Постройку самолетов И-153 организовать заводу № 1 под личную ответственность директора завода № 1 тов. СИДОРА так, чтобы обеспечить передачу опытных образцов на совместные испытания не позднее 1 апреля 1938 г., а войсковую серию в соответствии с постановлением СТО от 11/Х1-с. г. № 174сс во 11-111 квартале 1938 г.».
Однако вопрос о постройке нового истребителя опять повис в воздухе из-за противодействия главка, дирекции завода № 1 и ВВС. Имелось еще одно сопутствующее обстоятельство. 21 октября 1937 г. начальник главка А. Н. Туполев был арестован у себя в рабочем кабинете. По-видимому, на него хотели «списать» просчеты в организации и развитии нашей авиапромышленности, выявившиеся в ходе испанской войны.
«Однажды В. П. Чкалов приехал на завод и с торжеством объявил: «Наконец-то дуба свалили» — это по поводу ареста А. Н. Туполева и его ведущих работников. Н. Н. [Поликарпов] тихо сказал: «Сейчас им очень тяжело», — вспоминал Дмитрий Людвигович Томашевич.
Временно исполняющие обязанности начальника главка — вплоть до назначения на эту должность С. В. Ильюшина — не желали брать на себя никакой ответственности в решении сложных вопросов. Новая волна репрессий захлестывала авиапромышленность. В этих условиях Н. Н. Поликарпов был вынужден вновь обратиться с письмом к Смушкевичу, разъясняя сложившееся положение:
«Несмотря на наши просьбы о необходимости немедленной организации базы для самолета И-15 на заводе № 1, до сих пор ВВС'ом ничего не сделано. Ни Руководство 1-го Главного управления НКОП, ни директор завода № 1 до сих пор также не нашли еще времени обсудить и решить этот вопрос, хотя мы неоднократно их об этом просили.
Вследствие этого создалось положение, что разработанный и одобренный инстанциями инициативный проект нового улучшенного самолета И-153 вот уже два месяца лежит без движения за отсутствием опытной базы. Сегодня я снова ставлю перед Вами вопрос о немедленном создании опытной базы для самолета И-15 на заводе 1 в составе: конструкторского бюро на 60–70 человек, опытной мастерской на 100–120 чел. и звена в Летной станции, в противном случае вопрос о разработке и постройке самолета И-153 снова будет тянуться неопределенно долго, а это сорвет сроки и постановление Правительства», — с горечью писал Николай Николаевич.
Поддержка Смушкевича позволила сломить сопротивление НИИ ВВС и наркомата. Началось изготовление задела деталей для самолета. Темпы работ были невысокими, плановые сроки завершения «успешно» проваливались. Первый экземпляр И-153 (заводской номер 5001) удалось построить лишь в начале мая 1938 г. Его конструкция в целом соответствовала конструкции истребителя И-15. Однако шасси убиралось назад в нижнюю часть фюзеляжа пневматическим механизмом с поворотом стоек колес. Двигатель М-25В вместо кольца Тауненда закрывал капот НАКА (по типу И-16), а ступицу винта — довольно объемный полукруглый кок. Вооружение состояло из четырех синхронных пулеметов ШКАС. Длина самолета равнялась 6,275 м, размах верхнего крыла — 10 м. Заранее проектировалась установка на И-153 более мощного двигателя М-62 и турбокомпрессоров на укороченную на 100 мм мотораму для сохранения центровки.
Профиль крыла по сравнению с И-15 был изменен.
«Крылья самолета И-153 для достижения маневренности и скоростных качеств самолета имеют профиль Clark-УН. Этот профиль обладает очень высоким аэродинамическим качеством, т. е. имеет относительно малое лобовое сопротивление Cxmin = 0,004 при сравнительно большом коэффициенте подъемной силы Cymax = 0,б и малый коэффициент момента при нулевой подъемной силе СтО = 0,017. Отогнутая вверх хвостовая часть профиля делает профиль более устойчивым при различных режимах полета», — говорилось в Техническом описании истребителя.
Хвостовая часть фюзеляжа обшивалась полотном, носовая — дюралевыми панелями. Маслорадиатор располагался в фюзеляже слева у нижнего крыла.
В середине мая 1938 г. А. И. Жуков поднял И-153 в воздух. Через месяц летчик А. В. Давыдов начал испытывать второй экземпляр с опытным мотором М-62. Однако через несколько полетов этот «сырой» мотор пришлось заменить на М-25В.
Государственные испытания первого экземпляра проходили с 27 сентября по 5 октября. Их проводил П. Я. Федрови. Опытный самолет показал преимущество по сравнению с И-15бис. При взлетном весе 1625 кг он развивал максимальную скорость 425 км/ч на высоте 3600 м и 360 км/ч — у земли. Высоту 5000 м И-153 набирал за 6,1 м, время выполнения виража на высоте 1000 м составляло 12 секунд. В отчете о летных испытаниях отмечались чрезмерно задняя центровка с убранным шасси — 34,3 % САХ, перекомпенсация руля высоты, вибрация и хлопанье элеронов, указывалось, что самолет перетяжелен на 100 кг по сравнению с проектом.
Комиссия НИИ ВВС не вынесла по машине положительного решения. Тем не менее осенью 1938 г. началась серийная постройка истребителя на заводе № 1. Серийная машина № 5006 на испытаниях весной 1939 г. показала летные характеристики, близкие к опытному образцу.
Предполагалось, что с мотором М-62 И-153 сможет развить максимальную скорость 460–465 км/ч на высоте 5000 м. Еще до завершения испытаний первого серийного экземпляра Поликарпов начал разработку его модификаций с турбокомпрессорами, способных с М-25В достичь расчетной максимальной скорости 475 км/ч и 510 км/ч с М-62 на высоте 8000 м, проектировались самолеты с усиленным вооружением — крупнокалиберными (12,7 мм) пулеметами ШВАК, ТКБ-150 и Селищева, с синхронными пушками ШВАК.
Многие недостатки первого опытного И-153 были учтены на втором опытном экземпляре-дублере № 6005. В нем для улучшения центровки удлинили мотораму, поставили новые замки капота, поставили регулируемые створки-жалюзи, протектированный бензобак, видоизменили поворотный узел шасси и амортизатор костыля, немного уменьшили площадь руля высоты. На госиспытаниях в Баку была достигнута максимальная скорость 424 км/ч на высоте 3500 м.
В ноябре 1938 г. головная серия И-153 с М-25В из 10 экземпляров была направлена в Баку для прохождения войсковых испытаний. В их число входил и И-153 дублер. Они завершились в целом с положительной оценкой, несмотря на то что 11 апреля 1939 г. у одного из самолетов № 6008 на выходе из пикирования при скорости 500 км/ч разрушилось крыло. Пришлось дополнительно ввести ленту-расчалку от нижней части фюзеляжа к переднему лонжерону верхнего крыла, а переднюю кромку крыла до первого лонжерона зашивать фанерой. Выявился еще один дефект: значительное запаздывание на выходе из штопора — до 10–12 витков. Стали заниматься изучением и этой проблемы.
Как только удалось довести более мощный и высотный мотор М-62, его сразу же установили на истребитель И-153. Первый экземпляр самолета (заводской номер 6019) с этим мотором и винтом фиксированного шага (ВФШ) проходил заводские испытания в апреле 1939 г., государственные — в июне. Максимальная скорость возросла до 443 км/ч на границе высотности, но была ниже расчетной ввиду низкого кпд винтомоторной установки.
Самолет немного уступал по максимальной скорости истребителю-моноплану И-16 с тем же мотором (464 км/ч). Тем не менее в Заключении по результатам государственных испытаний говорилось:
«Самолет И-153 М-62 № 6019 с винтом ВФШ конструкции инженера ПОЛИКАРПОВА постройки завода № 1 гос. испытания не выдержал ввиду:
а) недостаточной максимальной скорости — 443 км/ч вместо гарантированной заводом № 1 — 462 км/ч,
б) наличия опасных режимов штопора,
в) вибраций и обрыва несущих лент расчалок,
г) тряски элеронов и хвостового оперения,
д) большой нагрузки у летчика на ручку управления элеронами…
е) неудовлетворительной устойчивости пути самолета как на земле, так и в воздухе,
ж) на данном самолете стрелковое вооружение не доведено,
з) недоведенностью охлаждения мотора и ряд других дефектов, отмеченных в данном отчете».
Многие из отмеченных недостатков можно было сравнительно быстро устранить. Однако и здесь, несмотря на ряд испытаний истребителей И-15, И-153, несмотря на положительный опыт войны в Испании, НИИ ВВС упорно отстаивало свой тезис о «неустойчивости пути» самолета И-153.
Споры об «устойчивости пути» и организационные неурядицы привели к тому, что до мая 1939 г. было построено около 60 серийных машин. Самолет быстро старел.
В серийных машинах с М-62 маслорадиатор был перенесен из фюзеляжа под капот снизу с левой стороны. Лыжное шасси сделано убираемым. Введены некоторые другие доработки.
Начавшийся вооруженный конфликт на Халхин-Голе показал, что основные японские истребители-монопланы А5М (максимальная скорость 434 км/ч на высоте 3000 м) и Ki-27 (450 км/ч на 3500 м) отличаются хорошей маневренностью и скороподъемностью, а пилоты — выучкой. Тактическая подготовка советских летчиков и командиров авиационных частей оказалась не на высоте. К тому же японцы бросали в бой большие по численности соединения своей авиации. Командование ВВС 57-го особого корпуса против них поднимало в воздух от 3 до 7 истребителей. 5-10-кратное численное преимущество противника в воздухе усугубляло ситуацию в небе Халхин-Гола. Все это привело к большим потерям нашей авиации на первом этапе развития конфликта. Только за неделю, с 22 по 29 мая 1939 г., наша авиация потеряла 12 самолетов, не сбив ни одного японского. В итоге в ВВС 57-го особого корпуса к середине июня 1939 г. насчитывалось всего 13 исправных И-16 и 9 И-15. С обеих сторон к Халхин-Голу стягивались крупные силы. Командующим советско-монгольскими войсками в зоне конфликта был назначен Г. К. Жуков. Для противодействия японцам в воздухе в Монголию направили опытных летчиков, прошедших Испанию и Китай, и новую авиационную технику. И-153 полностью соответствовал этому театру военных действий. Поэтому было дано указание увеличить производство И-153 с мотором М-62 и направить на Халхин-Гол особую группу, вооруженную этими самолетами в составе переброшенного на Восток 22-го истребительного авиаполка.
…Ведя свою эскадрилью в первый бой на И-153, Герой Советского Союза майор С. И. Грицевец, удостоенный этого высокого звания за Испанию, приказал летчикам до его команды не убирать шасси. У линии фронта эскадрилья встретилась с восемнадцатью истребителями Ki-27. Японские летчики, решив, что перед ними старые машины И-15, смело ринулись в атаку. Когда расстояние сократилось до 1500 метров, советские истребители убрали шасси, резко увеличив скорость, расчленили боевой порядок противника и в течение нескольких минут сбили четыре Ki-27. Остальные японские летчики, растерявшись от неожиданности, покинули поле боя.
В напряженных воздушных боях, превосходивших по размаху и числу участвующих самолетов (до 150) воздушные сражения в небе Китая и Испании, И-153 быстро доказали свою высокую эффективность. Японские летчики после ряда встреч с новым советским истребителем, завидев биплан с характерным изгибом верхнего крыла, будь то И-153 или И-15, уходили от боя. Самолеты Н. Н. Поликарпова И-153 и И-16 решили исход воздушных сражений в небе Халхин-Гола. Свидетельствует прославленный полководец Г. К. Жуков, в то время командовавший группировкой советских войск в Монголии:
«В начале кампании японская авиация била нашу авиацию. Их самолеты превосходили наши до тех пор, пока мы не получили улучшенной «чайки» и И-16. Когда же к нам прибыла группа летчиков Героев Советского Союза во главе с Я. И. Смушкевичем, наше господство в воздухе стало очевидным».
Боевые действия выявили и недостатки И-153 — в системе управления огнем, в недостаточной местной прочности отдельных узлов машины. Оперативно вводились необходимые доработки в конструкцию самолета и технологию его производства.
После успешных боевых действий на И-153 в Монголии производство машин было резко увеличено. Однако развертывание в середине 1939 г. массового производства истребителей «Мессершмитт-109Е», появление у японцев в конце 1939 г. первых серийных экземпляров А6М «Zero», Ki-43, успешное испытание новых американских и английских истребителей переводило И-153 в разряд устаревших машин. Серийный выпуск самолета запоздал по не зависящим от Поликарпова причинам почти на год. Тем не менее производство И -153 продолжалось и в 1940 г.
По инициативе Н. Н. Поликарпова на заводе № 1 был создан ему подчинявшийся специальный конструкторский отдел, занимавшийся совершенствованием истребителя И-153 и разработкой новых модификаций.
Для того чтобы иметь правильное представление о взглядах Николая Николаевича на перспективы развития авиации, в том числе на роль и место маневренных истребителей, опять вернемся на пару лет назад. В конце 1937 г. ВВС выдали авиапромышленности перспективный пятилетний план развития опытного самолетостроения. С. В. Ильюшин, вступивший в должность начальника главка, попросил Н. Н. Поликарпова оценить достоверность заявляемых в плане характеристик, в том числе и в отношении предполагаемых заданий КБ Н. Н. Поликарпова. В своем ответном письме начальнику 1-го Главного управления НКОП С. В. Ильюшину от 16 января 1938 г. Николай Николаевич писал:
«…Одноместный маневренный истребитель (даже при условии уборки шасси) будет иметь скорости гораздо более низкие, чем требуемые ВВС, а именно: при моторе М-62 — 425/4250, при моторе М-88 — 470/4200 вместо требуемых 500/3000 и 550/5000. Дальность пути, нормальная для этого же истребителя, может быть дана равной только в 550–600 км при 0,7–0,75 Vmax…
Постройку такого самолета считаем излишней, ибо мы такой самолет строим в КБ на заводе № 1».
Таким образом, Поликарпов еще в конце 1937 г. достаточно четко представлял перспективу развития маневренных истребителей, и иллюзий на этот счет у него не было. Однако он всегда полагал, что пока самолет строится серийно, долг конструктора состоит в том, чтобы разработкой модификаций постоянно совершенствовать машину.
Под его руководством КБ на заводе № 1 вело работы над И-153 в направлении усиления вооружения, установки гермокабин, более совершенного оборудования, повышения мощности винтомоторных установок.
Летом 1939 г. прошел летные испытания истребитель И-153 с мотором М-62, оснащенный винтом АВ-1 изменяемого в полете шага. Скорость на высотах до 3500 м повысилась на 2–5 км/ч по сравнению с И-153 с винтом фиксированного шага, время набора высоты 5000 м уменьшилось с 6,7 до 5,3 мин, возрос потолок с 9800 м до 11000 м. Однако на высотах более 3500 м, в том числе на расчетной высоте 4600 м, максимальная скорость падала.
Например, на расчетной высоте 4600 м И-153 № 6566 с винтом АВ-1 развивал максимальную скорость 429 км/ч, в то время как И-153 № 6019 с винтом фиксированного шага — 443 км/ч. Причиной являлось несоответствие винта АВ-1 самолету И-153 с мотором М-62, т. е. низкое кпд винта. Для мотора требовался редуктор. Параллельно испытывалась и машина с винтом ВВ-1. Результаты испытаний были сходными. Но винт ВВ-1 оказался менее надежным. Ввиду повышения скороподъемности и потолка И-153 с АВ-1 был запущен в серийное производство. Других подходящих винтов изменяемого в полете шага наша авиапромышленность не выпускала. Серийные машины с АВ-1 отличались от машин с винтом фиксированного шага менее объемным коком, закрывавшим только втулку. Впрочем, в частях часто летали без коков.
Предпринимались попытки по улучшению аэродинамики и эксплуатационных характеристик машины. 26 марта 1940 г. завершилась постройка И-153 с мотором М-62 и деревянным фюзеляжем вместо ферменного (И-153 УД-1). После испытаний фюзеляжа на прочность с 30 сентября начались заводские испытания. Они продолжались до 5 октября 1940 г. Всего на самолете выполнено 9 полетов с общим налетом 6 часов. Истребитель достиг максимальной скорости у земли 361 км/ч, а на высоте 4800 м — 422 км/ч. Время набора высоты 5000 м составляло 6 мин. В отчете об испытаниях написано:
«Уменьшение максимальной скорости можно объяснить тем, что мотор М-62 за № 1609, поставленный на У.Д., дал при контрольных испытаниях на моторном заводе номинальную мощность 840 л.с. при п = 2120 об/мин… вместо положенной мощности на верхнем пределе 857–860 л.с., т. е. недодает 17–20 л.с.».
Для проверки прочности фюзеляжа в ходе испытаний было выполнено 560 фигур высшего пилотажа с нормальной перегрузкой, доходившей до 7 единиц. При этом никаких дефектов и нарушения прочности хвостовой части фюзеляжа не обнаружено.
По результатам испытаний было принято следующее решение:
«Считать, что хвостовая часть фюзеляжа, выклеенная из шпона, испытание выдержала… Самолет после окраски передать для эксплуатации ВВС КА».