Дело в том, что чем больше шаг винта, тем больший объем воздуха захватывают лопасти, однако, вследствие увеличения противодействия, тем больше нагрузка на двигатель и меньше скорость вращения винта (обороты).
Для самолета шаг винта функционально является аналогом коробки передач в автомобиле. Увеличение шага приводит к увеличению тяги винта, уменьшение шага винта уменьшает тягу. Однако при маленькой скорости движения и большом шаге винта (близком к 85° относительно плоскости винта) на лопастях формировался срыв потока, и скорость движения увеличивалась очень медленно, так как лопасти просто перемешивали воздух, создавая очень маленькую тягу. Напротив, в случае маленького шага (5–10°) и высокой скорости полета лопасти захватывали малый объем воздуха и скорость воздушного потока, создаваемого винтом, приближалась к скорости движения набегающего воздуха, остатки которого врезались в винт и тормозили полет. В связи с этим пилотам 30–40-х годов приходилось постоянно следить за скоростью, шагом винта и оборотами двигателя. Манипулируя оборотами и шагом винта, в зависимости от скорости полета, можно было добиться меньших оборотов двигателя при высокой скорости, при этом скорость не падала, а даже увеличивалась.
Важным моментом был также ресурс двигателя. Авиационные агрегаты, в отличие от автомобильных, постоянно работали при сильных перегрузках, что быстро приводило к износу поршней и поршневых колец, сжиганию клапанов. Все это сначала приводило к уменьшению степени сжатия, падению мощности, а затем и к выходу из строя.
Первый мотор М-25, выпущенный в Перми, имел по техпаспорту ресурс всего 100 ч. работы, в феврале 1933 года этот показатель был увеличен до 150 ч., а в апреле – уже до 350 ч. На тот момент это был самый большой ресурс работы для отечественного мотора.
Тем временем в Горьком в начале 1935 года было не до М-25. Завод занимался в основном доделкой и доведением до ума четырех десятков машин, выпущенных в прошлом году, поскольку лишь единицы из них были приняты военной приемкой. Параллельно небольшими партиями собирались и новые «тип 4».
А в Москве 25 апреля сборочный цех авиазавода № 39 покинул И-16 № 123954[В данном случае система нумерации означала: модификация самолета (ЦКБ-12) – номер завода (39) и порядковый номер экземпляра.] с двигателем М-25. Внешне он напоминал третий опытный образец с «Райт-Циклоном», но с измененным капотом с подвижными лобовыми створками. Элеронная щель была заделана, а клапаны-обтекатели вдоль всего размаха оперения сменились маленькими крышками на узлах навески рулей. Новый капот двигателя стал иметь четко выраженную конусную форму. Проход воздуха, охлаждающего цилиндры двигателя, осуществлялся через девять отверстий в лобовой части капота. Для выхода же имелось восемь отверстий на боковых крышках капота с приклепанными внутри тоннелями. В эти же отверстия были выведены и выхлопные патрубки. При этом их концы устанавливались вровень с линией капота, в отличие от И-16 тип 4, где капот быстро загрязнялся копотью от выхлопов, очистить которую было практически невозможно. Кок-обтекатель воздушного винта имел в основании диаметр 53 см, в вершине его крепился специальный храповик для запуска двигателя от автомобильного стартера[http://i16fighter.ru].
Конструктивно И-16 выглядел следующим образом. Фюзеляж представлял собой деревянный полумонокок – конструкция, в которой нагрузки несут как внешняя тонкостенная оболочка, так и подкрепляющий ее силовой каркас, состоящий из 11 поперечных шпангоутов и продольных стрингеров. Шпангоуты выклеивались из фанеры, а наружная обшивка изготовлялась из березового шпона.
Двухлонжеронное крыло состояло из дюралевого[Дюраль (или дюралюминий) – это сплав алюминия, меди и магния. В данном сплаве основными легирующими элементами являются медь – 4,4 % массы, магний – 1,5 % и марганец – 0,5 %. Название дюраль происходит от названия немецкого города Дюрен, где было начато его промышленное производство в 1909 году.] центроплана, обшитого снизу дюралюминиевым листом толщиной 0,5 мм, а сверху фанерой, а также двух съемных консолей. Конструкция элеронов на крыльях и рулей высоты состояла из трубчатого каркаса, покрытого полотняной обшивкой. Эти механизмы приводились в движение сложной системой тросов и жестких тяг.
Торможение самолета на взлетной полосе осуществлялось, как у автомобиля, колесами, а повороты управляемым задним стальным костылем с резиново-пластинчатой амортизацией. Последние оставляли на аэродромах характерные вспаханные полосы.
Самолет был подвергнут тщательным заводским испытаниям, значительную долю полетов снова выполнил летчик-испытатель Валерий Чкалов. Несмотря на то что вес машины вырос на 87 кг по сравнению с типом 4 (1432 против 1345 кг), динамические характеристики значительно улучшились. Истребитель развивал максимальную скорость 456 км/ч на высоте 3 км[Маслов М. Истребитель И-16. М.: Экспринт, 2005. С. 10.]. Фактически этот И-16 стал головным в серии «тип 5» и именно в таком виде был рекомендован к дальнейшему производству. Однако № 123954 все же был штучным экземпляром, собранным вручную. Серийные машины, естественно, отличались гораздо худшим качеством сборки и зачастую не могли выдавать показатели, свойственные опытным и головным машинам.
Любопытно, что весной 1935 года рассматривалось два проекта установки на И-16 более мощных моторов. Первый вариант предполагал использование французского двигателя Гном-Рон «Мистраль-Мажор» мощностью 850 л. с. Расчетная скорость на высоте 3 км ожидалась около 485 км/ч. Второй вариант предполагал установку нового американского мотора «Райт-Циклон» F-54, с которым максимальная скорость могла возрасти до 475 км/ч. Проекты имели названия соответственно ЦКБ-25 и ЦКБ-29. Однако запустить указанные двигатели в производство не представилось возможным.
Тем временем И-16 тип 4 начали постепенно поступать в строевые части. Летчики, привыкшие к бипланам и еще недавно освоившие поликарповский И-5, поначалу отнеслись к новой машине с недоверием. Будущий летчик-ас Георгий Захаров[Участник войны в Испании и Китае. Во время Великой Отечественной войны командовал 303-й истребительной авиадивизией, в состав которой входил знаменитый полк «Нормандия – Неман». Совершил 153 боевых вылета, и за ним числится 10 сбитых самолетов.], впервые увидевший И-16 и И-15 осенью 1935 года, вспоминал:
«Прекрасно помню тот воскресный день – ясный и теплый, несмотря на позднюю осень. Полетов в воскресенье у нас не было, и летчики гуляли по авиагородку, а самые закаленные все еще ходили на пляж.
И вдруг раздался гул моторов. Гул шел от моря, постепенно нарастая: самолет (а может, их было много – судя по мощному гулу, их должно было быть много) явно приближался к летному полю нашей командирской школы. Летчики искали машину глазами, всех этот гул насторожил – ни один из известных нам в ту пору самолетов не мог так гудеть.
И действительно, самолеты – их оказалось два – удивили своими непривычными очертаниями. Подобных машин я раньше никогда не видел и даже не слышал о том, что такие есть. Я знал бипланы с двигателем водяного охлаждения – они были остроносые и имели обтекаемую, сигарообразную форму фюзеляжа. Эти же два самолета были с тупыми, словно обрубленными, носами, но во всем остальном сильно различались между собой. Один из них все-таки отвечал нашему привычному представлению о самолете: это был биплан, отчетливо просматривались две пары крыльев, шасси.
