Дмитрий Соболев - Экспериментальные самолёты России. 1912-1941 гг.
В 1929 г. испытания ракетопланов продолжили. 30 сентября фон Опель на новом летательном аппарате, на этот раз с хвостовым оперением на балках за крылом и с батареей из 16 последовательно воспламеняющихся пороховых ракет, совершил полёт, во время которого скорость достигла 160 км/ч.
В конце года немецкий лётчик и авиаконструктор Г. Эспенлауб установил две пороховые ракеты на крыле планера обычной схемы. Ему удалось осуществить короткий реактивный полёт, но после посадки пилот обнаружил, что вертикальное оперение сильно обгорело. Поэтому следующий опыт Эспенлауб проводил на бесхвостом планере. Аппарат весил 220 кг, из них 70 кг приходилось на пороховые ракеты. Испытание состоялось в октябре 1930 г. на аэродроме в Дюссельдорфе. Отбуксированный на высоту самолётом ракетоплан развил скорость 90 км/ч.
От опытов с пороховыми двигателями трудно было ожидать практического результата. Из-за кратковременности работы пороховых ракет время полётов измерялось секундами, а взлёт происходил с помощью катапульты или самолёта-буксировщика. Нередко случались взрывы и пожары. Как справедливо писалось в журнале «Наука и техника» в 1929 г., «возможно будет серьёзно говорить о ракетном авиатранспорте только тогда, когда техника станет располагать не кратковременно работающими ракетами, а настоящими ракетными двигателями, работающими на жидком или газообразном веществе»[256].
Под «настоящим ракетным двигателем» подразумевался жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), работающий на топливе и окислителе. В нашей стране первым начал заниматься такими двигателями убеждённый сторонник межпланетных полётов, инженер Института авиационного моторостроения Фридрих Артурович Цандер.
Сообщения об испытаниях ракетопланов за рубежом привлекли внимание молодого инженера и планериста Сергея Павловича Королёва, одного из активных членов Группы изучения реактивного движения (ГИРД) — созданной в 1931 г. при Осоавиахиме организации энтузиастов реактивного полёта.
Планер БИЧ-8.
Осенью 1931 г. Королёв получил разрешение облетать бесхвостый планер Б.И. Черановского БИЧ-8, который после испытаний в 1929 г. не использовался. На подмосковной планерной станции Королёв выполнил 12 полётов, от которых у него остались приятное впечатление. «Планер БИЧ-8 отличается полной устойчивостью в продольном и поперечном направлении, так и устойчивостью пути. Очень чуток на руль высоты и не любит резких движений. На малых углах имеет большую скорость снижения, а нормально летит с углом около 30 градусов. Однако при всех возможных режимах не имеет тенденции к потере устойчивости, самопроизвольному уменьшению или увеличению угла, а наоборот очень охотно идёт за ручкой, возвращаясь в исходное положение», — писал Сергей Павлович[257].
Во время испытаний БИЧ-8 у Королёва возникла мысль использовать планер для создания экспериментального аппарата с ЖРД. Схема «бесхвостка» позволяла компактно разместить двигатель и баки с горючим и окислителем вблизи центра тяжести, свести к минимуму длину трубопроводов, избежать проблем с защитой хвостового оперения от воздействия реактивной струи.
5 октября 1931 г. Королёв пригласил на аэродром Цандера и продемонстрировал ему полёты бесхвостого планера. Через два дня Королёв и Черановский приехали посмотреть на запуски ЖРД Цандера ОР-1, работающего на бензине и жидком кислороде. Так сложился конструкторский коллектив по созданию ракетоплана РП-1.
С.П. Королёв (справа) и Б.И. Черановский после полёта Королёва на БИЧ-8.
18 ноября 1931 г. идея получила юридическое обоснование — был подписан следующий документ:
«Мы, нижеподписавшиеся, с одной стороны Председатель Бюро Воздушной техники научно-исследовательского отдела Центрального совета Союза Осоавиахима СССР т. Афанасьев Яков Емельянович, именуемый в дальнейшем „Бюро“, и старший инженер 1-й лаборатории отдела бензиновых двигателей „ИАМ“ т. Цандер Фридрих Артурович, именуемый в дальнейшем т. Цандер, с другой стороны, заключили настоящий договор в том, что т. Цандер берёт на себя:
1. Проектирование и разработку рабочих чертежей и производство по опытному реактивному двигателю ОР-2 к реактивному самолёту РП-1, а именно: камеру сгорания с соплом Де Лаваля, бачки для топлива с предохранительным клапаном, бак для бензина в срок к 25 ноября 1931 года.
2. Компенсатор для охлаждения сопла и подогревания кислорода в срок к 3 декабря 1931 года.
3. Расчёт температур сгорания, скоростей истечения, осевого давления струи при разных давлениях в пространстве, вес деталей, длительность полёта при разном содержании кислорода, расчёт системы подогрева, охлаждения, приблизительный расчёт температуры стенок камеры сгорания в сроки, соответствующие срокам подачи чертежей.
Изготовление и испытания сопла и камеры сгорания — к 2 декабря 1931 года. Испытание баков для жидкого кислорода и бензина — к 1 января 1932 года, испытание собранного прибора — к 10 января 1932 года. Установка на самолёт и испытание в полёте — к концу января 1932 года.
…За проведённую работу т. Цандер получает вознаграждение 1000 рублей с уплатой их (в случае выполнения работ) в начале срока приёма 20 ноября 1931 года и по окончании работ по 500 рублей»[258].
Аналогичный договор был заключён с Б.И. Черановским на постройку двух бесхвостых планеров БИЧ-11 по типу БИЧ-8; последний был уже изрядно изношен и не годился для серьёзных испытаний.
Со временем тема стала приобретать всё более солидные формы. ГИРД из общественной превратился в финансируемую организацию. Там была образована специальная бригада по ракетопланам и крылатым ракетам, которую возглавил С.П. Королёв. Главное управление авиационной промышленности включило создание ракетного самолёта в план опытных работ, а Президиум Центрального совета Осоавиахима в марте 1932 г. выделил на его испытания 13 тыс. рублей.
Идеей реактивного самолёта прониклись и военные. 2 апреля 1932 г. М.Н. Тухачевский в послании В.М. Молотову писал: «В области авиации применение жидкостного реактивного мотора… в конечном итоге разрешит задачу полётов в стратосфере. Генеральные штабы за границей прекрасно учитывают эти перспективы, засекречивая малейшие достижения в этой области для использования их по военной линии»[259].
Черановский выполнил задание быстро: первый БИЧ-11 был готов в начале 1932 г. Он отличался от БИЧ-8 увеличенным размахом крыла и раздельными рулями высоты и элеронами вместо элевонов. Конструкция — деревянная, обшивка крыла частично из фанеры, частично из полотна.
22 февраля 1932 г. Королёв сделал на БИЧ-11 первые полёты. «В полёте машина отлично слушается всех рулей. В полёте по прямой допускается бросание ручки и педалей от момента установившегося полёта (после взлёта) вплоть до захода на посадку», — докладывал он[260].
С двигателем ОР-2 дела обстояли намного хуже. Стендовые испытания выявили его ненадёжность: из-за неустойчивости горения топливной смеси и прогаров деталей конструкции ЖРД мог работать максимум девять секунд. Начались многочисленные доработки.
Проект ракетоплана РП-1.
Тем временем планер переоборудовали в ракетоплан РП-1. Кабину закрыли прозрачным колпаком, за ней установили обтекатель ЖРД, смонтировали агрегаты топливной системы. Двигатель должен был размещаться за кабиной пилота, а баки (один с бензином и два с жидким кислородом) — в центроплане крыла. Там же находился баллон с сжатым азотом, предназначенным для подачи топливных компонентов в камеру сгорания. Такая система топливопитания, называющаяся вытеснительной, являлась наиболее простой в создании и использовании. Однако она получалась тяжёлой из-за необходимости рассчитывать баки, трубопроводы, соединения на довольно высокое давление — 6–8 атм. Требовалась также тщательная сборка и пригонка всех частей топливной системы в производстве и обеспечение её герметичности в эксплуатации.
Для поддержания низких температур жидкого кислорода и азота баки были выполнены в виде сосудов Дюара с двойными стенками, пространство между которыми заполнялось углекислотой. Каждый из баков поместили в дюралюминиевый кожух, отделявший его от конструкции ракетоплана. Крыло в местах установки топливных ёмкостей усилили стальной окантовкой.
Выступавшие за верхний контур крыла горловины баков закрыли легкосъёмными обтекателями.
Управление силовой установкой в кабине включало в себя краны открытия клапанов баков и регулирования подачи смеси, включатель зажигания. Приборами контроля работы двигателя были манометры кислорода, топлива и азота, а также манометр, замерявший давление в камере сгорания. Регулировать тягу в полёте предполагалось изменением давления подачи топливных компонентов.
