29 декабря 1926 г. на заседании Технического совета Авиатреста был заслушан доклад Поликарпова по плану и смете опытного строительства ОСС на 1926/27 операционный год. В решениях заседания, в частности, указывалось:
«По самолету У2-М11:
а) просить НАМИ немедленно собрать мотор М12 для передачи в ОСС в качестве макета;
б) предложить ЦКБ ускорить испытание М11…
в) выпуск самолета в полетные заводские испытания наметить к 1. V/.27 г. при условии наличия мотора…
По самолету У2-М2 (опытный самолет с мотором Майбах): испрашиваемый в сумме 215 руб. кредит утвердить, самолет реализовать».
Затяжка с доводкой отечественных двигателей для учебного самолета вызывала большую обеспокоенность у Николая Николаевича. Время шло, проект морально старел, и через год-два мог возникнуть вопрос о создании совершенно новой учебной машины.
В конце января 1927 г. ОСС ЦКБ направил Авиатресту письмо за № 308/с-к, указав на необходимость установки на У-2 надежного серийного мотора отечественной или зарубежной разработки. Авиатрест предложил в случае задержки испытаний новых моторов М-11 и М-12 установить на У-2 закупленные ранее двигатели «Люцифер» в 100 л.с. или «Сальмсон» мощностью 120 л с.
Предварительный проект У-2 был окончен и переслан в Технический совет Авиатреста 18 января 1927 г., а 2 февраля состоялось заседание Технического совета Авиатреста по его рассмотрению.
В постановлении говорилось:
«Представленный предварительный проект самолета У2-М11 признать отвечающим требованиям НК УВВС… В соответствии с заключением ЦАГИ и докладом т. Погосского об отсутствии замечаний по расчету самолета У2-М12 считать представленные расчеты правильными».
3 февраля 1926 г. аналогичное постановление принял и НТК УВВС. Макет самолета был рассмотрен на заседании специальной Комиссии с участием специалистов от УВВС, конструкторского бюро, Технического совета и НАМИ 5 февраля 1927 г.
10-го же февраля, т. е. спустя неделю после утверждения предварительного проекта Техсоветом и НТК УВВС, ОСС ЦКБ получил через Авиатрест измененные технические требования к самолету У2-М 12, которыми устанавливалось время подъема самолета на 2000 м без пассажира вместо 15 минут — 13.
К концу марта выяснилось, что находившийся в Серпуховской авиационной школе мотор «Люцифер» был установлен на аэросани и разбит там при пробеге, а поступивший в НАМИ «Сальмсон» также использовался на аэросанях, отработал в сложных условиях более 150 часов и к установке на опытный самолет стал уже малопригодным. Все же было решено его отремонтировать и держать в резерве. Ввиду крушения надежд на использование западной техники остался только один путь — форсировать стендовые испытания М-11 и М-12.
В конце апреля ОСС ЦКБ получил для установки на первом экземпляре самолета У-2 мотор М-11, а в мае прибыл из НАМИ «Сальмсон».
С февраля 1927 г. началась постройка машины.
У-2 представлял собой биплан с взаимозаменяемыми верхним и нижним крылом (как и в самолете П-2). Взаимозаменяемыми были также элероны, рули высоты. Крыло двухлонжеронное. Профиль Прандтль (Геттинген) 365 с относительной толщиной 14 %. Отличительной чертой первого самолета являлись прямые, «рубленные» законцовки крыла, стабилизатора, руля направления, перешедшие от проекта Пороховщикова, что упрощало технологию производства, но ухудшало аэродинамику машины. С учетом возможных грубых посадок начинающих летчиков конструкция У-2 сделана излишне прочной, а следовательно, и перетяжеленной.
«… В самолете введены многие существенные в эксплуатационном отношении усовершенствования, как то: передвижное ножное управление, передвижные сиденья, выключаемые ножное и ручное управления, взаимозаменяемые элероны, рули высоты и пр.», — отмечал Николай Николаевич в отчетном докладе Авиатресту.
Трезво оценивая перспективы развития учебных машин, он заблаговременно и почти параллельно с первым проектом У-2 разработал еще один вариант с улучшенной аэродинамикой (с эллиптическими законцовками крыла и оперения) и, соответственно, с повышенными летными характеристиками, который внешне заметно отличался от предшествующего. Реализовать его Поликарпов предполагал после испытаний первого экземпляра У-2. Ввиду отсутствия подходящего более тонкого профиля крыла Николай Николаевич вместе с аэродинамиками ОСС ЦКБ был вынужден заняться его разработкой. После продувок ряда вариантов остановились на профиле ОСС ЦКБ № 2 с относительной толщиной 8,1 % и плоской нижней поверхностью. Интересно отметить, что в 30-х гг. этот профиль прошел всесторонние исследования в ЦАГИ, после чего был включен в альбом профилей под обозначением ЦАГИ-541. Конструкция машины облегчалась.
Статические испытания первого экземпляра У-2 были начаты 20 апреля 1927 г. и продолжались до конца мая. 23 июня 1927 г. НТК ВВС утвердил их результаты.
В начале июня 1927 г. постройка У-2 завершилась. Рекомендуемый Авиатрестом мотор М-12 очередной раз сломался на стенде. На У-2 установили удовлетворительно прошедший минимальный объем испытаний двигатель М-11. Самолет был выведен на аэродром 17 июня, а 24-го летчик М. М. Громов поднял его в воздух.
«На другой день после прыжка с парашютом из плоского штопора [на самолете И-1. — Прим. авт.], несмотря на боль в колене (приземлился все-таки не совсем удачно), я поднялся в воздух на лучшем учебном самолете Поликарпова У-2 в первый испытательный полет (без парашюта). Проделал все, что только можно было сделать на этом самолете», — вспоминал М. М. Громов.
Проведение испытаний осложнялось частыми отказами двигателя М-11 из-за перегрева масла, ненадежной работы карбюратора при подъеме на высоту выше 1000–1500 метров и т. д. Альтернативный мотор М-12 продолжал ломаться на стенде. В полетах приходилось заниматься не столько доводкой самолета, сколько доводкой двигателя М-11. По предложению Н. Н. Поликарпова (напомним, двигателиста по образованию) была образована специальная группа, составленная из инженеров ГАЗ № 4 и ОСС ЦКБ, для оперативной доработки М-11. В августе 1927 г. многие недостатки мотора удалось изжить. Заводские испытания были закончены в начале сентября 1927 г. Они показали, что У-2 удовлетворяет практически всем пунктам требований НТК ВВС к самолету за исключением скороподъемности.
15 сентября 1927 г. начались испытания У-2 в НИИ ВВС, которые подтвердили результаты завода. После их анализа УВВС решило построить опытную серию У-2. Однако против этого выступил… сам Н. Н. Поликарпов. Сложилась парадоксальная ситуация, когда машина удовлетворяет заказчика, он высказывает пожелание построить серию, а главный конструктор сопротивляется этому, настаивая на проведении дополнительных испытаний другого, нового экземпляра. Секрет был прост. Поликарпов считал, что самолет, построенный по его проекту, будет обладать более высокими летными характеристиками. Ему удалось добиться разрешения на постройку второго экземпляра У-2. Взлетный вес этого варианта по сравнению с предшествующим снижался до разумных пределов не в-ущерб удовлетворения требований к прочности. В совокупности с лучшей аэродинамикой летные характеристики машины ожидались более высокими. Летные и эксплуатационные испытания первого экземпляра У-2 подтвердили несостоятельность идеи А. Н. Туполева о топливных баках, подвешенных под консоли верхнего крыла. В новом варианте Поликарпов опять разместил их в фюзеляже. К этому времени УВВС дополнительно потребовало, чтобы У-2 с одним пилотом поднимался на 2000 метров за 13 минут. Новый вариант позволял выполнить и этот пункт требований.
Построен он был сравнительно быстро, однако передача на летные испытания задержалась ввиду отсутствия двигателя. М-11 с первого экземпляра У-2 был снят и отправлен на ГАЗ № 4, чтобы на его основе сделать другой, свободный от многих выявившихся недостатков. На это потребовалось довольно много времени. Поэтому на аэродроме У-2 оказался лишь в конце декабря 1927 г. Для проведения испытаний в зимних условиях решили использовать лыжи от самолета У-1.
Первый полет — 7 января 1928 г. — выполнил М. М. Громов.
28 февраля 1928 г. завод № 25 за подписью директора Журавлева и заведующего ОСС ЦКБ Поликарпова направил в НТК ВВС для утверждения эскизный проект У2-М11 (второй экземпляр). В пояснительной записке приводилось описание машины, ее характеристики, включая уже полученные на заводских испытаниях.
О пилотажных свойствах У-2 в ней написано следующее:
«В период полетных заводских испытаний была проверена управляемость самолета и проделаны петли, одиночные и серийные на 1000 м и на 2000 м, перевороты одинарные, скольжение на крыло и штопор. При этом выяснилось, что все фигуры, за исключением штопора, самолет делает нормально, что же касается штопора, то ввод самолета в таковой труден, выход же из штопора очень легкий.
…Отзыв пилота тов. ГРОМОВА о полетных качествах второго экз. У2-М110пытным Отделом не может быть представлен вследствие того, что по договоренности Отдела с начальником НИИ т. ГОРШКОВЫМ летчик т. ГРОМОВ может дать свой отзыв о самолете только во время испытания его в НИИ».
В начале марта самолет был передан в НИИ ВВС. Авиаконструктор А. С. Яковлев так вспоминал об этой фазе летных испытаний:
«Из ангара только что выкатили новый самолет У-2… — его готовили к первому полету. Конструктор самолета Николай Николаевич Поликарпов стоит у своего первенца и разговаривает с Михаилом Михайловичем Громовым. Громов, в летном комбинезоне, неторопливо и уверенно готовится к полету: прилаживает шлем, протирает очки, внимательно слушает конструктора.
Поликарпов — крепкий, плотный, с открытым русским лицом, живыми глазами — явно нервничает. Он что-то поясняет летчику перед ответственным полетом. Под конец ему, видимо, хочется пошутить, может быть, вывести себя из напряженного состояния: он похлопывает по крылу самолета, как купец добротный товар, и, кивая на мотор М-11, смеется.
— Да ведь это моторчик-то какой? Разве там лошадиные, там ведь собачьи силы! — говорит он, подчеркивая этими словами малую мощность мотора.
Громов забирается в кабину, запускает мотор.
— Ну, ни пуха ни пера!
Через несколько минут У-2 в воздухе».
Кроме Громова, на У-2 летали другие летчики. Их оценки У-2 были только положительными.
«Самолет привел в восторг его испытателей и руководителей. Для всех оказалась приятной новостью его статическая продольная устойчивость (хотя этого термина тогда еще не знали). При большом угле атаки и потере скорости самолет опускал нос и вновь набирал скорость, при полном газе шел вверх, при небольших оборотах двигателя опускал нос и шел со снижением. Самолет не входил в штопор, а будучи введен намеренно (и притом с большим усилием), быстро выходил из него при нейтральном положении ручки управления, позволял даже бросать на короткое время ручку. Все это было настолько непривычно и противоречило устоявшейся практике полетов на других самолетах, строгих в пилотировании и часто опасных в смысле штопора, что новому самолету сразу же было обеспечено общее признание», — писал об У-2 авиаконструктор и историк авиации В. Б. Шавров.
Еще несколько строк из воспоминаний Громова: «Машина прощала очень грубые ошибки, и их можно было легко исправить… Наша авиация получила лучший в мире учебный самолет, на котором многие поколения нашей молодежи прошли начальное обучение летному искусству».
Однако если к самолету претензий не было, то работа двигателя, еще не изжившего «детские болезни», на первых порах вызывала нарекания.
Государственные испытания У-2 прошел довольно быстро, и уже 29 марта 1928 г. состоялось заседание 1-й секции НТК УВВС об их результатах.
В постановлении, в частности, говорилось:
«2. Признать, что на основании результатов испытаний самолет У2-М11 с летно-тактической стороны удовлетворяет техническим требованиям на него.
3…Построить опытную серию самолета У2-М11 в 6 экземплярах для передачи на эксплуатацию в школы. По получении от школ вышеуказанных данных окончательно решить вопрос о массовом серийном производстве самолетов У2-М11-М12 на замену АВРО».
Опытная серия У-2 строилась на заводе № 25. Производство моторов М-11 решили организовать на запорожском заводе № 29.
После поломки одного из двигателей М-11 во время испытаний У-2 опять началась умело разжигаемая кампания недоверия к этому мотору. Внедрение его в производство было остановлено. Стали говорить, что М-12 конструктивно совершеннее и надежнее М-11. Поэтому надо форсировать завершение работ над ним. На доводку М-12 были брошены крупные силы моторного отдела ЦАГИ, НАМИ. 3 августа 1928 г. состоялось заседание Правления Авиатреста. С докладом «О производственной программе по М-11 и М-12 в 1928/29 г.» выступил М. Г. Урываев. В решении по этому вопросу было записано:
«1. Включить в производственную программу предстоящего года постройку мотора М12.
От внедрения в производство мотора М11 отказаться, выполнив лишь производственное задание текущего операционного года по этому мотору в количестве 10 шт.