Задача достижения больших высот и скоростей полёта породила интерес к самолёту с ракетным двигателем. Как известно, в отличие от обычного мотора тяга такого двигателя не зависит от высоты полёта. Кроме того, отношение тяги к весу у ракетного двигателя намного больше, чем у винтомоторной силовой установки, что позволяло надеяться на прорыв в область очень высоких скоростей.
Первые практические шаги в этом направлении были сделаны в Германии в конце 1920-х годов. Группа энтузиастов реактивного полёта — М. Валье, Ф. фон Опель, Ф. Зандер и А. Липпиш — решили установить пороховой ракетный двигатель на планере. Такой тип летательного аппарата получил название «ракетоплан». Для ракетного самолёта выбрали схему «утка». В задней части фюзеляжа установили две пороховые ракеты, которые должны были срабатывать последовательно, одна за другой.
Полет ракетоплана фон Опеля с пороховыми ракетными двигателями 30 сентября 1929 г.
Ракетный планер Эспенлауба.
11 июня 1928 г. лётчик Ф. Штамер совершил четыре полёта на ракетоплане; дальность третьего, самого удачного, составила около полутора километров. Четвёртое испытание едва не закончилось катастрофой. Вскоре после поджога электрической искрой пороха произошёл взрыв, и планер загорелся. С помощью быстрого снижения Штамеру удалось сбить пламя и приземлиться. Однако в момент посадки замкнулись провода электрического запала, изоляция которых сгорела, и воспламенили заряд второй пороховой ракеты. К счастью, новый пожар удалось быстро потушить и пилот не пострадал.
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».
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.
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».
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».
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.
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.
Но двигателя всё не было. Чтобы не терять времени, РП-1 решили испытать с обычным поршневым мотором с толкающим винтом, тяга которого должна была в какой-то степени имитировать действие реактивной струи. Для опытов Осоавиахим предоставил Королёву импортный двухцилиндровый «Скорпион». Двигатель был старый, сбоил и недодавал мощности.
РП-1 без двигателя.
Первые испытания мотопланера прошли 8 июня 1932 г. Из-за большого трения лыжи о землю (РП-1 так же, как и БИЧ-11, имел лыжное шасси) для взлёта требовалась помощь находившихся на аэродроме людей. В полёте двигатель не держал оборотов, и тяга винта все время менялась. Так как ось винта проходила выше центра тяжести самолёта, изменения оборотов вели к продольной раскачке. «В моменты, когда мотор сдавал, самолёт имел тенденцию идти на хвост, а когда мотор забирал — идти на нос», — говорится в отчёте С.П. Королёва.
В сентябре 1932 г. начались полёты РП-1 № 2. Он лишь в мелочах отличался от первого БИЧ-11 (РП-1 № 1), двигатель на него не устанавливали. Испытания продолжались и в 1933 г. Всего Королёв выполнил на двух РП-1 34 полёта, из них 5 — с включением поршневого двигателя.
В докладе о состоянии работ по опытному моторо- и самолётостроению на 1 января 1933 г. сообщалось: «Работа по реактивному двигателю на жидком топливе ведётся в ГИРД ОСОАВИАХИМА… Двигатель ГИРД проходит исследовательские испытания. Срок окончания последних в настоящее время определить нельзя. В случае положительного результата двигатель будет установлен на лёгкий самолёт летающее крыло, уже построенный и испытанный».
По расчёту, при тяге двигателя 50 кгс в течение 1 минуты ракетоплан должен был развить скорость 139 км/ч, его скороподъёмность равнялась 2,2 м/с.Но снять характеристики в полёте не удалось. 28 марта 1933 г. умер Ф.А. Цандер, и ОР-2 так и не удалось довести до состояния, позволяющего установить его на летательный аппарат. По указанию руководства, оба РП-1, считавшиеся секретными, были преданы огню.
Из-за неготовности ЖРД РП-1 испытали с обычным поршневым мотором.
Одновременно с опытами с РП-1, в ГИРДе проектировали ракетопланы РП-2 и РП-3. На РП-2 планировалось установить ЖРД РДА-1 тягой 100 кгс, имевший насосную систему подачи горючего и окислителя. Насосная система была выгоднее вытеснительной (баки и трубопроводы до насоса не находились под высоким давлением, что позволяло сделать их легче и безопаснее в эксплуатации), но добиться надёжной и эффективной работы насоса в то время не смогли. РП-3, проектировавшийся под руководством А.В. Чесалова, представлял собой двухместный самолёт с комбинированной силовой установкой, состоящей из ЖРД тягой 300 кгс и поршневого двигателя мощностью 250–300 л. с. Поршневой двигатель предназначался для взлёта и набора высоты 5–6 км, затем включался ракетный двигатель, с помощью которого РП-3 должен был подняться на 12-километровую высоту и развить скорость до 800 км/ч. Экипаж — пилот и инженер-экспериментатор — помещались в гермокабине. Предусматривалось, что в аварийной ситуации кабина с экипажем будет отделяться и опускаться на специальном парашюте, удар при приземлении гасился надувной резиновой камерой.
Тем временем произошли организационные изменения. Ещё в 1932 г. на правительственном уровне велось обсуждение организации лаборатории по ракетным двигателям для самолётов с привлечением сотрудников Института авиационного моторостроения и ГИРДа, с последующим развитием этой лаборатории в специальный институт. В 1934 г. ГИРД преобразовали в Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ) Наркомата тяжёлой промышленности, а близкую по тематике Ленинградскую газодинамическую лабораторию (ГДЛ) перевели в Москву и влили в РНИИ. Среди прибывших из ГДЛ сотрудников был Валентин Петрович Глушко — конструктор жидкостных ракетных двигателей «ОРМ».
Появление в РНИИ новых специалистов и новых образцов двигателей возродили надежды Королёва на создание ракетного самолёта. В докладе на Первой Всесоюзной конференции по применению ракетных аппаратов для исследования стратосферы, проходившей в Москве 2–3 марта 1935 г., Сергей Павлович обрисовал основные черты такого летательного аппарата: обычная аэродинамическая схема с прочным крылом сравнительно небольшого удлинения и длинным фюзеляжем, занятым в основном двигателем и баками с горючим и окислителем, гермокабина или скафандры для экипажа. Начинать он предложил с чисто экспериментальной машины:
«Если не задаваться установлением каких-либо особых рекордов, то, несомненно, в настоящее время уже представляет смысл постройка аппарата-лаборатории, при посредстве которой можно было бы систематически производить изучение работы различных ракетных агрегатов в воздухе.
На нём можно было бы поставить первые опыты с воздушным ракетным двигателем и целую серию иных опытов, забуксировывая предварительно аппарат на нужную высоту. Потолок такого аппарата может достигнуть 9-10 км.
Осуществление первого ракетоплана-лаборатории для постановки ряда научных исследований в настоящее время хотя и трудная, но возможная и необходимая задача, стоящая перед советскими ракетчиками уже в текущем году».
В следующем году общие соображения приобрели конкретные формы. В январе С.П. Королёв и С.С. Щетинков представили руководству РНИИ тактико-технические требования на «объект № 218» — экспериментальный ракетоплан с двигателями на жидком и твёрдом топливе (последние предполагалось использовать как ускорители при наземном старте). При работе ракетных двигателей в течение 400 секунд ракетный самолёт должен был набирать высоту 25 км и развивать скорость более 1000 км/ч. Рассматривалось несколько вариантов летательного аппарата, отличавшихся один от другого видом топлива, геометрическими параметрам и количеством членов экипажа.
К лету в качестве основного был выбран проект двухместного самолёта РП-218 нормальной схемы с трапециевидным крылом сравнительно небольшого удлинения. В передней части фюзеляжа находилась герметичная кабина, в которой один за другим сидели лётчик-испытатель (лицом вперёд) и инженер-испытатель (лицом назад). За кабиной располагался цилиндрический топливный бак с внутренней перегородкой, отделявшей окислитель от горючего, вокруг него — баллоны для сжатого газа, служившие аккумулятором давления для вытеснительной системы подачи. В хвостовой части монтировался трёхкамерный азотно-кислотно-керосиновый ЖРД тягой 900 кгс.
Ракетоплан предполагалось использовать как экспериментальную машину для исследования динамики полёта пилотируемого ракетного летательного аппарата, вопросов аэродинамики больших скоростей, изучения состояния человека в условиях герметической кабины и больших перегрузок, а также для исследования стратосферы.
Проект РП-218.
Тяговооружённость аппарата позволяла ему взлетать с земли и быстро набирать высоту. В дальнейшем предполагалось поднимать РП-218 на высоту с помощью самолёта типа ТБ-3 и запускать его оттуда в стратосферу. После израсходования топлива ракетоплан должен был подниматься вверх по инерции до достижения динамического потолка и затем планировать к земле. Для посадки предусматривалось убираемое в полёте в обтекатели двухколёсное шасси. Аппарат должен был иметь длину 7,5 м, размах крыла 7,4 м, нагрузку на крыло 204 кг/м2. Предполагалось, что стартовый вес РП-218 составит 1600 кг, вес топлива — 750 кг, вес полезного груза — 160 кг, время работы двигателя — 120 с, максимальная высота полёта при старте с земли — 9 км, при воздушном старте — 25 км, скорость полёта при взлёте с земли — 720 км/ч, при использовании самолёта-носителя — 935 км/ч.
16 июня 1936 г. Технический совет РНИИ после рассмотрения предложения С.П. Королёва вынес следующее решение:
«1. Эскизный проект 218 объекта — утвердить.
2. В программу работ включить испытания планера с ракетным двигателем небольшой тяги.
3. Отделы Института должны рассмотреть работу по 218 в планах 1937 года как одну из ведущих работ Института».
Планер с ракетным двигателем предназначался для проверки работы ЖРД в полёте, испытания устойчивости и управляемости. Его решили делать на основе двухместного планера Королёва СК-9, снабдив двигателем ОРМ-65 конструкции В.П. Глушко — наиболее отработанным ЖРД в то время. В этом двигателе с максимальной тягой 175 кгс в качестве окислителя вместо жидкого кислорода использовалась азотная кислота, топливом служил керосин. ОРМ-65 был создан в Ленинградской газодинамической лаборатории в 1933 г. и в конце того же года прошёл стендовые испытания.
Дополнительную поддержку своим начинаниям Королёв и его единомышленники получили из отзыва Военно-воздушной академии им. Н.Е. Жуковского. В документе, подписанном 11 января 1937 г. начальниками кафедр тактики и огневой подготовки академии, отмечалось, что самолёты с ракетным двигателем дадут резкое превосходство над самой совершенной техникой противника и что дальнейшая работа над ракетным двигателем и его внедрением в авиацию являются необходимым и перспективным делом.
СК-9 был построен на Московском планерном заводе в 1935 г. Королёв спроектировал его с учётом предстоящей установки жидкостного ракетного двигателя. Этим объясняется необычно большие для планера габариты фюзеляжа, приподнятое над фюзеляжем хвостовое оперение и повышенный запас прочности. Аппарат имел цельнодеревянную конструкцию со среднерасположенным крылом. Благодаря чистоте форм и большому размаху крыла он обладал высоким аэродинамическим качеством. Посадка происходила на ясеневую лыжу, окованную стальными листами и соединённую с фюзеляжем через набор резиновых амортизационных колец, закрытых брезентовым полотном. Управление рулями — тросовое.
СК-9 показал хорошие лётные свойства во время буксирного перелёта за самолётом Р-5 из Москвы в Крым и обратно осенью 1935 г. На части маршрута планером управлял сам конструктор. В Коктебеле СК-9 с успехом участвовал на XI Всесоюзных планерных состязаниях.
В 1937 г., после включения темы «218» в план работ института, началась переделка СК-9 в аппарат с ракетным двигателем. Планеру с ЖРД присвоили индекс «218-1». Вскоре в связи с реорганизацией структуры института (теперь он назывался НИИ-3) первая цифра в шифре изделия была изменена, чтобы соответствовать новому номеру отдела, ведущего его разработку. РП-218-1 стал обозначаться РП-318-1 и под этим индексом вошёл в историю.
Так как СК-9 был целиком из дерева, рули высоты и направления и хвостовую часть фюзеляжа частично обшили листами нержавеющей стали. Топливные баки — два для окислителя и один для горючего — установили на месте второго пилота. Их поместили в противопожарные алюминиевые ванны, это была также защита от случайного попадания едкой азотной кислоты на детали фюзеляжа. Баллоны со сжатым воздухом для вытеснительной системы подачи горючего и окислителя в камеру сгорания разместили в крыльевых багажных отсеках планера, по два баллона с каждой стороны фюзеляжа. Подвод воздуха из них осуществлялся через управляемый лётчиком редуктор и клапаны. В хвостовой части смонтировали сварную трубчатую раму для крепления ЖРД и топливные краны, управляемые из кабины. Запуск двигателя производился пиротехнической шашкой, воспламеняемой от нагреваемой электричеством стальной нити. Взлёт должен был происходить с помощью самолёта буксировщика или наземной ракетной катапульты. В работах, кроме Королёва, участвовали конструкторы Е.С. Щетинков, А.С. Косятков, А. В. Палло, техник А.М. Дурнов, краснодеревщик Громов.
Схема РП-318-1.
В сентябре приступили к наземной отработке силовой установки. Огневые испытания начались в декабре и завершились в апреле следующего года. Сначала ЖРД для безопасности размещали за бронеплитой, потом, убедившись в его надёжности, установили на штатном месте, в хвостовой части ракетоплана. Всего было 30 огневых испытаний. Опыты показали, что ёмкости баков должно хватить на 100 секунд работы двигателя на режиме максимальной тяги.
А.В. Палло вспоминал: «Установка ЖРД, использующего в качестве топлива крепкую азотную кислоту и керосин, была связана с опасностью возникновения пожара от самовоспламенения при попадании кислоты на деревянные части. Не менее опасным являлось возникновение взрывной ситуации от случайного смешения кислоты и керосина в топливных баках, нарушения условий подачи компонентов в двигатель, нарушения в системе зажигания. Ко всему, необходима была особая осторожность в обращении с кислотой, обладающей сильным корродирующим действием, вызывающей сильные ожоги при попадании на кожные покровы человека и сильное раздражение при вдыхании её паров. При попадании кислоты на одежду та либо разрушалась, либо происходило её самовоспламенение. Поэтому требования соблюдать особую осторожность при выполнении работ и к обеспечению герметичности системы питания двигателя были основными».
Но всё прошло благополучно. 26 мая 1938 г. Королёв подписал программу лётных испытаний РП-318-1. Ракетоплан планировалось поднимать на высоту 1500 м самолётом-буксировщиком и после отцепления совершать полёты сначала как на планере, а затем с работающим двигателем. Всего предусматривалось около 20 лётных экспериментов. Пилотировать РП-318-1 Королёв решил сам.
Первый в СССР ракетный самолёт был готов к решающей проверке. Но страну накрыла волна репрессий, инициированная параноидальной идеей Сталина о «вредительстве». Она сильно ударила по НИИ-3. В ноябре 1937 г. были арестованы бывший руководитель института И.Т. Клеймёнов и главный инженер Г.Э. Лангемак. 23 марта 1938 г. арестовали создателя ОРМ-65 В.П. Глушко.
Сергей Павлович пока на свободе. Правда он уже не руководитель отдела, а просто инженер. Стремясь доказать важность своих идей, Королёв и Щетинков весной 1938 г. обратились в Наркомат боеприпасов, в подчинение которому входил НИИ-3, с записками о перспективности использования ракетных двигателей в авиации, предлагают проект ракетного истребителя-перехватчика, воплощённый позднее в виде самолётов БИ и Ме-163.
29 мая Королёв при аварии испытывавшейся на стенде крылатой ракеты «212» получил травму головы и попал в больницу. Когда он вернулся на работу, то узнал, что его детище, ракетоплан 318-1, отправлен на консервацию, а двигатель снят.
Несколько дней спустя, 27 июня 1938 г., С.П. Королёва арестовали. Обвинения были абсурдны (создание заведомо негодных ракет и двигателей, умышленное разрушение ракетного самолёта в 1935 г. (?!) и т. п.), но какое значение имела мотивация ареста в те годы! 27 сентября был вынесен приговор — 10 лет лагерей.
Итак, полуразобранный ракетоплан передан на склад, его конструктор и испытатель, а также создатель двигателя отправлены в заключение. Казалось бы, на этом в нашей истории можно поставить точку…
Но технический прогресс не остановить. В конце 1938 г. из Наркомата оборонной промышленности в НИИ-3 пришёл запрос о работах Института по применению реактивных двигателей для летательных аппаратов. В ответе сообщалось, что лётные испытания ракетоплана не состоялись по причине «консервации работы с середины 1938 года ввиду выявившейся необходимости проведения дополнительных работ по двигателю и др. узлам силовой установки, а также неукомплектованности штата группы № 2 вед. инженером по данной теме».
К этому времени тему «Ракетоплан» реанимировали. Теперь ею занимался вновь организованный отдел Л.С. Душкина. Вопросы, связанные с двигательной установкой, поручили А.В. Палло. Но ни ведущего инженера по теме, ни лётчика-испытателя, которых раньше в одном лице представлял С.П. Королёв, не было. К тому же была ликвидирована лётно-испытательная станция НИИ-3.
Решили обратиться за помощью в авиапромышленность, в частности, к руководителю Отдела специальных конструкций при заводе № 1 А.Я. Щербакову. Тот занимался вопросами стратосферной авиации и был знаком с работами НИИ-3 по проекту самолёта 218 с гермокабиной. Щербаков выделил для испытаний ракетоплана молодого планериста-испытателя своего КБ Владимира Павловича Фёдорова. В декабре 1938 г. — январе 1939 г. Фёдоров совершил с Центрального аэродрома три ознакомительных полёта на РП-318-1 со снятым двигателем и с балластом, имитирующим топливную нагрузку и ЖРД. Лётные качества машины ему понравились.
Лётчик-испытатель В.П. Фёдоров.
Характеристики ЖРД.
После этого развернулись работы по совершенствованию двигательной установки. ОРМ-65 проявил себя достаточно надёжным, но он создавался как двигатель для ракеты, а не для самолёта. Чтобы улучшить эксплуатационные и ресурсные характеристики, было сделано раздельное охлаждение сопла и камеры сгорания, изменено количество, конструкция и расположение форсунок подачи топлива в камеру сгорания, введён пусковой режим работы, составлявший 8-10 % от максимальной тяги (в этом случае топливные компоненты поступали в камеру сгорания через специальные пусковые форсунки). Планировалось также создать систему многократного запуска двигателя в полёте, но, учитывая непродолжительность работы ЖРД, от этого отказались. После доработок, проводившихся под руководством Л.С. Душкина, двигатель получил обозначение РДА-1-150.
Стендовые испытания РДА-1-150 заняли несколько месяцев. В июле 1939 г. ЖРД установили на ракетоплан, и до начала октября осуществили 15 наземных пусков, причём последние три выполнил В.П. Фёдоров из кабины ракетоплана.
В конце 1939 г. РП-318-1 перевезли на аэродром КБ-29 в подмосковных Подлипках, куда переехала группа Щербакова, и стали готовить его к полётам. Сотрудников НИИ-3 поселили в большом деревянном ящике из-под самолёта, в котором они оборудовали походную мастерскую, установили железную печку для обогрева.
Зима 1939–1940 гг. была снежной, с метелями, и это доставляло немало трудностей. Работали с керосином и крепкой азотной кислотой на морозе с помощью элементарных заправочных средств. Переборку двигателя, контроль расхода через форсунки, контроль агрегатов системы питания, приборов замера давления и монтажные работы производили на месте, в условиях ящика-мастерской или непосредственно на ракетоплане.
Наземные запуски двигателя прошли успешно. Сомнения у комиссии по испытаниям вызывал планер, ведь с момента создания СК-9 прошло уже пять лет. Для проверки состояния конструкции отстыковали крылья и хвостовое оперение и тщательно изучили все ответственные узлы летательного аппарата. Ничего вызывающего опасения обнаружено не было, но на всякий случай решили ограничить максимальную скорость полёта PI 1-318-1 до 150 км/ч. При сборке установили новую (зимнюю) лыжу и сбрасываемый в полёте капот-обтекатель на двигатель.
Ракетоплан РП-318-1.
Хвостовая часть ракетоплана со снятым обтекателем двигателя.
13-15 февраля 1940 г. B.П. Фёдоров выполнил четыре контрольных полёта на РП-318-1 без включения двигателя, затем, 21 февраля, ещё два полёта с запуском пусковых форсунок. Взлёт происходил на буксире за самолётом Р-5, посадка — на лыжу.
28 февраля состоялся первый в истории нашей авиации полёт самолёта с использованием реактивного двигателя. А.В. Палло так описывает это историческое событие:
«День с утра установился погожий, солнечный. Накануне прошёл сильный снегопад и всю ночь метелило. Наша бригада с утра занялась подготовкой ракетоплана к предстоящему полёту.
…Самолёт Р-5 произвёл несколько рулёжек по глубокому снегу взлётной полосы, подготовив её для старта ракетоплана.
…Лётчик Н.Д. Фиксон занял место пилота в кабине Р-5, на втором месте поместились А.Я. Щербаков для работы на лебёдке буксировочного троса и A. В. Палло в качестве наблюдателя за работой ЖРД и полётом ракетоплана. В носовую часть ракетоплана установлен барограф. Лётчик-испытатель B. П. Фёдоров с парашютом занял место в ракетоплане. Р-5, выбрав слабину буксировочного троса, начал разбег. Было 17 ч. 28 мин. За снежным вихрем от винта самолёта первое время ракетоплан не был виден. Наконец видим ракетоплан в воздухе. Вскоре взлетел и Р-5.
По заданию ракетоплан необходимо было забуксировать над аэродромом на высоту 3000 м. Через 31 мин. на высоте 2800 м ракетоплан отцепился и вышел в зону над аэродромом. Р-5 стал пристраиваться к нему со стороны солнца на расстоянии около 80 м и несколько ниже с тем, чтобы хорошо наблюдать процесс запуска ЖРД. Ракетоплан, освещаемый солнцем, был отчётливо виден. Запомнилась картина: на фоне голубого неба — ярко-красный фюзеляж, кремового цвета крылья и оперение ракетоплана.
…Начался запуск ЖРД. Сначала из сопла двигателя показался серый дымок — произошло воспламенение, горит зажигательная шашка, затем образовался размытый язык пламени с шлейфом буроватого дыма — произошло воспламенение пускового расхода топлива, потом из сопла появился копьеобразный газопламенный жгут длиною 1,5 м со слабым дымообразованием — это ЖРД перешёл на рабочий расход топлива. Стало заметно плавное нарастание скорости полёта ракетоплана, который вскоре, опередив нас, с набором высоты ушёл в юго-западном направлении.
Попытка Р-5 следовать за ракетопланом не увенчалась успехом, и мы на крутом планировании пошли на посадку для встречи ракетоплана на земле».
РП-318-1 в полете 28 февраля 1940 г.
Но пора предоставить слово главному действующему лицу — пилоту ракетного самолёта Владимиру Павловичу Фёдорову. В его отчёте сказано:
«После отцепки на планировании установил направление полёта на скорость 80 клм., выждав приближение самолёта П-5, наблюдающего за мной, начал включение РД.
Включение РД произвёл согласно инструкции. Запуск РД произошёл нормально. Все контрольные приборы работали хорошо. Включение РД произведено на Н=2600 мт. По включении РД был слышен ровный, нерезкий шум.
При установлении давления в камере сгорания в 12 атм., что соответствовало давлению подачи в топливных баках 22–24 атм., РД имел ровный режим работы, который поддерживался до полного израсходования компонентов топлива.
Примерно на 5-6-й секунде после включения РД скорость планера наросла с 80 клм. до 140 клм., после чего я установил режим полёта с набором высоты на 120 клм. и держал её до конца работы РД. По показаниям вариометра подъём происходил со скоростью 8 мт. в 1 сек. В продолжении всей работы РД в течении 110 секунд был произведён набор высоты 300 мт. По израсходовании компонентов топлива топливные краны перекрыл и снял давление, что произошло на Н=2900 мт.
После включения РД нарастание скорости происходило очень плавно. На всем протяжении работы РД никакого влияния на управляемость объекта 318 мной замечено не было. Планер вёл себя нормально, вибраций не ощущалось.
Нарастание скорости от работающего РД и использование её для набора высоты у меня, как у лётчика, оставило очень приятное ощущение. После выключения РД спуск происходил нормально. Во время спуска был произведён ряд глубоких спиралей, боевых разворотов на скоростях от 100 до 165 клм. Расчёт и посадка — нормальные».
Ракетоплан идёт на посадку.
10 и 19 марта Фёдоров провёл ещё два полёта с включением двигателя. В отличие от первого испытания, которое прошло безукоризненно, в этих полётах отмечались мелкие неполадки: пусковые форсунки включались не с первого раза, двигатель не додавал тяги, в полёте 10 марта отказал указатель скорости. Продолжительность реактивного полёта 10 марта составила 90 секунд, 19 марта — 80 секунд.
Несмотря на кратковременность полётов с использованием жидкостного ракетного двигателя, они были значительно (как минимум в 10 раз) продолжительнее, чем при использовании пороховых ракет, и позволяли оценить устойчивость, управляемость и другие лётные характеристики реактивного аппарата.
Дальнейшие испытания пришлось остановить, так как аэродром потребовался для других целей, связанных с появлением в Подлипках конструкторского бюро П.О. Сухого. 9 мая был подготовлен финальный отчёт. В нём говорилось:
«1. Ракетный двигатель НИИ-3, установленный на планер 318-1, создаёт тягу, которая немедленно увеличивает горизонтальную скорость и позволяет набирать высоту, г. е. улучшает кратковременно лётные данные планера.
2. Управление ракетным двигателем следует упростить.
3. Вес установки и расход топлива следует уменьшить.
4. Для более полной оценки ракетного двигателя и определения целесообразности использования его на планере (или самолёте) необходимо лётные испытания закончить в соответствии с утверждённой программой (она предусматривала не менее пяти полётов с включением двигателя. — Д.С.)».
Но дальнейших работ не проводилось. Да они были и не нужны: эксперименты с 318-1 доказали возможность полёта с ракетным двигателем и значительный потенциал ЖРД для достижения больших скоростей и высот полёта. Осенью 1940 г. ракетоплан перевезли в НИИ-3 и разобрали на части. В августе следующего года, в связи с приближением немцев к Москве и намечавшейся эвакуации, аппарат сожгли.
Весной 1940 г. в ЦАГИ состоялось совещание, на котором главные конструкторы самолётов были проинформированы о новых перспективных реактивных установках. Это послужило стимулом к проектированию боевых реактивных самолётов: истребителей-перехватчиков БИ с жидкостным ракетным двигателем и «302» с комбинированной силовой установкой (ЖРД + прямоточный воздушно-реактивный двигатель). Как свидетельствует документ, разработка последнего началась в НИИ-3 уже в июне 1940 г., почти сразу же после испытаний 318-1. К проектированию самолёта БИ приступили в ОКБ B. Ф. Болховитинова позже, весной 1941 г., но именно эта машина стала первым в СССР опытным ракетным истребителем. Её лётные испытания начались 15 мая 1942 г.
Когда проводились полёты на 318-1, в СССР полагали, что это первые в мире испытания ракетного самолёта (так, наверное, и было бы, если бы не арест Королёва). Позднее выяснилось, что в июне 1939 г. в Германии в обстановке секретности прошли испытания экспериментального Не 176 с ЖРД тягой 500 кгс. Благодаря такой большой тяге самолёт взлетал самостоятельно, однако продолжительность полёта была менее минуты. Первый и единственный в мире серийный перехватчик с ракетным двигателем Мессершмитт Ме-163В появился на вооружении в 1944 г.
Из-за очень большого расхода топлива самолёты с ЖРД не получили распространения. Но их создание и испытания продемонстрировали возможность полёта с помощью реактивной тяги, что явилось необходимым шагом к появлению реактивной авиации. Среди пионеров этого направления были C. П. Королёв и его единомышленники.
Ракетный самолёт Хейнкель Не 176.
Характеристики ракетопланов РП-1 и РП-318-1.
* Без лётчика и без двигателя.