До предела форсированные двигатели гоночных самолетов были рассчитаны на весьма непродолжительную работу. Машины не несли вооружения и массы других устройств, которыми оснащались боевые самолеты, и брали на борт небольшой запас горючего. К тому же из-за огромной удельной нагрузки на крыло (у «Супермарина» 202 кг/м2; вспомните, 71 кг/м2 у «Депердюссена» 1913 года!) и плохих несущих свойств плоскостей с минимальным сопротивлением Гоночные самолеты не обладали хорошей маневренностью. Все эти недостатки — с точки зрения военного или гражданского авиастроения — плата за скорость. В угоду быстроходности конструкторы жертвовали свойствами, благодаря которым в свое время самолет превратился в грозное оружие и стремительное средство передвижения.
Делая истребители с оглядкой на «рекордсменов», авиаконструкторы заходили в тупик. Как только быстроходную опытную машину загружали оборудованием, вооружали, она тяжелела, становилась вялой в наборе высоты и маневре. Вдобавок ко всему двигатели, хотя и «выдавали» куда больше лошадиных сил, чем их предки времен мировой войны, остались такими же прожорливыми. За каждую добавочную силу приходилось платить пропорционально выросшим расходом топлива; удельный расход нисколько не уменьшится. Баки увеличились в размерах, на борт приходилось брать больше горючего и масла. Так называемая боевая нагрузка (оружие, боеприпасы, прицел, бомбы), несмотря на рост полной нагрузки, даже уменьшилась. Если прежде вес бензина составлял 1/8 полной нагрузки, то теперь его доля поднялась на 50 процентов и выше.
И все-таки опыт шнейдеровских и других состязаний очень помог конструкторам истребителей. Он научил их бороться за каждую лошадиную силу мощности, за каждый грамм аэродинамического сопротивления. Больше того, стремительные, нередко опасные «болиды» сыграли роль разведчиков новых, еще не освоенных возможностей авиации, заставили специалистов изучать аэродинамику крыла, винта, всего самолета при высоких скоростях полета, создавать двигатели невиданных прежде мощностей. Оказалось, что от места и формы стыка крыла и фюзеляжа зависит величина полного сопротивления машины. Присоединяя крыло к нижней, средней или верхней части корпуса, можно получить весьма отличающиеся друг от друга аэродинамические свойства самолета. Важна и форма перехода консолей в фюзеляж — так называемые зализы облагораживают аэродинамику и придают истребителю лишний десяток, а то и два километров в час.
Слабое место самолетов шнейдеровского типа — винт постоянного шага. Угол установки лопастей оставался неизменным в течение всего полета.
Но условия обтекания зависят от направления потока, набегающего на лопасть, говоря иначе, от ее угла атаки. Машина взлетает — к скорости от собственного вращения винта добавляется скорость движения самолета, которая растет от нуля до максимальной. Угол атаки лопасти изменяется, и только на расчетном режиме полета он достигает наивыгоднейшего значения. Если лопасти заранее установить под углом, оптимальным на самой большой скорости, самолет может просто не взлететь или будет разбегаться слишком долго. Приходилось удовлетворяться полумерами — рассчитывать пропеллер на какой-то промежуточный режим.
Именно для того, чтобы лопасть как бы следовала за «гуляющим» вектором скорости потока и занимала «экономичное» положение, стали делать винты изменяемого шага. Самолет с "затяжеленным» винтом, лопасти которого были поставлены под большим углом установки, энергично разбегался и взлетал. При большой скорости полета лопасти устанавливались под меньшими углами.
И, наконец, шасси, вносившее изрядную долю в общее сопротивление гоночных машин. Обтекатели стоек и колес мало чем помогали при полете с громадной для начала 30-х годов скоростью до 500 км/ч. В конце концов, шасси в полете научились убирать.
Любопытно, что первыми применили все перечисленные новшества не создатели истребителей, а конструкторы пассажирских самолетов. Произошло это, видимо, потому, что убирающееся шасси вряд ли прибавило бы скорость тогдашним боевым машинам — бипланам. Истребители потяжелели бы (за счет веса механизма уборки стоек) и при той же площади крыльев стали бы менее маневренными. Пассажирским машинам верткость ни к чему. Их легко сделать обтекаемыми монопланами.
В 1931—1932 годах фирма «Локхид» выпустила модель «Орион», оснащенную сначала 450-, а затем 500-сильным двигателем. Самолет развивал скорость 360 км/ч. В 1932 году КБ Харьковского авиационного института создало пассажирский самолет ХАИ-1 с мотором М-22 (480 л.с.) — скорость машины достигала 324 км/ч.
Убирающееся шасси, зализанные очертания фюзеляжа, особая форма перехода от крыла к фюзеляжу, закапотированный двигатель, винт переменного шага и, наконец, тщательная отделка внешних поверхностей самолета — вот что позволило сравнительно маломощным пассажирским машинам достичь высоких скоростей. В сущности, здесь перечислены все те ухищрения, к которым прибегали конструкторы 30-х годов, чтобы заставить истребителей сначала догнать резвых «транспортников», а затем и обставить их.
Больше всего дискуссий в авиационном мире вызвала в те годы монопланная схема гоночных самолетов, точнее, ее пригодность для истребителей.
Воздав должное аэродинамике, специалисты долго не могли решить, какой из двух схем — бипланной или монопланной — принадлежит будущее.
Противоборство двух тенденций, как в зеркале, отразилось в творческой биографии выдающегося советского авиаконструктора, «короля истребителей» Н. Поликарпова. Выпустив в 1933 году полутораплан И-15, его КБ одновременно создает и скоростной моноплан И-16, ставший впоследствии основным предвоенным истребителем наших ВВС. И-16 был первым в мире серийным истребителем, на котором применено убирающееся шасси.
Годом позже в первый полет поднялся И-15-бис, верхнее крыло которого для улучшения обзора из пилотской кабины было поднято над фюзеляжем (летчики не сразу привыкли к изгибу крыла И-15 наподобие крыла чайки). Наконец, в 1938 году проходит испытание полутораплан И-1 53 «Чайка»—дальнейшее развитие И-15. Машину оснастили более мощным двигателем, системой уборки шасси, четырьмя пулеметами.
«...В то время считалось, — пишет генеральный авиаконструктор А. Яковлев, — что из-за недостаточной горизонтальной маневренности монопланов они в бою должны действовать совместно с бипланами: первые догоняют и сковывают действия противника, вторые уничтожают его. Эта концепция оставалась в силе до практической проверки ее в Испании и на Халхин-Голе, показавшей трудность организации взаимодействия разнотипных истребителей в быстро меняющихся условиях воздушного боя...»
Чрезвычайно интересные конструкции боевых, готовых к действию машин, которые совмещали в себе лучшие свойства бипланов и монопланов, создал в конце 30-х годов советский летчик-испытатель и инженер В. Шевченко.
Моно-биплан — самолет с двумя крыльями при взлете и посадке и с одним на основных режимах — вот что, по идее Шевченко, могло помочь тогдашней авиации. Только как избавиться от этого мешающего, лишнего крыла — не навсегда, конечно, а до конца полета, когда машина заходит на посадку и нужно восполнить недостаток подъемной сипы за счет увеличения несущей площади? Убирающееся крыло? Этот вывод напрашивался сам собой. Но ведь крыло — агрегат весьма ответственный, сложный, испытывающий огромные нагрузки. Лишь недавно на самолетах появилось убирающееся шасси — это заставило конструкторов решить массу сложных технических проблем. Не вызовет ли уборка крыла нежелательных изменений в аэродинамике машины, как поведут себя шарниры консолей, не станут ли они источниками разрушительных колебаний? Ответить на эти вопросы могли расчеты, продувки, наконец, летные испытания экспериментального самолета.
В июне 1940 года моно-биплан впервые поднимается в воздух, а через месяц Георгий Шиянов, ныне заслуженный летчик-испытатель СССР, Герой Советского Союза, проводит первую уборку крыла в полете. Облетывали ИС-1 и летчики-испытатели Степан Супрун и Алексей Гринчик, вошедший впоследствии в историю нашей авиации как испытатель первого реактивного МиГа.
Облетанный моно-биппан продемонстрировал отличные свойства. Уборка крыла не ухудшала устойчивости и управляемости машины, зато прибавляла ей скорости. Скорость возрастала, хотя обороты двигателя не менялись — сказывалось уменьшение воздушного сопротивления. При посадке быстроходная машина вновь выпускала убранное крыло и становилась тихоходным бипланом. Самолет обходился взлетно-посадочной площадкой минимальных размеров. Но век боевого биплана уже миновал. Окончательный приговор ему вынесла воздушная война в Испании.
В 1936 году И-15 и И-16 впервые встретились с «Мессершмиттами», — пишет генеральный авиаконструктор А. Яковлев. — Это были первые истребители Ме-109В с двигателем Юнкерса что-210 мощностью 610 л. с. Скорость их не превышала 470 км/ч. Наши истребители по скорости не уступали «Мессершмиттам», а оружие у тех и у других было примерно равноценное — пулеметы калибра 7,62 мм. Маневренность у наших самолетов была лучшей, и «Мессершмитты» несли большие потери.
Тем временем гитлеровцы, учтя опыт первых воздушных боев в небе Испании, с лихорадочной поспешностью усовершенствовали свою авиацию. Они радикально улучшили машины Ме-109, установив на них двигатели «Даймлер-Бенц 601» мощностью 1100 л. с., благодаря чему скорость полета возросла до 570 км/ч. В таком виде истребитель «Мессершмитт» поступил в серийное производство под маркой Ме-109Е.