Nikitin-Ševčenko IS-1

Typ:  experimentální stíhací letoun

Určení:  ověření provozních charakteristik dvouplošného stíhacího letounu, který lze za letu přeměnit, sklopením spodního křídla, na jednoplošný stíhací letoun

Historie:  Ve 30. letech nebyli letečtí konstruktéři za jedno v tom, zda je stíhací letoun lepší koncipovat jako jednoplošník nebo jako dvouplošník. Jednoplošný stíhací letoun byl totiž, díky menšímu čelnímu aerodynamickému odporu, rychlejší, zatímco dvouplošný stíhací letoun měl, díky menšímu plošnému zatížení křídla, lepší vzletové a přistávací charakteristiky a obratnost. Díky tomu měly dvouplošníky v manévrovém vzdušném boji navrch před jednoplošníky. Naproti tomu jednoplošníky byly schopny rychleji dostihnout cíl. To vedlo ke vzniku taktiky vzdušného boje, která byla vystavěna na kooperaci jednoplošného stíhacího letounu s dvouplošným. Dle této taktiky na letouny nepřítele nejprve zaútočily jednoplošné stíhací letouny, neboť byly rychlejší než ty dvouplošné. Poté se s nimi utkaly v manévrovém vzdušném boji pomalejší a obratnější stíhací dvouplošníky. Z tohoto důvodu byly v první polovině 30. let do výzbroje VVS současně zavedeny hned dva stíhací letouny současně, a to jednoplošník typu I-16 z dílny N.N. Polikarpova a dvouplošník typu I-15 z dílny toho samého konstruktéra. Oba zmíněné letouny se dočkaly bojového nasazení v občanské válce ve Španělsku (1936 až 1939). Sovětští stíhací piloti, kteří se zde zapojili do bojů, ale raději dávali přednost dvouplošným I-15. Zmíněné stroje byly totiž v porovnání s jednoplošnými I-16 znatelně obratnější. Kromě toho se pilotům s nimi snadněji přistávalo. Z tohoto důvodu VVS s dvouplošnými stíhacími letouny počítalo i po zařazení progresivněji pojatých stíhacích jednoplošníků. Provoz dvou typů stíhacích letounů s rozdílnými výkonnostními parametry ale sebou přinášel těžkosti, jak odhalilo již zmíněné společné nasazení letounů typu I-15 a I-16 ve Španělsku. Možnosti dalšího navýšení rychlosti dvouplošníku byly navíc již tehdy prakticky plně vyčerpané. Značný čelní aerodynamický odpor zkrátka těmto strojům neumožňoval dosahovat rychlostí, které byly schopny vyvinout letouny s jednou nosnou plochou. Díky tomu na konci 30. let začaly nejvýkonnější dvouplošné stíhací letouny rychlostí zaostávat dokonce i za některými typy bombardovacích letounů. Jednou z možností, jak skloubit hlavní přednost jednoplošného křídla v podobě nízkého aerodynamického odporu s hlavní předností dvouplošného křídla v podobě malého plošného zatížení, bylo pojmout jednu ze dvou nosných ploch jako sklopitelnou. Jako první stíhací dvouplošník se sklopitelnou (za letu) jednou z nosných ploch navrhl, v roce 1931, ruský emigrant N. Medvedev, který působil v USA. Obě dvě poloviny dolního křídla zmíněného Medvedevova letounu měly být instalovány na kloubu. Díky tomu je mělo být možné za letu přiklopit k bokům zadní části trupu. Tím se měl z dvouplošníku stát hornoplošník. Práce na tomto poněkud nekonvenčně řešeném stroji se ale nakonec omezily na stavbu zmenšeného demonstračního modelu. V SSSR jako první s projektem podobě koncipovaného dvouplošného letounu přišel, v roce 1935, P.I. Grochovskij. U zmíněného stroje mělo být horní křídlo řešeno jako otočné a po otočení o 180° v horizontální rovině se mělo přiklopit podélně k hřbetu trupu. Projekt tohoto letounu se ale nedočkal podrobného rozpracování. Krátce nato, v roce 1938, z vlastní iniciativy zpracoval a posudkové komisi NII VVS (vědecko-výzkumný institut VVS) prezentoval svůj projekt dvouplošníku se sklopitenou jednou ze dvou nosných ploch též známý pilot V.V. Ševčenko. Přestože byl Ševčenko pilot, měl též technické vzdělání. V roce 1929 totiž ukončil studium na MVTU (Moskevská vyšší technická univerzita N.E. Baumanna). Ševčenko, který od roku 1933 působil v institutu NII VVS jako zkušební pilot, konkrétně navrhl dvouplošný stíhací letoun se sklopitelnou dolní nosnou plochou a zatahovatelnými hlavními podvozky. Dolní křídlo zmíněného stroje se sestávalo ze dvou vnitřních sekcí, které ukrývaly šachty hlavních podvozků, a dvou vnějších sekcí. Zatímco vnitřní sekce dolního křídla se zasouvaly (po zatažení podvozků) do vybrání v bocích trupu, vnější sekce se současně vyklápěly směrem od trupu, aby mohly zapadnout do vybrání v dolní ploše horního křídla. Zmíněný letoun měl vzlétat jako dvouplošník. Poté, co by s ním pilot nabral výšku, se měl, sklopením dolního křídla, přeměnit na hornoplošník. To mu mělo umožňovat plnit poslání rychlého přepadového stíhače. Pokud by mělo při vzdušném střetu dojít na manévrový boj, pilot měl vyklopit dolní křídlo, a tak jej zpětně proměnit v obratný dvouplošník. Přistávat měl zmíněný letoun opět ve dvouplošné konfiguraci. Protože projekt tohoto poněkud neotřele řešeného stíhacího letounu dokázal posudkovou komisi NII VVS zaujmout, obdržel oficiální zelenou. V této souvislosti byla následně Ševčenkovi při institutu MAT (Moskevská letecká průmyslová škola) zřízena vlastní konstrukční kancelář. Krátce nato, dne 15. ledna 1939, byla zmíněná konstrukční kancelář přejmenována na OKB-30. Vzhledem k tomu, že Ševčenko neměl se stavbou letounů žádné zkušenosti, k realizaci projektu jeho stíhacího letounu byl přizván letecký konstruktér V.V. Nikitin se skupinou inženýrů a techniků z MAT. Do oficiálních vývojových plánů byl ale Ševčenkův stíhací dvouplošník se sklápěcím dolním křídlem zařazen až v březnu roku 1939, po prezentaci makety s funkčním sklápěcím mechanismem dolního křídla. Protože by ale stavba prototypu tak komplikovaného letounu, jakým byl tento typ, v prostorách dílny vysoké školy bez zkušených výrobních pracovníků byla prakticky nerealizovatelná, následně byla Ševčenkova OKB-30 přesunuta do prostor leteckého výrobního závodu č.156. Tehdejší plány již počítaly se stavbou dvou prototypů Ševčenkova stíhacího dvouplošníku se sklopitelným dolním křídlem. První z nich vešel ve známost jako IS-1 a již od počátku počítal s 900 hp hvězdicovým devítiválcem typu M-63 z dílny A.D. Švecova. Dle technického zadání měl zmíněný stroj mít (ve výšce 5 000 m) rychlost 528 km/h v jednoplošné konfiguraci, resp. 420 km/h ve dvouplošné konfiguraci. Druhý prototyp obdržel označení IS-2 a díky instalaci silnějšího 1 100 hp hvězdicového čtrnáctiválce typu M-88B z dílny S.K. Tumanského měl dosahovat  (ve výšce 5 000 m) rychlosti 590 km/h v jednoplošné konfiguraci, resp. 480 km/h ve dvouplošné konfiguraci. Zatažení, resp. zpětné rozvinutí, dolního křídla letounu typu IS-1/-2 přitom nemělo trvat déle než 10 sec, resp. 20 sec. Technické zadání k letounu typu IS-1/-2 bylo stvrzeno v srpnu roku 1939. Prototyp IS-1 byl dokončen v listopadu roku 1939. Zmíněný stroj se nápadně podobal stíhacímu dvouplošníku typu I-153 z dílny N.N. Polikarpova. Prototyp IS-1 byl tedy pojat jako jedenapůlplošník s klasicky koncipovanými ocasními plochami, otevřeným kokpitem a zatahovatelným tříbodovým podvozkem ostruhového typu. K zasouvání a vysouvání dolního křídla tohoto stroje sloužil hydraulický systém. Výzbroj prototyp IS-1 postrádal. S instalací výzbroje se počítalo až u prototypu IS-2. Okamžitému zahájení letových zkoušek prototypu IS-1 ale zabránily špatné výsledky statických zkoušek. Z výsledků statických zkoušek totiž vyplynulo, že tento stroj má nedostatečnou pevnost střední části křídla a podvozků. To bylo přitom důsledkem toho, že měl prototyp IS-1 o nějakou tunu vyšší hmotnost proti vypočtené hodnotě. Z tohoto důvodu bylo nutné jeho konstrukci ještě před zahájením letových zkoušek zesílit. Tyto práce se ale nakonec zatáhly až do jara následujícího roku. Dne 20. května 1940 byl prototyp IS-1 přepraven na zkušební leteckou základnu v Ramenském. Do oblak se tento stroj poprvé vydal 29. dne toho samého měsíce. První let prototypu IS-1 se ale neobešel bez problémů. Zmíněný let totiž provázaly vibrace ocasních ploch. Aby toho nebylo málo, tak podélnou a cestovní stabilitu tohoto stroje nebylo možné považovat za vyhovující. Na konci června roku 1940 byly proto letové zkoušky prototypu IS-1 pozastaveny, aby mohly být zvětšeny a zesíleny jeho ocasní plochy. Tento zásah do konstrukce sice vedl ke zlepšení stability, potíže s vibracemi však odstranil jen zčásti. Letové zkoušky prototypu IS-1 byly opět obnoveny dnem 12. října toho samého roku. Krátce nato, dne 26. dne toho samého měsíce, bylo poprvé uskutečněno zatažení dolního křídla za letu. Dolní křídlo prototypu IS-1 bylo přitom v průběhu zmíněného letu zataženo hned dvakrát. Den nato byly testy sklápěcího mechanismu dolního křídla tohoto stroje znovu zopakovány. Ve všech případech hydraulický mechanismus pro zasouvání a vysouvání dolního křídla pracoval bezproblémově. Na druhou stranu mezitím vyplul na povrch další nedostatek v podobě přehřívání oleje. Protože se potíže s přehříváním oleje nedařilo odstranit, v lednu roku 1941 padlo rozhodnutí, aby byl původní motor prototypu IS-1 nahrazen novým. Díky tomu tento stroj následujících téměř pět měsíců strávil na zemi. Letové zkoušky prototypu IS-1 byly opět obnoveny dnem 7. května 1941. Předtím tento stroj kromě nového motoru obdržel též dodatečný chladič oleje. Ke svému poslednímu letu se prototyp IS-1 vydal dne 7. června toho samého roku. Za celou svou karieru prototyp IS-1 vykonal 40 letů s celkovou délkou trvání 11 h a 52 min. Zatažení dolního křídla za letu bylo v průběhu zkoušek prototypu IS-1 provedeno celkem 10 x. Celkové hodnocení tohoto stroje ze strany pilotů bylo kladné. Prototyp IS-1 měl jednoduchou pilotáž. Podélná a příčná stabilita tohoto stroje ve dvouplošné konfiguraci byla hodnocena jako dostatečná. V jednoplošné konfiguraci měl však prototyp IS-1 podélnou i příčnou stabilitu lepší. Naproti tomu cestovní stabilitu tohoto stroje v jednoplošné konfiguraci nebylo možné považovat za vyhovující. Rychlost prototyp IS-1 nabíral poměrně rychle ve dvouplošném i v jednoplošném uspořádání. Ve dvouplošné konfiguraci byly ale u tohoto stroje při rychlostech do 230 km/h pozorovány drobné vibrace ocasních ploch. Ty se však se vzrůstající rychlostí postupně vytrácely. Naproti tomu v jednoplošném uspořádání nebyly vibrace ocasních ploch pozorovány v celém rozsahu rychlostí. Stabilní byl tento stroj i při zatáčkách. Při zatáčení ve dvouplošné konfiguraci ale docházelo k zesilování intenzity vibrací ocasních ploch. Obzvláště silné byly přitom při náklonu 60° až 70°. Provádění zatáček s prototypem IS-1 v jednoplošné konfiguraci bylo piloty hodnoceno jako příjemnější. Doba potřebná k vykonání zatáčky v jednotlivých konfiguracích, dvouplošné a jednoplošné, nebyla v průběhu zkoušek změřena. Piloti ale při zatáčení nepostřehli žádný rozdíl v poloměru a době točení mezi jednoplošnou a dvouplošnou konfigurací. To byl zřejmě důsledek špatně navržené aerodynamiky dvouplošné konfigurace. Každopádně poloměr a čas točení prototypu IS-1 v jednoplošné konfiguraci byl nižší než u jednoplošného stíhače typu I-16 a blížil se poloměru a času točení dvouplošného stíhače typu I-153. V jednoplošné konfiguraci byl navíc z pilotní kabiny tohoto stroje lepší výhled (protože pilotovi nepřekáželo ve výhledu směrem dolů dolní křídlo). Mechanismus pro zasouvání a vysouvání podvozku a dolního křídla prototypu IS-1 pracoval bezproblémově. Proces zasouvání dolního křídla neměl žádný vliv na stabilitu a nevyžadoval žádné zvláštní zásahy do řízení. Zasunutí dolního křídla trvalo 6 až 7 sec a nebylo provázeno žádnými negativními jevy, jakými jsou např. vibrace. V průběhu zasouvání dolního křídla prototyp IS-1 plynule nabíral rychlost. Piloti proces zatažení a rozvinutí křídla pociťovali asi jako zasunutí a vysunutí podvozku. Zatažení dolního křídla pouze sebou přinášelo razantnější vzrůst rychlosti než zatažení podvozku. Protože mechanismus pro zasouvání a vysouvání dolního křídla pracoval velmi spolehlivě a prototyp IS-1 byl v průběhu procesu vysouvání a zasouvání dolního křídla stabilní, dolní křídlo tohoto stroje bylo možné zasunout krátce poté, co se odlepil od země. Opětovné vysouvání dolního křídla bylo stejně rychlé a hladké jako jeho zasouvání. Přistání s prototypem IS-1 bylo hodnoceno též jako bezproblémové. Výhled z kabiny tohoto stroje při přistání byl ale shledán za nedostatečný. Zatímco zkušební piloti hodnotili prototyp IS-1 vesměs kladně, představitelé NKAP (Lidový Komisariát Leteckého Průmyslu) se k tomuto stroji stavěli poněkud skepticky. Důvodem toho byla skutečnost, že jeho výkony ve dvouplošné konfiguraci již tehdy nebylo možné považovat za dostatečné pro plnění úkolů stíhacího stroje.

Popis (model IS-1):  Experimentální stíhací letoun typu IS-1 byl řešen jako jednomístný jednomotorový jedenapůlplošník se sklopitelným dolním křídlem a klasicky koncipovanými ocasními plochami. Zmíněný stroj měl poměrně krátký robustní trup s proměnným průřezem. Zatímco přední část trupu letounu typu IS-1 měla kruhový průřez, průřez zadní části trupu tohoto stroje měl tvar na výšku postavené elipsy. Kostra trupu letounu typu IS-1 měla příhradovou konstrukci a byla svařena z trubek z chrom-molybdenové oceli. Potah přední části trupu tohoto stroje až po odtokovou hranu křídla, byl zhotoven z duralových panelů. Zadní část trupu letounu typu IS-1 byla potažena plátnem. Ve špici trupu tohoto stroje se nacházela motorová sekce. Pohon letounu typu IS-1 obstarával hvězdicový devítiválec typu M-63. Zmíněný motor roztáčel jednu třílistou tažnou vrtuli s průměrem 2,8 m a byl opatřen válcovitou kapotou, která se sestávala z pevného čelního prstencovitého dílu a několika demontovatelných panelů s devíti otvory pro výfukové trubice. V čele motorové kapoty, po obvodu vrtulového kužele, se nacházelo devět lapačů vzduchu s lichoběžníkovým průřezem. Všechny čelní lapače vzduchu pohonné jednotky letounu typu IS-1 byly opatřeny posuvnými regulačními „okenicemi“. Ohřátý vzduch útroby motorové sekce opouštěl štěrbinovým výstupem nacházejícím se po obvodu zadní části motorové kapoty. Přímo za motorovou sekcí letounu typu IS-1, na úrovni dvouplošného křídla, se nacházela palivová nádrž a hydraulický sklápěcí mechanismus dolního křídla. Přímo za palivovou nádrží, resp. přímo za křídlem byl umístěn jednomístný kokpit. Pilotní kabina letounu typu IS-1 byla řešena jako otevřená a byla opatřena pouze větrným štítkem. Zadní část trupu tohoto stroje byla prázdná a plynule přecházela v kýl SOP. Obě dvě křídla letounu typu IS-1, dolní a horní, byla řešena jako dvounosníková a měla půdorys ve tvaru lichoběžníku a zaoblené koncové oblouky. Zatímco rozpětí horního křídla činilo 8,60 m, dolní křídlo letounu typu IS-1 mělo rozpětí 6,72 m. Celková plocha křídla letounu typu IS-1 činila 20,83 m². Na horní křídlo přitom z toho připadalo 13,00 m². Obě dvě křídla tohoto stroje měla kovovou kostru i potah a nebyla navzájem vyztužena. Na odtokové hraně horního křídla se nacházela křidélka. Naproti tomu dolní křídlo mechanizaci postrádalo. Střední část horního křídla letounu typu IS-1 měla znatelně větší vzepětí než ty vnější a měla ukrývat čtveřici 7,62 m kulometů typu  ŠKAS. Ty ale na zmíněný stroj nakonec nebyly instalovány. Naproti tomu sklopitelné dolní křídlo se sestávalo ze čtyř sekcí, dvou vnitřních se záporným vzepětím a dvou vnějších s kladným vzepětím. Vnitřní sekce dolního křídla byly k trupu uchyceny za pomoci kloubového mechanismu. Přes kloubový mechanismus byly přitom k sobě navzájem připevněny i vnitřní a vnější sekce. Vnitřní sekce dolního křídla letounu typu IS-1 ukrývaly šachty hlavních podvozků. Zatímco k zasouvání dolního křídla sloužil hydraulický systém, zatahování hlavních podvozků zajišťoval systém pneumatický. Po vzletu pilot nejprve zatáhnul hlavní podvozky a teprve poté aktivoval mechanismus pro sklápění dolního křídla. Při zatahování se vnitřní sekce dolního křídla zasouvaly do vybrání v potahu boků trupu. Po zasunutí přitom nikterak nevystupovaly z obrysu potahu trupu. Naproti tomu vnější sekce dolního křídla se zasouvaly do vybrání v dolní ploše horního křídla. Po zasunutí ale mírně vystupovaly z obrysu dolní plochy křídla. Při zasouvání se vnitřní sekce dolního křídla plynule přiklápěly k trupu. Současně jeho vnější sekce nepřetržitě udržovaly horizontální polohu, aby poté, co vnitřní sekce zaujmou vertikální polohu, zapadly do vybrání v horní ploše křídla. Ocasní plochy letounu typu IS-1 se sestávaly z jedné oválné svislé plochy (SOP) a jedné středoplošně uspořádané vodorovné plochy (VOP) s nulovým vzepětím, lichoběžníkovým půdorysem a zaoblenými koncovými oblouky. Zatímco na odtokové hraně SOP se nacházelo směrové kormidlo, odtokovou hranu VOP tohoto stroje okupovala dvojice výškových kormidel. Ocasní plochy letounu typu IS-1 měly kovovou kostru a plátěný potah. Vzletové a přistávací zařízení tohoto stroje tvořil zatahovatelný tříbodový podvozek ostruhového typu. Zatímco hlavní podvozky letounu typu IS-1 se zatahovaly (směrem k trupu) do středních sekcí dolního křídla, ostruhový podvozek tohoto stroje se zasouval (po směru letu) do útrob ocasní části trupu.

Verze:

IS-1 – první výše popsaný neozbrojený prototyp letounu typu IS s 900 hp hvězdicovým devítiválcem typu Švecov M-63. Do oblak se tento stroj poprvé vydal dne 29. května 1940.

IS-2 – druhý prototyp letounu typu IS se silnějším 1 100 hp hvězdicovým čtrnáctiválcem typu Tumanskyj M-88B, čtveřicí 7,62 mm kulometů typu ŠKAS v horním křídle a vylepšenou aerodynamikou draku. Tento stroj byl dokončen v závěru roku 1940 a nikdy nebyl zkoušen za letu. viz. samostatný text

Vyrobeno:  jeden prototyp modelu IS-1 a jeden prototyp modelu IS-2

Uživatelé:  žádní

IS-1

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden pístový motor typu Švecov M-63 s max. výkonem 900 hp 

Výzbroj:     žádná

* ve dvouplošném uspořádání

poslední úpravy provedeny dne: 12.10.2020