«ВИ-100» («СТО»)— советский экспериментальный высотный истребитель (ВИ) — (дальний, высотный, скоростной перехватчик и истребитель сопровождения тяжёлых бомбардировщиков ТБ-7). Спроектирован в тюремных условиях под руководством В. М. Петлякова. Всего выпущено 2 экземпляра (1-й опытный прототип и «Дублёр»). Явился прототипом для модификации в качестве скоростного пикирующего бомбардировщика «ПБ-100», получившего обозначение в серии — Пе-2.
История В 1938 году началась разработка высотного истребителя ВИ-100. Самолёт должен был оснащаться мощным вооружением и летать на высоте 10 000 м со скоростью 630 км/ч. Работы велись под руководством Владимира Михайловича Петлякова. Опытный образец истребителя совершил свой первый полёт 22 декабря 1939 года. Машина была оснащена двумя двигателями М-105, лётчик располагался в передней гермокабине, а штурман-бомбардир и стрелок-радист — в задней гермокабине. В носовой части фюзеляжа были установлены две пушки ШВАК и два пулемёта ШКАС, в хвостовой части находился пулемёт ШКАС, дистанционно управлявшийся стрелком-радистом. Первый прототип «ВИ-100» мог нести во внутреннем отсеке две кассеты К-76, в каждой из которых имелось 24 артиллерийских снаряда калибра 76,2 мм или две кассеты К-100 с 96 бомбами весом по 2,5 кг в каждой. Для второго прототипа «ВИ-100» (дублёр) предусматривалась возможность установки внешних держателей для двух бомб весом по 250 кг или 500 кг.
После завершения заводских испытаний 10 апреля 1940 года две машины передали на государственные испытания в НИИ ВВС. Во время испытаний вторая машина попала в аварийную ситуацию и получила сильные повреждения. По результатам испытаний первой машины было сделано заключение о соответствии самолёта требованиям технического задания и выданы рекомендации о доработке (увеличить площадь килей, изменить угол установки стабилизатора и др.) перед постройкой опытной партии самолётов ВИ-100, а также о создании на базе ВИ-100 пикирующего бомбардировщика.
С учётом потребности в быстрой замене основного фронтового бомбардировщика СБ командование ВВС РККА приняло решение о начале в июне 1940 года серийного производства на базе ВИ-100 пикирующего бомбардировщика ПБ, который позже получил обозначение Пе-2.
История создания В 1935-1940 годах в СССР особое внимание уделялось созданию высотного истребителя, способного уничтожать самолёты противника любого назначения, летящие на высоте до 10-12 км. Анализ боевых действий и перспектив развития боевой авиации, а также соответствующие расчёты, показывали, что общая тенденция увеличения скорости и высоты полёта бомбардировщиков крайне затрудняет их перехват, даже при хорошо отлаженной службе воздушного наблюдения, оповещения и связи. В частности, комбриг П. П. Ионов в своей книге: «Истребительная авиация» (издана в 1940 году для командного состава ВВС РККА) обобщая опыт боевых действий истребителей и оценивая перспективные направления развития и боевой работы этого рода авиации писал: «Чем выше высота полёта противника, тем дальше от линии фронта он может быть перехвачен истребителями. А мы знаем, что высоты возможных и вероятных полётов бомбардировщиков растут из года в год. Мы знаем также, что рост скорости передачи сообщений о полёте противника и скорости вылета истребителей отстаёт относительно от роста скорости полёта бомбардировщиков, в связи с этим растёт ширина полосы тактической внезапности (то есть расстояние от фронта до рубежа перехвата бомбардировщиков истребителями,)… высота полёта современных военных самолётов достигает 9000-11000 м одномоторных и двухмоторных самолётов и до 8000 м для четырёхмоторных. Разность между „потолками“ самолётов разных назначений все более и более уменьшается, особенно между одномоторными и двухмоторными. Боевая высота полёта самолётов в ближайшие годы может быть увеличена, то есть достигнет стратосферы (свыше 11000 м)». Таким образом, потребность ВВС РККА в высотном истребителе, с основным предназначением — выполнение перехвата высоко летящих скоростных целей, была теоретически обоснована… [ЦАГИ 1994-2(21)]
К концу 1930-х годов в советской авиационной промышленности возникла кадровая проблема, связанная с острой нехваткой репрессированных квалифицированных конструкторов. Поэтому, по инициативе Л. П. Берия, в Москве, было срочно сформировано проектное учреждение в системе НКВД СССР — «Специальный технический отдел» (СТО) «закрытого типа», в составе которого предполагалось образовать авиационное Центральное конструкторское бюро — ЦКБ-29, которое должно было объединить собой несколько самостоятельных конструкторских бюро для проектирования перспективных боевых самолетов. Основной штат сотрудников ЦКБ-29 предполагалось набрать из числа арестованных «врагов народа». Местом дислокации ЦКБ-29 было определено здание бывшего КОСОС ЦАГИ. Организация в СССР подобных учреждений (неофициально называемых «шарашками») с использованием осуждённых специалистов для проведения научных и конструкторских работ, практиковалась с конца 1920-х годов, с привлечением арестованных по «делу Промпартии» специалистов в области различных отраслей народного хозяйства. В частности из состава работников авиапромышленности на заводе № 39 было сформировано конструкторское бюро, в котором в рекордный сроки был спроектирован истребитель И-5.
Летом 1938 года В. М. Петлякову — арестованному в начале ноября 1937 года по обвинению: «вредительское затягивание сроков доводки тяжёлого бомбардировщика АНТ-42» — неожиданно предложили вернуться к конструкторской работе в Специальном техническом отделе (СТО) НКВД.
В середине 1938 года, сразу же после формирования коллектива конструкторов и инженеров (всего 50 специалистов), под руководством В. М. Петлякова, в специальном КБ НКВД, (СКБ-29) приступили к разработке высотного истребителя с большой дальностью полёта и мощным вооружением, под условным обозначением «100». .
Практически одновременно, кроме ОКБ В. М. Петлякова — работающего в тюремных условиях отдела СТО НКВД, задание на разработку высотного истребителя (ВИ) было выдано ОКБ: А. И. Микояна и М.Гуревича, П. О. Сухого, А. С. Яковлева и Н. Н. Поликарпова. Для успешного проектирования ВИ, все задействованные ОКБ были обеспечены всем необходимым арсеналом располагаемых средств. К этому времени в СССР были завершены проектированием несколько типов высотных моторов и проводились их доводочные испытания, в частности: АМ-35А с односкоростным нагнетателем, снабжённым поворотными лопатками, М-105 с турбокомпрессорами ТК-2 и М-105ПД с двухступенчатым нагнетателем, разработанным В. А. Доллежалем. [ЦАГИ_1994-2(21)]
В соответствии с разработанными тактико-техническими требованиями, техническое задание на проектирование ВИ определяло: практический потолок 12500 м; максимальную скорость полёта на высоте 10000 м — 630 км/ч; дальность полёта от 1400 км в нормальном варианте, до 2400 км в перегрузочном варианте. Самолёт должен был оснащаться мощным и эффективным наступательным и оборонительным вооружением. Считалось, что ВИ, предназначенный для перехвата бомбардировщиков противника, целесообразно делать многоместным, так как лётчику одноместной машины в воздушном бою с бомбардировщиками, летящими на большой высоте, трудно одновременно управлять самолётом, стрелять, следить за воздушной обстановкой и поддерживать радиосвязь. Кроме того, для успешного перехвата высотных целей от истребителя требовалась не только большая скорость, но и повышенный радиус действия, обеспечивающий возможность расширить рубеж перехвата и осуществить его уже на дальних подступах к охраняемому объекту. Главной особенностью разработки истребителя с большой расчётной высотой полёта была связана с решением проблемы обеспечения потребной мощности ВМУ на больших высотах. [ЦАГИ_1994-2(21)]
В процессе проектирования для «ВИ-100» была принята весьма распространённая для того времени аэродинамическая компоновка планера — свободнонесущий двухмоторный моноплан с двух килевым хвостовым оперением, убирающимся в полёте двухопорным шасси с хвостовым колесом. Первостепенное значение придавалось обеспечению высоких показателей аэродинамического и весового совершенства самолёта. Плавность обводов частей планера сочеталась с минимально возможным количеством выступающих в поток конструктивных элементов. Для уменьшения аэродинамического сопротивления, водяные радиаторы системы охлаждения двигателей были «утоплены» в крыле, а масляные радиаторы двигателей были скомпонованы в нижних тоннелях гондол двигателей. Безопасное выполнение всех фигур высшего пилотажа обеспечивалось обеспечивалось десятикратным запасом прочности частей планера цельнометаллической конструкции. Количество и тип моторов определены с учётом требований по максимальной скорости, высотности и полезной нагрузке. Для силовой установки были выбраны новейшие по тем временам моторы «М-105» с воздушными винтами ВИШ-42, каждый мотор оборудован двумя турбокомпрессорами типа ТК-2, установленными по бортам мотогондол и включёнными в их конструктивно-силовую схему. Вес и размеры машины (площадь крыла 40,7 м2, нормальный взлётный вес — 7200 кгс, перегрузочный — 8000 кгс). Впервые в практике советского самолётостроения были оборудованы две фюзеляжные гермокабины (ГК). Крыло было скомпоновано из скоростных аэродинамических профилей типа ЦАГИ «В» и «BS», которые в сравнении с другими профилями — при небольших углах атаки имели наибольшее значение критических чисел Маха, (в целях снижения влияния волнового сопротивления), и в системе крыла создавали значительно меньшие аэродинамические моменты на закручивание. Это позволило значительно снизить массу конструкции крыла, при обеспечении его прочности. Аналогичной аэродинамической компоновкой хвостового оперения — значительно облегчалась конструкция хвостовой части фюзеляжа, воспринимающей усилия от хвостового оперения. Используемые аэродинамические профили для несущих поверхностей способствовали: значительному снижению массы конструкции, достижению высокой максимальной скорости горизонтального полёта, высокой скорости пикирования при хорошей устойчивости на этом режиме полёта. Но выбранные аэродинамические профили имели малую несущую способность, что значительно снижало маневренные и взлётно-посадочные характеристики машины. Фюзеляж — разрабатывался под руководством А. И. Путилова — имел удобообтекаемую, сигарообразную форму, круглого поперечного сечения. Технологически состоял из трёх стыкуемых агрегатов (секций). По своей конструктивно-силовой схеме каждая секция была близка типу «монокок» — с работающей, относительно толстой (1,5-2 мм) обшивкой. Основными продольными силовыми элементами каждой секции фюзеляжа являлись четыре лонжерона на концах которых устанавливались стыковые узлы. Стрингеры для подкрепления обшивки применялись весьма ограниченно. Шпангоуты располагались с относительно большим шагом — 0,3-0,5 м. Впервые в практике советского самолётостроения фюзеляж оборудовался герметичными кабинами (ГК). Носовая и кормовая ГК были включены в силовые схемы конструкции носовой и хвостовой секций фюзеляжа. Для уменьшения аэродинамического сопротивления носовая ГК пилота, сопрягалась с комовой ГК штурмана и стрелка посредством лёгкого (не силового) обтекателя (гаргрота).