"ВУНДЕРВАФЛЯ" для попаданца. Часть III. Ракетно-Реактивная Авиация РККА.

1,7k full reads
2,5k story viewsUnique page visitors
1,7k read the story to the endThat's 67% of the total page views
4,5 minutes — average reading time
Уже в середине 1930-х годов ХХ века стало ясно, что дальнейшее значительное увеличение скорости полета самолетов за счет возрастания мощности поршневых моторов и более совершенной аэродинамической формы практически невозможно. Так, для увеличения скорости полета истребителя с 650 до 1000 км/ч необходимо было мощность поршневого мотора увеличить в 6 (!) раз.
"ВУНДЕРВАФЛЯ" для попаданца. Часть III. Ракетно-Реактивная Авиация РККА.

Реактивные двигатели разделяются на два основных класса:

  • воздушно-реактивные, которые используют энергию окисления горючего кислородом воздуха, забираемого из атмосферы. К первому типу относятся турбореактивные (ТРД), пульсирующие воздушно-реактивные (ПуВРД) и прямоточные воздушно-реактивные (ПВРД),
  • ракетные двигатели, содержащие все компоненты рабочего тела на борту и способные работать в любой среде, в том числе и в безвоздушной. Ко второму типу относятся жидкостные ракетные (ЖРД) и твердотопливные ракетные (ТТРД) двигатели.
  • воздушно-ракетные двигатели, в которых для разгона и полёта в стратосфере используются ракетный режим, а после разгона в атмосфере прямоточный режим работы реактивного двигателя. Интересно, что такая конструкция была создана в СССР в 1933 г. именно для отработки прямоточных воздушно-реактивных двигателей для самолётов!
Достижение высоких скоростей обеспечивает установленный на Х-31 А комбинированный ракетно-прямоточный двигатель типа 31ДПК, созданный в тураевеком МКБ «Союз» (затем - НПВО «Пламя»). Первая его ступень образована стартовым РДДГ с собственным соплом, встроенным в камеру сгорания маршевого двигателя и разгоняющим ракету до больших скоростей, при которых возможен запуск собственно прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД), требующего большого расхода воздуха и высокой степени его сжатия на входе.
Достижение высоких скоростей обеспечивает установленный на Х-31 А комбинированный ракетно-прямоточный двигатель типа 31ДПК, созданный в тураевеком МКБ «Союз» (затем - НПВО «Пламя»). Первая его ступень образована стартовым РДДГ с собственным соплом, встроенным в камеру сгорания маршевого двигателя и разгоняющим ракету до больших скоростей, при которых возможен запуск собственно прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД), требующего большого расхода воздуха и высокой степени его сжатия на входе.
Достижение высоких скоростей обеспечивает установленный на Х-31 А комбинированный ракетно-прямоточный двигатель типа 31ДПК, созданный в тураевеком МКБ «Союз» (затем - НПВО «Пламя»). Первая его ступень образована стартовым РДДГ с собственным соплом, встроенным в камеру сгорания маршевого двигателя и разгоняющим ракету до больших скоростей, при которых возможен запуск собственно прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД), требующего большого расхода воздуха и высокой степени его сжатия на входе.

Разработки по созданию самолёта с реактивным двигателем велись ещё в XIX веке. 27 августа 1867 года отставной капитан артиллерии Николай Афанасьевич Телешов запатентовал во Франции свои изобретения — проект самолёта «Дельта» и спроектированный для него воздушно-реактивный пульсирующий двигатель, который был назван «теплородный духомёт» и являлся прототипом аналогичных современных двигателей.

В СССР же практическая работа над «реактивной» тематикой велась главным образом в направлении жидкостных ракетных двигателей. Основоположником ракетного двигателестроения в СССР был В. П. Глушко. Он в 1930 г., тогда сотрудник Газодинамической лаборатории (ГДЛ) в Ленинграде, являвшейся в то время единственным КБ в мире по разработке твердотопливных ракет, создал первый отечественный ЖРД ОРМ-1.

А в Москве в 1931–1933 гг. ученый и конструктор Группы изучения реактивного движения (ГИРД) Ф. Л. Цандер разработал ЖРД ОР-1 и ОР- 2. В 1932 г. принимается постановления Совнаркома «О разработке паротурбинных и реактивных двигателей, а также самолетов на реактивной тяге…». Начатые после этого работы в Харьковском авиационном институте позволили только к 1941 г. создать рабочую модель первого советского ТРД конструкции А. М. Люльки и способствовали старту 17 августа 1933 г. первой в СССР жидкостной ракеты ГИРД-09, которая достигла высоты 400 м.

Королев РП-318. Экспериментальный ракетный планер. СССР.
Королев РП-318. Экспериментальный ракетный планер. СССР.
Королев РП-318. Экспериментальный ракетный планер. СССР.

В сентябре 1933 г. ГДЛ и ГИРД объединили в единый Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ) во главе с ленинградцем, военным инженером 1 ранга И. Т. Клейменовым. Его заместителем был назначен будущий Главный конструктор космической программы, москвич С. П. Королев, который через два года в 1935 г. был назначен начальником отдела ракетных летательных аппаратов.

И хотя РНИИ подчинялся управлению боеприпасов Наркомата тяжелой промышленности и основной его темой была разработка ракетных снарядов (будущей «Катюши»), Королеву удалось вместе с Глушко рассчитать самые выгодные конструктивные схемы аппаратов, типы двигателей и систем управления, виды топлива и материалов.

В результате в его отделе к 1938 г. была разработана экспериментальная система управляемого ракетного оружия, включающая проекты жидкостных крылатой «212» и баллистической «204» ракет дальнего действия с гироскопическим управлением, авиационных ракет для стрельбы по воздушным и наземным целям, зенитных твердотопливных ракет с наведением по световому и радиолучу.

Летом 1939 года Меркулов предложил использовать ПВРД в качестве дополнительной силовой установки для увеличения максимальной скорости истребителей с поршневыми авиадвигателями.

В качестве горючего предполагалось использовать авиационный бензин из основного бака. Поэтому «прямоточки» назывались «дополнительными моторами» (ДМ). Первый такой двигатель диаметром 240 мм, получивший обозначение ДМ-1, прошел стендовые испытания во второй половине 1939 года. В сентябре построили более мощные двигатели ДМ-2, длина их составляла 1500 мм, максимальный диаметр 400 мм, диаметр выходного сопла 300 мм. Вес каждого двигателя вместе с элементами крепления составлял всего 19 кг. После успешных испытаний в аэродинамической трубе ДМ-2 установили под нижними плоскостями И-15бис и в конце января 1940 года провели испытания.

Истребитель И-153 с ПВРД
Истребитель И-153 с ПВРД
Истребитель И-153 с ПВРД

В сентябре 1940 года, для дальнейших испытаний ДМ-2, был выделен истребитель И-153 (заводской № 6034). Этот истребитель имел более мощный двигатель, убирающееся шасси, и по скорости превосходил И-15бис на 70 км/ч. К полётам на И-153 с двумя ДМ-2 приступили в сентябре 1940 года. Их выполняли летчики-испытатели П.Е.Логинов, А.И.Жуков и А.В.Давыдов. Средний прирост скорости при включении ДМ-2 составил около 30 км/час.

Лётные испытания установили, что самолёт И-153 при полёте на высоте 2 тыс. метров при работе воздушно-ракетных двигателей увеличивает свою максимальную скорость с 389 км/час до 440 км/час, т.е. увеличивает максимальную скорость полёта на 51 км/час.»
Но проблема была в том, что подвешенные под крылом ПВРД создавали немалое аэродинамическое сопротивление. В результате скорость истребителя после установки на него ДМ-4 снижалась на 40 км/ч, а включение этих двигателей позволяло увеличить её всего на 10 км/ч по сравнению с максимальной скоростью серийного И-153. Этот вывод подтвердился позднее при испытаниях истребителя Як-7Б с двумя ДМ-4 — «чистый» прирост скорости составил всего 19 км/ч.

«БИ-ВС» - ракетный истребитель перехватчик Березняк-Исаев

С весны 1941 г. над Концепцией ракетного перехватчика с двигателем Душкина или «ближнего истребителя» начали работать молодые инженеры А. Я. Березняк и А. М. Исаев из ОКБ конструктора В. Ф. Болховитинова.

Березняк-Исаев Би-1. Ракетный перехватчик. СССР.
Утро 15 мая 1942 г. навсегда вошло в историю отечественной космонавтики и авиации, взлетом с грунта первого советского самолета БИ с жидкостным реактивным двигателем.
Полет, который продолжался 3 мин 9 сек на скорости 400 км/ч и при скороподъемности — 23 м/с, произвел сильное впечатление на всех присутствующих. Вскоре последовало решение ГКО о постройке серии из 20 самолетов «БИ-ВС»

Но 27 марта 1943 г. при разгоне до скорости 800 км/ч на высоте 2000 м третий опытный экземпляр самопроизвольно перешел в пикирование и врезался в землю неподалеку от аэродрома. Катастрофа больно ударила по репутации ОКБ Болховитинова — все недостроенные перехватчики «БИ-ВС» были уничтожены.

И хотя позднее в 1943–1944 гг. проектировалась модификация «БИ-7» с прямоточными воздушно-реактивными двигателями на концах крыла, а в январе 1945 г. летчик Б. Н. Кудрин выполнил последние два полета на «БИ-1», все работы по самолету были прекращены.

Катастрофа «БИ-1» поставила крест и на других проектах советских ракетных перехватчиков: «302» Андрея Костикова, «Р-114» Роберто Бартини и «РП» Королева.

И-302П — ракетный истребитель перехватчик Костикова

с комбинированной силовой установкой, состоявшей из одного разгонного ЖРД и двух ПВРД, нормальный свободнонесущий низкоплан по схеме. Под хвостовым оперением ЖРД Л. С. Душкина РД-1400 тягой до 1400 кг; под крылом — два ПВРД конструкции В. С. Зуева.

В носу фюзеляжа — две пушки ШВАК и две таких же — под кабиной летчика, а под крылом — выдвижная подвеска для двух PC (РС-82 или РС-132) или двух ФАБ-125.

Костиков 302 с прямоточными реактивными двигателями. СССР. Первый полет: 1943 г.
Костиков 302 с прямоточными реактивными двигателями. СССР. Первый полет: 1943 г.
Костиков 302 с прямоточными реактивными двигателями. СССР. Первый полет: 1943 г.

Первый вариант силовой установки (ЖРД и 2ПВРД) предполагал наибольшую скорость «302» — 900 км/ч, потолок — 9000 м и время его набора — 2 мин.Таким был самолет по проекту 1940 года, задуманный как первый в мире истребитель с составной реактивной группой. Его разрабатывала группа инженера М. К. Тихонравова под общим руководством А. Г. Костикова — в то время главного инженера РНИИ.

Весной 1941 года проект был доложен и утвержден на техсовете института. После защиты проекта на комиссии ВВА А. Г. Костиков направил проект в НКАП, где 17-18 июля 1942 года он был утвержден на комиссии: С. А. Христианович, А. В. Чесалов, С. Н. Шишкин, В. И. Поликовский и др.

Продувочная модель
Продувочная модель
Продувочная модель

В виде планера ракетный перехватчик, получивший обозначение «302П», в конце августа 1943 года поступил на испытания в ЛИИ. Там он был всесторонне изучен в нескольких десятках полетов на буксире за Ту-2 и Б-25.

По летной оценке С. Н. Анохина, самолет «302П» был исключительно устойчив и управляем по всем осям, хорошо скользил, выполнял «бочки», был прост на посадке после отцепки от буксировщика. М. Л. Галлай, бывший на «302П» в облете, называл машину «эталоном». Подобную оценку давал второй летчик облета Б. Н. Кудрин и ведущий инженер по испытаниям В.Н.Елагин.

"ВУНДЕРВАФЛЯ" для попаданца. Часть III. Ракетно-Реактивная Авиация РККА.

Установленная на испытаниях посадочная скорость 115- 120 км/ч отвечала нормальному режиму посадки перехватчика. Во время продувок в трубе Т-104 ЦАГИ было достигнуто аэродинамическое качество К=15.

В 1944 году государственная комиссия возглавляемая А.С.Яковлевым приняла решение отказаться от производства самолета 302П.

Поликарпов "Малютка".  Ракетный перехватчик. СССР.
Поликарпов "Малютка". Ракетный перехватчик. СССР.
Поликарпов "Малютка". Ракетный перехватчик. СССР.
Испытательный ракетоплан Флерова
Испытательный ракетоплан Флерова
Испытательный ракетоплан Флерова

Бисноват 5. Сверхзвуковой исследовательский самолет с ЖРД.
Бисноват 5. Сверхзвуковой исследовательский самолет с ЖРД.
Бисноват 5. Сверхзвуковой исследовательский самолет с ЖРД.
Впервые в СССР проект реального истребителя с ВРД разработанным А. М. Люлькой, в марте 1943 года предложил начальник ОКБ-301 М. И. Гудков. Самолёт назывался Гу-ВРД. Проект был отвергнут экспертами, главным образом, в связи с неверием в актуальность и преимущества ВРД в сравнении с поршневыми авиадвигателями.

Но сведения из Германии и стран союзников стали причиной того, что в феврале 1944 г. ГКО в своем постановлении указал на нетерпимое положение с развитием реактивной техники в стране. При этом все разработки в этом отношении сосредоточивались теперь во вновь организованном НИИ реактивной авиации, заместителем начальника которого был назначен Болховитинов.

В этом институте были собраны ранее работавшие на различных предприятиях группы конструкторов реактивных двигателей во главе с М М. Бондарюком, В. П. Глушко, Л. С. Душкиным, А. М. Исаевым, A. M. Люлькой.

В мае 1944 г. ГКО принял еще одно постановление, наметившее широкую программу строительства реактивной авиационной техники. Этим документом предусматривалось создание модификаций Як-3, Ла-7 и Су-6 с ускорительным ЖРД, постройка «чисто ракетных» самолетов в ОКБ Яковлева и Поликарпова, экспериментального самолета Лавочкина с ТРД, а также истребителей с воздушно-реактивными моторокомпрессорными двигателями в ОКБ Микояна и Сухого.

Для этого в конструкторском бюро Сухого был создан истребитель «Су-7», в котором совместно с поршневым мотором работал жидкостно-реактивный «РД-1», разработанный Глушко.

"ВУНДЕРВАФЛЯ" для попаданца. Часть III. Ракетно-Реактивная Авиация РККА.

Здесь особая заслуга Болховитинова, который взял под свое крыло и сумел привлечь к работе таких будущих светил советского ракетостроения и космонавтики, как:

  • Василий Мишин, первый заместитель главного конструктора Королева,
  • Николай Пилюгин, Борис Черток — главные конструкторы систем управления многих боевых ракет и носителей,
  • Константин Бушуев — руководитель проекта «Союз» — «Аполлон»,
  • Александр Березняк — конструктор крылатых ракет,
  • Алексей Исаев — разработчик ЖРД для ракет подводных лодок и космических аппаратов,
  • Архип Люлька — автор и первый разработчик отечественных турбореактивных двигателей.

К сожалению, создатели первых отечественных ракетопланов и реактивных самолётов наступали на одни и те-же грабли - пытались летать на оригинальных самолётах с прямым крылом, на скоростях близких к скорости звука, вместо того, что-бы использовать серийные скоростные машины, как это делалось при разработке прямоточных двигателей...

ЯК-15

К счастью отношение было пересмотрено, и результат не заставил себя ждать - первые отечественные истребители стали делать на основе серийных машин простой заменой поршневого двигателя на реактивный...

Ту-2 Летающая Лаборатория

А вообще, начинать надо было с серийных двухмоторных машин, которые менее подвержены критическим режимам полёта, а выход из строя одного из двигателей не приводит к катастрофе - на те-же Пе-2 устанавливали "реактивные патрубки", которые несколько увеличивали скорость самолёта...

Су-9
Су-9
Су-9

Но кто мешал установить позади каждого мотора прямоточный двигатель и использовать его на форсаже с пикированием, когда нужно было резко оторваться от истребителя противника?

Ла-7 с ПуВРД Д-10

Почему-то прямоточники упорно подвешивали так, что они оказывали дополнительное сопротивление.... но кто мешает создать им принудительный наддув, если их разместить в зоне ометания винта? Например, позади маслорадиатора, да сбросить туда выхлопные газы через инжектор... - вот тебе и тяга! В крайнем случае, и от нагнетателя на второй скорости можно дунуть если свалить нужно побырому...

продолжение следует...

Автор: Сергей Иванов Инженер-механик
Последняя версия статьи от 03.10.2020