Анализ результатов продувок Ла-5 в натурной трубе Т-104 позволил выработать рекомендации по повышению скорости серийных машин на 30–35 км/ч только за счет улучшения аэродинамики, не повышая мощности мотора.

Ла-5 «206»

Схема магистралей подвода воздуха от воздухозаборников к нагнетатель двигателя.

Ла-5ФН

Ла-7

Осенью 1943 г. выпущенный в Горьком самолет Ла-5 с заводским номером 39210206 был модернизирован в соответствии с рекомендациями ЦАГИ, этот самолет известен как Ла-5 «206». Над переоборудованием истребителя группа аэродинамиков из ЦАГИ под руководством профессора Аполлинария Константиновича Мартынова работала в тесной кооперации с мотористами, возглавляемыми Семеном Леонидовичем Заком. Ученые провели тщательный анализ результатов натурных аэродинамических продувок. Зак и Мартынов действовали методом проб и ошибок. Сначала из дерева делались отдельные узлы, и подгонялись по месту установки на самолет. Затем, в тот же самый день, новые детали изготавливали в металле. Ла-5 «206» прошел полный цикл аэродинамических продувок в трубе Т104. Мартынов и Зак сосредоточили усилия, прежде всего, на улучшении внутренней аэродинамики и снижении лобового сопротивления самолета. Продувки показали, что Ла-5 превратился в новый, более мощный, инструмент воздушной войны. Двенадцати часовые продувке в натурной трубе ЦАГИ позволили подобрать оптимальное сочетание изменений в конструкции самолета.

Продувки Ла-5 в натурной трубе позволили определить основные направления улучшения внешней и внутренней аэродинамики самолета: раз нет более мощного мотора, значит надо «вылизывать» самолет и облегчать конструкцию. Выяснилось, что внутренняя герметизация самолета дает прирост скорости в 24 км/ч, полное закрытие куполов шасси — еще 6 км/ч; перенос маслорадиатора из-под капота двигателя пол фюзеляж позволял снизить поперечное сечение радиатора за счет увеличения прохождения воздуха через него. Также благотворно влияло на аэродинамику истребителя удаление от поверхности центроплана нижней части боковых створок капота двигателя. Еще несколько километров скорости давал перенос воздухозаборника двигателя с крыши капота в корневую часть центроплана. С облегчением планера возникли трудности — все, что с машины можно было снять безболезненно — уже сняли, жертвовать прочностью конструкции, как это сделал Яковлев, Лавочкин не стал. К счастью, за счет поставок по ленд-лизу и налаживанием производства в глубине СССР, облегчилось положение с алюминием. Замена деревянных конструкций металлическими — большой резерв экономии массы. Одна замена деревянных лонжеронов крыла на дюралевые со стальными полками снижала массу на 100 кг! Надо сказать, что к этому времени в конструкции планера уже не осталось дельта-древесины — из-за нехватки смолы ее из конструкции постепенно вытеснили обычные сосна и береза. Чертежи металлических лонжеронов крыла и центроплана были разработаны летом 1943 г. в Нижнем Тагиле на заводе № 381 под руководством главного конструктора П.Д. Грушшю — впоследствии выдающегося конструктора зенитных ракет.

Эффективность мероприятий по аэродинамике, выданных работниками ЦАГИ, проверялась на доработанном самолете Ла-5 (заводской № 39210206). Испытания с 16 декабря по 10 февраля 1944 г. проводил летчик-испытатель Н.В.Адамович. Доработанный Лавочкин показал скорость на 34 км/ч большую, чем серийная машина (684 км/ч на высоте 6150 м), причем мероприятия по улучшению аэродинамики были реализованы не в полном объеме. Модернизация самолета № 39210206 проводилась на заводе № 21 под руководством С.М.Алексеева.

После завершения продувок Ла-5 «206» передали в ЛИИ, истребитель проходил летные испытания в Жуковском с 14 декабря 1943 г. по 10 февраля 1944 г. В ходе испытаний была достигнута скорость 630 км/ч у земли и 684 км/ч на высоте 6150 м. Результаты летных испытаний признали успешными и было принято решение строить второй прототип.

Истребитель Ла-5 «эталон 1944 г.» — первый прототип Ла-7.

Ла-7 раннего выпуска можно отличить по антенне, аналогичной Ла-5ФН.

На самолете Ла-5 «эталон 1944 г.» удалось еще в большей степени, чем на Ла-5 «206», улучшить аэродинамику. Воздухозаборник нагнетателя перенесли из-под фюзеляжа в корневую часть крыла, уменьшили количество панелей капота двигателя. Снижению лобового сопротивления самолета способствовала лучшая внешняя и внутренняя герметизация винто-моторной группы, а также доработанный стык крыла и фюзеляжа. Для улучшения управляемости самолета относительную площадь триммеров руля высоты увеличили с 20 % до 23 % (по отношению ко всей площади руля направления). В кабине появилась новая ручка управления, форма которой («баранка») напоминала форму ручки управления истребителя Bf 109, был установлен новый воздушный винт ВИШ-105В-4. Чтобы улучшить «проходимость» самолета на рулежке по тяжелым грунтам ход амортизаторов основных стоек шасси увеличили на 80 мм, до 220 мм. Учитывая ряд катастроф, произошедших с Ла-5, на «эталоне 1944 г.» в задней части фонаря кабины поставили противокапотажную раму. Рама могла спасти жизнь летчику, если самолет переворачивался на взлете или посадке (к сожалению, на серийных машинах рамы так и не появились, из-за чего погиб не один летчик, включая знаменитого аса А.Ф. Клубова из 9-го ГИАП).

Первый полет на модернизированном истребителе летчик-испытатель Георгий Михайлович Шиянов совершил 2 февраля 1944 г. Уже первые полученные результаты выглядели вполне приемлимыми — скорость у земли 597 км/ч, на высоте 6000 м — 680 км/ч. Первоначальный облет самолета провели в очень короткий срок — за пять дней.

После устранения ряда выявленных недостатков, 16 февраля, Ла-5 «эталон 1944 г.» был предъявлен на Государственные испытания, госиспытания проводились в Чкаловской. По программе Государственных испытаний намечалось выполнить 44 полета, но в девятом полете, 20 февраля, произошел обрыв шатуна в двигателе, и летчику-испытателю А.Г. Кубышкину с трудом удалось посадить истребитель. Испытания возобновились 8 марта, после ремонта Ла-5. Когда большая часть программы была отработана, из-за производственного дефекта (плохая склейка) в воздухе разрушился 12-й шпангоут фюзеляжа, Кубышкин вновь сумел посадить поврежденный самолет. К этому времени уже был готов прототип «эталона 1944 г.» № 2, на котором и завершили Государственные испытания, выполнив всего девять полетов вместо 44 запланированных; в частности, не проводился отстрел оружия — трех пушек Б-20. Интересный факт — параллельно с работой по Ла-5 «эталону 1944 г.» инженерам КБ Лавочкина удалось поднять максимальную скорость Ла-5ФН до 685 км/ч.