Ракетный перехватчик И-270
В первой половине сороковых годов перед авиастроителями встал вопрос о необходимости создания новых типов силовых установок, позволяющих получить высокую мощность при сравнительно небольшой массе. Многообещающим в тот период выглядело использование на истребителях жидкостных реактивных двигателей (ЖРД), работы которые проходили в коллективах, руководимых В.П. Глушко, Л.С. Душкиным и А.М. Исаевым. Уже в годы войны был создан истребитель БИ-1 с ЖРД Д-1А-1100. Первый полет этого самолета состоялся 15 мая 1942 года. Ко времени окончания войны СССР накопил определенный опыт в деле создания жидкостных реактивных двигателей.
Несмотря на наличие некоторых серьезных недостатков, таких как чрезмерно большой расход горючего, а также необходимость иметь на борту в качестве окислителя агрессивные или нестабильные компоненты (азотная кислота, сжиженный кислород, перекись водорода и др.) ЖРД обладал и положительными качествами. Он имел относительно простую конструкцию, при этом позволял получить весьма значительную тягу, которая, кроме того, в отличие от поршневой винтомоторной группы и воздушно-реактивных моторов, не падала по мере набора высоты, а даже, наоборот, с увеличением её несколько возрастала. Это обстоятельство делало ЖРД привлекательным для создания истребителей-перехватчиков, которые бы обладали большой скоростью, высокой скороподъемностью и практическим потолком, недостижимыми для самолетов с иными типами силовых установок.
Стоит отметить, что после войны в руки советских авиационных специалистов попал серийно производившийся и применявшийся в боевых действиях немецкий ракетный самолет-перехватчик Ме 163, оборудованный ЖРД Вальтер НWК 109-509 с тягой 1750 кгс. В СССР было доставлено несколько экземпляров этого самолета для всестороннего изучения и испытаний. Правда, в отличие от Ме 262, летные испытания Ме 163 были проведены только в варианте планера, который поднимался в воздух самолетом-буксировщиком Ту-2. Отказ от полноценных полетов был вызван тем, что трофейный ЖРД не проходил в СССР стендовых испытаний, которые позволили бы дать заключение о пригодности для проведения летных испытаний какого-либо экземпляра. Из-за отсутствия в НИИ-1 соответствующей испытательной базы были проведены лишь разборка, составление схем и расчетов германского ЖРД.
Что касается Ме 163В, то, несмотря на непривычную для того времени аэродинамическую схему (бесхвостка, снабженная стреловидным крылом), самолет оказался прост в пилотировании и был способен выполнять все фигуры высшего пилотажа, как и обычные истребители. Некоторые трудности возникали лишь при взлете и посадке, в первую очередь из-за необычной схемы шасси, имеющего сбрасываемую взлетную тележку и выпускаемую посадочную лыжу. Сделать заключение о боевой эффективности Ме 163 только на основании результатов безмоторных испытаний было невозможно, однако имевшаяся официальная немецкая информация о наборе самолетом высоты 12000 м за 3,5 минуты и достижение скорости до 950 км/ч на большой высоте производили сильное впечатление.
Руководство НКАП не горело желанием копировать Ме 163, но и отмахнуться от проблемы перехвата тяжелых высотных бомбардировщиков нового потенциального противника тоже не могло. Специалисты ВВС и ПВО внимательно изучили опыт Германии по отражению американских и британских тяжелых бомбардировщиков и не могли не отметить наличия у немцев ракетных перехватчиков. Поэтому при разработке плана опытного самолетостроения на 1946 год был поставлен вопрос о создании в СССР такого же типа самолета. В итоге в план включили два практически идентичных задания на разработку перехватчиков с ЖРД; для ОКБ А. И. Микояна (ОКБ-155) и ОКБ С. А. Лавочкина (ОКБ-301).
Максимальная скорость у земли нового самолета ОКБ-155 должна была быть равной 1100 км/ч, на большой высоте — 1000 км/ч, время набора высоты в 17000 м 3,2 мин, длительность полета: на форсированном режиме 5 мин, на минимальном не менее 18 мин, вооружение предусматривалось из 2 пушек калибра 23 мм, срок выхода опытной машины на летные испытания — ноябрь 1946 года.
К этому моменту ОКБ Л.С. Душкина добилось, пожалуй, наибольших успехов, разработав самые мощные на тот момент в нашей стране ЖРД: в 1942 году Д-1А-1100, имеющий тягу 1100 кгс, для самолета БИ, затем в 1944 году — РД-2М с возросшей до 1400 кгс тягой для самолета «302». Но эти двигатели имели низкую надежность. А.М. Исаев модернизировал двигатель Д-1А-1100, особенно в части повышения надежности, и довел его ресурс до 1 часа. Под новым обозначением РД-1М он успешно прошел госиспытания в 1945 году.
В.П. Глушко разработал ускоритель РД-1, развивавший тягу 300 кгс, для использования на поршневых истребителях Яковлева и Лавочкина и предполагал создать трех- и четырехкамерные ЖРД с увеличенной в 3-4 раза тягой на его основе. Но эти планы остались неосуществленными: с началом работ по копированию ФАУ-2 В.П. Глушко было поручено заниматься двигателем для нее.
Тем временем Л.С. Душкин создал новый мощный двухкамерный ЖРД РД-2МЗВ. Этот двигатель работал на керосине и азотной кислоте. Основной его особенностью являлось наличие двух камер — большой с тягой в 1100 кгс и малой (300 кгс). Это позволяло производить взлет и подъем на высоту с использованием максимальной тяги двух камер, после чего отключать большую камеру и выполнять горизонтальный полет, обнаружение и атаку цели используя тягу только малой камеры, значительно экономя при этом топливо и увеличивая продолжительность полета.
Первоначально планировалось установить этот двигатель на поликарповский перехватчик «Малютка», спроектированный еще в 1944 году. Однако скоропостижная кончина Н.Н. Поликарпова не дала возможность закончить работу. И вот теперь этот двигатель предназначался для установки на новые ракетные перехватчики А.И. Микояна и С.А. Лавочкина. На госиспытаниях РД-2МЗВ, проведенных в мае 1945 года, общая тяга двух камер составила 1500 кгс, номинальная — 1250 кгс и минимальная — 500 кгс. Максимальная тяга малой камеры была равна 300 кгс, минимальная — 100 кгс. Масса ЖРД в сборе с агрегатами не превышала 225 кг.
Как только в ОКБ-155 и ОКБ-301 взялись за проектирование, выяснилось, что специалисты ЦАГИ ничего нового им дать пока не могут. Хотя институт уже располагал разнообразными трофейными материалами по германским исследованиям схем высокоскоростных летательных аппаратов, в том числе с крыльями имеющими стреловидность, ЦАГИ должен был провести большой комплекс собственных исследований и сам всё изучить, и только после этого выдавать рекомендации. Это было совершенно необходимо как с технической, так и с «политической» точки зрения — доверять документам недавнего противника было далеко небезопасно. Осложнял задачу и тот факт, что в распоряжении сотрудников ЦАГИ была единственная скоростная труба Т-106 со скоростью потока более 900 км/ч, да и та больше простаивала из-за постоянных отключений электроэнергии. Строительства более скоростных труб пока и вовсе не предвиделось. Поэтому было решено отказаться от первоначально планировавшегося стреловидного крыла (20°) в пользу прямого тонкого. Аналогичное решение приняли и в ОКБ-301. Отсутствие необходимого опыта у специалистов ЦАГИ в этом вопросе было подтверждено и летом 1946 года, когда в МАП рассматривался проект реактивного самолета А.С. Москалева.
В декабре 1946 года в ОКБ-301 закончили эскизное проектирование и построили макет перехватчика, получившего номер «162». Однако целесообразность ракетного самолета вызывала у Лавочкина большие сомнения, и он прекратил работы над этим проектом.
В то же время А.И. Микоян от воплощения в металле своего ракетного самолета-перехватчика, получившего шифр И-270, не отказался. Фактически его разработка была начата в ноябре 1945 года. Машина предназначалась для истребительных частей ПВО, защищающих стратегические гражданские объекты и военные базы. К началу апреля 1946 года была разработана компоновка перехватчика, получившего заводское наименование «самолет Ж», и началось изготовление чертежей для изготовления макета. Ведущим инженером по новой машине был назначен В.М. Беляев. После продувок ЦАГИ порекомендовало удлинить носовую часть фюзеляжа, чтобы придать ей более аэродинамическую форму. В мае макет был готов, и состоялся предварительный показ его военным представителям, которые высказали ряд замечаний. По принятым предложениям военных проект доработали к концу мая 1946 года.
Согласно расчетам, ракетный перехватчик должен был достигать скорости на уровне земли в 1000 км/ч, на средних высотах — 990 км/ч, на 11000 м — 930 км/ч и на 15000 м — 935 км/ч. Высоту в 15000 метров машина должна была набирать за 181,25 с. Практический потолок — 18000 м. Максимальная длительность полета на большой высоте должна была составить 4,89 мин. Посадочная скорость 137 км/ч. Для увеличения продолжительности полета МАП обязывало Л.С. Душкина изготовить и провести испытания ЖРД РД-2МЗВ с увеличенным до 1 часа ресурсом. В 1946 году НИИ-1 планировал форсировать тягу РД-2МЗВ до 2000 кгс. Стоит отметить, что со временем, прямое крыло все же рассчитывали заменить стреловидным, это, по мнению конструкторов, с учетом применения форсированного двигателя, позволяло достичь скорости в 1100 км/ч.
Две пушки НС-23 вместе с боезапасом размещались под герметической кабиной летчика. Пилот защищался спереди 8-мм бронеплитой и 15-мм бронестеклом. На самолет планировалась установка катапультного кресла, для аварийного покидания самолета летчиком. Две камеры сгорания ЖРД РД-2МЗВ были расположены в хвостовой части самолета, вертикально. Полный запас топлива и окислителя составлял 2120 кг. Большое внимание было уделено защите конструкции И-270 от разрушающего действия агрессивных паров азотной кислоты. Была разработана специальная кислотостойкая арматура и противокислотные покрытия. Все дюралевые детали (анодно-оксидированные), находящиеся в агрессивных зонах, имели несколько защитных покрытий, число слоев которых могло доходить до девяти.
Согласно утвержденному графику разработки и изготовления самолета «Ж», выкатка первой машины на аэродром планировалась на 20 октября 1946 года. Но в связи с многочисленными переработками проекта перехватчика только ко 2 октября были закончены рабочие чертежи и завершена сборка носовой части с герметической кабиной, которую необходимо было испытать в термобарокамере. К этому моменту начались и статиспытания хвостового оперения. Кроме того, темпы работ были значительно снижены, так как основная рабочая сила была откомандирован на авиазавод №1, для форсирования постройки головной серии реактивного истребителя МиГ-9. Поэтому установленные сроки выдержать не удалось.
Из трех заложенных в постройку самолетов было достроено два. Первый из них, «Ж-1», вывели на испытания 28 декабря 1946 года. Поскольку поставка летного экземпляра ЖРД задерживалась, на машине был смонтирована макетный двигатель, что не давало возможности приступить к проведению полноценных летных испытаний, и их пришлось разделить на два этапа.
В ходе первого этапа, «безмоторного», осуществляли буксировку перехватчика специально оборудованным самолетом Ту-2. Для этих полетов И-270 облегчили, сняв все излишние грузы, в том числе макетный двигатель, топливные баки, проводки питания ЖРД и пушки. Безмоторные испытания самолета «Ж-1» начали 3 февраля 1947 года. Необходимо сказать, что планерным испытаниям предшествовала предварительная подготовка. В январе были проведены наземные буксировки И-270 с отцепкой на скорости, в ходе которых были осуществлены подлеты на высоту до 2-х метров, а 3 февраля перед началом первого этапа испытаний В.Н. Юганов выполнил подготовительный полет на поршневом истребителе Як-9. Последний, также буксировался за Ту-2, а для получения характеристик устойчивости, аналогичных расчетным характеристикам самолета «Ж-1» машина была нагружена свинцовыми болванками.
В безмоторных полетах расцепка И-270 с буксировщиком осуществлялась на высотах от 5000 до 7000 м, после чего опытная машина совершала планирующий полет и посадку. В ходе свободных полетов была достигнута максимальная приборная скорость, равная 600 км/ч, минимальная составила 220 км/ч. Всего было выполнено 11 полетов на буксире.
8 мая 1947 года на втором изготовленном самолете, получившем шифр Ж-2, был установлен летный экземпляр двигателя РД-2МЗВ, что дало возможность приступить к следующему этапу испытаний. Однако 16 июля в ходе отработки силовой установки на земле взорвалась малая камера. Была повреждена хвостовая часть самолета, и он был отправлен в ремонт, законченный 2 августа.
Первый самостоятельный взлет второго экземпляра И-270 состоялся в конце дня 2 сентября 1947 года. Взлет с помощью ЖРД был произведен нормально, машина набрала высоту 3000 м, затем следуя заданию, пилот перевел самолет в планирующий полет и стал строить заход на посадку. Однако из-за неточного расчета посадка была произведена вне аэродрома, у реки. В результате первый семиминутный полет оказался и последним. У машины была разбита носовая часть. К счастью, летчик не пострадал. Было решено машину не восстанавливать.
К этому времени и на первый экземпляр И-270 (Ж-1) смонтировали кондиционный двигатель, и 14 августа перехватчик поступил в ЛИИ на летные испытания. После завершения подготовки и наземной отработки, 29 сентября была выполнена рулежка, а через пять дней произведен первый вылет. Однако на посадке, у И-270 (Ж-1) не вышло шасси, и летчик-испытатель В.Н. Юганов был вынужден посадить самолет на фюзеляж. Благодаря мастерству пилота машина получила минимальные повреждения.
Продолжительность первого полета составила 12 минут. Длина и время разбега соответственно составили 697 м и 20 с, скорость отрыва 230 км/ч. Большая камера двигателя была отключена через 130,5 с, когда самолет находился на высоте 4500 м. Была достигнута скорость в 615 км/ч на высоте 3000 м. К сожалению, неудачи продолжались. 21 октября после окончания ремонта при пуске ЖРД на взлетной полосе взорвалась большая камера, в результате чего у двигателя вырвало сопло. Самолет вновь был отправлен в ремонт, который завершили к концу ноября.
В начале 1948 года на И-270 (Ж-1) были закончены все работы по подготовке его к полету. Правда, дальнейшие испытания пришлось приостановить, так как эксплуатация ЖРД, использующего кислоту, в зимних условиях не была отработана. После каждого вылета требовалась промывать водой всю систему, что невозможно было делать на морозе. Кроме того, отсутствовала погода для высотных полетов. Поэтому А.И. Микояном по согласованию с Л.С. Душкиным было дано указание полеты остановить и законсервировать машину до весны 1948 года.
Однако к этому моменту руководству МАП стало уже вполне ясно, что ракетный двигатель при том уровне развития техники непригоден для нормальной эксплуатации в строевых частях ВВС и ПВО, следовательно, было решено сосредоточить усилия на самолетах с турбореактивными двигателями, что и стало последней точкой в истории И-270.
Источники:
Беляков Р., Мармен Ж. Истребитель И-270 // Самолёты «МиГ» 1939—1995. М.: АВИКО ПРЕСС, 1996. С. 56-72.
Багратинов В. Крылья России. М.: ЭКСМО, 2005. С. 629-630.
Арсеньев Е. Серов Г. Истребитель И-270. Быстрее всех, выше всех // Самолеты мира. 2003. №1. С. 6-17.
Арсеньев Е. Истребитель И-270 // Крылья Родины. 2007. №11. С. 12-15.
Шавров В. История конструкций самолётов в СССР 1938—1950 гг. М.: Машиностроение, 1988. С. 320-321.
Информация