётной мощностью, возросшей до 1290 л.с., а на первой границе высотности (200 м) — 1310 л.с. По сравнению с предшественником, объём бензобаков уменьшили с 405 до 377 л, а 20-мм пушку ШВАК заменили на 23-мм ВЯ-23 с боезапасом 85 патронов. При этом запас для пулемёта БС был равен 185 патронам. Истребитель, находившийся на государственных испытаниях с 10 мая по 12 июня, их не выдержал. Недоведённые винтомоторная группа и вооружение, а также низкие лётные данные истребителя сделали своё дело. Самолёт «105-2» уступал немецким истребителям по основным параметрам. В итоге, НИИ ВВС счёл нецелесообразным продолжение модернизации ЛаГГ-3, и в этом же году его серийное производство было завершено.
Дальнейшие планы конструкторов тбилисского завода оказались нереализованными. В частности, они планировали внедрить на истребителе мягкие топливные баки. В отличие от жёстких протектированных баков, утечка горючего при их простреле или других повреждениях прекращалась за счёт механических свойств резины, из которой они изготавливались. Протектор, значительно увеличивающий вес, такому баку не нужен. Новые баки оказались более технологичными и удобными в эксплуатации, и применяются в авиации до настоящего времени.
С РЕАКТИВНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
Особое место в творчестве ОКБ, возглавлявшимся С. А. Лавочкиным, занимает создание истребителей с комбинированной силовой установкой. Известно, что одним из путей улучшения скоростных и высотных характеристик самолётов в годы войны считалась установка дополнительных жидкостно-реактивных двигателей (ЖРД). Однако агрессивные компоненты топлива и очень небольшая продолжительность работы ЖРД сильно ограничивали применение их на истребителях. Альтернативой могли стать прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД), но имевшиеся их образцы требовали длительной доводки.
В годы войны созданием ПВРД в СССР занимались конструкторские группы во главе с И. А. Меркуловым и М. М. Бондарюком. Первый отрабатывал свой ДМ-4 на истребителе Як-7Б, а ВРД-1 Бондарюка исследовался на летающей лаборатории ЛаГГ-3 с мотором М-105ПФ. Двигатель ВРД-1 имел длину 2,15 м и диаметр диффузора 0,14 м при весе 16 кг.
Лётные исследования ВРД-1 в августе 1942 г. проводил лётчик-испытатель Г. А. Мищенко. Прирост скорости при включении ПВРД получился небольшой, около 15 км/ч. Поскольку задача получения максимальной скорости при включении ПВРД не ставилась, то и требования к аэродинамике узлов его крепления к крылу, «съедавших» 35–40 км/ч, не предъявлялись. Полёты показали, что до установки ПВРД на боевой самолёт необходимо обеспечить устойчивое горение топлива с автоматическим регулированием состава смеси и запуск ПВРД на больших высотах.