«ВУНДЕРВАФЛЯ» для попаданца. Часть 3 (Продолжение). Ракетно-Реактивная Авиация РККА
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.
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.
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.
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
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.
Содержание:
«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.
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.
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
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.
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.
Испытательный ракетоплан Флерова
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.
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…
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
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…
Композитная Авиация РККА
Не секрет, что при производстве первых серий истребителей ЛАГГ-3, в их конструкции применялась так называемая «Дельта Древесина», получаемая с применением эпоксидных смол, которые и сегодня являются основой «композитного» самолётостроения…
Наружную поверхность фюзеляжа и ферринга один раз покрывают нитроклеем AK-20 и шпатлюют шпатлевкой АШ-22, после чего оклеивают тканью — маркизет суровый № 164 на нитроклее AK-20; затем шпатлюют шпатлевкой АШ-22 и покрывают алюминиевым нитролаком АПА.
Если совместить применение эпоксидных смол с выклейкой фюзеляжа на болване НАМОТКОЙ, то мы получаем самую современную технологию производства летательных аппаратов с уникальными для 40-х годов свойствами, тем более что и стекловолокно уже производилось в САСШ и купить оборудование для его производства было вполне реально!
По этой-же технологии можно выклеивать не только Фюзеляжи С НЕСУЩЕЙ ОБШИВКОЙ, но и несущие поверхности, с герметичными топливными баками понтонного типа внутри центроплана и консолей!
Впрочем и производство сотовых панелей из ламинированного картона и алюминиевой фольги не является чем-то сложным для 30-х годов, а в авиации такие материалы без сомнения произведут фурор!
композитные сотовые панели широко применяется в современной авиации
Источники:
