Typ:  experimentální modifikace cvičného letounu typu Jakovlev AIR-4

Určení:  výzkum vlivu průhledného potahu draku na optickou zjistitelnost letícího letounu v různých letových režimech

Odlišnosti od letounu AIR-4:

- instalace nového potahu. Potah draku tohoto modelu je zhotoven z průhledného materiálu Cellon (acetát celulózy). Naproti tomu drak modelu AIR-4 je potažen překližkou a plátnem.

- aplikace hliníkového nátěru se zrcadlovým efektem na kostru draku

- zesílená konstrukce kostry křídla (za pomoci dodatečných rozpěrek a upínacích lan)

- zredukovaný počet palivových nádrží ze tří na jednu. To vedlo k redukci celkové zásoby paliva ze 330-ti l na 110 l. Sejmuté křídelní palivové nádrže přitom nahradila dodatečná žebra.

- nové upevnění pilotních sedadel. Sedadla tohoto modelu jsou navíc uzpůsobeny k použití padáku. Po realizaci desátého zkušebního letu bylo zadní pilotní sedadlo (i s druhým řízením) z jediného prototypu tohoto letounu sejmuto.

- zesílená konstrukce kostry zadní části trupu v oblasti, kde se původně nacházel překližkový potah

- zesílená konstrukce kostry ocasních ploch

Historie:  Na konci 20. let se S.G. Kozlov, vedoucí katedry konstrukce letounů na Vojenské-vzdušné akademii (VVA) N.J. Žukovského, začal z vlastní iniciativy zabývat řešením letounu se sníženou optickou zjistitelností. Až do roku 1934 se veškeré práce profesora Kozlova na toto téma omezovaly na teoretický výzkum a jednoduché experimenty, které bylo možné provádět bez státní finanční podpory. Konstrukce letounu se sníženou optickou viditelností sebou přinášela hned tři výzvy, a to snížení optické viditelnosti potahu draku, snížení optické viditelnosti kostry draku a snížení optické viditelnosti motoru, posádky a vybavení. Snížení viditelnosti potahu draku se přitom Kozlov rozhodl vyřešit tak, že k jeho zhotovení použije fólii z transparentního plastu. Jeho volba konkrétně padla na Cellon, což byl acetát celulózy, který měl obdobný vzhled jako celuloid. Cellon měl sice horší mechanické vlastnosti než celuloid, byl však nehořlavý a navíc byl více odolný vůči dennímu světlu, kyselinám, zásadám a organickým rozpouštědlům. Hlavním nedostatkem tohoto materiálu byla značná hydroskopicita, tedy schopnost pohlcovat a zadržovat v sobě vlhkost. Hydroskopicita Cellonu byla dokonce jednou taková než celuloidu. Snížení viditelnosti kostry draku se zase Kozlov rozhodl zajistit minimalizací rozměrů její jednotlivých prvků. V této souvislosti se jeho pozornost upnula na standardizované trubky z chrom-molybdenové oceli. Ty totiž měly v porovnání s klasickými duralovými nebo dřevěnými podélníky a žebry znatelně menší průměr. Vzhledem k tomu, že Cellon měl nedostatečnou pevnost k tomu, aby mohl zastávat funkci nosného potahu, Kozlov shledal, že bude kostru draku obtížně zjistitelného letounu nejlepší pojmout jako příhradovinu (z trubek chrom-molybdenové oceli). Zdaleka největším oříškem se ale stalo „zneviditelnění“ motoru, posádky a vybavení. Řešením tohoto problému mělo dle Kozlova být vhodné nasvícení povrchu nebo použití nátěru se zrcadlovým efektem. Protože největší plochu letounu bezesporu zaujímá potah, Kozlov se rozhodl nejprve provést praktické zkoušky s průhledným potahem z Cellonu. Speciálně za tímto účelem byl Kozlovovi v závěru září roku 1934 vyčleněn jeden cvičný dvouplošník typu Polikarpov U-2 (Mule) ze stavu VVS. Současně se zmíněným strojem Kozlov obdržel na svůj výzkum obtížné zjistitelnosti letounu první dotaci. Kozlov následně ze zadní části trupu přiděleného letounu typu U-2 (Mule), v oblasti mezi zadním sedadlem a ocasními plochami, sejmul původní potah, aby jej nahradil transparentním Cellonem. Cellon, který ale Kozlov měl tehdy k dispozici, měl velmi špatné mechanické vlastnosti. To samé se týkalo průzračnosti, neboť byl zabarven do žlutohněda. Takto modifikovaný letoun typu U-2 (Mule) byl ke zkouškám předán v polovině října toho samého roku. Letovým zkouškám zmíněného letounu přitom přihlíželi vysoce postavení představitelé VVS, včetně vrchního velitele J.I. Alksnise. Zkoušky modifikovaného letounu typu U-2 (Mule) s průzračným potahem zadní části trupu potvrdily hypotézu, že použití průsvitného potahu sebou přináší znatelné snížení viditelnosti. Protože idea obtížně zjistitelného zaujala vrchního velitele VVS J.I. Alksnise, v únoru roku 1935 byl letoun s průzračným potahem zahrnut do vědecko-výzkumných prací VVA. Pro potřeby dalších experimentů s průzračným potahem měl být Kozlovovi přidělen jeden víceúčelový hornoplošník typu AIR-6 z dílny A.S. Jakovleva. Letoun typu AIR-6 sice nebyl pro konverzi na obtížně zjistitelný stroj příliš vhodný, neboť jeho drak měl poměrně robustní dřevěnou kostru a navíc jeho křídlo bylo vyztuženo velkým počtem vzpěr, stejně jako podvozek, tehdy se však jednalo o jediný dostupný lehký jednoplošník. Nakonec byl ale Kozlovovi pro potřeby experimentů s průzračným potahem dodán druhý prototyp dvoumístného cvičného letounu typu AIR-4 z dílny A.S. Jakovleva. Tato volba sice postrádala logiku, protože letoun typu AIR-4 nebyl, na rozdíl od letounu typu AIR-6 vyráběn sériově, Kozlovovi však znatelně ulehčila práce, neboť zmíněný stroj neměl rozměrnou uzavřenou kabinu. Financování prací na obtížně zjistitelné modifikaci letounu typu AIR-4 zajišťovalo Oddělní vynálezů Ministra obrany (OI NKO) a bylo zahájeno podpisem smlouvy ze dne 17. dubna 1935. Původně se počítalo s tím, že bude u druhého prototypu letounu typu AIR-4 Cellonem nahrazen pouze plátěný potah. Po sejmutí plátěného potahu ale vyplulo na povrch, že je u tohoto stroje značná část křídla, celá přední část trupu a některé části ocasních ploch potažena překližkou, která má navíc nosnou funkci. Z tohoto důvodu bylo po dohodě s OI NKO rozhodnuto, že budou do konstrukce kostry druhého prototypu letounu typu AIR-4 vneseny takové změny, které umožní nahradit Cellonem co největší plochu veškerého původního potahu. S.G. Kozlov proto provedl nové výpočty křídla a následně, na základě jejich výsledků, jeho kostru náležitě zesílil (za pomoci dodatečných rozpěrek a upínacích lan). Současně z útrob křídla vyjmul dvě ze tří 110 l palivových nádrží, a ty pak nahradil dodatečnými žebry. Následně z přední části trupu druhého prototypu letounu typu AIR-4 sejmul 3 mm překližkový potah. Ten přitom sahal až po zadní pilotní prostor. To si ale vyžádalo změnit upevnění pilotních sedadel. Současně pilotní sedadla tohoto stroje uzpůsobil k použití padáku. Kromě toho bylo nezbytné zesílit konstrukci kostru ocasní ploch a zádě trupu v oblastech, ze kterých byl předtím odstraněn překližkový potah. Všechny výše uvedené změny přitom Kozlovovi umožnily Cellonem potáhnout celý drak druhého prototypu letounu typu AIR-4, včetně kol hlavního podvozku. Neprůzračná zůstala pouze motorová kapota. Takto modifikovaný druhý prototyp letounu typu AIR-4 přitom vešel ve známost jako PS (Prozračnyj samolet = průhledný letoun). Současně s kompletací prototypu letounu typu PS probíhaly testy plánovaného materiálu pro zhotovení jeho potahu. Jako nejlepší se přitom jevil Cellon z produkce Mytiščinského chemického závodu. Cellon zhotovený zmíněným podnikem sice svými vlastnostmi zcela nesplňoval zadané požadavky, mnohým z nich se však blížil. Měl však znatelně lepší mechanické vlastnosti a byl více průzračný a čistý než Cellon, který byl použit k experimentům na letounu typu U-2 (Mule). Z výsledků testů vzorků Cellonu dodaného Mytiščinským chemickým závodem v laboratoři VVA vyplynulo, že jeho mechanické vlastnosti jsou dostatečné k tomu, aby jej bylo možné použít k potažení nejen nenosných, ale i nosných částí draku, včetně křídla a ocasních ploch. Cellon z první velké várky, která byla zhotovena závodem „Krasnyj boevik“, ale za testovanými vzorky zaostával jak mechanickými vlastnostmi, tak i průzračností. Aby toho nebylo málo, tak dodané filmy Cellonu byly zkrabatělé. Protože bylo nutné plnit plány, k potažení draku prototypu letounu typu PS byl nakonec použit již dodaný Cellon, byť jeho kvalitu nebylo možné považovat za vyhovující. Ještě před instalací průzračného potahu byl na kostru prototypu letounu typu PS aplikován, za účelem snížení viditelnosti, hliníkový nátěr se zrcadlovým efektem. K tomuto účelu byly přitom VVA vyčleněny 2 kg hliníkového prášku. Do oblak se prototyp letounu typu PS poprvé vydal dne 25. července 1935. Při svém prvním letu tento stroj vykonal jeden okruh okolo letiště. Kuli velmi nízké oblačnosti (100 až 150 m) se prototyp letounu typu PS tehdy pohyboval ve výškách mezi pouhými 50-ti a 100 m. Zmíněný stroj měl tendenci se samovolně naklápět směrem doleva. Rozjezd při vzletu prototypu letounu typu PS byl v porovnání s letounem typu AIR-4 o nějaké 2 až 3 sec delší. To ale bylo zřejmě tím, že byla VPD letiště, na kterém byl testován, tehdy rozbahněná. Jinak se prototyp letounu typu PS po stránce pilotních charakteristik od letounu typu AIR-4 nikterak nelišil. Krabatění ani vibrace průzračného potahu nebylo pozorováno. V průběhu druhého letu, který byl uskutečněn ten samý den, měl prototyp letounu typu PS vykonat dva okruhy okolo letiště. Při prvním z nich vystoupal do výšky 150 m. Přitom se ale dostal do oblak. Z tohoto důvodu s ním pilot nemohl ve stoupání dále pokračovat. Na začátku druhého okruhu výrazně poklesl tlak v olejovém systému pohonné jednotky, a tak bylo nezbytné zmíněný let předčasně ukončit. Ten den proto prototyp letounu typu PS strávil ve vzduchu pouhých 12 min. Po přistání byla provedena důkladná inspekce potahu a jeho uchycení. Při zmíněné inspekci nebyly odhaleny žádné závady. Přestože posláním prvních dvou letů prototypu letounu typu PS bylo ověření základních letových charakteristik, po jejich završení bylo možné vyvodit též některé závěry ohledně vlivu průhledného potahu na optickou viditelnost. Krátce po vzletu, když se nacházel ve výšce mezi 30-ti a 50-ti m na pozadí mraků, byla totiž jasně viditelná jen střední část trupu s podvozkem a křídelními vzpěrami. Zbytek draku prototypu letounu typu PS byl sice zachytitelný pouhým okem, ale jen ve formě nejasných obrysů. Když se prototyp letounu typu PS nacházel ve výšce mezi 100 a 150-ti m, při pozorování z boku ze vzdálenosti 500 až 1 000 m byl u tohoto stroje zřetelně vidět profil křídla, podvozku a VOP, motor a posádka. Profil SOP byl vidět jen občas a ještě k tomu ne zcela zřetelně. Rovněž profil trupu byl velmi nejasný a občas zcela splýval s pozadím. Přitom měl lehký nádech žluté barvy. Zepředu byl zase nejvíce zřetelně vidět přední nosník křídla. Když pak prototyp letounu typu PS prolétal přímo nad hlavami přihlížejících, všichni zúčastnění mohli přes průhledný potah, který měl lehce nažloutlý nádech, zřetelně vidět celou kostru jeho draku. Den nato, 25. července 1935, prototyp letounu typu PS podnikl další sérii zkušebních letů. Zatímco den předtím zkouškám prototypu letounu typu PS přihlížel zástupce velitele VVA (vojenská-vzdušná akademie) Buzangov, ten den byl tento stroj pro změnu prezentován zástupci náčelníka OI NKO N.P. Gorškovi a inspektorovi podřízenému náčelníkovi Výzbrojní správy Rudé armády S.I. Safronovi. Prototyp letounu typu PS se přitom tehdy pohyboval tak, aby se pokud možno nacházel pod mezerami v hustých oblacích. Nejvyšší dosažená výška činila 1 450 m. Poté byl podroben důkladné poletové prohlídce. Přitom se podařilo odhalit, že je průzračný potah křídla, hřbetu trupu a části ocasních ploch nažloutlý. Nejvyšší intenzita žloutnutí byla přitom pozorována na místech, kde byla tloušťka potahu větší než 0,5 mm. Kuli značné hydroskopičnosti Cellonu, byl navíc potah draku prototypu letounu typu PS v místech, kde byl málo napnutý, zkrabatělý. To vše samozřejmě zvyšovalo optickou zjistitelnost tohoto stroje. Další zkoušky prototypu letounu typu PS byly provedeny, na základě výnosu náčelníka IV. Oddělení UVVS (Správa VVS), v Serpuchově. Z Moskvy do Serpuchova se přitom tento stroj vydal, v doprovodu letounu typu U-2 (Mule), dne 28. července 1935. Kuli náhlému poklesu tlaku v olejovém systém prototypu letounu typu PS bylo ale nutné tento přelet přerušit nouzovým přistáním na Podolském letišti. Poté, co se problém s olejovým systémem podařilo odstranit, mohly oba zmíněné letouny pokračovat dále na místo určení. Tím bylo letiště Lipicy, které se nacházelo cca 10 km od Serpuchova. Přelet z Moskvy na letiště Lipicy prototyp letounu typu PS podnikl za jasného slunečného počasí. Díky tomu se zkrabatělý potah draku tohoto stroje dokonale vypnul a současně ztratil žlutý nádech (a stal se tak téměř úplně transparentním). Kozlov, který seděl v kabině doprovodného letounu typu U-2 (Mule), po završení zmíněného přeletu podotknul, že byl trup prototypu letounu typu PS spolu se SOP při pohledu z boku ze vzdálenosti 600 až 700 m sotva zřetelný. Poté bylo ověřeno centrování tohoto stroje bez druhého pilota v zadním kokpitu. Přitom se podařilo zjistit, že se prototyp letounu typu PS v jednomístné konfiguraci chová stejně jako v konfiguraci dvoumístné. K tomu bylo zapotřebí pouhých 13 min. Protože se na letišti Lipicy nenacházel žádný hangár, následně byl prototyp letounu typu PS přelétnut přímo do Serpuchova. Zde byl nejprve podroben důkladné inspekci. Přitom bylo zjištěno, že má poškozený hlavní podvozek a odtržený potah na levoboku trupu, na úrovni pilotního prostoru. Následně byly proto zkoušky prototypu letounu typu PS pozastaveny. To již měl za sebou deset letů. Zmíněný stroj byl tedy odvlečen do hangáru, ze kterého byly předtím odtaženy všechny ostatní letouny. Současně byl do zmíněného hangáru zakázán vstup všem nepovolaným osobám. Následně Kozlov spolu s letovou posádkou odjel do Moskvy, aby zde svolal komisi odborníků, chemiků, podílejících se na výrobě Cellonu. Protože ale OI NKO naléhalo na to, aby se ve zkouškách prototypu letounu typu PS pokračovalo, Kozlov se musel okamžitě vrátit zpět do Serpuchova, aby mohl dohlédnout nad jeho opravami. V rámci oprav bylo z trupu tohoto stroje vyjmuto, za účelem zvýšení stoupavosti a dostupu, zadní pilotní sedadlo s druhým řízením. Takto modifikovaný prototyp letounu typu PS se do oblak poprvé vydal dne 7. srpna 1935. V průběhu zmíněného letu vystoupal do výšky 200 m. 16. dne toho samého měsíce byl prototyp letounu typu PS přelétnut, na základě příkazu náměstka ministra obrany M.N. Tuchačevského, na letiště institutu NII VVS (vědecko-výzkumný institut VVS). Zde dne 22. srpna 1935 prošel zkouškami za přítomnosti nejvyšších představitelů OI NKO. V průběhu zkoušek u NII VVS prototyp letounu typu PS létal ve výškách 500 m, 1 000 m, 1 500 m, 2 000 m a 2 500 m ve formaci s letounem typu U-2 (Mule), kuli porovnání zjistitelnosti. Přitom byla vyhodnocována viditelnost prototypu letounu typu PS ze země i ze vzduchu na různém pozadí, včetně modrého nebe, oblaků a zemského povrchu. K pozorování ze vzduchu a snímkování formace těchto dvou letounů byl používán průzkumný dvouplošník typu Polikarpov R-5. Ze země byla zase formace letounů typu PS a U-2 (Mule) pozorována komisí. V této souvislosti byli ale vyslechnuti též technici, kteří momentálně pracovali na letišti. Zmíněné zkoušky zabraly 4 h a letouny typu PS a U-2 (Mule) se v jejich průběhu pohybovaly ve vzdálenosti 1 až 2 km od letiště. Z výsledků pozorování komise a pozemního personálu vyplynulo, že je viditelnost letounu PS ze země z některých úhlů velmi nízká. Pokud se tento stroj pohyboval ve výškách 2 000 až 2 500 m, z některých úhlů nebyl prakticky vůbec postřehnutelný. Z kabiny letounu typu R-5 byl letoun typu PS pouhým zrakem rovněž obtížně zachytitelný. Ze vzdálenosti 1,5 až 2 km jeho přítomnost prozrazoval jen občasný odraz paprsků slunce. Kromě toho bylo letoun typu PS možné ze vzduchu detekovat z přední polosféry, kdy se mohutný podélník křídla překrýval navzájem s žebry. Díky průzračnému potahu navíc tento stroj vrhal k zemi méně vydatný stín neforemných tvarů. Stín letícího prototypu letounu typu PS navíc při výstupu do výšky 1 500 až 1 700 m postupně vymizel, zatímco letoun typu U-2 (Mule) stále k zemi vrhal jasný a zřetelný stín. Při pozorování z horní polosféry byl prototyp letounu typu PS nejlépe pozorovatelný, když se pohyboval nad tmavým lesním porostem. Když se letouny typu PS a U-2 (Mule) přibližovaly k VPD, aby přistály, prvně uvedený letoun posádce letounu typu R-5, který se pohyboval o 200 až 300 m výšce, zcela zmizel z očí. Znovu jej byla posádka tohoto stroje schopna identifikovat až v době, když již roloval po VPD. Celkové hodnocení prototypu letounu typu PS ze strany komise bylo kladné. Požadováno bylo pouze zlepšení průzračnosti a mechanických vlastností Cellonu. Použití průzračného potahu se ale setkal též s kladnou odezvou ze strany letového a pozemního personálu. Zatímco pilot si pochvaloval vynikající výhled z kokpitu, pozemnímu personálu přišel průhledný potah vhod při poletové inspekci. To Kozlova povzbudilo, a tak IO NKO po završení zkoušek prototypu letounu typu PS nabídl stavbu speciálního rychlostního jednomístného letounu, který měl mít kromě  průzračného potahu též kostru se sníženou viditelností. Zmíněný letoun měl být poháněn 570 hp hvězdicovým devítiválcem typu M-22 z dílny A.D. Švecova a měl sloužit k fotografickému průzkumu. Završení stavby prototypu tohoto stroje Kozlov sliboval v roce 1937. IO NKO bylo ale proti. Důvodem toho byly nedostatky Cellonu. Zmíněný materiál měl totiž nevalné mechanické vlastnosti, a tak panovaly oprávněné obavy, zda vůbec vydrží namáhání provázející let vysokou rychlostí. Nakonec, na počátku listopadu roku 1935n byly další práce na obtížně zjistitelném letounu s průzračným potahem svěřeny P.I. Grochovskému. Zmíněné práce se přitom staly součástí vývojových plánů na rok 1936. Grochovský ale nakonec žádný letoun s průzračným potahem nepostavil. Za celou svou kariéru jediný prototyp letounu typu PS nalétal 7 h, a to za různých meteorologických podmínek.

Verze:  -

Vyrobeno:  jeden prototyp (vznikl konverzí druhého prototypu letounu typu AIR-4)

Uživatelé:  žádní

Posádka:    jeden pilot (původně dva piloti)

Pohon:       jeden pístový motor typu Walter NZ-60 československé výroby s max. výkonem 60 hp

Výzbroj:     žádná