[ezup]

На огненной «Метле»

Как известно, скорость опытных истребителей в начале 1940-х превысила 700-километровый рубеж, и дальнейший ее рост сдерживался как недостаточной мощностью поршневого двигателя, так и воздушным винтом. Для дальнейшего прогресса советской авиации требовался турбореактивный двигатель, а его-то как раз и не было, как не было легкого поршневого двигателя мощностью свыше 2000 л.с.

В то же время имелся определенный задел по разработке жидкостно-реактивных и прямоточных двигателей (пульсирующие ВРД появились позже, после получения Советским Союзом трофейных немецких материалов). Эти обстоятельства привели к возрождению идеи конструктора А.Я. Щербакова по комбинированной силовой установке самолета (поршневой и реактивный двигатели). В качестве ускорителей рассматривались прежде всего ЖРД, так как весьма проблематичные ПВРД требовали дополнительных исследований и доводки.

Определенные надежды возлагались на ЖРД РД-1, разработанный в казанском Спецтехотделе НКВД под руководством В.П. Глушко и испытанный на летающей лаборатории Пе-2 при участии СП. Королева. Основанием для разработки боевых машин с комбинированной силовой установкой стало постановление ГКО от 22 мая 1944 года. Согласно этому документу, наряду с самолетами других конструкторов предлагалось установить РД-1 и на Ла-5ФН. При штатном вооружении Ла-5ФН максимальная скорость полуреактивного истребителя должна была быть не менее 780 км/ч на высоте 7000 метров. Подниматься на 5000 метров он должен был за 3 минуты (время работы ЖРД) при дальности полета на основном двигателе — 300 км. Самолет требовалось построить в трех экземплярах, причем первый — к сентябрю 1944 года, а последний, с ламинарным профилем крыла, — к январю 1945 года.

Работа в этом направлении началась практически одновременно в филиале ОКБ Лавочкина (завод № 81), организованном в соответствии с приказом НКАП от 22 марта 1944 года на территории московского завода № 381, и в Казани под руководством СМ. Алексеева и СП. Королева соответственно. Королев, взяв за основу Ла-5ФН, предложил два варианта высотного истребителя «ВИ»: один с тремя ЖРД РД-1, установленными в фюзеляже и консолях крыла, а другой — с одним трехкамерным РД-3. По замыслам Сергея Павловича, для «ВИ» требовалось увеличить площадь крыла, установить пару турбокомпрессоров ТК-3 и четыре пулемета ВС калибра 12,7 мм.

Ла-7Р-2

Ожидалось, что прирост скорости первого варианта истребителя составит 100—140 км/ч, а второго — 215—290 км/ч, потолок возрастет на 4000 и 6500 м соответственно. При этом продолжительность полета на высоте 14 км с использованием поршневого двигателя будет в пределах 15—20 минут. Но все эти проекты остались на бумаге.

В конце 1943 года московский филиал КБ срочно приступил к доработкам Ла-7 под жидкостный ракетный двигатель В.П. Глушко. Первый Ла-7Р-1 построили в октябре 1944 года на заводе № 381. В его хвостовой части находился ЖРД РД-1, созданный под руководством В.П. Глушко, с насосной системой подачи компонентов топлива с приводом от основного двигателя АШ-82ФН. Бак окислителя, вмещавший 270 кг азотной кислоты, находился в центроплане, а горючего (60 кг керосина) — в правой консоли крыла. При этом запас бензина сократился до 210 кг. Управление ЖРД осуществлялось, как и АШ-82ФН — с помощью рычага сектора газа и пускового крана (вентиля).

Заводские испытания Ла-7Р-1 начались в конце октября. Через несколько дней (ориентировочно в начале ноября) летчик-испытатель А.В. Давыдов выполнил на нем первый полет. О темпах испытаний можно судить по тому, что до 24 февраля 1945 года состоялось лишь 15 полетов, из них пять с включением ЖРД, после чего самолету потребовался ремонт.

Надежность двигателей оставляла желать лучшего. Причин для этого было достаточно. Прежде всего, несмотря на использование в силовой установке таких кислотостойких материалов, как чистый алюминий и его сплавы, а также нержавеющей стали, агрессивная кислота, попадая на некоторые агрегаты и узлы, безжалостно их разъедала, приводя в негодность.

Летные испытания второго Ла-7Р-2 с двигателем РД-1 начались 26 января 1941 года и продолжались до 27 марта. За это время было выполнено 19 полетов с двигателем, оснащенным эфиро-воздушным зажиганием. В течение двух месяцев ЖРД запускались 45 раз, из них шесть — в воздухе, и только в двух полетах сделали площадки со снятием характеристик машины.

Из 45 запусков РД-1 отказывали 15 раз, из них шесть по вине зажигания, дважды менялись камеры сгорания.

Максимальный прирост скорости составил около 95 км/ч на высоте 2600 м. Испытания завершились 27 марта взрывом ЖРД. В тот день у самолета, пилотируемого Г.М. Шияновым, на высоте 6000 м не запустился вспомогательный двигатель. Снизившись до 3000 м, Георгий Михайлович повторил попытку, но раздался взрыв, видимо, из-за скопившихся в камере сгорания компонентов топлива. От взрыва больше всего пострадали рули высоты, от которых остались одни лохмотья. Чуть лучше выглядел руль поворота.

Но беда не приходит одна. Кабина почти неуправляемого самолета заполнилась ядовитыми парами азотной кислоты. Лишь чудом пилот спас израненную машину. Свыше двух недель ушло на ремонт Ла-7Р-2, но доработанный за это время ЖРД по-прежнему не желал запускаться на больших высотах. Лишь использование РД-1 ХЗ с химическим зажиганием позволило сдвинуть проблему запуска с мертвой точки, но повысить надежность ЖРД не удалось.

Размещение ЖРД РД-1 ХЗ на самолете Ла-7Р-2

Разобраться в неудачах с этим двигателем удалось лишь к середине лета, и с 11 июля по 16 ноября 1945 года выполнили 14 полетов на Ла-7Р-2. За это время сменили четыре камеры сгорания и два насоса, сделали 49 пусков, из них восемь — в воздухе. ЖРД отказывали 23 раза, из них по вине зажигания — два раза. В пяти полетах удалось выполнить горизонтальные площадки со снятием скоростных данных самолета. В частности, зарегистрировали максимальную скорость 795 км/ч на высоте 6300 метров. Однако сделать из деревянного Ла-7 боевую машину с ЖРД так и не удалось.

В 1945 году более скоростным и поэтому более предпочтительным истребителем для установки ЖРД был самолет «120». Однако прежде чем установить на него РД-1ХЗ, машину пришлось основательно перекомпоновать и полностью заменить хвостовую часть фюзеляжа с оперением. В частности, бак с окислителем, как и на Ла-7Р, разместили в центроплане, а одну из пушек НС-23 заменили на Б-20. Мотор АШ-83 для центровки сместили на 70 мм вперед. Переехали на другие места аккумулятор, маслобак и воздушный баллон. Были и другие, более мелкие изменения.

Испытания «120Р» проходили параллельно с испытаниями Ла-7Р-2. Кроме доводки ЖРД пришлось повозиться с доработкой топливной и масляной систем истребителя. Фактически все полуреактивные истребители ОКБ-301 стали летающими лабораториями по отработке ЖРД. Даже на последней машине из шестнадцати полетов с работающим ЖРД удалось сделать лишь семь. В одном из них зарегистрировали скорость 725 км/ч, получив прирост 103 км/ч.

Третьим построенным самолетом был полуреактивный Ла-7Р с однокамерным ЖРД Л.С. Душкина РД-ЗВ. Машину предписывалось передать на летные испытания в августе 1945 года, но документов, проливающих свет на ее биографию, обнаружить не удалось.

Кульминацией в истории с «120Р» стал пролет летчика А.В. Давыдова на воздушном празднике в Тушино в 1946 году. Полеты «120Р» завершились 13 августа, когда из-за воспламенения смеси компонентов топлива в подкапотном пространстве ЖРД обгорела хвостовая часть фюзеляжа и оперения. К этому времени ресурс АШ-83 был почти выработан, да и планер оказался подпорчен азотной кислотой.

Испытания Ла-7Р-2, пилотируемого Г.М. Шияновым, завершились 27 марта 1945 года взрывом ЖРД




Самолет «120» с ЖРД РД-1 ХЗ

Так завершилась биография самолета «120», но идею использования на самолете ЖРД не похоронили. Реактивных истребителей в Советском Союзе еще не было, а угроза со стороны капиталистического мира была столь велика, что для борьбы с бомбардировщиками вероятного противника пришлось продолжить разработку истребителей с комбинированной силовой установкой.

Последней попыткой создания самолета с ЖРД был проект цельнометаллического истребителя «130Р» с мотором АШ-82ФН на базе проектировавшегося Ла-9. Компоновка самолета во многом повторяла предшественника — «120Р»: в хвостовой части устанавливался ЖРД РЛ-1ХЗ, бак с окислителем — в центроплане, а с керосином — перед кабиной пилота. Для сохранения требуемых запасов устойчивости и управляемости увеличили площадь оперения, а обшивку рулей поворота и высоты заменили металлической. Из вооружения оставили лишь две пушки НС-23 с боекомплектом 160 патронов. Были и другие отличия от машины «130», обусловленные установкой вспомогательного двигателя.

В таком виде самолет начали строить на опытном заводе ОКБ-301, но в 1946 году эту тему закрыли, правда, не совсем. Спустя десять лет ЖРД пытались использовать на перехватчиках с ТРД. Но и в конце 1950-х годов, когда ЖРД, казалось, были доведены, их «неукротимый нрав» продолжал давать о себе знать. В авиации раз и навсегда пришлось отказаться от «услуг» ракетных двигателей, если не считать американский вертикально взлетающий воздушно-космический самолет «Спейс Шаттл». Но это уже другая история.

Между прошлым и будущим

Альтернативой ЖРД могли стать прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД). В отличие от первых им не требовался бортовой запас окислителя. Если учесть, что эти жидкости (за исключением жидкого кислорода) очень агрессивны и токсичны, то эксплуатация ВРД значительно упрощалась. Вдобавок общий вес силовой установки и горючего уменьшался, а продолжительность полета возрастала. Но «прямоточек», готовых к установке на самолеты, еще не было, а те, что имелись, требовали длительной доводки.

В годы войны разработкой ПВРД в СССР занимались небольшие конструкторские группы во главе с И.А. Меркуловым и М.М. Бондарюком. Первый отрабатывал ДМ-4 на истребителе Як-7Б, а ВРД-1 Бонда-рюка предстояло исследовать на летающей лаборатории ЛаГГ-3 выпуска 1942 года с мотором М-105ПФ.

На принципе работы ПВРД останавливаться, думаю, не надо, он достаточно описан в литературе. Отметим, что исследованный ВРД-1 имел длину 2,15 метра и диаметр диффузора 0,14 метра при весе 16 кг. О величине тяги двигателя ничего не известно, но напомним, что она напрямую связана со скоростным напором воздуха на его входе.

Перед началом летных испытаний ПВРД несколько раз пытались запустить на земле, используя в качестве вентилятора еще один ЛаГГ-3. Однако неравномерность поля скоростей воздушного потока и недостаточный скоростной напор позволили сделать это лишь дважды, при этом определить параметры двигателя не удалось.

Летные исследования двигателей, проходившие в августе 1942 года, проводил летчик-испытатель Г.А. Мищенко. Прирост скорости при включении ПВРД получился небольшой, около 15 км/ч. Поскольку задача получения максимальной скорости при включении ПВРД не ставилась, то и требования к аэродинамике узлов его крепления к крылу, «съедавших» 35—40 км/ч, не предъявлялись. Полеты показали, что до установки ПВРД на боевой самолет необходимо обеспечить устойчивое горение топлива с автоматическим регулированием состава смеси и запуск ПВРД на больших высотах.

Исследования и разработка новых двигателей ПВРД-430 Бондарюка (ВРД-430 диаметром 430 мм) затянулись почти на два года. Весной 1944 года сначала прорабатывался вариант установки пары таких двигателей на самолет «120», а затем на истребитель «126», получивший обозначение «164».

Летные испытания последнего начались в июне 1946 года. За два месяца с небольшим А.В. Давыдов и А.А. Попов совершили на самолете «164» 34 полета и в 30 из них запускали ПВРД. Надежность усовершенствованных двигателей хоть и возросла, но они по-прежнему давали сбои в работе и требовали до-

Самолет «164» с ПВРД-430

водки. В то же время улучшение аэродинамики узлов сопряжения прямоточных двигателей с крылом в совокупности с возросшей их тягой позволило довести прирост скорости по сравнению с самолетом с отключенными ПВРД до 104—109 км/ч в зависимости от высоты полета. По отношению к самолету без дополнительных двигателей этот прирост был в пределах 62—64 км/ч.

По сравнению с летающей лабораторией ЛаГГ-3 это был существенный прогресс, тем более что имелась возможность еще немножко снизить лобовое сопротивление комбинации крыла и силовой установки. Простота эксплуатации машины очень подкупала, да и пилотажные характеристики с работающими ускорителями остались, как и у самолета «126». Все это послужило поводом для рекомендаций по установке ВРД-430 на перспективный истребитель «130», который впоследствии получил обозначение «138». В соответствии с постановлением Совета Министров СССР самолет «138» должен был развивать максимальную скорость у земли 660 км/ч (590 км/ч с отключенными ПВРД) и 760 км/ч на высоте 6400 м (660 км/ч — без ПВРД), набирать 5000 м за 6 минут. При этом его дальность должна быть не менее 1100 км в полете на высоте 1000 м, а длина разбега и пробега—в пределах 450 метров.

Самолет еще был на бумаге, а в мае 1947 года по приказу министерства для участия в воздушном параде Лавочкина обязали закончить летную отработку двух экземпляров самолета «138» и подготовить их к 27 июля. Одновременно директору завода № 21 предписывалось к тому же оборудовать еще десять Ла-9 реактивными ускорителями РД-430.

Вес пустого самолета при неизменном пушечном вооружении возрос почти на 200 кг.

Попытка объединить в самолете «138» дальность поршневого и скорость реактивного истребителей не дала желаемого результата. Дальность действительно получилась неплохая, но скорость оставляла желать лучшего. По расчету «прямоточ-ки» Бондарюка развивали тягу 220 кгс у земли при скорости набегающего потока воздуха около 700 км/ч. В действительности она была меньше, поскольку с такой скоростью самолет «138» не летал. По сравнению с Ла-9 скорость на высоте 3000 метров выросла лишь на 45 км/ч, хотя ожидалась добавка 70—100 км/ч, но при выключенных ПВРД она оказалась на 60—80 км/ч. При всех работающих двигателях дальность полета не превышала 112 км (при нормальном полетном весе), а продолжительность — 10 минут.

ПВРД-430 под крылом самолета «164»




Самолет «164» с ПВРД-430

Заводские летные испытания самолета «138», завершившиеся в сентябре 1947 года, показали, что истребитель «138» мог бороться с бомбардировщиками В-29 и В-50, в том числе и при преследовании. Но в поединке с истребителями противника, как поршневыми, так и реактивными, его шансы были невелики. И хотя ПВРД так и остались в разряде экспериментальных, опыт, накопленный при их проектировании и доводке, не пропал и впоследствии был использован для создания более мощных двигателей, в том числе и для беспилотной мишени Ла-17.

Другим направлением развития комбинированных силовых установок стало применение на Ла-9 двух пульсирующих воздушно-реактивных двигателей (ПуВРД) Д-10 и Д-13 конструкции В.Н. Челомея и предназначавшихся для крылатых ракет (по терминологии 1940-х годов — самолетов-снарядов), аналогов немецких ФАУ-1. Чья это была идея и на что рассчитывали ее авторы, сказать трудно, поскольку в противоположность ПВРД с ростом скорости тяга ПуВРД падает и от их применения можно было ожидать лишь политический эффект, связанный с огромным уровнем шума, создаваемым при их работе.

Двигателями Д-10 тягой по 200 кгс каждый сначала оснастили учебно-тренировочные истребители Ла-7. Первый этап заводских испытаний, завершившихся в августе 1946 года, показал, что на высоте 3000 м скорость возросла на 119 км/ч по сравнению с машиной с неработающими ПуВРД. При этом максимальную скорость определить не удалось из-за ограничений по скоростному напору, связанных с прочностью самолета. Да и самолет из-за ветхости вскоре списали, продолжив исследования на цельнометаллическом Ла-9. Но в это же время двигателями Д-10 оснастили три спарки Ла-7, предназначавшиеся для воздушного парада 1947 года. Но налогоплательщик их так и не увидел. В ноябре 1945 года испытания продолжили.

Самолет «138» с ПВРД-430




ПВРД-430 под крылом самолета «138»

Ведущим летчиком по этой машине был Н.В. Гаври-лов. Но дальше опытов дело не пошло.

Специально для Ла-9 завод № 51 изготовил доработанные двигатели, получившие обозначение Д-13. Это же предприятие оснастило ими 12 истребителей. Дополнительные двигатели подвешивались на пилонах, крепившихся к усиленным нервюрам консолей крыла. При этом модифицировали топливную систему самолета, горизонтальное оперение и усилили крепление капотов поршневого мотора. Одновременно сняли бронеспинку и две пушки, а для сохранения центровки к редуктору АШ-82ФН прикрепили 60-килограммовый груз. Внесли ряд изменений и в оборудование машины.

В таком виде группу Ла-9 продемонстрировали руководству страны и общественности в Тушино 3 августа 1947 года. Пилотировали самолеты летчики-испытатели НИИ ВВС В.И. Алексеенко, А.Г. Кубышкин, Л .М. Кувшинов, А.П. Манучаров, В.Г. Масич, Г.А. Седов, П.М. Стефановский, А.Г. Терентьев и В.П. Трофимов.

После воздушного парада один из этой дюжины Ла-9 (Ла-9РД) проходил испытания в НИИ ВВС с 21 ноября 1947-го по 13 января 1948 года. Ведущим летчиком-испытателем был И.М. Дзюба. Облетала машину и летчик-испытатель Ольга Владимировна Ямщикова. Прирост скорости при включении вспомогательных двигателей по сравнению с «чистым» Ла-9 составил 70 км/ч, установка же ПуВРД «съедала» до 57 км/ч. Летчики отмечали сильные вибрации и шум при включении ПуВРД. Подвеска двигателей ухудшила маневренные и взлетно-посадочные характеристики самолета. Запуск двигателей был ненадежным, резко снижалась продолжительность полета (из-за большого удельного расхода горючего ПуВРД), усложнялась эксплуатация.

Ла-9 с пульсирующими воздушно-реактивными двигателями В.Н. Челомея

Проведенные работы принесли пользу лишь при отработке двигателей, предназначавшихся для крылатых ракет. Самолеты, участвуя в воздушных парадах, своим грохотом производили сильное впечатление лишь на публику.

В 1943 году в ЦАГИ рассматривалось несколько вариантов истребителей с мотокомпрессорными воздушно-реактивными двигателями (ВРДК). Был среди них и Ла-5ВРДК, но он, как и все остальные проекты, предлагавшиеся в институте, лишь проложил дорогу к самолетам И-105 П.О. Сухого и И-250 А.И. Микояна.

Так завершилась история с полуреактивными истребителями С.А. Лавочкина, ушедшими в прошлое вместе с поршневыми двигателями. А сами самолеты оказались на границе между прошлым и будущим авиации.

Автор: Николай Якубович, "Все самолёты Лавочкина"