Говоря о периоде подготовки эскизного проекта с М-105, следует отметить, что при подсчете центровок полетный вес указывался 2477 кг. При этом запас топлива в пяти топливных баках (два в фюзеляже и три в центроплане) составлял 400 л. Диапазон полетных центровок при различных вариантах нагрузки составлял 20–28 % САХ.
Постройка первого опытного экземпляра ИП-21 завершилась в июне 1940 г. Отмечалось, что изготовленный самолет в основном соответствует первоначальному проекту, центровка его составляет 28 % САХ.
Первый вылет с заводского аэродрома авиазавода № 21 в Горьком продолжительностью 18 минут состоялся 11 июля 1940 г. Машиной управлял летчик – испытатель П. В. Фокин. До августа, в процессе заводских испытаний, удалось выполнить 33 полета с общим налетом 16 часов. Начиная с 3 августа несколько полетов Фокин выполнил на выполнение фигур высшего пилотажа. По его отзыву ИП-21 хорошо слушался рулей, на пикировании был устойчив, посадка и взлет оценивались более простыми, по сравнению с распространенным И-16. Путевая и поперечная устойчивость хорошая, продольная устойчивость требовала дальнейших исследований.
Во второй половине месяца первый опытный ИП-21 направили в Москву, где 18 августа он совершил демонстрационный полет на празднике, посвященном Дню авиации. Затем самолет некоторое время находился на Центральном аэродроме в Москве. В этот период ИП-21 облетали летчики НИИ ВВС, которые отметили тенденцию машины к сваливанию на крыло при посадке на больших углах атаки. Для устранения этого недостатка Пашинину предложили второй опытный экземпляр оборудовать автоматическими предкрылками на отъемных частях крыла.
Второй опытный экземпляр с заводским № 21А213 закончили 18 августа 1940 г. Судя по заводскому номеру, это 3–й экземпляр самолета 21–го типа, 21–го завода. Таким образом, можно предположить, что в отношении ИП-21 непродолжительное время использовалось внутризаводское обозначение «тип 21». Что касается третьего порядкового экземпляра, то здесь ситуация несколько сложнее. Каких-либо объяснений этому необычному номеру автор материала не обнаружил, поэтому склоняется к элементарной описке в документации.
Второй опытный ИП-21 достраивался под впечатлением полетных испытаний первого экземпляра, поэтому на нем решили улучшить продольную устойчивость в полете путем изменения центровки до значения 23–25 % САХ. Первоначально предлагалось удлинить мотораму и передвинуть двигатель вперед. После рассмотрения всех вариантов решили увеличить стреловидность отъемных частей крыла. Для этого стыковые узлы переднего лонжерона крыла и центроплана удлинили, а задние укоротили. В образовавшееся пространство вставили две дополнительные металлические силовые ферменные нервюры. Проведенная доработка позволила передвинуть концевой участок крыла назад на 300 мм, что обеспечило более переднюю центровку. Помимо доработки крыла на втором экземпляре установили триммер на руле поворота, увеличили компенсацию на рулях высоты. Металлический ролик на костыльной установке заменили небольшим обрезиненным колесом.
В начале октября вторая опытная машина была полностью закончена, ее рулежки по аэродрому начались 6 октября, а 8 октября 1940 г. состоялся первый полет Фокина, продолжавшийся 17 минут. В полете произошел отказ левого магнето, поэтому его решили заменить, для чего летали за ним на У-2 в Рыбинск на завод № 26. 12 октября состоялся второй полет, который выявил некондиционность установленного на самолете двигателя – при его осмотре механики обнаружили металлическую стружку в маслофильтре. Двигатель пришлось заменить. 17 октября, после замены двигателя, состоялся ознакомительный полет заводского летчика Большакова. 20–го и 24–го выполнялись полеты на высоту 5000 м, 1 ноября – полеты на определение скорости, 2 ноября – на пилотаж. По заключению заводских пилотов Фокина и Большакова, второй экземпляр в воздухе вел себя устойчиво.
При определении цели испытаний второго экземпляра особо указывалось: «выявить возможность боевого применения». Поэтому, спустя неделю после проведения короткого цикла полетов, второй ИП-21 передали для наземных испытаний вооружения, состоящего из пушки ПТБ-23 калибра 23 мм, установленной в развале блока цилиндров, и двух синхронных пулеметов ШКАС. В описании пушки указывалось, что она была снабжена магазином общей емкостью на 81 снаряд, который крепился непосредственно на пушке и являлся ее неотъемлемой деталью. В свою очередь, магазин состоял из девяти обойм, включавших по 9 снарядов. Управление огнем из пушки механическое, перезарядка пневматическая.
Испытания вооружения велись на полигоне авиазавода № 21. На земле выпустили из пушки 536 снарядов и произвели 2350 выстрелов из каждого пулемета. 10 ноября начались воздушные стрельбы – летчик Большаков произвел в воздухе 76 выстрелов из пушки. Однако уже 14 ноября все прекратилось, причины указывались следующие: «Испытания вооружения в воздухе не закончены ввиду отлета в Москву по приказанию начальника ГУ ВВС РККА генерал – лейтенанта авиации Рычагова».
21 ноября 1940 г. второй ИП-21 прибыл на подмосковный аэродром Чкаловская, а 27–го числа машину приняли к проведению государственных испытаний. Особо указывалось, что испытания истребителя конструкции Пашинина считать одной из первоочередных задач 1–го отдела НИИ ВВС. Ведущими летчиками назначили опытных испытателей Стефановского и Супруна.
Государственные испытания второй машины выявили ряд недостатков, на устранение которых понадобилось время. Одновременно происходящие события ставили под вопрос форсирование испытаний. На совещании при первом отделе 7–го (истребительного) Главного управления НКАП 4 декабря было решено дальнейшее совершенствование истребителя конструкции Пашинина прекратить. ОКБ и опытное производство завода № 21 в соответствии с еще более ранним приказом НКАП за № 623сс от 10 октября 1940 г. передавалось главному конструктору С. А. Лавочкину.
Однако, несмотря на столь категоричные и основательные решения, история ИП-21 продолжалась. Именно в эти дни был закончен и поднят в воздух летчиком И. И. Большаковым третий опытный экземпляр. По ускоренной программе до 14 декабря 1940 г. удалось провести заводские испытания самолета.
Схемы третьего опытного экземпляра ИП-21 конструкции М.М. Пашинина
Этот третий ИП-21 заметно отличался от первых двух экземпляров. Самолет имел увеличенное по площади на 0,21 м2 вертикальное оперение (1,54 м2), убирающееся костыльное колесо и уменьшенный на 60 мм выступ водяного радиатора. Крыло самолета стало более чистым после снятия с него масляных радиаторов, законцовки крыла стали почти прямоугольными. Масляный подковообразный радиатор установили под передней частью капота двигателя, так как он был установлен уже на Як-1 и ЛаГГ-3. Всасывающие патрубки двигателя разместили в корневой части фюзеляжа, выхлопные патрубки сгруппировали в два выхлопных коллектора с каждой стороны двигателя. Полетная центровка самолета, по данным заводского КБ, находилась в пределах 19,5—24 % САХ.
Третий ИП-21 передали в ЛИИ НКАП, где он проходил испытания в период с 1 марта по 26 мая 1941 г. с целью определения летных характеристик. В отношении самолета указывалось, что до 9–й нервюры отъемной части крыла использовался профиль NACA 0012–64, далее использовался комбинированный симметричный профиль, разработанный на основе профилей NACA 0012–64 и NACA 23009.
Стреловидность крыла по линии фокусов составляла 8°40′, поперечное «V» крыла составляло 4°40′. Стояночный угол самолета – 13°30′. Диапазон центровок, по данным ЛИИ, находился в пределах 17,78–21 % САХ. Летчики – испытатели отметили, что ИП-21–3 имеет просторную кабину с хорошим обзором, на всех режимах полета, кроме посадки, имеет хорошую поперечную устойчивость, путевая устойчивость – недостаточная. К недостаткам отнесли перегрев двигателя и малую эффективность элеронов.
Летные и технические характеристики ИП-21 по данным ЛИИ
Третий опытный экземпляр истребителя ИП-21
Отчет по испытаниям ИП-21 начальник ЛИИ НКАП М. М. Громов утвердил 6 июня 1941 г. В заключении указывалось:
«Предъявленный самолет И-21, вследствие его недоведенности и наличия в серийной постройке образцов с аналогичными летно – тактическими данными, передавать на госиспытания нецелесообразно».
На самом деле история ИП-21–3 продолжилась, с началом войны его попытались использовать в системе ПВО Москвы. Неизвестно, выполнял ли самолет боевые вылеты, однако имеется следующий документ, направленный 17 января 1942 г. бывшим заместителем главного конструктора завода № 21 Храмовым на имя заместителя наркома авиапромышленности Воронина:
