Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры - Антон Первушин

К разработке реактивной модификации истребителя «Ла-5» Сергей Павлович подошел обстоятельно. В записке к проекту он излагает свое видение двух возможных вариантов ракетного самолета «Ла-5ВИ» («Высотный истребитель»), отличающихся друг от друга реактивной установкой.

В конечном виде «Ла-5ВИ» должен был выглядеть следующим образом. Начальный вес самолета с полным запасом горючего и смазочного материала — 3200 килограммов, дополнительный вес реактивной установки (сухой) — 200 килограммов, еще 100 килограммов отнесено на счет герметичной кабины.

На самолете предусматривалась установка трех двигателей «РД-1» (тягой 300 килограммов): первоначально одного — в хвостовом коке (1-й этап), а затем еще двух — в гондолах, позади кислотных баков (2-й этап), или трехкамерного двигателя «РД-3» (тягой 900 килограммов) — в обоих случаях с приводом для вращения насосного агрегата от мотора. Для питания двигателя возможно также использование автономно действующего турбонасосного агрегата с расположением его позади кабины пилота. Однако, как пишет Королев, это представляется менее выгодным (по весу, габаритам, дополнительной необходимости в воздухе, воде, масле, подогреве и прочее) по сравнению с приводом от мотора при форсированных оборотах насоса для обслуживания трех камер.

В связи с тем, что на истребителях нет свободных объемов и очень строги требования центровки, Сергей Павлович предложил помещать топливо для ракетного двигателя в подвесных гондолах, под крыльями. По его мнению, потери в скорости от этого в полете до включения ракетного двигателя оказались бы невелики.

Рабочие высоты будущего истребителя должны были составлять 14–15 километров и даже доходить до 17 километров. Максимальная горизонтальная скорость возрастала согласно расчетам при тяге РУ 300 килограммов до 779 км/ч, при тяге 600 килограммов — до 900 км/ч и при тяге 900 килограммов — до 950 км/ч.

Оценивая предложение Королева, один из видных специалистов по тактике писал тогда: «По своим летно-техническим данным и по конструкции самолет ВИ (высотный истребитель) представляет собой самолет совершенно нового класса».

Проект «ВИ» Сергей Королев направил самому Лавочкину. И его предложение было осуществлено на самолете «Ла-7», к названию которого при этом добавилась буква «Р».

Истребитель «Ла-7Р» специально предназначался для перехвата немецких разведчиков над Москвой. Однако принять участие в боевых действиях он не успел. Фронт катился на запад, и необходимость в таком специализированном перехватчике отпала.

Схема расположения реактивной установки на истребителе «ВИ» (эскиз Сергея Королева)

Вообще идея вспомогательной реактивной установки на базе ЖРД Валентина Глушко и по конструктивной схеме Сергея Королева получила немалое распространение. Состоялось более 400 огневых испытаний двигателей «РД-1» и «РД-1ХЗ» на самолетах «Пе-2» конструкции Владимира Петлякова, «Ла-7Р» и «Ла-120Р» Семена Лавочкина, «Як-3» Александра Яковлева, «Су-6» и «Су-7» Павла Сухого.

В 1945 году летные испытания прошел самолет «Як-3». При включенном ракетном двигателе прирост скорости для этой машины достиг 182 км/ч.

Своеобразным признанием успехов Королева и Глушко стало участие самолета «Ла-120Р» в воздушном параде, состоявшемся 18 августа 1946 года в Тушино.

Академик Валентин Глушко, подводя итоги работы над самолетными ракетными двигателями, отмечал: «После завершения заводских испытаний на шести типах самолетов в 1945 году были проведены наземные и летные испытания нашего двигателя в летно-исследовательском институте. <…> Затем двигатели РД-1ХЗ и РД-2 успешно прошли государственные стендовые испытания, отчеты по которым утверждены Сталиным.

Успехом применения ЖРД на самолетах мы обязаны не только надежному двигателю, но также разработке и доводке самолетных систем силовой установки, над чем плодотворно трудился С. П. Королев».

В 1945 году за участие в разработке и испытании ракетных установок для боевых самолетов Сергей Королев, уже получивший свободу, был награжден орденом «Знак Почета».

Летающая лаборатория «Ц-1» («ЛЛ-1»)

И после окончания войны конструкторская мысль неоднократно возвращалась к идее ракетных самолетов. Во второй половине 1945 года коллектив, возглавляемый автором известных десантных планеров Павлом Владимировичем Цыбиным, начал проектирование специального самолета, предназначенного для практических экспериментов, связанных с проблемой выбора оптимальной формы крыла при полете на околозвуковых скоростях. Проектирование и постройка велись с учетом программы будущих исследований, разработанной учеными ЦАГИ с участием видных специалистов авиапромышленности.

В начале 1947 года летающая лаборатория, получившая обозначение «Ц-1» («Цыбин-одноместный»), была передана на испытания.

Конструкция экспериментального «Ц-1» была цельнодеревянной, обшивка — фанерная, фюзеляж — фанерный монокок, крыло — прямое, плоское, с двумя лонжеронами из дельта-древесины, оперение — обычное, крестообразное по виду спереди, с весовой компенсацией рулевых поверхностей. Перед полетом в емкости аппарата, как на планере, заливалось до тонны воды. Вместо обычного шасси применили двухколесную ось-тележку и подфюзеляжную лыжу.

Компоновка «Ц-1»

В качестве силовой установки для «Ц-1» избрали твердотопливный ракетный двигатель «ПРД-1500» тягой 1500 килограммов, созданный конструкторским коллективом инженера Ивана Картукова. По габаритам, весу и, главным образом, по большому значению развиваемой тяги и приемистости он наилучшим образом отвечал кратковременным расчетным режимам программы исследовательских и экспериментальных полетов. Двигатель устанавливался в хвостовой части самолета под оперением. Время его работы — 8-10 секунд. Это обеспечивало горизонтальный полет со скоростью до 900 км/ч.

Взлет и набор высоты «Ц-1» производил на буксире самолета «Ту-2». Сразу после отрыва от земли ось-тележка с колесами сбрасывались. На высоте 5–7 километров производилась отцепка буксирного троса и летчик-испытатель переводил «Ц-1» в режим пикирования под углом 45–60°. На участке установившегося прямолинейного пикирования он включал ракетный двигатель. В таком режиме скорость «Ц-1» достигала 1000–1050 км/ч (примерно 0,9 Маха).

За недолгие секунды крутого пикирования бортовая аппаратура фиксировала параметры натекающего воздушного потока, производилось фотографирование спектров обтекания, решались другие задачи полета. Крыло крепилось в фюзеляже на динамометрической подвеске (на четырех динамографах), позволяющей определять местные скорости в полете, распределение давления по крылу и оперению при подходе к критическим значениям числа Маха.

Затем тонна «балластной» воды сливалась из цистерн в атмосферу. Вдвое облегченный «Ц-1», как обычный планер, маневрировал и производил посадку на подфюзеляжную лыжу.

При стартовом весе в 2039 килограммов скорость отрыва «Ц-1» от взлетно-посадочной полосы была в пределах 150–160 км/ч, а после слива воды при весе около 1100 килограммов посадочная скорость не превышала 120 км/ч.

Первым «Ц-1» поднял в воздух летчик-испытатель Иванов. Последующие полеты на экспериментальной машине выполняли летчики Ахмет-Хан Султан, Анохин, Рыбко и другие. На «Ц-1» (его называли также «ЛЛ-1», «Летающая лаборатория-1» или «Экспериментальный планер № 1») было сделано более 30 полетов. На этом закончился первый этап исследовательских работ. Следующие по программе предусматривали изменение несущего комплекса аппарата.

Еще в 1946 году для второго фюзеляжа «Ц-1» с вертикальным оперением конструкторская бригада, руководимая инженером Бересневым, спроектировала два металлических крыла такой же площади и удлинения, как деревянное. Одно крыло имело прямую, а другое — обратную стреловидность по передней кромке с одинаковыми углами +30°. Было спроектировано и новое горизонтальное оперение прямой стреловидности с углом 40°. Стреловидные крылья, изготовленные из дюралюминия, установили на «Ц-1», который получил соответственно новые обозначения: «ЛЛ-2» (с крылом прямой стреловидности) и «ЛЛ-3» (с крылом обратной стреловидности). Консоли новых крыльев имели унифицированную заделку, то есть крепились в тех же узлах, что и прямые деревянные консоли «ЛЛ-1». Поэтому изменения центровки аппарата при перестановке крыльев были компенсированы весовой балансировкой воды в носовой и хвостовой емкостях фюзеляжа. Расчеты оптимальной заправки цистерн дали приемлемые запасы устойчивости для обоих вариантов крыла.

Летающая лаборатория «ЛЛ-3»

В полетах на «ЛЛ-3» (а их выполнили около 100) были достигнуты несколько большие скорости пикирования, чем на «ЛЛ-1» с прямым крылом, соответствующие числам Маха = 0,95-0,97. В результате удалось подробно изучить свойства малоизвестных крыльев обратной стреловидности и в целом самолета с ними.