Новою машиною, до проектування якої приступив Петляков на чолі колективу з 50 конструкторів, повинен був стати висотний винищувач з великою дальністю польоту і потужним наступальним озброєнням. У цій роботі абсолютно поза сумнівом є видимим зв'язок з попередньою машиною Петлякова - висотним бомбардувальником АНТ-42, про що необхідно сказати декілька слів.
Літаки, подібні АНТ-42, виготовлялись і за кордоном. Бомбардувальники, обладнані «гермокабінами, вважалися одним з перспективних видів зброї для майбутньої війни. У США вже готувалися до серійного випуску знаменитої фортеці», що «літала, - Боїнгу В-17, що мав турбонагнітателі на моторах. У Англії і Германії також активно працювали над бомбардувальниками з гермокабінами. Таким машинам потрібно було протиставити висотні винищувачі-перехоплювачі. Таким чином, призначення майбутнього винищувача було двояким: дольній винищувач що супроводжує і висотний перехоплювач. Найменування «100» винищувач отримав, мабуть, у зв'язку з назвою організації де створювався - СТО; машина іншого «арештанта» В. М. Мясищсва отримала назву СТО-два або «102», а літак А. И. Туполева - СТО-три або «103».
Завдання, що стояло перед конструкторами-увязненими, було нелегким. За технічним завданням практична стеля машини повинна була складати 12500 м. а на висоті 10000 м «сотка» повинна була літати із швидкістю 630 км/год. Жорстким був і термін, встановлений на створення машини, - вона повинна була злетіти в наступному 1939-му році. Такий термін зумовив і режим роботи ОТБ: 11 -12 год. в добу без вихідних днів і яких-небудь поблажок. У травні 1939 р. виготовили повнорозмірний макет нового літака, який приймала комісія під головуванням начальника НДІ ВВС генерал-майора авіації А.И.Філіна. Їх дітище - «сотка» - побудована на заводі № 156, вперше піднялася в повітря 22 грудня 1939 р.
Конструкція фюзеляжу нової машини, розроблена А.И.Путіловим, за типом наближалася до монокока. Фюзеляж складався з трьох технологічних вузлів, що були тілами обертання з легким гаргротом між кабіною пілота і кабіною штурмана і стрільця. Обшивка фюзеляжу була порівняно товстою, в середньому 1.5-2 мм. Крило літака було трапецієвидним двухланжеронним, практично без стріловидності по передній кромці, і складалося з центроплану і двох консолей, з густим набором стрінгеров і нервюр, закритих обшивкою завтовшки 0,6-0.8 мм. Елерони були розрізними, закрилки - типу Шренка.
Літак «100 з двома моторами М-105, з двома турбокомпресорами ТК-2 і двома гермокабінами» - таке було його повне офіційне найменування - можна вважати справді новаторським, не дивлячись на традиційну компонувальну схему. На машині стояли два новітніх на ті часи мотора М-105 з турбокомпресорами ТК-2, включеними в силову схему мотогондол, і гвинтами ВІШ-42. Турбіни компресорів розміщувалися по бортах мотогондол під передньою кромкою крила. Комфортні умови екіпажу з трьох чоловік створювали дві гермокабіни), що забезпечувалися стислим повітрям від турбокомпресорів і що зберігали постійним тиск, починаючи з висоти 3700 м і до граничної стелі 10000 м. Десятиразовий запас міцності забезпечував безпечне виконання будь-яких фігур вищого пілотажу. Широко були застосовані електродистанційні агрегати управління, розроблені Л.А.Енгнбаряном і И.М.Склянским.
Літак мав потужне наступальне озброєння, що включало дві 20-мм гармат ШВАК (боєзапас - по 300 снарядів на ствол) і два 7,62-мм кулемета ШКАС (але 900 патронів для кожного). Для захисту винищувача від атак із задньої півсфери передбачалася установка нерухомою кулемета ШКАС в хвостовому коку з боєкомплектом з 700 патронів.
Для використання як винищувач-бомбардувальник на літаку була передбачена можливість підвіски на зовнішніх утримувачах двох авіабомб калібру 250 кг або 500 кг Крім того, на «сотці» застосували новий вид озброєння - касету К-76 з 40 тридюймовими артилерійськими (неоперенними) снарядами, що скидаються на бомбардувальників супротивника. Підрив снарядів проводився за допомогою дистанційної трубки. У іншому, пізнішому варіанті, в касети К-100 укладалися 96 бомб вагою по 2,5 кг У той час бомбардувальне озброєння для ураження повітряних цілей вважалося досить перспективним.
У першому ж польоті виявилася конструктивна помилка, допущена при розрахунку амортизаторів стійок шасі. Її швидко усунули. Важче опинилося завдання доопрацювання моторів. Система охолоджування масла, як з'ясувалося, володіла недостатньою продуктивністю на висотах понад 5000 м: починаючи з висоти 6000 м перевищувала максимально допустиму і температура води. Не дивлячись на двократну заміну моторів, маслопомп і іншого устаткування, на випробуваннях не вдалося досягти повних висотно-швидкісних характеристик.
Найвища швидкість, на висоті 6600 м, склала 538 км/год. Висоту -1000 м винищувач з нормальною польотною масою 7265 кг набирав за 6.8 хв. За період заводських випробувань з 22 грудня 1939 р. по 10 квітня 1940 р. літак знаходився в доведенні і ремонті (після вимушеної посадки «на живіт» із-за невипуску лижного шасі) 122 діб, а літав тільки 11 днів. Всього було виконано 23 польоти.
Починаючи з 11 квітня 1940 р. «сотка» проходила державні випробування в НДІ ВВС Червоної Армії. Перший екземпляр літака знову пілотував майор Стефановський, штурманом був майор Нікітін. На другому екземплярі, так званому «дублерові», літали пілот капітан А.М.Хринков і штурман П.И.Перевалов. «Дублер» відрізнявся від першого екземпляра. На нім, крім касет, була передбачена внутрішня підвіска авіабомб калібром 25-100 кг Втім, «дублер» виявився нещасливою машиною. Під час 11-го польоту із-за негерметичності бензосистеми і іскрінь контактів перемикачів в кабіні пілота виникла пожежа. Засліплений димом Хринков був вимушений швидко посадити літак. Екіпаж отримав травми, машина була практично зруйнована.
Найнеприємнішим же відкриттям виявилися властивості профілів крила на швидкостях, близьких до посадочних. Справа в тому. що в гонитві за високими максимальними швидкостями були вибрані гостроносі профілі розробки ЦАРИ: «В» в корені крила і «BS» на його кінцях. Вони дійсно мали менший лобовий опір при рівному із звичайними профілями коефіцієнті підйомної сили на малих кутах атаки, проте на великих кутах, характерних для умов посадки, на таких профілях відбувався несиметричний зрив потоку.
В ході державних випробувань було виконано 34 польоти із загальним нальотом 13 год 25 хв. і в цілому літак відповідав всім вимогам технічного завдання за винятком швидкості, оскільки на різних висотах він не добирав 10-20 км/год. Не дивлячись на виявлені недоліки, загальний висновок по випробуваннях літака «100» був сприятливим.
Tактико-технічні характеристики BИ-100
Розмах крила:
17,15 м;
Довжина:
12,69 м;
Висота:
3,95 м;
Площа крила:
40,50 м2;
Маса:
порожнього літака:
5172 кг;
злітна:
7260 кг;
Тип двигуна:
2 ПД М-105 с ТК-2;
Тяга:
2 х 1100 кгс;
Максимальна швидкість:
біля землі:
455 км/год;
на висоті:
535 км/год;
Практична дальність:
1400 км;
Максимальна швидкість підьому:
588 м/хв;
Екіпаж:
3 чол;
Озброєння:
дві 20-мм гармат ШВАК;
два 7.62-мм кулемета ШКАС;
до 1000 кг бомб;