Вопросами повышения боевой живучести самолетов в СССР занялись еще в 1937 г., когда началось обобщение испанского опыта первых советских летчиков-добровольцев. Отмечалось, что при пробитии бензобака и появлении течи бензина на истребителе И-16 сразу же возникал пожар:«Как только бак пробит и потек бензин, хотя бы даже из заливного бачка, машина горит. Когда идет набор высоты – ничего, а как по прямой идешь – горит, так как бензин по фюзеляжу не стекает». Не лучше обстояли дела и у скоростных бомбардировщиков СБ. Одного-двух попаданий в бензобаки зажигательных пуль (особенно крупного калибра) хватало для возникновения пожара на самолете. Причем погасить пожар в полете было невозможно. Кроме того, при атаках противника со стороны задней полусферы требовалось защитить летчика броней от пулеметного огня.
В Испании технический состав республиканцев собственными силами изготавливал импровизированные бронеспинки и устанавливал их на И-16 и СБ. Летчики-добровольцы, возвратившиеся из правительственной командировки, требовали установить «постоянную броню сиденья, спины, затылка».
Повышение боевой живучести шло по трем основным направлениям:
– снижение вероятности взрыва бензобаков и пожара самолета в воздухе;
– предотвращение вытекания топлива при простреле бензобаков;
– обеспечение защиты экипажа и жизненно важных частей самолета от поражения пулями нормального калибра (и частично крупного калибра – 12,7 мм) и осколками зенитных снарядов.
В 1937-1941 гг. были практически отработаны системы нейтрального газа, протектор для бензобаков, а также броневая защита экипажа (включая прозрачную броню), мотора и некоторых важнейших агрегатов самолета. Эти средства в той или иной степени нашли применение на отечественных серийных самолетах. Следует учитывать, что создателям систем живучести и конструкторам боевых самолетов всякий раз приходилось решать весьма сложную задачу: требовалось оптимизировать соотношение удельных весов, отводимых на систему боевой живучести, вооружение и летные данные (силовую установку).
Для изучения вопросов защиты бензобаков от возгорания и взрыва в ЦКБ организовали специальную группу под руководством В.И. Абрамова, преобразованную затем в бригаду и конструкторское бюро. В этом КБ были экспериментально исследованы явления гидроудара, разрушения, возгорания и взрыва бензиновых баков при попадании в них боеприпасов стрелкового оружия и осколков.
Если рассмотреть пробитие топливного бака боеприпасом (пуля, авиационный снаряд) или осколком, то результат будет определяться тем, попадет ли он в пространство над бензином (например, при простреле сверху вниз) или непосредственно в бензин. При пробитии бака выше уровня бензина может произойти взрыв смеси паров бензина и кислорода (весьма взрывоопасная смесь), а затем разрушение бака и вместе с ним агрегата самолета, в котором он расположен. При поражении бака ниже уровня бензина загорания, как правило, не получается, но происходит обратный гидроудар, следствием которого являются увеличенные размеры входного отверстия. Одновременно под действием гидроудара стенки бака выпучиваются, а сами баки деформируются и приходят в негодность. При этом бензин, вытекающий из пробоины в смежные с баками отсеки, воспламеняется от выхлопных газов или при попадании на горячие детали. Как следствие, на самолете возникает пожар.
Взрывы возможны также и в различных отсеках самолета, в которых из-за полученных повреждений баков скапливаются пары бензина и кислород.
Следует сказать, что при попадании в надтопливный объем бензобака бронебойных боеприпасов при скоростях встречи порядка 600- 800 м/с вероятность взрыва смеси паров бензина и кислорода сравнительно невелика, так как в зоне их взаимодействия со стенкой бака обычно не возникает интенсивный температурный очаг. Если же эти боеприпасы снабжены зажигательным составом или трассером, то вероятность взрыва резко возрастает. Это относится и к действию по смеси паров бензина и кислорода разрывных пуль, бронебойно-зажигательных, осколочно-фугасных и осколочно-зажигательных авиационных снарядов, поскольку такие боеприпасы создают мощный температурный очаг.
Наиболее мощным инициатором взрыва смеси паров бензина и кислорода в бензобаках или отсеках самолета является осколок со скоростью встречи порядка 1700 м/с. Именно при его действии давление в бензобаке (отсеке) за минимальное время достигает своего наибольшего значения, равного 7-8 кгс/см^2 , что в несколько раз превышает предельное давление, которое может выдержать бак.