Появление реактивных двигателей создало необходимую, но пока еще недостаточную предпосылку для полета со скоростью звука. Но достижение скорости звука, а тем более преодоление ее было связано с вторжением в ранее неизведанную область знания, связанного с проявлением сжимаемости воздуха. «Не вникая в технические тонкости этого явления, – писал Лавочкин, – скажу, что мы оказались перед стеной, возведенной из загадок. Аэродинамические законы, известные ученым, теряли на звуковом барьере свою силу, больше того, многое приобретало обратный смысл.
Техника требовала научного объяснения новых явлений.
Да, наука стала очень нужна нам, инженерам».
Для достижения этой цели требовалось значительно увеличить тягу ТРД и перейти к новым аэродинамическим компоновкам крыльев. Наиболее эффективными средствами снижения волнового сопротивления крыла оказались использование эффекта скольжения крыла (за счет стреловидности) и уменьшение его относительной толщины. Но последний путь, более приемлемый для несущих поверхностей малого удлинения, не позволял создать нужную конструкцию легкой и с требуемыми запасами прочности, жесткости и ресурса. Кроме того, для самолетов с прямыми крыльями умеренного и большого удлинения возникали трудности, связанные с обеспечением требуемых запасов устойчивости и управляемости из-за нелинейных характеристик коэффициентов подъемной силы и продольного момента. Более того, имелось немало случаев затягивания самолетов с прямыми крыльями в пикирование при скоростях полета, соответствовавших числу М>0,6.
Ла-160 «Стрелка» на аэродроме
Придание крылу стреловидности позволяло увеличить критическое число М, так как в этом случае местные скорости на крыле зависят не от скорости набегающего потока, а от ее составляющей, перпендикулярной передней кромки несущей поверхности. Эффект скольжения также снижал интенсивность изменения всех остальных аэродинамических характеристик крыла при возникновении местных сверхзвуковых зон.
Создание самолетов со стреловидными крыльями потребовало глубоких и разносторонних как теоретических, так и экспериментальных исследований. Пионерами в этой области прежде всего считаются немецкие аэродинамики. Приоритет Германии в создании самолетов с реактивными двигателями, в том числе и со стреловидными крыльями, затягивающими волновой кризис, бесспорен. Так же бесполезно затевать споры о влиянии немецкой школы аэродинамики на мировое самолетостроение. Именно достижения немецких специалистов стали той основой, на которой впоследствии родились околозвуковые самолеты, как за рубежом, так и в Советском Союзе.
Ла-160, проложив дорогу более скоростным машинам, так и остался в единственном экземпляре
Но нельзя принижать и роль отечественных специалистов. Еще в годы войны будущий академик В.В. Струминский, основываясь на теоретических исследованиях, показал, что на стреловидных крыльях система уравнений пограничного слоя расчленяется на две независимые группы. Первая определяет обтекание нормальных к передней кромке сечений крыла, вторая – его размах вдоль. В этом разделении и заключается, собственно говоря, эффект скольжения. Поэтому нормальные составляющие скорости набегающего потока и определяют критическое число Маха, означающее начало волнового кризиса. Эти же расчеты впоследствии привели к появлению у стреловидных крыльев аэродинамических перегородок (гребней) вдоль их хорды, препятствующих перетеканию воздушного потока вдоль размаха несущей поверхности и, как следствие, предупреждающих ранний срыв с ее концевых частей. Одновременно увеличиваются значения критических углов атаки и повышается эффективность элеронов.
Результаты исследований, в том числе и немецких специалистов, требовалось подтвердить экспериментально на моделях в аэродинамических трубах и выдать необходимые рекомендации конструкторам самолетов по аэродинамической компоновке стреловидных крыльев.
Первыми реактивный истребитель «160» со стреловидным крылом построили в Советском Союзе в ОКБ Лавочкина. Лишь более чем через два месяца похожая машина появилась в американском небе.
Разработка самолета «160» началась в 1946 году. Согласно требованиям, предъявлявшимся к самолету с двигателем РД-10ЮФ и вооруженному тремя пушками НС-23, были: максимальная скорость 950 км/ч на высоте 5000 м, подъем на эту высоту за 4,8 минуты, практический потолок – 12 000 м и дальность – до 900 км.
Но последующие расчеты на этапе эскизного проекта показали, что скорость у земли будет не менее 960 км/ч, а на высоте 5000 м – 970 км/ч, потолок возрастет на 200 м, а дальность полета на высоте 10 км со скоростью 630 км/ч увеличится с 900 до 1000 км. Правда, претерпело серьезные изменения вооружение: вместо трех орудий разместили два Н-37М калибра 37 мм.
Как следует из выводов макетной комиссии и эскизного проекта, утвержденных 6 июня 1947 года, «ВВС крайне заинтересованы в скорейшем исследовании самолетов со стреловидными крыльями на скорости свыше 1000 км/ч.
По материалам эскизного проекта установленный двигатель РД-10 не даст возможности выявить все преимущества самолетов со стреловидными крыльями.
В связи с этим комиссия считает необходимым поддержать предложение Лавочкина к замене двигателя РД-10 более мощным типа «Дервент» на втором экземпляре самолета».
Истребитель построили в июле 1947 года, но с парой орудий Н-37 и общим боекомплектом 60 патронов. Ла-160 отличался от предшественников прежде всего крылом стреловидностью 35 градусов, за что получил прозвище «Стрелка». Первый полет на нем и заводские испытания провел И.Е. Федоров.
С.А. Лавочкин и летчик-испытатель И.Е. Федоров
Достигнутая самолетом «160» скорость 1050 км/ч на высоте 5700 м (соответствует числу М=0,92) в полете со снижением не вызывала опасных изменений в его устойчивости и управляемости. Самолет не имел тенденций к непроизвольному сваливанию на крыло. В случае перетягивания ручки управления срыв носил благоприятный характер и сопровождался движением машины на нос без перехода в штопор, после чего она легко восстанавливала нормальный режим полета. Ла-160 так и остался в единственном экземпляре, а причиной этому стало приобретение в Англии более мощных турбореактивных двигателей. Но труд создателей «Стрелки» не пропал. Результаты экспериментальных исследований аэродинамических моделей и летные испытания истребителя позволили выработать рекомендации для конструкторов, создавших вскоре более совершенные машины МиГ-15 и Ла-15.
В Тушино на традиционном воздушном параде летом 1947 года зрители могли увидеть сразу три самолета ОКБ-301: «150», пилотируемый летчиком-испытателем НИИ ВВС А.П. Супруном, а также «156» и «160», в кабинах которых находились летчики-испытатели ОКБ С.Ф. Машковский и И.Е. Федоров. Это был финал первых реактивных, по сути экспериментальных, самолетов ОКБ-301 с трофейными ТРД. Но, несмотря на это, Лавочкин предпринял последнюю попытку создания истребителя с прямым крылом по отработанной реданной схеме, тем более что самолет Як-23 с аналогичной компоновкой разрабатывался в ОКБ-115.
