Polikarpov TsKB-12
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Polikarpov TsKB-12 (en ruso: Поликарпов ЦКБ-12) - Denominación del primer prototipo del caza I-16 creado dentro de la estructura del TsKB en 1933. Se construyeron casi en paralelo dos ejemplares con diferentes plantas motrices. Los resultados obtenidos fueron muy buenos por lo que se decidió aprobar la producción en serie del modelo con motor M-22 de 480 hp.
Sumario
Historia
El diseño del prototipo del caza monoplaza denominado Polikarpov TsKB-12 comenzó en el Buró Central de construcciones (TsKB) en la primavera de 1933. Ya para el verano el avión comenzaba a tomar forma. Se trataba de un monoplano de ala baja con un corto fuselaje de formas aerodinámicas, cabina cerrada y tren de aterrizaje retráctil.
El capot motriz se concibió en dos versiones: usando un anillo Townend y con capot tipo NACA. Las pruebas en el túnel aerodinámico mostraron las ventajas de la segunda variante, lo que motivó su elección. Como planta motriz los constructores consideraban el motor norteamericano Wright Cyclone. Este motor, aparecido en 1925 se había modernizado suficientemente para 1933, convirtiéndose en uno de los mejores motores de aviación del mundo. Ya anteriormente la URSS había logrado comprar a la firma Wright los motores de la serie Whirlwind, utilizados con éxito en los aviones ANT-9.
Se manifestó la idea de comprar el Cyclone, pero el TsKB-12 era un proyecto desarrollado por iniciativa propia, por lo que sería muy difícil lograrlo. En este estado de la situación el jefe de las VVS Ya. A. Alksnis propuso a Polikarpov redirigir su atención hacia el motor Shvietsov M-22 de producción nacional. Este motor, copia del Bristol Jupiter VI, a pesar de su escasa potencia de sólo 480 hp podía garantizar la velocidad solicitada de 300 km/h a una altura de 5000 metros.
A partir de junio de 1933 el trabajo sobre el TsKB-12 marchaba a toda máquina. Los militares seguían muy de cerca el desarrollo del avión. La presentación de la maqueta en el mes de noviembre ayudó a corroborar las esperanzas puestas en el proyecto, llegándose a la conclusión de que el caza proyectado sería capaz de superar todas las especificaciones, sobre todo las relacionadas a la velocidad máxima.
Ya desde el 22 de noviembre, aún si haber terminado el prototipo el Consejo del Trabajo y Defensa (STO) tomó la decisión de producir el modelo en serie.
Desarrollo
El primer prototipo se encontró listo para fines de 1933. El invierno obligó a dotar al prototipo de esquís sin retracción. Para todos quedaba claro que esto no permitiría al avión mostrar todo su potencial, pero esta la única forma de lograr comenzar las pruebas sin dilación.
Pruebas fabriles
El 30 de diciembre de 1933 el piloto probador de la Fábrica No.39 Valeri Pavlovich Chkalov realizó el primer vuelo en el TsKB-12 con motor M-22.
Chkalov consideró el avión como difícil de pilotear, controlarlo era difícil y poco habitual. Durante todo el mes de enero se realizaron las pruebas fabriles, ya para ese momento junto al segundo ejemplar TsKB-12bis. Para el mes de febrero de 1934 ambas máquinas se encontraban listas para la realización de las pruebas estatales de aceptación.
TsKB-12bis
Aún si terminar el primer prototipo TsKB-12, los constructores lograron finalmente la asignación de un motor Wright Cyclone SGR 1820-F-2 y se decidió aprobar la construcción de un segundo prototipo con esta planta motriz, que fue denominado TsKB-12bis. Este avión estuvo terminado para fines de 1933, muy poco tiempo después del primero.
Exteriormente ambos prototipos eran casi iguales. La principal diferencia estribaba en el uso en el TsKB-12bis de una hélice metálica de tres palas Hamilton Standard.
El segundo prototipo TsKB-12bis fue probado luego de las fiestas por el año nuevo. Debido al invierno también se le dotó de esquís fijos.
Pruebas estatales
Las pruebas estatales fueron realizadas sobre los dos ejenplares. Su principal objetivo era poder definir las principales características de vuelo y poder tener argumentos para definir finalmente el paso a la producción.
El prototipo TsKB-12 con motor M-22 comenzó a ser probado el 16 de febrero con el piloto probador Kokkinaki a los mandos. Ese mismo día el TsKB-12bis sería volado por Stepanchonok.
Las condiciones del tiempo eran bastante malas, las ventiscas y las nubes bajas impidieron desarrollar el programa completo de vuelos, pero a pesar de ello ya el avión comenzaba a mostrar sus virtudes y problemas. En vuelo ambas versiones eran similares. El avión respondía bien a los mandos y era capaz de realizar una tras otra las figuras de pilotaje de alta escuela, pero el piloto debía ser cuidadoso. El TsKB-12 no admitía movimientos bruscos de la palanca de mandos.
Otro punto que requería gran atención era el aterrizaje. A pesar de ello los pilotos constataron que el TsKB-12 era más estable durante los despegues y aterrizajes que el Sujoi I-14 y en los virajes se comportaba bastante mejor.
Entre los dos ejemplares el TsKB-12 con motor M-22 tenía mejor comportamiento, pues el 12bis presentaba vibraciones indeseables durante el vuelo.
A las pruebas se sumaron los pilotos probadores Yumashiev y Chernavski. Todos los pilotos sentían un gran respeto por el nuevo avión y lo consideraban peligroso, por lo que originalmente se prohibió durante la maniobras realizar virajes cerrados.
Entre el 25 y el 27 de febrero ambos aviones fueron retornados a la fábrica para corregir algunos detalles y sustituir los esquís por un tren normal de ruedas. El tema de la producción en serie se mantenía activo, fundamentalmente debido a los buenos resultados obtenidos durante las pruebas, por lo que en el acta de conclusiones de esta etapa de pruebas Alksnis propuso comenzar a seleccionar los mejores pilotos para el nuevo caza.
Entre los defectos señalados se encontraron problemas con el sistema de alimentación de combustible, dificultades con el fanal de la cabina cerrada, débil instalación del colimador, correas de seguridad incómodas.
Pruebas de barrena
El comportamiento en barrena era uno de los principales problemas de los diseños de caza de la época. El monoplano I-14, creado bajo la dirección de Túpolev en el TsAGI, a pesar de todos los estudios realizados lograba salir de la barrena con dificultades. Los especialistas de esta institución, en aquella época competidores directos de Polikarpov y su equipo, comenzaron a manejar la hipótesis de que el monoplano I-16 (ya para aquel momento denominados así por las VVS) sería incapaz de realizar esta figura.
El especialista en aerodinámica Zhuravchenko llegó a afirmar, que a partir de los resultados de las pruebas en el túnel aerodinámico, este avión de corto fuselaje entraría obligatoriamente en una barrena plana y propuso elevar los estabilizadores en el empenaje, como se había hecho entreiormente en el I-14.
Durante las reuniones desarrolladas el 17 y 21 de febrero de 1934, cuando ningún piloto ni ingeniero fue capaz de responder sobre este tema se decidió realizar una prueba de vuelo. Se decidió probar con el I-16 M-22. Durante los días 1 y 2 de marzo de 1934 el probador Valeri Pavlovich Chkalov realizó 75 entradas en barrena en las que se pudo demostrar que al perder velocidad y con la palanca al centro el I-16 no entraba en barrena. En caso de forzar picar sobre el ala el avión hacía media espiral y nuevamente retornaba al vuelo horizontal. En caso de obligar al avión a entrar en barrena esta se comportaba de forma estable y al situar la palanca en posición neutral el avión salía de ella sin dificultades. En ningún caso se evidenció tendencia a entrar en una barrena plana.
Las pruebas desarrolladas por Chkalov tuvieron un significado importantísimo en el futuro de este avión. A partir de este momento ya no existían obstáculos para lanzar la producción en serie del caza I-16. El haber logrado resolver un problema tan complejo afianzó la confianza del y hacia el colectivo dirigido por Polikarpov.
Nuevo sitio de pruebas
Luego de corregir los defectos y dotar a ambos ejemplares con tren retráctil, los prototipos, fueron enviados por tren hacia un lugar más cálido para continuar las pruebas. El sitio seleccionado fue la Escuela de Pilotos Militares de Kacha, cerca de Sebastopol.
El 22 de marzo de 1934 comenzaron las pruebas de explotación en Kacha. El ejemplar con M-22, pilotado por Kokkinaki voló ese día con el tren de aterrizaje recogido para obtener la velocidad. Los resultados fueron espectaculares. A nivel del mar la velocidad alcanzaba 359 km/h y a los 5000 metros solicitados era de 325 km/h.
A pesar de esto se demostró que el sistema de retracción de las ruedas no estaba apto. Durante la retracción el sistema tendía a trabarse y no funcionaba de forma correcta. La fuerza sobre la manivela era bastante grande, incluso para un piloto de constitución física fuerte como Chkalov. Esto motivó que durante las pruebas con el segundo ejemplar (motor Wright Cyclone) no se intentase retraer el tren.
El 14 de abril, al final de la carrera de aterrizaje el segundo prototipo sufrió la ruptura del punto de fijación del aterrizador derecho y el avión terminó la toma de tierra sobre el vientre. Por esta razón las pruebas en Kacha de este ejemplar terminaron. El avión fue desarmado y enviado a la fábrica para su reparación por ferrocarril.
Se decidió que el I-16 M-22 sería devuelto a Moscú por aire. El vuelo fue realizado sin dificultades por Chkalov.
Presentación pública
El 1 de mayo el prototipo I-16 M-22, junto a un biplano I-15 y el I-14 de Sujoi fueron mostrados al público en vuelo sobre la Plaza Roja.
Tercer prototipo
Durante todo el verano se trabajó en mejorar el sistema del tren de aterrizaje. Para ese momento se había terminado un tercer prototipo con motor Wright Cyclone SGR-1820-F-3 de 715 hp, que presentó la proa modificada. El capot del motor en este caso era de tipo túnel con su borde de salida en línea con el fuselaje. Este capot sería usado por todas las versiones posteriores a excepción del Tipo 4 y el UTI-2, que mantuvieron la configuración de los primeros modelos. La hélice presentaba buje arodinámico, el ala fue reforzada y todo el borde de ataque hasta el primer larguero se recubrió de duraluminio.
En los dos primeros prototipos Polikarpov había previsto interceptores en el intradós alar como medida para posibleres comportamientos no deseados en la barrena, en la práctica estas superficies nunca llegaron a ser usadas, por lo que el tercer prototipo careció de ellas.
El 7 de septiembre de 1934 el avión fue trasladado al aeródromo del NII VVS en Shelkovo para el desarrollo de las pruebas de aceptación, que se prolongaron hasta el 12 de octubre. Este modelo no fue aceptado, argumentando falta de terminación de algunos detalles constructivos. Alksnis reclamaba un correcto funcionamiento del armamento y dejó claro que hasta tanto esto no fuese posible el I-16 no podría ser considerado un caza militar. A pesar de haber logrado una velocidad de 437 km/h, los militares planteaban que no era suficiente. Se propuso instalar en el I-16 un motor de producción nacional M-58, de menor diámetro y mayor potencia para alcanzar una velocidad de 470 km/h. Esta versión sería construida, pero en la práctica no tuvo desarrollo.
Producción en serie
En este tiempo se preparaba la producción en serie en las fábricas No.39 de Moscú y No.21 de Nizhni-Nóvgorod de los primeros ejemplares. Este primer modelo de serie, del que se construyeron algunos centenares entre 1934 y 1936 se conoció I-16 Tipo 4 (para los ejemplares de la Fábrica No.21) o I-16 M-22 (para los modelos producidos en Moscú).
Descripción
El principal rasgo distintivo de esta versión lo constituye el gran diámetro de su capot NACA, bastante corto y sobresaliendo por encima del contorno del fuselaje. La hélice era metálica, sin buje.
El modelo presentó construcción mixta con fuselaje de madera con estructura compuesta por largueros y cuadernas de pino cubiertas por capas de láminas de madera encoladas con grosor cercano a los 4 mm en la zona delantera y 2.5 mm en la cola. Este recubrimiento se preparaba sobre un molde especial en dos mitades, que una vez secadas se unían a la estructura durante el ensamblaje.
Las alas presentaban largueros de láminas conformadas de acero al cromo molibdeno y nervios de duraluminio. El recubrimiento del ala mezclaba láminas de aluminio D1 y tejido. Las superficies de control se construyeron de duraluminio y presentaban recubrimiento de tejido.
La cabina cerrada constituyó una novedad, pero en la práctica sería poco usada. El parabrisas de cristal contaba con un colimador en el centro y podía desplazarse hacia delante mediante unas ligas de goma. El fanal de la cabina también se desplazaba hacia delante mediante carriles. Las bordas del fuselaje y el asiento del piloto eran desmontables. Este asiento podía ser regulado en altura.
El tren de aterrizaje era convencional con retracción manual mediante el uso de cables operados desde una manivela en la cabina de pilotaje. Las ruedas de 700 x 100 mm presentaban sistema de frenado.
El armamento original estaba compuesto por dos ametralladoras ShKAS con 900 disparos cada una, disparando por fuera del disco de la hélice.
Modificaciones
Especificaciones técnicas
- Tipo: TsKB-12
- Función: Prototipo de caza
- Año: 1933
- Planta motriz: Un motor radial Shvietsov M-22 de 480 hp
- Acomodación: 1
- DIMENSIONES
- Envergadura: 9.0 m
- Longitud: 5.9 m
- Altura: 3.25 m
- Superficie alar: 14.5 m²
- PESOS Y CARGAS
- Peso vacío: 934 kg
- Peso de la célula: 450 kg
- Peso de la instalación motriz: 450 kg
- Peso de despegue: 1311 kg
- Capacidad de combustible: 155 kg
- Capacidad de aceite: 16 kg
- Capacidad de carga total: 378 kg
- Carga alar: 92.5 kg/m²
- Carga de potencia: 2.8 kg/hp
- PRESTACIONES
- Velocidad máxima a nivel del mar: 359 km/h
- Velocidad máxima a nivel del mar con esquís fijos: 306 km/h
- Velocidad máxima a 5000 metros: 325 km/h
- Velocidad de aterrizaje: 95 km/h
- Techo práctico: 7130 m
- Autonomía: 2 h
- Alcance: 720 m
- Tiempo de giro: 14.3 s
- Tiempo de ascenso a 5000 m: 9.4 min
- Carrera de despegue: 220 m
- Carrera de aterrizaje: 230 m
- Armamento: Dos ametralladoras ShKAS de 7.62 mm con 900 disparos cada una.
Fuentes
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