Экспериментальный истребитель с ВРД Ла-138

Эксперименты с установкой ВРД на поршневые истребители были начаты еще в предвоенные годы. Конструктор Меркулов И.А. в 1939 году на совещании Тех. совета НКАП предложил использовать прямоточный воздушно-реактивный двигатель в сочетании с собственной ВМГ для увеличения максимальной скорости самолета. Работы осуществлялись при поддержке директора завода №1 НКАП Воронина П.А. (с 1940 года – зам. наркома авиационной промышленности). Первый ПВРД Меркулова из серии ДМ ("дополнительный мотор") появился в августе 1939 года. Диаметр двигателя ДМ-1 составлял 240 миллиметров. В декабре того же года на истребитель И-15 бис было установлено два двигателя ДМ-2 диаметр которых составлял 400 миллиметров. С декабря 1939 года по май 1940 года летчики-испытатели Логинов П.Е., Давыдов А.В. и Сопоцко Н.А. совершили на этой машине 54 полета. При собственной скорости 315 км/ч ускорители давали самолету прирост около 15 км/ч. Летные испытания в сентябре 1940 года прошел И-153 с установленным на нем ДМ-2 (летчики-испытатели Логинов П.Е., Давыдов А.В. и Жуков А.И.) Средний прирост скорости после включения ПВРД составлял 30 км/ч. Примерно через месяц испытывался И-153, оснащенный усовершенствованными двигателями ДМ-4. На этом самолете 27 октября на высоте 2 тыс. м получили прирост в 51 км/ч. Но расход топлива у ПВРД был значительно большим, чем у поршневых двигателей – у ДМ-4 он составлял 20 кг в минуту.

Нарком Шахурин А.И. в январе 1941 года в письме на имя Сталина докладывал: "Кратковременное использование воздушно-реактивного двигателя позволяет самолету получить в бою преимущество за счет максимальной скорости. Это дает возможность догнать противника или при необходимости уйти от него. Высокий расход бензина ВРД, наблюдаемый сегодня, не позволяет говорить о непосредственном использовании данного двигателя на боевых самолетах. Для этого требуется провести доработку двигателя, для чего в Центральном аэрогидродинамическом институте организуется спецгруппа по изучению проблем реактивного двигателя. Также, для проведения дальнейших экспериментальных конструкторских работ по развитию воздушно-реактивных двигателей и его применению планируется организовать опытную базу по реактивным двигателям и герметическим кабинам в промышленном здании бывшей суконной фабрики, которое в данное время занимает дом инвалидов-хроников под Москвой около станции Владыкино.

Экспериментальный истребитель с ВРД Ла-138
Истребитель "126ПВРД"



В 1940-1941 годах проводились работы по монтажу ВРД на опытный истребитель БоФ-1 (И-207 № 3, конструкторы Боровков и Флоров) и на Як-1. На истребителе И-207 совершили около 20 полетов с включением ПВРД (был установлен ДМ-4). Параллельно этими конструкторами велась разработка истребителя с двигателем М-71 и двумя прямоточными воздушно-реактивными двигателями ДМ-12. Согласно расчетам, от включения ускорителей прирост скорости достигал от 100 до 150 км/ч при времени работы 20 минут. Работы по самолету Як-1 с прямоточным воздушно-реактивным двигателем, который должен был дать десятиминутный прирост скорости в 100 км/ч, не получили развития. Спустя год Яковлев спроектировал истребитель Як-7Р, оснащенный одним жидкостным ракетным двигателем Д-1А-1100 (разработчик Душкин Л.С.) и двумя ПВРД ДМ-4, однако реализовать данный проект не удалось. В 1944 году на поршневой истребитель Як-7Б были установлены двигатели ДМ-4с. Летчик-испытатель Анохин С.Н. совершил на этом самолете несколько полетов, при этом максимальный прирост скорости при включении двух ПВРД на высоте 2340 м составил 53 км/ч.

Наибольший объем работ по Монтажу ВРД на поршневые самолеты произвели на истребителях Лавочкина С.А.

В августе 1942 года были проведены летные испытания ЛаГГ-3 №31213173, оснащенный двумя прямоточными двигателями ВРД-1 разработки НИИ ГВФ и ИХФ (создатель двигателей Бондарюк М.М. в то время занимал должность начальника ОКБ-3 НИИ ГВФ). Целью испытаний была оценка эксплуатационных характеристик и эффективности ВРД-1, представленных в двух вариантах: нормальном (общая длина – 2150 миллиметров, диаметр входа – 140 миллиметров, масса – 16 килограмм) и форсированном (общая длина – 1900 миллиметров, диаметр входа – 170 миллиметров, масса – 16 килограмм). Двигатели крепились возле второй нервюры к плоскостям самолета. Подача топлива в двигатели производилась с помощью бензонасоса БНК-10, смонтированного на правом приводе синхронизатора двигателя. От нагнетателя двигателя отбирался воздух для частичного испарения и распыла бензина.

На земле до летных испытаний производилась татировка истечения топлива. Были проведаны огневые испытания ВРД-1, во время которых скоростной напор создавался ЛаГГ-5, установленным впереди испытуемого самолета. На земле двигатель удалось запустить лишь два раза, но из-за небольшой скорости и неравномерности обдувающего потока сделать выводы о работе двигателя ВРД-1 не удалось.

5 августа состоялся первый полет ЛаГГ-3. Основной целью испытаний была проверка крепления ПВРД. Во время шести следующих полетах отработали подачу горючего, отрегулировали систему зажигания и состав смеси, проверили запуск и работу ВРД-1 на различных скоростях и высотах. В семи полетах были исследованы эффективность и пусковые качества двигателей, а также определили потери максимальной скорости при отсутствии и наличии обтекателей узлов подвески. До 16 августа летчик-испытатель капитан Мишенко совершил на ЛаГГ-3, оснащенном ВРД-1 14 полетов.

Экспериментальный истребитель с ВРД Ла-138
Истребитель "126ПВРД"


На высоте 1,5 тыс. м абсолютный прирост максимальной скорости (по отношению к скорости самолета с выключенными ПВРД) равнялся 12-15 км/ч. У двигателей и обтекателей узлов подвески было большое аэродинамическое сопротивление, что снижало максимальную скорость полета на 35-40 километров в час. Несмотря на то, что в ВРД-1 процесс горения не отрегулировали, прирост скорости, полученный во время испытаний, от расчетной величины практически не отличался. Согласно проведенным расчетам во время полета ЛаГГ-3 №31213173 с двигателем М-105ПФ максимальная скорость от включения ускорителей должна была составить на высоте 1,5 тыс. м – 17 км/ч, на высоте 4 тыс. м – 23 км/ч для нормального варианта и 40 и 49 км/ч соответственно – для форсированного. Правда, форсированный вариант не испытывался в связи с недостаточной производительностью насоса ВНК-10.

По результатам летных испытаний было дано следующее заключение: "Работы по пуску на больших высотах, улучшению режима горения, автоматическому регулированию состава топливной смеси и конструированию рациональных форм ВРД и подвески, обеспечивающих органическую связь с самолетом, необходимо форсировать". В настоящее время отчет о первом летном испытании ЛаГГ-3 с ВРД-1 хранится в научно-технической библиотеке НЦ имени Келдыша.

Бондарюк М.М. продолжал работы по созданию авиационных прямоточных двигателей. В 1944 году был создан ПВРД-430 диаметром 430 миллиметров и тягой у земли 170 кгс. В марте 1946 году на заводе №301 выполнили эскизный проект опытного самолета Лавочкина С.А. "120", оснащенного двумя такими двигателями. Но затем выбор остановили на истребителе "126" с четырьмя пушками. Этому самолету, доработанному под установку пары дополнительных двигателей ПВРД-430, присвоили заводской индекс "164" (Ла-126 ПВРД).

Возле нервюры №2 на обеих консолях крыла смонтировали четыре легкосъемных узла крепления для ускорителей, между корпусом двигателя и крылом – металлические обтекатели, над ПВРД-430 на левой консоли – приемник давления. Лонжерон руля высот и узел крепления стабилизатора дополнительно усилили. Внутри кабины установили оборудование, связанное с ускорителями. На место 2-х пушек, боекомплектов патронных ящиков установили агрегаты питания и управления системы ПВРД.

На летно-испытательной станции 301-го завода 26 июня – 4 сентября 1946 года были проведены совместные заводские испытания самолета "164". Основной целью было получение данных для определения эксплуатационных качеств и эффективности работы ускорителей. Летчиками-испытателями завода Поповым А.А. и Давыдовым А.В. было совершено 34 полета (5 и 29 соответственно) общей продолжительностью 20,5 часов на высотах 200, 500, 1000, 2000, 3000 и 4800 м. Во время тридцати полетов производилось включение прямоточных воздушно-реактивных двигателей, суммарное время работы в воздухе 46 мин. В 20 включениях ускорителей (из 110) происходили отказы зажигания. Основная причина отказов - неполадки в системах топливоподачи и зажигания. Только один отказ произошел во время того, как обе системы были исправны. Проанализировав причины отказов, выяснилось, что к ним приводили или перегар бабины, или неправильная работа пусковой форсунки, вызванная с нарушением регулировки дросселя или ее засорением.

Экспериментальный истребитель с ВРД Ла-138
Истребитель "138"


Во время испытаний на высоте 2340 м с работающими ПВРД получили максимальную скорость полета в 694 км/ч, на высоте 1235 метров – 663 км/ч. Прирост скорости равнялся 109 и 104 километров в час соответственно, что соответствовало расчетным данным и свидетельствовало об отличной работе двигателей. Однако у ускорителей было большое аэродинамическое сопротивление, приводящее к ухудшению летных характеристик. Прирост скорости относительно самолета, не имеющего ускорителей, на указанных высотах в итоге равнялся 64 и 62 километрам в час. При отработанной регулировке подачи горючего и улучшении аэродинамики подвески на полностью установившейся скорости прирост скорости самолета "164" на отрезке от 10 до 15 километров на высоте 2 тыс. м можно было довести до 80 км/ч, на высоте 5 тыс. м – до 100 км/ч.

Техника пилотирования экспериментального самолета при взлете, наборе высоты, а также на горизонталях, по мнению Давыдова А.В., ведущего летчика-испытателя, практически не отличалась от пилотирования обычных серийных истребителей Лавочкина. Исключением был только взлет, который требовал большей длины разбега (на 100-125 м) и продолжался несколько дольше.

Использование прямоточного воздушно-реактивного двигателя в качестве ускорителей давало по сравнению с жидкостным ракетным двигателем ряд преимуществ: меньшее время для подготовки двигателей к полету, работа ускорители на таком же топливе, что и основной двигатель, отсутствие на борту азотной кислоты, легкосъемность подвески ускорителей, возможность производить многократные включения/выключения в полете. Кроме того, оказались, что ПВРД-430 просты в аэродромном обслуживании и эксплуатации.

По результатам испытаний, рекомендовали после устранения выявленных дефектов установить двигатель ПВРД-430 на самолет "130", имеющий больший запас топлива и после заводских испытаний предъявить его для гос. испытаний. Так, в планах на 1947 год появился опытный самолет "138" (Ла-138). Его создали на базе истребителя Ла-9 и оснастили двумя дополнительными ПВРД-430. Двигатели крепились на трех регулируемых узлах под крылом.

С Ла-9 в связи с монтажом ускорителей сняли крайнюю правую пушку и ее питанием, снабдив его оборудованием, необходимым для управления и обслуживания ПВРД.

В феврале 1947 года два самолета "138" и "138Д" проходили заводские испытания. "138"-й совершил всего 20 полетов, "138Д" – 38. Только в десяти полетах задание было выполнено удовлетворительно. Причиной невыполнения задания в 19 случаях являлись неполадки в дополнительных двигателях. Их надежная работа была обеспечена только на высотах до 3 тыс. м, где прирост максимальной скорости составил приблизительно 60 км/ч и наблюдалось возрастание высотности ВМГ.

В связи с низкой надежностью ПВРД-430 работы по истребителю "138" были приостановлены, как считалось, до поставки доведенных двигателей, надежно работающих во всех диапазонах скоростей и рабочих высот. Но оказалось - насовсем.

Кроме ПВРД-430, на поршневые самолеты Лавочкина устанавливались ПуВРД (пульсирующий воздушно-реактивный двигатель) Д-10 и Д-13, разработанные под руководством Челомея В.Н., на заводе НКАП №51. Работы по оснащению истребителя Ла-7 двумя двигателями Д-10 (тяга каждого 200 кгс) были закончены в ноябре 1945 года. В конце лета следующего года прошли летные испытания этой машины. Самолет управлялся летчиком завода №51 Гавриловым Н.В. Результаты испытаний не только подтвердили расчетные данные, но и превзошли их. Работающий ПуВРД на высоте 3 тыс. м увеличил скорость полета Ла-7 на 119 км/ч, это превышало расчетное значение на 29 км/ч. Во время полета на высоте 800 м с задросселированным до 600 миллиметров ртутного столба двигателем скорость увеличилась на 193 км/ч. Но в связи с тем, что предельная скорость с работающими ускорителями ограничивалась 630 километрами в час, ПуВРД Д-10 не работали в режиме оптимальной тяги, и получить полного прироста скорости при включении двигателей не удалось. 15 октября 1946 года (после годичной эксплуатации) самолет на основании ремонтного бюллетеня не допустили к полетам. Для дальнейших испытаний рекомендовалось использовать цельнометаллический самолет Ла-9. По распоряжению Хруничева, двигатели Д-10 в том же году установили на 3 истребителя УТИ-Ла-7 для участия в параде 1 мая. И двигатели, и самолеты прошли летные испытания, но в параде они так и не участвовали.

ПуВРД Д-10 в КБ Челомея были модифицированы в двигатель Д-13, предназначавшийся для Ла-9. Двигатель получил более совершенную форму, была улучшена конструкция клапанных коробок и диффузоров. Топливом для Д-13, подающимся под большим давлением, служило то же самое, что и для двигателя АШ-82ФН. Заводу №51 28 мая 1947 года выдали задание на установку двигателей Д-13 на 12 серийных истребителей Ла-9. Данные самолеты предназначались для участия в параде, посвященному Дню авиации.

В июле 1947 года Д-13 прошли заводские стендовые испытания. Двигатель установили на серийный Ла-9, созданный заводом №21, для чего на 51-ом заводе усилили крыльевые нервюры, к которым прикреплялась балка подвески двигателя, и крепление законцовки горизонтального оперения. Были установлены более прочная задняя стяжная лента капота двигателя с ее дополнительным креплением и новый триммер руля высоты. Топливная система Ла-9 была доработана с учетом установки двух пульсирующих воздушно-реактивных двигателей. Оставив две пушки вместо четырех, снизив тем самым полетную массу, убрали всю бронеспинку и боекомплект, для смещения центровки вперед на картере редуктора закрепили 60-килограммовый груз. В кабине пилота смонтировали дополнительные приборы.

Заводские испытания истребителя Ла-9 с ПуВРД Д-13 начались в августе 1947 года. Основное внимание на испытаниях было уделено двигателям – проверялась надежность запуска и работа на всех режимах. 30 августа 1947 года этот самолет и еще двенадцать Ла-9 с Д-13 на высоте 100 метров пролетел над тушинским аэродромом. Пилотировавших их летчиков-испытателей Государственного Краснознаменного Научно-исследовательского института ВВС наградили орденами СССР.

В ноябре 1947 года заводские испытания были прерваны и истребитель Ла-9, оснащенный двигателем Д-13, был передан в ГК НИИ ВВС где на нем проводились специальные летные испытания по определению прироста горизонтальной скорости за счет включения двух ПуВРД.

Недоведенность двигателей, а также необходимость обеспечения прочности самолета привели к ограничениям в высоте полета и скорости Ла-9 с ПуВРД. В связи с этим определение горизонтальной максимальной скорости производили с полностью открытыми боковыми створками капота двигателя, что сказывалось лишь на абсолютных величинах горизонтальной скорости и давало возможность определить их прирост за счет ускорителей.

В период с 21.11.1947 по 13.01.1948 произвели десять полетов истребителей Ла-9. Общая продолжительность полетов 4 ч. 11 мин. Каждый двигатель Д-13 наработал 27 минут.

Специальные летные испытания показали далеко не блестящие результаты. Прирост максимальной горизонтальной скорости истребителя Ла-9 за счет работы двигателя Д-13, хотя и составлял 127 километров в час, но при сравнении со скоростью этого самолета без ПуВРД он составил лишь 70 километров в час. Максимальная горизонтальная скорость из-за установки двигателя Д-13 снизилась на 42 километра в час и еще 15 "дали" балки подвесных двигателей и обтекателей. В итоге полное снижение скорости равнялось 57 километрам в час. Таким образом, прирост скорости оказался не на много больше, чем на самолете с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Другого не следовало и ожидать: ведь уже на скорости с числом М=0,4-0,5 (около 490-610 километров в час у земли) из-за гораздо меньшего расхода воздуха пульсирующий воздушно-реактивный двигатель начинает уступать прямоточному по лобовой тяге.

Пульсирующие двигатели по вибрациям и шуму превосходили все остальные воздушные реактивные двигатели. В книге "Фронт идет через КБ" Арлазорова М.С. приводятся воспоминания Кривякина В.А.: "Это были на удивление громкие двигатели. Такого адского шума я просто не слыхал. Когда машины с пульсирующими двигателями при подготовке к параду прошли над территорией завода, могло показаться, что начинается светопредставление...". При этом немцы, являющиеся пионерами в области боевого использования летательных аппаратов с подобными двигателями, на протяжении долгого времени мучились с воздействием вибраций на приборы КР R-103 (V-1), зачастую приводивших к их выходу из строя. Опытный Ме-328 во время первого полета в июне 1944 года разрушился из-за воздействия сильной вибрации, которую вызвала работа пульсирующего воздушно-реактивного двигателя As-014. Сильный шум и значительные вибрации способствовали утомляемости пилота. Техника пилотирования истребителя Ла-9, оснащенного ПуВРД, в сравнении с серийными Ла-9 несколько ухудшалась: увеличивался разбег и чтобы была достигнута необходимая скорость для перевода истребителя на набор высоты его нужно было дольше выдерживать над землей; Ла-9, оснащенный ПуВРД, на вертикальных фигурах быстрее терял скорость; горизонтальные фигурах выполнял вяло. Оба Д-13 при испытаниях, как правило, не включались одновременно и один из них часто произвольно отключался. Перечисленные недостатки при небольшом приросте горизонтальной максимальной скорости, а также большой расход топлива, составляющий 470 кг/т, позволили сделать вывод о нецелесообразности использования двигателя Д-13 на истребителях Ла-9.

Эксперименты с установкой ускорителей с ПуВРД, ПВРД и ЖРД на поршневые истребителей показали, что данные дополнительные реактивные двигатели не позволяют довести скорость самолета до значений, соответствующих новым веяниям в авиации. В большинстве случаев ускорители становились дополнительным источником неприятностей, с лихвой перекрывавших кратковременный и небольшой прирост максимальной скорости. Единственный выход из сложившейся ситуации – создание самолета с ТРД.

Летно-технические характеристики экспериментальных истребителей Ла-126ПВРД/Ла-138:
Размах крыла – 9,80 м/9,80 м;
Длина – 8,64 м/8,64 м;
Высота – 3,56 м/3,56 м;
Площадь крыла – 17,59 м2/17,59 м2;
Масса пустого самолета – 2710 кг/3104 кг;
Масса взлетная самолета – 3300 кг/3771 кг;
Тип двигателя – ПД АШ-82ФН и 2 ВРД-430/ПД АШ-82ФН и 2 ВРД-430;
Мощность – 1850 л.с./1850 л.с.;
Максимальная скорость у земли – 660 км/ч;
Максимальная скорость на высоте – 692 км/ч/760 км/ч;
Практическая дальность – 1250 км;
Экипаж – 1 человек;
Вооружение – три пушки калибра 23 мм.


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 2
  1. Vadivak 4 октября 2012 15:03
    Была еще одна Лавка но уже полностью с ВРД

    Ла-ВРД, с мая 1944 г. проектировался в ОКБ Лавочкина и должен был в марте 1946 г. выйти на летные испытания .но обстоятельства нашелся движок, да и машина получше
  2. леликас 4 октября 2012 16:01
    С двигателями у нас тогда была всю дорогу беда, за то потом наверстали-китайцы до сих пор повторить не могут .

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня