Работа над Воздушно-реактивным с компрессором двигателем (ВРДК) была начата в ЦАГИ еще в 1941 г коллективом под руководством профессора Г.Н.Абрамовича. Результаты этих исследований после доклада на научно-техническом совете Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) заинтересовали его начальника В.И Поликовского, и вскоре в ЦИАМе создали специальное конструкторское бюро под руководством К В Холщевниковадля выработки наилучшей схемы ВРДК.
В результате проведенных в ЦИАМ исследований коллективу под руководством К. В. Холщевникова и А.А.Фадеева удалось выбрать более рациональную схему ВРДК. Их силовая установка состояла из поршневого мотора с воздушным винтом изменяемого шага и осевого одноступенчатого компрессора, приводимого во вращение этим же мотором через двухскоростную передачу. Мотор размещался обычным образом, а компрессор находился в туннеле, входная часть которого была выведена в лобовую часть самолета. За компрессором находилась камера сгорания и газовый канал, завершавшийся реактивным соплом с регулируемыми створками.
В данной схеме мощность, развиваемая поршневым мотором, передавалась одновременно и воздушному винту, и компрессору. На взлете и в крейсерском полете ее основным потребителем являлся воздушный винт, при этом компрессор вращался на низшей передаче, а топливо в камеру сгорания не подавалось. Для увеличения скорости до максимальной включали высшую передачу привода компрессора, а в камеру сгорания подавали топливо. При этом уменьшение тяги винта с избытком компенсировалось возникающей реактивной тягой По расчетам, полная суммарная эквивалентная мощность силовой установки, получившей название Э-30-20, с учетом реактивных выхлопных патрубков, должна была составить порядка 3000 л.с. Из-за высокого расхода топлива ВРДК планировали использовать лишь как ускоритель, рассчитанный на кратковременное применение в условиях воздушного боя.
Мотокомпрессорная установка ВРДК
Между тем, в конце 1930-х гг. под руководством A.M.Люльки началась разработка первого советского турбореактивного двигателя ТР-1 с тягой 500 кгс, привод осевого компрессора которого, в отличие от ВРДК, обеспечивала газовая турбина. Однако работы над реактивными двигателями до поры до времени не носили серьезного характера Не в смысле несерьезности разработчиков, а в смысле несерьезного отношения руководства страны к организации этих работ. Конструкторские бюро и институты были разбросаны по разным ведомствам, единый координатор работ отсутствовал. Наркоматам, в чьем ведении находились те или иные КБ и НИИ, не хотелось отдавать их авиационной промышленности. Так, конструкторское бюро А.М Люльки, занятое, как показало время, на самом перспективном направлении, было подчинено Наркомату электропромышленности. НКАП несколько раз предпринимал попытки возглавить эти работы, но безуспешно. Поэтому коллективы, создававшие реактивные двигатели, испытывали множество проблем, а сроки окончания работ сильно затягивались Созданный А.Г.Костиковым Государственный институт реактивной техники (ГИРТ) при СНК СССР также не решил этой проблемы.
В конце 42-го года начали поступать разведданные об интенсивных разработках реактивной техники в Германии, Англии и Америке, советской разведке удалось достать убедительные доказательства больших успехов немецких конструкторов в разработке реактивных самолетов и двигателей, некоторые проекты были на грани серийного производства.
18 февраля 1943 г. в Постановлении № 5201 Государственный Комитет Обороны (ГКО) указал на не терпимое положение с развитием реактивной техники в стране. Придавая исключительное значение делу создания в СССР реактивной авиации, решение этой задачи наконец-то было целиком возложено на НКАП Этим документом был ликвидирован ГИРТ, а А.И.Шахурину и А.С.Яковлеву поручалось собрать все квалифицированные силы и организовать Научно-исследовательский институт реактивной авиации (НИИ-1), считая его основной задачей создание реактивных двигателей Таким образом, в структуре НКАП стало два основных центра, которым было поручено заниматься проблемами реактивного двигателестроения: НИИ-1 и ЦИАМ.
Постановлением предписывалось конкретные предложения по строительству реактивных двигателей и самолетов. Ввиду неясности, какое из направлений в реактивном двигателестроении наиболее перспективно, конструкторам поручили охватить все реально существовавшие на то время типы реактивных силовых установок — ЖРД, ТРД и ВРДК.
В. М. Мясищев после гибели В. М. Петлякова возглавил его ОКБ.В ОКБ наряду с разработкой оснащённого самолетным однокамерным жидкостным ракетным двигателем РД-1 разработки В. П. Глушко пикирующего бомбардировщика Пе-2, была начата разработка тяжелого истребителя за основу которого был взят Пе-3Бис оснащённого воздушно-реактивным с компрессорным двигателем (ВРДК) получивщий предварительное название Пе-3КР.
Мотор М-105ПФ установленый на Пе-3КР отличался от обычного наличием коробки привода компрессора, смонтированной на задней части картера, на которую, в свою очередь, устанавливали центробежный нагнетатель мотора. Забор воздуха к нему производился из канала ВРДК за компрессором, что позволяло поднять высотность ВК-105ПФ почти на 1000 м.
Установка ВРДК на Пе-3 не потребовала коренной переделки его конструкции, несколько вперед сместился двигатель М-105ПФ на удлинённой мотораме для установки за ним осевого компрессора, под мотором был установлен увеличенный в размерах воздухозаборник для подвода воздуха к компрессору, полсе него воздух по двум каналам находящийся на стенках ниши шасси, поступал в заднюю часть мотогандолы где соединялся в один канал. Воздух после радиатора охлаждения двигателя служившего также для большей равномерности поля скоростей на входе в камеру сгорания, поступал в камеру сгорания и газовый канал, завершавшийся реактивным соплом.
Самой большой переделкой конструкции стало новое хвостовое оперение. При старой конструкции с шайбами килей на концах стабилизатора, возникала угроза разрушения от реактивной струи ВРДК. На самолет было установлено однокилевое хвостовое оперение с поднятым стабилизатором.
Самолёт, по сравнении с Пе-3Бис последних серий потяжелел на 300 кг. Вес пустого составил 6100 кг.
Перенос радиаторов системы охлаждения моторов из крыла в заднюю часть мотогондолы освободил место в крыле позволив увеличить объем крыльевых топливных баков , суммарная максимальная заправка топливом составила 2200 кг.
Первый полет Пе-3КР с установленными макетами ВРДК был совершен в марте 42-го. Из-за затянувшийся доводки ВРДК, первый полет на реактивной тяге был совершен только в июне 43-го.
Испытания показали прирост скорости при работе ВРДК на 100 км.ч. у земли и на 120-150 на высоте.
Мак. скорость у земли — 570 км.ч.
Максимальная расчетная скорость на высоте с включением ВРДК высоте 4350 — 650 км/час
на высоте 7800 м -680 км/час
Практическая дальность 2000 км.
Практический потолок — 11900 м
Вооружение было доработано : 2 ШВАК, 2 УБ, турель «Ф3» с УБ
Процесс доводки ВРДК затянулся, только к началу 44-го конструктора смогли достигнуть приемлемой работы и ресурса 30 мото часов.
Предполагалось что установка двигателей М-107 должна значительно повысить летные характеристики, проблемы с доводкой моторов и их дефицит не позволило установить их на самолет.
Осенью 43-го опытный пе-3КР принял участие в попытки перехвата высотных разведчиков Ю-86Р над Москвой. Облегчённый — из вооружения оставлен один курсовой УБ, остальное вооружение было снято, оставлен только пилот.
Пе-3КР на высотной горке сумел догнать летящий над Москвой разведчик, и по нему произвести короткую очередь, после чего пулемет заклинил. Юнкерс сумел уйти, но, после этого перехвата полеты разведчиков Ю-86 над Москвой прекратились.
Решено было Пе-3КР под названием Пе-5 принять на вооружение в качестве тяжелого истребителя перехватчика ПВО.
