Реактивные первенцы Лавочкина
Как известно, к изготовлению первого отечественного турбореактивного двигателя (ТРД) A.M. Люлька приступил перед войной в Ленинграде. Но вынужденная эвакуация и трудности, особенно начального периода военного времени, привели к прекращению работы в этом направлении. Лишь три года спустя, 22 мая 1944 года, постановлением ГКО № 5945 возобновилось создание турбореактивного двигателя.
Сегодня есть все основания считать, что в Советском Союзе первый проект самолета с газотурбинным двигателем предложил М.И. Гудков. Жаль, что Михаил Иванович, первым установивший на ЛаГГ-3 крупнокалиберную пушку, мотор М-82 воздушного охлаждения и начавший проработку самолета с турбореактивным двигателем РТД-1 A.M. Люльки, слишком рано занялся «своим делом» (а может
быть, это результат взаимоотношений его и Лавочкина?). Ведь в согласии они могли сделать гораздо больше, но согласия не было. Катастрофа Гу-1, как вы уже знаете, наложила глубокий отпечаток на конструкторскую биографию Гудкова, но оспаривать ряд его приоритетов, на мой взгляд, дело безнадежное.
Пользуясь случаем, расскажу, что Гудкова в 1946 году командировали в Германию, видимо, по вопросу трофейной техники. Судя по всему, главным итогом этой поездки стало предложение о разработке истребителя-перехватчика с ЖРД. В марте 1948 года проект был одобрен представителями ВВС, министром М.В. Хруничевым и специальной комиссией МАПа. Однако на этом все и кончилось. Спустя девять месяцев приказом министерства Гудкова назначили ответственным руководителем по подготовке и проведению испытаний самолета «346», создававшегося интернированными в СССР немецкими специалистами.
С.А. Лавочкин, А.С. Яковлев и А.И. Микоян
В середине 1950-х годов Михаила Ивановича назначили главным конструктором ОКБ-424, занимавшегося созданием аэростатических летательных аппаратов различного назначения. В 1958 году в стенах этого предприятия началась разработка пилотируемого стратосферного аэростата «СС», впоследствии получившего для печати имя «Волга». А год спустя Гудков перешел на завод «Универсал», производивший различные парашютно-десантные средства.
Это лишь штрихи к биографии конструктора, о котором долгое время умалчивалось. Вообще в истории с Гудковым много неясного. Опыт показывает, что инициативных инженеров не так много, и, судя по работам Михаила Ивановича, он был неординарной личностью. Близких родственников не осталось, и всю правду о нем мы вряд ли узнаем.
Так получилось, что использование реактивных двигателей на самолетах ОКБ-21 стало тематикой московского филиала, возглавляемого СМ. Алексее-
вым. Семен Михайлович, рассчитывая на турбореактивный двигатель С-18 A.M. Люльки, вскоре после войны предложил проект истребителя, получившего обозначение Ла-ВРД. Впрочем, проект — это слишком громко сказано, скорее это было техническое предложение. В отличие от Гудкова Алексеев остановил свой выбор на двухба-лочной схеме самолета.
Ожидалось, что Ла-ВРД будет развивать скорость до 890 км/ч, подниматься на 5000 м за 2,5 минуты и иметь потолок 15 км. Однако двигатель С-18 так и не появился в предполагавшиеся сроки и остался в виде стендового образца. А дальнейшее развитие реактивной авиации на первом ее этапе пошло по пути использования трофейных ТРД ЮМО-004 и БМВ-003. О том, при каких обстоятельствах новинки немецкой авиационной техники оказались в СССР, написано достаточно, и повторяться не буду. Отмечу лишь, что в соответствии с приказом НКАП от 28 апреля 1945 года В.Я. Климову поручили копирование и внедрение в серийное производство ТРД ЮМО-004 под обозначением РД-10. В то время это был самый мощный доведенный трофейный ТРД, развивавший тягу 900 кгс. Менее чем через три месяца, 20 июля, ГКО принял постановление «О мероприятиях по изучению и освоению немецкой реактивной техники».
Работа по созданию советских реактивных первенцев, несмотря на широкое использование новейших достижений немецкой науки и техники, не была легкой. Не распадись в 1940 году триумвират «ЛаГГ», ОКБ-301 имело бы шанс первым создать реактивный истребитель. Но время распорядилось по-своему. Реданная схема самолета с ТРД вновь и независимо от Гудкова возродилась в ОКБ-115, руководимом А.С. Яковлевым. Первым, кто построил и приступил к наземным испытаниям истребителя с ТРД, был коллектив Яковлева, но осторожность Александра Сергеевича его и «погубила». А.И. Микоян, осознавший преимущества (разумеется, в те годы) реданной схемы, взял более быстрые темпы в проектировании и отработке машины. В итоге МиГ-9 получил лавры советского реактивного первенца, а ОКБ-155 на долгие годы стало лидером истребительной авиации.
А что же Лавочкин? ОКБ-301, одним из первых включившееся в «реактивную гонку», отстало от них почти на пять месяцев.
Первый отечественный самолет с турбореактивным двигателем Як-15
Истребитель МиГ-9
Документы свидетельствуют, что при создании новых образцов авиационной техники требования к ней прежде всего разрабатывали в ОКБ, ведь там лучше, чем где-либо, знали возможности промышленности. Лишь после корректировки требований заказчиком появлялось постановление правительства. Не были исключением и реактивные самолеты, которые рассчитывались под одни и те же двигатели. Конкурсы, предусматривающие достижение одних и тех же характеристик, в СССР были большой редкостью. Но негласный дух соревнования присутствовал всегда.
Судя по заданиям, С.А. Лавочкин, А.И. Микоян, П.О. Сухой и А.С. Яковлев разрабатывали совершенно разные самолеты. Турбореактивные двигатели середины 1940-х годов позволяли создать одномоторный истребитель с довольно высокой скоростью, но его вооружение и дальность из-за весовых ограничений и высокого удельного расхода горючего оставляли желать лучшего. Думаю, лишь по этой причине в ОКБ-301 рассматривали схемы истребителей с одним и двумя двигателями. Проект первого из них получил обозначение «150», а второго — «160».
Самолет «160» с полетным весом около 4000 кг отличался мощной батареей из трех пушек НС-23 с боезапасом 240 патронов и рассчитывался на максимальную скорость 850 км/ч. По каким-то причинам от этого проекта, обещавшего к тому же неплохую дальность, отказались в пользу машины «150», проектирование которой началось 15 мая 1946 года.
Реданная схема размещения ТРД тягой 900 кгс в то время была единственной, позволявшей достигнуть приемлемых характеристик истребителя. По этому пути и пошли в ОКБ-301. Компоновка самолета «150» отличалась передним расположением кабины пилота.
Двигатель разместили за ним под углом 5 градусов 21 минута, отводя газовую струю под хвостовую балку. Кабина пилота должна была иметь катапультируемое кресло (по типу применявшегося на немецком самолете Не-162), которое, однако, так и не установили, и откидывавшийся вбок фонарь с устройством аварийного сброса.
Первый планер истребителя, предназначенный для статических испытаний, построил завод № 381 в апреле 1946 года, когда самолеты Як-15 и МиГ-9 уже готовились преодолеть земное притяжение. По результатам статических испытаний потребовалось усилить конструкцию планера. Причин этому было несколько. Давно повелось, что, если планер на статических испытаниях выдержит лишь 70 процентов расчетной нагрузки — это хорошо, если 130 процентов — хуже. Дело здесь в том, что, усиливая силовые элементы, подверженные разрушению, можно значительно сэкономить вес. Гораздо сложнее ослаблять излишне прочную конструкцию, да и все равно она будет тяжелей. Второй причиной доработки планера стали новые нормы прочности, разработанные для околозвуковых самолетов. Все это затянуло сроки сдачи машины на летные испытания.
Компоновка самолета «150»
Первый экземпляр самолета «150»
К концу июля, казалось, все препятствия на пути к первому полету самолета устранены, разве что требовалось заменить двигатель, выработавший к тому времени ресурс. Но во время скоростных рулежек обнаружили, что из-за задней центровки самолет произвольно садился на хвост. И снова задержка. Лишь 11 сентября 1946 года заводской летчик-испытатель А.А. Попов поднял машину в воздух. Большим успехом отечественной промышленности данное событие назвать нельзя, поскольку за это время ОКБ-115 и ОКБ-155, продемонстрировавшие свои новинки на традиционном воздушном параде в Тушино, ушли далеко вперед. Но для коллектива Лавочкина это был, безусловно, праздник. Казалось бы, гора с плеч, но расслабиться сотрудникам ОКБ-301 не удалось. На следующий день стало известно о постановлении Совета Министров СССР, где говорилось о подготовке к воздушному параду 7 ноября. Документом предписывалось, в частности, построить малые серии истребителей МиГ-9 на заводе № 1 (г. Куйбышев, ныне Самара), Як-15 — на заводе № 31 и Ла-150. Выпуск Ла-150 распределили поровну, по четыре на заводах № 301 и № 21. Новый министр авиационной промышленности М.В. Хруничев, сменивший на этом посту репрессированного в начале года Шахурина, резво взялся за дело, ведь сбоев не должно было быть. Менее чем через два месяца самолеты требовалось не только построить, но и облетать, для чего привлекли как военных, так и гражданских летчиков-испытателей.
Надо сказать, что к моменту принятия правительственного документа завод № 381 построил и передал ОКБ Лавочкина три собранных самолета и несколько машин в агрегатах, что, конечно, облегчило задачу, стоявшую перед 301-м заводом. Горьковчанам же пришлось осваивать машину с нуля. И снова, как в предвоенные годы, недели спрессовались в сутки, дни — в часы.
Внешне серийные самолеты отличались большей площадью вертикального оперения и плоским лобовым стеклом фонаря кабины летчика, заменившим цельный гнутый козырек, искажавший обзор передней полусферы. Одновременно ввели дополнительную защиту хвостовой балки от воздействия высокотемпературной газовой струи ТРД, предусмотрев проток холодного воздуха между ней и стальным экраном.
Чтобы выиграть время, на самолеты не устанавливали вооружение и бронирование, сократили и состав оборудования. Так что истребители больше считались политическим, нежели боевым оружием. Да и дефектов на них, как производственных, так и конструкторских, хватало с избытком. Пришлось ограничить максимальную скорость полета 600 км/ч по прибору, а разрешенная эксплуатационная перегрузка больше соответствовала транспортным самолетам, чем истребителям.
Но самым существенным недостатком самолета «150», на мой взгляд, было неразъемное крыло. Если раньше самолеты Лавочкина с отстыкованными консолями крыла грузили на железнодорожные платформы и отправляли в любую точку Советского Союза, то на этот раз заводчанам пришлось поломать голову над данной задачей. В железнодорожные габариты машина не вписывалась, транспортировка на барже хотя и удобная, но занимала много времени. Не представлялось возможным из-за неприспособленности заводского аэродрома перегнать их по воздуху. Оставался один
Первый экземпляр самолета «150»
Доработанный Л а-150 с увеличенным вертикальным оперением
путь — по земле. Для буксировки летательных аппаратов за автомобилем соорудили специальные прицепы и, преодолевая всевозможные препятствия, в октябре их доставили на аэродром Раменское. К тренировкам на машинах «150» (иногда их называют Ла-13, но официального подтверждения этого я не встречал) приступили как военные, так и гражданские летчики-испытатели.
Тем не менее политическую задачу они решить могли, но этого не случилось. 7 ноября 1946 года в Москве и пригороде стояла отвратительная, нелетная погода. После праздника пять машин передали в ОКБ-301 для доводки и завершения заводских летных испытаний. Кроме А.А. Попова в испытаниях участвовали летчики ОКБ С.Ф. Машковский и И.Е. Федоров, а от ЛИИ — М.Л. Галлай и Г.М. Шиянов. Остальные самолеты находились в НИИ ВВС. Судя по отчету ОКБ-301, к концу 1946 года самолеты «150» выполнили в общей сложности 35 полетов.
Этап заводских испытаний затянулся до середины июля 1947 г. К этому времени на одной из машин, получившей обозначение «150М», доработали крыло. Новые, отклоненные на 35 градусов вниз законцовки снизили запас поперечной устойчивости, одновременно увеличив угловую скорость крена. Расширили кабину пилота и уменьшили аэродинамическую компенсацию руля высоты, поставили катапультное кресло и бронезащиту. Почти на 180 литров возрос запас топлива. Были и другие, менее значительные доработки, улучшавшие эксплуатационные характеристики истребителя. Но летные данные по сравнению с прототипом заметно ухудшились, главным образом из-за возросшего веса. В таком виде самолет предъявили в НИИ ВВС.
На этапе государственных испытаний ведущими по машине были инженер В.И. Алексеенко и летчик В.Е. Голофастов. Как рассказывал мне Владимир Ефремович, самолет «150» обладал плохой маневренностью, мог выполнить лишь одну петлю, на вторую не хватало сил. Вдобавок недостаточная путевая устойчивость при посадке с боковым ветром. Облетали машину и летчики НИИ ВВС А.Г. Кочетков, П.М. Стефановский, А.П. Супрун. Испытания самолет так и не выдержал. Хотя на «150-й» конструкторы и предусмотрели вооружение, они все же считали самолет скорее экспериментальным, чем боевым.
Забегая вперед, отметим, что последней модификацией этой машины стал самолет «150Ф» с двигателем РД-10ЮФ. Заводские испытания, проходившие с 25 июля по 5 сентября (летчик И.Е. Федоров) хотя и показали значительное улучшение ее главным образом скоростных характеристик, но репутацию машины не спасли.
Создавая каждый раз новый самолет, Лавочкин спешил и, пока шла война, — успевал. «Скорей — это наш закон, — писал Семен Алексеевич. — К нам, авиаконструкторам, никак не применима эта ходячая мудрость: «Лучше поздно, чем никогда». Для нас поздно хуже, чем никогда. Самолет, который опоздал, который вылетел в небо позже, чем ему было положено, похож на бойца, явившегося сегодня на поле боя в облачении прошлых лет: оно устарело, оно неудобно, и главное, враги давно нашли его уязвимые места».
Тем не менее с Ла-150 так и получилось. «Первый блин вышел комом».
Самолет «152»
После Ла-150 на роль первой боевой машины ОКБ-301 стал претендовать самолет «152», построенный с учетом уже накопленного опыта. Сохранив классическую схему предшественника, новый истребитель был в значительной степени переделан. Он стал среднепланом и больше напоминал Як-15. Найти официальное объяснение отказа от компоновки Ла-150 мне не удалось, но думаю, что это связано прежде всего с необходимостью улучшить маневренность машины. Отсюда отказ от разнесенных масс — кабины пилота и двигателя, а также переход к схеме среднеплана. Эти изменения должны были способствовать улучшению маневренности в вертикальной плоскости и увеличению угловой скорости крена.
Согласно заданию, истребитель «152» с двигателем РД-10 должен был развивать скорость у земли 840 км/ч, а на 5000 м — 860 км/ч, подниматься на эту высоту за 4,8 минуты, иметь потолок не менее 12 500 м и летать на расстояние до 700 км. Запланировали вооружение из двух 37-мм пушек.
Окончательный вариант Ла-150 с увеличенным вертикальным оперением и отклоненными вниз законцовками крыла
Крыло самолета «152» скомпоновали из новых, как тогда говорили, более «махоустойчивых» профилей «12145» и П2-12 с относительной толщиной 12 процентов. При этом критический угол атаки крыла доходил до 18—19 градусов, а эффективность элеронов сохранялась до 22—24 градусов. В ходе проектирования конструкторы хотели заменить 37-мм пушки на четыре НС-23, но установили лишь три орудия с общим боекомплектом 150 патронов. Летчик защищался лобовым 55-мм бронестеклом и 8-мм передней бронеплитой и бронеспинкой. Фонарь кабины открывался вбок, а пилот располагался над двигателем, установленным под углом 5 градусов 40 минут к строительной горизонтали самолета.
Заводские испытания «152-й» машины начались в октябре 1946 года, а в следующем месяце И.Е. Федоров опробовал машину в воздухе. Это был дебют Ивана Евграфовича, впервые поднявшего опытную машину и ставшего фактически вторым, после Ника-шина, шеф-пилотом ОКБ-301.
В ходе испытаний обнаружились недостаточная путевая устойчивость и малые нагрузки на ручке управления самолетом от рулей высоты на посадке. После доводки заводские испытания завершились в апреле 1947 года.
Сравнение Ла-152 с однодвигательным Як-17 показывает, что при нормальном полетном весе его скорость была на 90 км/ч, а дальность на 100 км больше.
Ничего удивительного в этом нет. Все дело в аэродинамике. В отличие от Як-17, крыло Ла-152 скомпоновали из тонких профилей с учетом достижения больших скоростей, да и удельная нагрузка на крыло стала выше — 260 кг/м2 против 195 кг/м2. Все это в совокупности с большим запасом топлива и предопределило лучшие характеристики. Но взлетно-посадочные данные оказались хуже, что ограничивало эксплуатацию машины на многих грунтовых аэродромах, самых распространенных в Советском Союзе.
В июле 1947 года истребитель передали на государственные испытания в НИИ ВВС, но они продолжались недолго. В одном из полетов летчика-испытателя И.М. Дзю-бы на самолете отказал двигатель. При вынужденной посадке машина
Компоновка Ла-152
Макет самолета Ла-152
оказалась основательно поврежденной, и ее не восстанавливали. К этому времени уже испытывался аналогичный истребитель «156» с двигателем РД-10ЮФ, оснащенным форсажной камерой.
Еще в ходе проектирования самолета «152» была предусмотрена замена ТРДРД-Юна РД-20 илиТР-1 A.M. Люльки. Проект истребителя с двигателем ТР-1 получил обозначение «154». Расчеты показывали, что с более мощным двигателем самолет, имея пару пушек НС-23, сможет у земли разогнаться до 950 км/ч, а на 5000 м — до 1000 км/ч. До трех минут сокращалось и время набора этой высоты, а потолок возрастал до 14 км. Перспектива заманчивая, но ТР-1 вовремя не поспел, а когда его сделали, то выяснилось, что двигатель нуждается в длительной доводке. Планер же построили, но он так и не дождался своего мотора.
Борьба за скорость
Малая тяга первых ТРД и отсутствие перспективы в отечественном моторостроении привели к предложениям по оснащению трофейных аналогов форсажными камерами, или, как их тогда называли, устройствами дожигания топлива. Дело в том, что в продуктах сгорания авиатоплива за турбиной ТРД оставалось довольно много кислорода, и впрыскивание в эту высокотемпературную среду горючего позволяло увеличивать тягу двигателя почти в полтора раза.
Идея такого двигателя, впоследствии получившего обозначение ТРДФ, родилась, видимо, почти одновременно с появлением первых ТРД. Судя по всему, первая информация по устройствам дожигания топлива была почерпнута советскими специалистами из «Британского союзника» в апреле 1944-го, но воспользоваться ею довелось лишь в конце следующего года.
Предложения об установке форсажной камеры на двигатель РД-10 практически одновременно сделали сотрудники ЦИАМа и И.А. Меркулов, виднейший советский специалист по прямоточным двигателям. Дело в том, что ТРДФ представляет собой фактически комбинацию ТРД и прямоточного ВРД, и кому, как не Меркулову, исследовавшему первые ПВРД еще в 1930-х годах, было заниматься этим направлением. Предложение, сделанное Лавочкину, было принято, и в 1945 году небольшая группа Игоря Алексеевича влилась в ОКБ-301. Техническим руководителем по разработке форсажной камеры назначили В.И. Нижнего, а ведущим конструктором — Б.И. Романенко.
Ла-152
Планер самолета «154» так и не дождался своего двигателя
Компоновка учебно-тренировочного истребителя «152УТИ»
В 1946 году разработали два варианта ТРДФ. В первом из них, сохранившем традиционную схему регулировки двигателя с помощью подвижного соплового конуса, включение форсажной камеры приводило к чрезмерному повышению температуры газа перед турбиной. Во втором варианте за короткой кольцевой камерой сгорания вместо конуса поставили раздвижные створки. В таком виде двигатель, получивший обозначение «ЮФ» (ЮМО — форсированный), или РД-10ЮФ, развивал на стенде тягу до 1240 кгс, что почти на 37 процентов превышало аналогичный параметр предшественника. В октябре 1946 года ТРДФ прошел 25-часовые стендовые испытания. И хотя удельный расход горючего ТРДФ на режиме форсажа возрастал более чем в два раза, все же было выгодно, увеличив запас топлива, получить лучшие характеристики летательного аппарата.
Через месяц началось проектирование машины «152Д» (дублер) с РД-10ЮФ. Кроме более мощного ТРД для самолета разработали новое крыло с относительной толщиной девять процентов. В декабре проект получил обозначение «156». Этой машины не было в тематическом плане министерства, поскольку она строилась по инициативе Лавочкина вместо запланированной «154-й». Расчеты показывали, что самолет сможет развить у земли скорость 890 км/ч, на высоте 5000 м — 900 км/ч. Подъем на эту высоту займет 4,2 минуты, а потолок будет не меньше 12 500 м. Длина разбега и пробега должна была находиться в пределах 850 м, а дальность при полете на высоте 10 км со скоростью 630 км/ч — 900 км. Вооружение — три пушки НС-23.
На проектирование самолета ушел почти год. Истребитель построили в декабре 1946-го и в феврале следующего года его перевезли на аэродром ЛИИ. После наземных испытаний (ведущий инженер М.Л. Барановский) летчик С.Ф. Машковский 1 марта совершил на Ла-156 первый полет, но без включения форсажной камеры. Через 27 дней заводской летчик-испытатель Н. Кривошеий поднял в воздух вторую машину «156-2». Месяц ушел на доводку обоих самолетов, и лишь после этого решились запустить форсажную камеру, но сначала на рулежках.
Десятого апреля летчик Машковский впервые включил форсажную камеру вскоре после отрыва от ВПП, а через два дня — на взлете. Заводские испытания, завершившиеся в августе 1947 года, показали, что прирост скорости истребителя в зависимости от высоты составил от 40 до 72 км/ч по сравнению с самолетом «152», при этом время работы форсажной камеры не должно было превышать 10 минут.
В этом же месяце машину предъявили на государственные испытания в НИИ ВВС. Ведущими по ней были инженер В.В. Веселовский и летчик А.Г. Те-рентьев. Испытания проходили не без приключений.
Двигатель РД-10ЮФ
Компоновка самолета «154»
Дважды приходилось выполнять аварийные посадки, не выходила то носовая, то одна из основных опор шасси. Сначала на некоторых режимах не удавалось запустить форсажную камеру. Но после доработок она стала работать надежней, допуская запуск на высотах до 9500 м, даже когда температура газа за турбиной падала до 500 градусов и ниже. И это стало главным результатом испытаний. Максимальную скорость 905 км/ч зафиксировали на высоте 2000 м.
Под конец государственных испытаний, проверяя самолет на прочность при «обжатии» (общепринятое выражение, означающее полет со снижением при работе двигателя на максимальном режиме) до предельно допустимой скорости, А.Г. Терентьев столкнулся с сильнейшей тряской. Видимо, это был флаттер, из которого удалось вырваться, переведя истребитель в набор высоты и погасив скорость. Уже на пробеге двигатель самопроизвольно перешел
на максимальные обороты. Как потом выяснилось, от вибраций оборвалась тяга, соединявшая рычаг управления двигателем (РУД) и ТРД.
Проведенные в НИИ ВВС воздушные бои с МиГ-9 показали, что включение форсажа улучшает маневренные характеристики самолета как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости, сводя на нет преимущества «мига». Несмотря на неплохие характеристики, самолет «156» все же остался в разряде опытных, а точнее, летающих лабораторий, проложив дорогу ТРДФ. Этим же самолетом завершилась линия прямокрылых истребителей с трофейными ТРД, а на горизонте просматривались контуры околозвуковых самолетов с иными аэродинамическими компоновками крыльев.
Пользуясь случаем, отмечу, что вслед за машиной «156» начались испытания истребителя Як-19 с двигателем РД-10Ф, также оснащенным форсажной ка-
Самолет «156»
мерой. В отличие от самолета, созданного в ОКБ-301, Як-19 разрабатывался по ставшей впоследствии классической для реактивных истребителей схеме с двигателем, расположенным за кабиной пилота. Это обстоятельство определило и удлиненную форсажную камеру ТРДФ. Несмотря на больший вес, летные характеристики Як-19 оказались выше, чем у Ла-156. Оказалось, что лучше потерять немного тяги в длинной жаровой трубе ТРД, чем ухудшать аэродинамику самолета, используя реданную схему.
Появление реактивных двигателей создало необходимую, но пока еще недостаточную предпосылку для полета со скоростью звука. Но достижение скорости звука, а тем более преодоление ее было связано с вторжением в ранее неизведанную область знания, связанного с проявлением сжимаемости воздуха.
Для достижения этой цели требовалось значительно увеличить тягу ТРД и перейти к новым аэродинамическим компоновкам крыльев. Наиболее эффективными средствами снижения волнового сопротивления крыла оказались использование эффекта скольжения крыла (за счет стреловидности) и уменьшение его относительной толщины. Но последний путь, более приемлемый для несущих поверхностей малого удлинения, не позволял создать нужную конструкцию легкой и с требуемыми запасами прочности, жесткости и ресурса. Кроме того, для самолетов с прямыми крыльями умеренного и большого удлинения возникали трудности, связанные с обеспечением требуемых запасов устойчивости и управляемости из-за нелинейных характеристик коэффициентов подъемной силы и продольного момента. Более того, имелось немало случаев затягивания самолетов с прямыми крыльями в пикирование при скоростях полета, соответствовавших числу М>0,6.
Придание крылу стреловидности позволяло увеличить критическое число М, так как в этом случае местные скорости на крыле зависят не от скорости набегающего потока, а от ее составляющей, перпендикулярной передней кромки несущей поверхности. Эффект скольжения также снижал интенсивность изменения всех остальных аэродинамических характеристик крыла при возникновении местных сверхзвуковых зон.
Создание самолетов со стреловидными крыльями потребовало глубоких и разносторонних как теоретических, так и экспериментальных исследований. Пионерами в этой области прежде всего считаются немецкие аэродинамики. Приоритет Германии в создании самолетов с реактивными двигателями, в том числе и со стреловидными крыльями, затягивающими волновой кризис, бесспорен. Так же бесполезно затевать споры о влиянии немецкой школы аэродинамики на мировое самолетостроение. Именно достижения немецких специалистов стали той основой, на которой впоследствии родились околозвуковые самолеты, как за рубежом, так и в Советском Союзе.
Ла-160 «Стрелка» на аэродроме
Но нельзя принижать и роль отечественных специалистов. Еще в годы войны будущий академик В.В. Струминский, основываясь на теоретических исследованиях, показал, что на стреловидных крыльях система уравнений пограничного слоя расчленяется на две независимые группы. Первая определяет обтекание нормальных к передней кромке сечений крыла, вторая — его размах вдоль. В этом разделении и заключается, собственно говоря, эффект скольжения. Поэтому нормальные составляющие скорости набегающего потока и определяют критическое число Маха, означающее начало волнового кризиса. Эти же расчеты впоследствии привели к появлению у стреловидных крыльев аэродинамических перегородок (гребней) вдоль их хорды, препятствующих перетеканию воздушного потока вдоль размаха несущей поверхности и, как следствие, предупреждающих ранний срыв с ее концевых частей. Одновременно увеличиваются значения критических углов атаки и повышается эффективность элеронов.
Результаты исследований, в том числе и немецких специалистов, требовалось подтвердить экспериментально на моделях в аэродинамических трубах и выдать необходимые рекомендации конструкторам самолетов по аэродинамической компоновке стреловидных крыльев.
Первыми реактивный истребитель «160» со стреловидным крылом построили в Советском Союзе в ОКБ Лавочкина. Лишь более чем через два месяца похожая машина появилась в американском небе.
Разработка самолета «160» началась в 1946 году. Согласно требованиям, предъявлявшимся к самолету с двигателем РД-10ЮФ и вооруженному тремя пушками НС-23, были: максимальная скорость 950 км/ч на высоте 5000 метров, подъем на эту высоту за 4,8 минуты, практический потолок — 12 000 метров и дальность — до 900 км.
Но последующие расчеты на этапе эскизного проекта показали, что скорость у земли будет не менее 960 км/ч, а на высоте 5000 метров — 970 км/ч, потолок возрастет на 200 метров, а дальность полета на высоте 10 км со скоростью 630 км/ч увеличится с 900 до 1000 км. Правда, претерпело серьезные изменения вооружение: вместо трех орудий разместили два Н-37М калибра 37 мм.
Как следует из выводов макетной комиссии и эскизного проекта, утвержденных 6 июня 1947 года, «ВВС крайне заинтересованы в скорейшем исследовании самолетов со стреловидными крыльями на скорости свыше 1000 км/ч.
По материалам эскизного проекта установленный двигатель РД-10 не даст возможности выявить все преимущества самолетов со стреловидными крыльями.
В связи с этим комиссия считает необходимым поддержать предложение Лавочкина к замене двигателя РД-10 более мощным типа «Дервент» на втором экземпляре самолета».
Истребитель построили в июле 1947 года, но с парой орудий Н-37 и общим боекомплектом 60 патронов. Ла-160 отличался от предшественников прежде всего крылом стреловидностью 35 градусов, за что получил прозвище «Стрелка». Первый полет на нем и заводские испытания провел И.Е. Федоров.
Ла-160, проложив дорогу более скоростным машинам, так и остался в единственном экземпляре
С.А. Лавочкин и летчик-испытатель И.Е. Федоров
Достигнутая самолетом «160» скорость 1050 км/ч на высоте 5700 м (соответствует числу М=0,92) в полете со снижением не вызывала опасных изменений в его устойчивости и управляемости. Самолет не имел тенденций к непроизвольному сваливанию на крыло. В случае перетягивания ручки управления срыв носил благоприятный характер и сопровождался движением машины на нос без перехода в штопор, после чего она легко восстанавливала нормальный режим полета. Ла-160 так и остался в единственном экземпляре, а причиной этому стало приобретение в Англии более мощных турбореактивных двигателей. Но труд создателей «Стрелки» не пропал. Результаты экспериментальных исследований аэродинамических моделей и летные испытания истребителя позволили выработать рекомендации для конструкторов, создавших вскоре более совершенные машины МиГ-15 и Ла-15.
В Тушино на традиционном воздушном параде летом 1947 года зрители могли увидеть сразу три самолета ОКБ-301: «150», пилотируемый летчиком-испытателем НИИ ВВС А.П. Супруном, а также «156» и «160», в кабинах которых находились летчики-испытатели ОКБ С.Ф. Машковский и И.Е. Федоров. Это был финал первых реактивных, по сути экспериментальных, самолетов ОКБ-301 с трофейными ТРД. Но, несмотря на это, Лавочкин предпринял последнюю попытку создания истребителя с прямым крылом по отработанной реданной схеме, тем более что самолет Як-23 с аналогичной компоновкой разрабатывался в ОКБ-115.
Последний истребитель реданной схемы
Во второй половине февраля 1947 года с небольшим интервалом друг от друга вышли два постановления правительства о постройке реактивных двигателей «Нин I» и «Дервент V» и производстве самолетов с этими ТРД. Одновременно Министерству внешней торговли поручили закупить в Англии 15 ТРД «Нин» и 20 — «Дервент V». Подробней об этой истории вы узнаете чуть позже, а пока отмечу, что первым самолетом ОКБ-301 с импортным двигателем стал истребитель «174ТК».
В плане ОКБ-301 числилось три варианта истребителя «174» с различными крыльями. Заданием на разработку первого из них, «174ТК», предусматривалось, чтобы самолет с двигателем «Дервент V» развивал скорость до 970 км/ч как у земли, так и на 5000 м, поднимался на эту высоту за 2,5 минуты. Его практический потолок должен был быть не ниже 14 км, а дальность — до 1200 км. Вооружение — три пушки калибра 23 мм.
Позволю предположить, что для самолета «174ТК» использовали планер проекта «154», но с другими, более тонкими консолями крыла. Пришлось удлинить носовую часть фюзеляжа для размещения более толстого двигателя «Дервент V» с центробежным компрессором и увеличить хвостовое оперение.
Как и прежде, самолет поднимал в воздух И.Е. Федоров.
Сравнение машины Як-23, вышедшей на летные испытания на полгода раньше Ла-174ТК, показывает, что при одном и том же двигателе конструкторам ОКБ-301 удалось получить максимальную скорость почти на 50 км/ч больше. При этом предельное число М в горизонтальном полете достигло 0,86 (у Як-23 — 0,807). Большего можно было достигнуть только путем чрезмерного повышения тяговооруженности самолета.
Кабина самолета «174ТК»
Самолет «174» с тонким крылом и двигателем «Дервент-V»
А.С. Яковлев опередил Лавочкина. В итоге Як-23 строился серийно, а Ла-174ТК остался в единственном экземпляре. Но работа по машине «174ТК» не пропала даром, поскольку лишь тонкие крылья обеспечивали достижение высоких сверхзвуковых скоростей полета. Самолет же долгое время использовался в качестве летающей лаборатории для различных исследований.
Растаявшая надежда
Как известно, лишь две страны занимались разработкой боевых самолетов с ЖРД — Советский Союз и Германия. Делалось это не от хорошей жизни, а из-за призрачной идеи массового и дешевого перехватчика. Однако опыт показал обратное. Кто бы ни брался за создание подобной машины, все кончалось неудачно. Хотя и были исключения, например, Me-163 да экспериментальные самолеты США. Не миновало этого направления и ОКБ-301.
В 1946 году началась разработка ракетного перехватчика «162» с двухкамерным ЖРД Л.С. Душкина РД2М-ЗВ, предназначавшегося для защиты гражданских и военных объектов. Наведение перехватчика предполагалось осуществлять по радио с земли, а на завершающем этапе — с помощью бортовой РЛС. Разбег самолета должен был происходить на сбрасываемой двухколесной тележке, а посадка — на выпускавшуюся из фюзеляжа лыжу и хвостовое колесо.
Общий вид и макет самолета «162» с ракетными двигателем
Когда началось проектирование перехватчика, интернированные в СССР немецкие специалисты доводили ракетный самолет «346» и отчет с результатами испытаний этой машины передали в распоряжение ОКБ-301. Но отечественный проект сильно отличался от немецкого, и прежде всего прямым крылом. Его вооружение включало шесть турбореактивных снарядов (такое название связано не с турбореактивным двигателем, а со стабилизацией снаряда вращением) ТРС-82 конструкции Победоносцева в трубчатых направляющих, называвшихся реактивными орудиями РО-82 и располагавшихся внизу носовой части фюзеляжа.
Расчеты показали, что при стартовом весе 5000 кг его максимальная скорость на 5000 м достигнет 1100 км/ч (М=0,962), а время подъема на эту высоту — 2,5 минуты, потолок — 18 км. Последнее потребовало герметичной кабины. При работе ЖРД на режиме минимальной тяги продолжительность полета на высоте 3000 м ожидалась не менее 20 минут. О достижении подобных высотно-скоростных характеристик с использованием ТРД в те годы и говорить не приходилось. Но дальше постройки макета машины дело не пошло. Причина, на мой взгляд, заключалась в приобретении английских ТРД «Дервент V» и «Нин», открывших новые возможности для создания отечественных реактивных самолетов.
Сегодня есть все основания считать, что в Советском Союзе первый проект самолета с газотурбинным двигателем предложил М.И. Гудков. Жаль, что Михаил Иванович, первым установивший на ЛаГГ-3 крупнокалиберную пушку, мотор М-82 воздушного охлаждения и начавший проработку самолета с турбореактивным двигателем РТД-1 A.M. Люльки, слишком рано занялся «своим делом» (а может
быть, это результат взаимоотношений его и Лавочкина?). Ведь в согласии они могли сделать гораздо больше, но согласия не было. Катастрофа Гу-1, как вы уже знаете, наложила глубокий отпечаток на конструкторскую биографию Гудкова, но оспаривать ряд его приоритетов, на мой взгляд, дело безнадежное.
Пользуясь случаем, расскажу, что Гудкова в 1946 году командировали в Германию, видимо, по вопросу трофейной техники. Судя по всему, главным итогом этой поездки стало предложение о разработке истребителя-перехватчика с ЖРД. В марте 1948 года проект был одобрен представителями ВВС, министром М.В. Хруничевым и специальной комиссией МАПа. Однако на этом все и кончилось. Спустя девять месяцев приказом министерства Гудкова назначили ответственным руководителем по подготовке и проведению испытаний самолета «346», создававшегося интернированными в СССР немецкими специалистами.
С.А. Лавочкин, А.С. Яковлев и А.И. Микоян
В середине 1950-х годов Михаила Ивановича назначили главным конструктором ОКБ-424, занимавшегося созданием аэростатических летательных аппаратов различного назначения. В 1958 году в стенах этого предприятия началась разработка пилотируемого стратосферного аэростата «СС», впоследствии получившего для печати имя «Волга». А год спустя Гудков перешел на завод «Универсал», производивший различные парашютно-десантные средства.
Это лишь штрихи к биографии конструктора, о котором долгое время умалчивалось. Вообще в истории с Гудковым много неясного. Опыт показывает, что инициативных инженеров не так много, и, судя по работам Михаила Ивановича, он был неординарной личностью. Близких родственников не осталось, и всю правду о нем мы вряд ли узнаем.
Так получилось, что использование реактивных двигателей на самолетах ОКБ-21 стало тематикой московского филиала, возглавляемого СМ. Алексее-
вым. Семен Михайлович, рассчитывая на турбореактивный двигатель С-18 A.M. Люльки, вскоре после войны предложил проект истребителя, получившего обозначение Ла-ВРД. Впрочем, проект — это слишком громко сказано, скорее это было техническое предложение. В отличие от Гудкова Алексеев остановил свой выбор на двухба-лочной схеме самолета.
Ожидалось, что Ла-ВРД будет развивать скорость до 890 км/ч, подниматься на 5000 м за 2,5 минуты и иметь потолок 15 км. Однако двигатель С-18 так и не появился в предполагавшиеся сроки и остался в виде стендового образца. А дальнейшее развитие реактивной авиации на первом ее этапе пошло по пути использования трофейных ТРД ЮМО-004 и БМВ-003. О том, при каких обстоятельствах новинки немецкой авиационной техники оказались в СССР, написано достаточно, и повторяться не буду. Отмечу лишь, что в соответствии с приказом НКАП от 28 апреля 1945 года В.Я. Климову поручили копирование и внедрение в серийное производство ТРД ЮМО-004 под обозначением РД-10. В то время это был самый мощный доведенный трофейный ТРД, развивавший тягу 900 кгс. Менее чем через три месяца, 20 июля, ГКО принял постановление «О мероприятиях по изучению и освоению немецкой реактивной техники».
Работа по созданию советских реактивных первенцев, несмотря на широкое использование новейших достижений немецкой науки и техники, не была легкой. Не распадись в 1940 году триумвират «ЛаГГ», ОКБ-301 имело бы шанс первым создать реактивный истребитель. Но время распорядилось по-своему. Реданная схема самолета с ТРД вновь и независимо от Гудкова возродилась в ОКБ-115, руководимом А.С. Яковлевым. Первым, кто построил и приступил к наземным испытаниям истребителя с ТРД, был коллектив Яковлева, но осторожность Александра Сергеевича его и «погубила». А.И. Микоян, осознавший преимущества (разумеется, в те годы) реданной схемы, взял более быстрые темпы в проектировании и отработке машины. В итоге МиГ-9 получил лавры советского реактивного первенца, а ОКБ-155 на долгие годы стало лидером истребительной авиации.
А что же Лавочкин? ОКБ-301, одним из первых включившееся в «реактивную гонку», отстало от них почти на пять месяцев.
Первый отечественный самолет с турбореактивным двигателем Як-15
Истребитель МиГ-9
Документы свидетельствуют, что при создании новых образцов авиационной техники требования к ней прежде всего разрабатывали в ОКБ, ведь там лучше, чем где-либо, знали возможности промышленности. Лишь после корректировки требований заказчиком появлялось постановление правительства. Не были исключением и реактивные самолеты, которые рассчитывались под одни и те же двигатели. Конкурсы, предусматривающие достижение одних и тех же характеристик, в СССР были большой редкостью. Но негласный дух соревнования присутствовал всегда.
Судя по заданиям, С.А. Лавочкин, А.И. Микоян, П.О. Сухой и А.С. Яковлев разрабатывали совершенно разные самолеты. Турбореактивные двигатели середины 1940-х годов позволяли создать одномоторный истребитель с довольно высокой скоростью, но его вооружение и дальность из-за весовых ограничений и высокого удельного расхода горючего оставляли желать лучшего. Думаю, лишь по этой причине в ОКБ-301 рассматривали схемы истребителей с одним и двумя двигателями. Проект первого из них получил обозначение «150», а второго — «160».
Самолет «160» с полетным весом около 4000 кг отличался мощной батареей из трех пушек НС-23 с боезапасом 240 патронов и рассчитывался на максимальную скорость 850 км/ч. По каким-то причинам от этого проекта, обещавшего к тому же неплохую дальность, отказались в пользу машины «150», проектирование которой началось 15 мая 1946 года.
Реданная схема размещения ТРД тягой 900 кгс в то время была единственной, позволявшей достигнуть приемлемых характеристик истребителя. По этому пути и пошли в ОКБ-301. Компоновка самолета «150» отличалась передним расположением кабины пилота.
Двигатель разместили за ним под углом 5 градусов 21 минута, отводя газовую струю под хвостовую балку. Кабина пилота должна была иметь катапультируемое кресло (по типу применявшегося на немецком самолете Не-162), которое, однако, так и не установили, и откидывавшийся вбок фонарь с устройством аварийного сброса.
Первый планер истребителя, предназначенный для статических испытаний, построил завод № 381 в апреле 1946 года, когда самолеты Як-15 и МиГ-9 уже готовились преодолеть земное притяжение. По результатам статических испытаний потребовалось усилить конструкцию планера. Причин этому было несколько. Давно повелось, что, если планер на статических испытаниях выдержит лишь 70 процентов расчетной нагрузки — это хорошо, если 130 процентов — хуже. Дело здесь в том, что, усиливая силовые элементы, подверженные разрушению, можно значительно сэкономить вес. Гораздо сложнее ослаблять излишне прочную конструкцию, да и все равно она будет тяжелей. Второй причиной доработки планера стали новые нормы прочности, разработанные для околозвуковых самолетов. Все это затянуло сроки сдачи машины на летные испытания.
Компоновка самолета «150»
Первый экземпляр самолета «150»
К концу июля, казалось, все препятствия на пути к первому полету самолета устранены, разве что требовалось заменить двигатель, выработавший к тому времени ресурс. Но во время скоростных рулежек обнаружили, что из-за задней центровки самолет произвольно садился на хвост. И снова задержка. Лишь 11 сентября 1946 года заводской летчик-испытатель А.А. Попов поднял машину в воздух. Большим успехом отечественной промышленности данное событие назвать нельзя, поскольку за это время ОКБ-115 и ОКБ-155, продемонстрировавшие свои новинки на традиционном воздушном параде в Тушино, ушли далеко вперед. Но для коллектива Лавочкина это был, безусловно, праздник. Казалось бы, гора с плеч, но расслабиться сотрудникам ОКБ-301 не удалось. На следующий день стало известно о постановлении Совета Министров СССР, где говорилось о подготовке к воздушному параду 7 ноября. Документом предписывалось, в частности, построить малые серии истребителей МиГ-9 на заводе № 1 (г. Куйбышев, ныне Самара), Як-15 — на заводе № 31 и Ла-150. Выпуск Ла-150 распределили поровну, по четыре на заводах № 301 и № 21. Новый министр авиационной промышленности М.В. Хруничев, сменивший на этом посту репрессированного в начале года Шахурина, резво взялся за дело, ведь сбоев не должно было быть. Менее чем через два месяца самолеты требовалось не только построить, но и облетать, для чего привлекли как военных, так и гражданских летчиков-испытателей.
Надо сказать, что к моменту принятия правительственного документа завод № 381 построил и передал ОКБ Лавочкина три собранных самолета и несколько машин в агрегатах, что, конечно, облегчило задачу, стоявшую перед 301-м заводом. Горьковчанам же пришлось осваивать машину с нуля. И снова, как в предвоенные годы, недели спрессовались в сутки, дни — в часы.
Внешне серийные самолеты отличались большей площадью вертикального оперения и плоским лобовым стеклом фонаря кабины летчика, заменившим цельный гнутый козырек, искажавший обзор передней полусферы. Одновременно ввели дополнительную защиту хвостовой балки от воздействия высокотемпературной газовой струи ТРД, предусмотрев проток холодного воздуха между ней и стальным экраном.
Чтобы выиграть время, на самолеты не устанавливали вооружение и бронирование, сократили и состав оборудования. Так что истребители больше считались политическим, нежели боевым оружием. Да и дефектов на них, как производственных, так и конструкторских, хватало с избытком. Пришлось ограничить максимальную скорость полета 600 км/ч по прибору, а разрешенная эксплуатационная перегрузка больше соответствовала транспортным самолетам, чем истребителям.
Но самым существенным недостатком самолета «150», на мой взгляд, было неразъемное крыло. Если раньше самолеты Лавочкина с отстыкованными консолями крыла грузили на железнодорожные платформы и отправляли в любую точку Советского Союза, то на этот раз заводчанам пришлось поломать голову над данной задачей. В железнодорожные габариты машина не вписывалась, транспортировка на барже хотя и удобная, но занимала много времени. Не представлялось возможным из-за неприспособленности заводского аэродрома перегнать их по воздуху. Оставался один
Первый экземпляр самолета «150»
Доработанный Л а-150 с увеличенным вертикальным оперением
путь — по земле. Для буксировки летательных аппаратов за автомобилем соорудили специальные прицепы и, преодолевая всевозможные препятствия, в октябре их доставили на аэродром Раменское. К тренировкам на машинах «150» (иногда их называют Ла-13, но официального подтверждения этого я не встречал) приступили как военные, так и гражданские летчики-испытатели.
Тем не менее политическую задачу они решить могли, но этого не случилось. 7 ноября 1946 года в Москве и пригороде стояла отвратительная, нелетная погода. После праздника пять машин передали в ОКБ-301 для доводки и завершения заводских летных испытаний. Кроме А.А. Попова в испытаниях участвовали летчики ОКБ С.Ф. Машковский и И.Е. Федоров, а от ЛИИ — М.Л. Галлай и Г.М. Шиянов. Остальные самолеты находились в НИИ ВВС. Судя по отчету ОКБ-301, к концу 1946 года самолеты «150» выполнили в общей сложности 35 полетов.
Этап заводских испытаний затянулся до середины июля 1947 г. К этому времени на одной из машин, получившей обозначение «150М», доработали крыло. Новые, отклоненные на 35 градусов вниз законцовки снизили запас поперечной устойчивости, одновременно увеличив угловую скорость крена. Расширили кабину пилота и уменьшили аэродинамическую компенсацию руля высоты, поставили катапультное кресло и бронезащиту. Почти на 180 литров возрос запас топлива. Были и другие, менее значительные доработки, улучшавшие эксплуатационные характеристики истребителя. Но летные данные по сравнению с прототипом заметно ухудшились, главным образом из-за возросшего веса. В таком виде самолет предъявили в НИИ ВВС.
На этапе государственных испытаний ведущими по машине были инженер В.И. Алексеенко и летчик В.Е. Голофастов. Как рассказывал мне Владимир Ефремович, самолет «150» обладал плохой маневренностью, мог выполнить лишь одну петлю, на вторую не хватало сил. Вдобавок недостаточная путевая устойчивость при посадке с боковым ветром. Облетали машину и летчики НИИ ВВС А.Г. Кочетков, П.М. Стефановский, А.П. Супрун. Испытания самолет так и не выдержал. Хотя на «150-й» конструкторы и предусмотрели вооружение, они все же считали самолет скорее экспериментальным, чем боевым.
Забегая вперед, отметим, что последней модификацией этой машины стал самолет «150Ф» с двигателем РД-10ЮФ. Заводские испытания, проходившие с 25 июля по 5 сентября (летчик И.Е. Федоров) хотя и показали значительное улучшение ее главным образом скоростных характеристик, но репутацию машины не спасли.
Создавая каждый раз новый самолет, Лавочкин спешил и, пока шла война, — успевал. «Скорей — это наш закон, — писал Семен Алексеевич. — К нам, авиаконструкторам, никак не применима эта ходячая мудрость: «Лучше поздно, чем никогда». Для нас поздно хуже, чем никогда. Самолет, который опоздал, который вылетел в небо позже, чем ему было положено, похож на бойца, явившегося сегодня на поле боя в облачении прошлых лет: оно устарело, оно неудобно, и главное, враги давно нашли его уязвимые места».
Тем не менее с Ла-150 так и получилось. «Первый блин вышел комом».
Самолет «152»
После Ла-150 на роль первой боевой машины ОКБ-301 стал претендовать самолет «152», построенный с учетом уже накопленного опыта. Сохранив классическую схему предшественника, новый истребитель был в значительной степени переделан. Он стал среднепланом и больше напоминал Як-15. Найти официальное объяснение отказа от компоновки Ла-150 мне не удалось, но думаю, что это связано прежде всего с необходимостью улучшить маневренность машины. Отсюда отказ от разнесенных масс — кабины пилота и двигателя, а также переход к схеме среднеплана. Эти изменения должны были способствовать улучшению маневренности в вертикальной плоскости и увеличению угловой скорости крена.
Согласно заданию, истребитель «152» с двигателем РД-10 должен был развивать скорость у земли 840 км/ч, а на 5000 м — 860 км/ч, подниматься на эту высоту за 4,8 минуты, иметь потолок не менее 12 500 м и летать на расстояние до 700 км. Запланировали вооружение из двух 37-мм пушек.
Окончательный вариант Ла-150 с увеличенным вертикальным оперением и отклоненными вниз законцовками крыла
Крыло самолета «152» скомпоновали из новых, как тогда говорили, более «махоустойчивых» профилей «12145» и П2-12 с относительной толщиной 12 процентов. При этом критический угол атаки крыла доходил до 18—19 градусов, а эффективность элеронов сохранялась до 22—24 градусов. В ходе проектирования конструкторы хотели заменить 37-мм пушки на четыре НС-23, но установили лишь три орудия с общим боекомплектом 150 патронов. Летчик защищался лобовым 55-мм бронестеклом и 8-мм передней бронеплитой и бронеспинкой. Фонарь кабины открывался вбок, а пилот располагался над двигателем, установленным под углом 5 градусов 40 минут к строительной горизонтали самолета.
Заводские испытания «152-й» машины начались в октябре 1946 года, а в следующем месяце И.Е. Федоров опробовал машину в воздухе. Это был дебют Ивана Евграфовича, впервые поднявшего опытную машину и ставшего фактически вторым, после Ника-шина, шеф-пилотом ОКБ-301.
В ходе испытаний обнаружились недостаточная путевая устойчивость и малые нагрузки на ручке управления самолетом от рулей высоты на посадке. После доводки заводские испытания завершились в апреле 1947 года.
Сравнение Ла-152 с однодвигательным Як-17 показывает, что при нормальном полетном весе его скорость была на 90 км/ч, а дальность на 100 км больше.
Ничего удивительного в этом нет. Все дело в аэродинамике. В отличие от Як-17, крыло Ла-152 скомпоновали из тонких профилей с учетом достижения больших скоростей, да и удельная нагрузка на крыло стала выше — 260 кг/м2 против 195 кг/м2. Все это в совокупности с большим запасом топлива и предопределило лучшие характеристики. Но взлетно-посадочные данные оказались хуже, что ограничивало эксплуатацию машины на многих грунтовых аэродромах, самых распространенных в Советском Союзе.
В июле 1947 года истребитель передали на государственные испытания в НИИ ВВС, но они продолжались недолго. В одном из полетов летчика-испытателя И.М. Дзю-бы на самолете отказал двигатель. При вынужденной посадке машина
Компоновка Ла-152
Макет самолета Ла-152
оказалась основательно поврежденной, и ее не восстанавливали. К этому времени уже испытывался аналогичный истребитель «156» с двигателем РД-10ЮФ, оснащенным форсажной камерой.
Еще в ходе проектирования самолета «152» была предусмотрена замена ТРДРД-Юна РД-20 илиТР-1 A.M. Люльки. Проект истребителя с двигателем ТР-1 получил обозначение «154». Расчеты показывали, что с более мощным двигателем самолет, имея пару пушек НС-23, сможет у земли разогнаться до 950 км/ч, а на 5000 м — до 1000 км/ч. До трех минут сокращалось и время набора этой высоты, а потолок возрастал до 14 км. Перспектива заманчивая, но ТР-1 вовремя не поспел, а когда его сделали, то выяснилось, что двигатель нуждается в длительной доводке. Планер же построили, но он так и не дождался своего мотора.
Борьба за скорость
Малая тяга первых ТРД и отсутствие перспективы в отечественном моторостроении привели к предложениям по оснащению трофейных аналогов форсажными камерами, или, как их тогда называли, устройствами дожигания топлива. Дело в том, что в продуктах сгорания авиатоплива за турбиной ТРД оставалось довольно много кислорода, и впрыскивание в эту высокотемпературную среду горючего позволяло увеличивать тягу двигателя почти в полтора раза.
Идея такого двигателя, впоследствии получившего обозначение ТРДФ, родилась, видимо, почти одновременно с появлением первых ТРД. Судя по всему, первая информация по устройствам дожигания топлива была почерпнута советскими специалистами из «Британского союзника» в апреле 1944-го, но воспользоваться ею довелось лишь в конце следующего года.
Предложения об установке форсажной камеры на двигатель РД-10 практически одновременно сделали сотрудники ЦИАМа и И.А. Меркулов, виднейший советский специалист по прямоточным двигателям. Дело в том, что ТРДФ представляет собой фактически комбинацию ТРД и прямоточного ВРД, и кому, как не Меркулову, исследовавшему первые ПВРД еще в 1930-х годах, было заниматься этим направлением. Предложение, сделанное Лавочкину, было принято, и в 1945 году небольшая группа Игоря Алексеевича влилась в ОКБ-301. Техническим руководителем по разработке форсажной камеры назначили В.И. Нижнего, а ведущим конструктором — Б.И. Романенко.
Ла-152
Планер самолета «154» так и не дождался своего двигателя
Компоновка учебно-тренировочного истребителя «152УТИ»
В 1946 году разработали два варианта ТРДФ. В первом из них, сохранившем традиционную схему регулировки двигателя с помощью подвижного соплового конуса, включение форсажной камеры приводило к чрезмерному повышению температуры газа перед турбиной. Во втором варианте за короткой кольцевой камерой сгорания вместо конуса поставили раздвижные створки. В таком виде двигатель, получивший обозначение «ЮФ» (ЮМО — форсированный), или РД-10ЮФ, развивал на стенде тягу до 1240 кгс, что почти на 37 процентов превышало аналогичный параметр предшественника. В октябре 1946 года ТРДФ прошел 25-часовые стендовые испытания. И хотя удельный расход горючего ТРДФ на режиме форсажа возрастал более чем в два раза, все же было выгодно, увеличив запас топлива, получить лучшие характеристики летательного аппарата.
Через месяц началось проектирование машины «152Д» (дублер) с РД-10ЮФ. Кроме более мощного ТРД для самолета разработали новое крыло с относительной толщиной девять процентов. В декабре проект получил обозначение «156». Этой машины не было в тематическом плане министерства, поскольку она строилась по инициативе Лавочкина вместо запланированной «154-й». Расчеты показывали, что самолет сможет развить у земли скорость 890 км/ч, на высоте 5000 м — 900 км/ч. Подъем на эту высоту займет 4,2 минуты, а потолок будет не меньше 12 500 м. Длина разбега и пробега должна была находиться в пределах 850 м, а дальность при полете на высоте 10 км со скоростью 630 км/ч — 900 км. Вооружение — три пушки НС-23.
На проектирование самолета ушел почти год. Истребитель построили в декабре 1946-го и в феврале следующего года его перевезли на аэродром ЛИИ. После наземных испытаний (ведущий инженер М.Л. Барановский) летчик С.Ф. Машковский 1 марта совершил на Ла-156 первый полет, но без включения форсажной камеры. Через 27 дней заводской летчик-испытатель Н. Кривошеий поднял в воздух вторую машину «156-2». Месяц ушел на доводку обоих самолетов, и лишь после этого решились запустить форсажную камеру, но сначала на рулежках.
Десятого апреля летчик Машковский впервые включил форсажную камеру вскоре после отрыва от ВПП, а через два дня — на взлете. Заводские испытания, завершившиеся в августе 1947 года, показали, что прирост скорости истребителя в зависимости от высоты составил от 40 до 72 км/ч по сравнению с самолетом «152», при этом время работы форсажной камеры не должно было превышать 10 минут.
В этом же месяце машину предъявили на государственные испытания в НИИ ВВС. Ведущими по ней были инженер В.В. Веселовский и летчик А.Г. Те-рентьев. Испытания проходили не без приключений.
Двигатель РД-10ЮФ
Компоновка самолета «154»
Дважды приходилось выполнять аварийные посадки, не выходила то носовая, то одна из основных опор шасси. Сначала на некоторых режимах не удавалось запустить форсажную камеру. Но после доработок она стала работать надежней, допуская запуск на высотах до 9500 м, даже когда температура газа за турбиной падала до 500 градусов и ниже. И это стало главным результатом испытаний. Максимальную скорость 905 км/ч зафиксировали на высоте 2000 м.
Под конец государственных испытаний, проверяя самолет на прочность при «обжатии» (общепринятое выражение, означающее полет со снижением при работе двигателя на максимальном режиме) до предельно допустимой скорости, А.Г. Терентьев столкнулся с сильнейшей тряской. Видимо, это был флаттер, из которого удалось вырваться, переведя истребитель в набор высоты и погасив скорость. Уже на пробеге двигатель самопроизвольно перешел
на максимальные обороты. Как потом выяснилось, от вибраций оборвалась тяга, соединявшая рычаг управления двигателем (РУД) и ТРД.
Проведенные в НИИ ВВС воздушные бои с МиГ-9 показали, что включение форсажа улучшает маневренные характеристики самолета как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости, сводя на нет преимущества «мига». Несмотря на неплохие характеристики, самолет «156» все же остался в разряде опытных, а точнее, летающих лабораторий, проложив дорогу ТРДФ. Этим же самолетом завершилась линия прямокрылых истребителей с трофейными ТРД, а на горизонте просматривались контуры околозвуковых самолетов с иными аэродинамическими компоновками крыльев.
Пользуясь случаем, отмечу, что вслед за машиной «156» начались испытания истребителя Як-19 с двигателем РД-10Ф, также оснащенным форсажной ка-
Самолет «156»
мерой. В отличие от самолета, созданного в ОКБ-301, Як-19 разрабатывался по ставшей впоследствии классической для реактивных истребителей схеме с двигателем, расположенным за кабиной пилота. Это обстоятельство определило и удлиненную форсажную камеру ТРДФ. Несмотря на больший вес, летные характеристики Як-19 оказались выше, чем у Ла-156. Оказалось, что лучше потерять немного тяги в длинной жаровой трубе ТРД, чем ухудшать аэродинамику самолета, используя реданную схему.
Появление реактивных двигателей создало необходимую, но пока еще недостаточную предпосылку для полета со скоростью звука. Но достижение скорости звука, а тем более преодоление ее было связано с вторжением в ранее неизведанную область знания, связанного с проявлением сжимаемости воздуха.
«Не вникая в технические тонкости этого явления, — писал Лавочкин, — скажу, что мы оказались перед стеной, возведенной из загадок. Аэродинамические законы, известные ученым, теряли на звуковом барьере свою силу, больше того, многое приобретало обратный смысл.
Техника требовала научного объяснения новых явлений. Да, наука стала очень нужна нам, инженерам».
Техника требовала научного объяснения новых явлений. Да, наука стала очень нужна нам, инженерам».
Для достижения этой цели требовалось значительно увеличить тягу ТРД и перейти к новым аэродинамическим компоновкам крыльев. Наиболее эффективными средствами снижения волнового сопротивления крыла оказались использование эффекта скольжения крыла (за счет стреловидности) и уменьшение его относительной толщины. Но последний путь, более приемлемый для несущих поверхностей малого удлинения, не позволял создать нужную конструкцию легкой и с требуемыми запасами прочности, жесткости и ресурса. Кроме того, для самолетов с прямыми крыльями умеренного и большого удлинения возникали трудности, связанные с обеспечением требуемых запасов устойчивости и управляемости из-за нелинейных характеристик коэффициентов подъемной силы и продольного момента. Более того, имелось немало случаев затягивания самолетов с прямыми крыльями в пикирование при скоростях полета, соответствовавших числу М>0,6.
Придание крылу стреловидности позволяло увеличить критическое число М, так как в этом случае местные скорости на крыле зависят не от скорости набегающего потока, а от ее составляющей, перпендикулярной передней кромки несущей поверхности. Эффект скольжения также снижал интенсивность изменения всех остальных аэродинамических характеристик крыла при возникновении местных сверхзвуковых зон.
Создание самолетов со стреловидными крыльями потребовало глубоких и разносторонних как теоретических, так и экспериментальных исследований. Пионерами в этой области прежде всего считаются немецкие аэродинамики. Приоритет Германии в создании самолетов с реактивными двигателями, в том числе и со стреловидными крыльями, затягивающими волновой кризис, бесспорен. Так же бесполезно затевать споры о влиянии немецкой школы аэродинамики на мировое самолетостроение. Именно достижения немецких специалистов стали той основой, на которой впоследствии родились околозвуковые самолеты, как за рубежом, так и в Советском Союзе.
Ла-160 «Стрелка» на аэродроме
Но нельзя принижать и роль отечественных специалистов. Еще в годы войны будущий академик В.В. Струминский, основываясь на теоретических исследованиях, показал, что на стреловидных крыльях система уравнений пограничного слоя расчленяется на две независимые группы. Первая определяет обтекание нормальных к передней кромке сечений крыла, вторая — его размах вдоль. В этом разделении и заключается, собственно говоря, эффект скольжения. Поэтому нормальные составляющие скорости набегающего потока и определяют критическое число Маха, означающее начало волнового кризиса. Эти же расчеты впоследствии привели к появлению у стреловидных крыльев аэродинамических перегородок (гребней) вдоль их хорды, препятствующих перетеканию воздушного потока вдоль размаха несущей поверхности и, как следствие, предупреждающих ранний срыв с ее концевых частей. Одновременно увеличиваются значения критических углов атаки и повышается эффективность элеронов.
Результаты исследований, в том числе и немецких специалистов, требовалось подтвердить экспериментально на моделях в аэродинамических трубах и выдать необходимые рекомендации конструкторам самолетов по аэродинамической компоновке стреловидных крыльев.
Первыми реактивный истребитель «160» со стреловидным крылом построили в Советском Союзе в ОКБ Лавочкина. Лишь более чем через два месяца похожая машина появилась в американском небе.
Разработка самолета «160» началась в 1946 году. Согласно требованиям, предъявлявшимся к самолету с двигателем РД-10ЮФ и вооруженному тремя пушками НС-23, были: максимальная скорость 950 км/ч на высоте 5000 метров, подъем на эту высоту за 4,8 минуты, практический потолок — 12 000 метров и дальность — до 900 км.
Но последующие расчеты на этапе эскизного проекта показали, что скорость у земли будет не менее 960 км/ч, а на высоте 5000 метров — 970 км/ч, потолок возрастет на 200 метров, а дальность полета на высоте 10 км со скоростью 630 км/ч увеличится с 900 до 1000 км. Правда, претерпело серьезные изменения вооружение: вместо трех орудий разместили два Н-37М калибра 37 мм.
Как следует из выводов макетной комиссии и эскизного проекта, утвержденных 6 июня 1947 года, «ВВС крайне заинтересованы в скорейшем исследовании самолетов со стреловидными крыльями на скорости свыше 1000 км/ч.
По материалам эскизного проекта установленный двигатель РД-10 не даст возможности выявить все преимущества самолетов со стреловидными крыльями.
В связи с этим комиссия считает необходимым поддержать предложение Лавочкина к замене двигателя РД-10 более мощным типа «Дервент» на втором экземпляре самолета».
Истребитель построили в июле 1947 года, но с парой орудий Н-37 и общим боекомплектом 60 патронов. Ла-160 отличался от предшественников прежде всего крылом стреловидностью 35 градусов, за что получил прозвище «Стрелка». Первый полет на нем и заводские испытания провел И.Е. Федоров.
Ла-160, проложив дорогу более скоростным машинам, так и остался в единственном экземпляре
С.А. Лавочкин и летчик-испытатель И.Е. Федоров
Достигнутая самолетом «160» скорость 1050 км/ч на высоте 5700 м (соответствует числу М=0,92) в полете со снижением не вызывала опасных изменений в его устойчивости и управляемости. Самолет не имел тенденций к непроизвольному сваливанию на крыло. В случае перетягивания ручки управления срыв носил благоприятный характер и сопровождался движением машины на нос без перехода в штопор, после чего она легко восстанавливала нормальный режим полета. Ла-160 так и остался в единственном экземпляре, а причиной этому стало приобретение в Англии более мощных турбореактивных двигателей. Но труд создателей «Стрелки» не пропал. Результаты экспериментальных исследований аэродинамических моделей и летные испытания истребителя позволили выработать рекомендации для конструкторов, создавших вскоре более совершенные машины МиГ-15 и Ла-15.
В Тушино на традиционном воздушном параде летом 1947 года зрители могли увидеть сразу три самолета ОКБ-301: «150», пилотируемый летчиком-испытателем НИИ ВВС А.П. Супруном, а также «156» и «160», в кабинах которых находились летчики-испытатели ОКБ С.Ф. Машковский и И.Е. Федоров. Это был финал первых реактивных, по сути экспериментальных, самолетов ОКБ-301 с трофейными ТРД. Но, несмотря на это, Лавочкин предпринял последнюю попытку создания истребителя с прямым крылом по отработанной реданной схеме, тем более что самолет Як-23 с аналогичной компоновкой разрабатывался в ОКБ-115.
Последний истребитель реданной схемы
Во второй половине февраля 1947 года с небольшим интервалом друг от друга вышли два постановления правительства о постройке реактивных двигателей «Нин I» и «Дервент V» и производстве самолетов с этими ТРД. Одновременно Министерству внешней торговли поручили закупить в Англии 15 ТРД «Нин» и 20 — «Дервент V». Подробней об этой истории вы узнаете чуть позже, а пока отмечу, что первым самолетом ОКБ-301 с импортным двигателем стал истребитель «174ТК».
В плане ОКБ-301 числилось три варианта истребителя «174» с различными крыльями. Заданием на разработку первого из них, «174ТК», предусматривалось, чтобы самолет с двигателем «Дервент V» развивал скорость до 970 км/ч как у земли, так и на 5000 м, поднимался на эту высоту за 2,5 минуты. Его практический потолок должен был быть не ниже 14 км, а дальность — до 1200 км. Вооружение — три пушки калибра 23 мм.
Позволю предположить, что для самолета «174ТК» использовали планер проекта «154», но с другими, более тонкими консолями крыла. Пришлось удлинить носовую часть фюзеляжа для размещения более толстого двигателя «Дервент V» с центробежным компрессором и увеличить хвостовое оперение.
Как и прежде, самолет поднимал в воздух И.Е. Федоров.
Сравнение машины Як-23, вышедшей на летные испытания на полгода раньше Ла-174ТК, показывает, что при одном и том же двигателе конструкторам ОКБ-301 удалось получить максимальную скорость почти на 50 км/ч больше. При этом предельное число М в горизонтальном полете достигло 0,86 (у Як-23 — 0,807). Большего можно было достигнуть только путем чрезмерного повышения тяговооруженности самолета.
Кабина самолета «174ТК»
Самолет «174» с тонким крылом и двигателем «Дервент-V»
А.С. Яковлев опередил Лавочкина. В итоге Як-23 строился серийно, а Ла-174ТК остался в единственном экземпляре. Но работа по машине «174ТК» не пропала даром, поскольку лишь тонкие крылья обеспечивали достижение высоких сверхзвуковых скоростей полета. Самолет же долгое время использовался в качестве летающей лаборатории для различных исследований.
Растаявшая надежда
Как известно, лишь две страны занимались разработкой боевых самолетов с ЖРД — Советский Союз и Германия. Делалось это не от хорошей жизни, а из-за призрачной идеи массового и дешевого перехватчика. Однако опыт показал обратное. Кто бы ни брался за создание подобной машины, все кончалось неудачно. Хотя и были исключения, например, Me-163 да экспериментальные самолеты США. Не миновало этого направления и ОКБ-301.
В 1946 году началась разработка ракетного перехватчика «162» с двухкамерным ЖРД Л.С. Душкина РД2М-ЗВ, предназначавшегося для защиты гражданских и военных объектов. Наведение перехватчика предполагалось осуществлять по радио с земли, а на завершающем этапе — с помощью бортовой РЛС. Разбег самолета должен был происходить на сбрасываемой двухколесной тележке, а посадка — на выпускавшуюся из фюзеляжа лыжу и хвостовое колесо.
Общий вид и макет самолета «162» с ракетными двигателем
Когда началось проектирование перехватчика, интернированные в СССР немецкие специалисты доводили ракетный самолет «346» и отчет с результатами испытаний этой машины передали в распоряжение ОКБ-301. Но отечественный проект сильно отличался от немецкого, и прежде всего прямым крылом. Его вооружение включало шесть турбореактивных снарядов (такое название связано не с турбореактивным двигателем, а со стабилизацией снаряда вращением) ТРС-82 конструкции Победоносцева в трубчатых направляющих, называвшихся реактивными орудиями РО-82 и располагавшихся внизу носовой части фюзеляжа.
Расчеты показали, что при стартовом весе 5000 кг его максимальная скорость на 5000 м достигнет 1100 км/ч (М=0,962), а время подъема на эту высоту — 2,5 минуты, потолок — 18 км. Последнее потребовало герметичной кабины. При работе ЖРД на режиме минимальной тяги продолжительность полета на высоте 3000 м ожидалась не менее 20 минут. О достижении подобных высотно-скоростных характеристик с использованием ТРД в те годы и говорить не приходилось. Но дальше постройки макета машины дело не пошло. Причина, на мой взгляд, заключалась в приобретении английских ТРД «Дервент V» и «Нин», открывших новые возможности для создания отечественных реактивных самолетов.
Информация