Глава 6 Сверхзвуковой истребитель: фантастика или реальность
Глава 6
Сверхзвуковой истребитель: фантастика или реальность
Особое техническое бюро НКВД
В 1937 году очередная волна репрессий обрушилась на граждан Советского Союза. Среди «врагов народа» и в этот раз оказалось немало военачальников и специалистов в области военной техники, в том числе и самолетостроения. Существует немало версий появления данного «контингента» среди граждан СССР, и по одной из них, связанной с именем Михаила Тухачевского, это дело немецких спецслужб, заинтересованных в ослаблении обороноспособности Советского Союза накануне передела политической карты мира.
События 1937 года, на мой взгляд, есть не что иное, как повторение сценария, разработанного в Германии во время Первой мировой войны с целью вывести Россию из той «бойни». Ведь манипуляция общественным сознанием является важнейшим инструментом политики в любом государстве. При этом предполагалось высвободившиеся немецкие войска направить на борьбу с Антантой. В целом этот сценарий удалось реализовать, но, видимо, тогда никто не мог предположить, что все завершится не только разгромом Германии, но и Октябрьским переворотом 1917 года.
Еще в 1934 году нарком обороны К.Е. Ворошилов, возмущенный чрезмерными усилиями «компетентных органов» по поиску «врагов народа», вынужден был 5 августа написать в Политбюро ВКП(б) Кагановичу:
«В результате ряда чисток мы, начиная с 1930 г., уволили из ВВС РККА «по социальному происхождению и политико-моральному несоответствию свыше 2000 человек летно-технического состава и в основном выгнали действительно враждебных и политически ненадежных людей.
Неизбежным спутником этих чисток являлось большое дергание и трепетание летно-технического состава, в особенности тех товарищей, которые из-за разных хвостов (родственники, происхождение и пр.) находятся под подозрением.
Надо прямо сказать, что непрекращающийся «розыск» сомнительных элементов уже сейчас вредно отражается на политико-моральном состоянии многих наших командиров-летчиков.
Я считаю необходимым решительно отказаться от системы этих постоянных «розысков» как от безусловно вредного в данных условиях метода укрепления наших воздушных сил.
Самая драконовская чистка не избавит нас от известного количества маскирующихся врагов, которые еще долгое время будут поставлять нам постепенно исчезающие с исторической сцены враждебные классы. Это неизбежно. В период, когда идет бурный процесс социальной ломки, об абсолютной гарантии непроникновения даже в армию отдельных враждебных элементов не может быть речи…»
В самолетостроении все началось в 1937 году с разгрома отдела опытного самолетостроения ЦАГИ — крупнейшего конструкторского бюро, возглавлявшегося А.Н. Туполевым. Вслед за Туполевым в разряд «врагов народа» попали его ближайшие сподвижники, весьма далекие от политики люди, В.М. Петляков и В.М. Мясищев, а также известные моторостроители Б.С. Стечкин и А.Д. Чаромской. 14 января следующего года был арестован Р.Л. Бартини, затем последовала очередь В.А. Чижевского и К.А. Калинина, единственного из главных конструкторов авиационной техники, расстрелянного в 1938 году. Заносили «топор» и над головой Н.Н. Поликарпова, но, по преданиям, на его защиту встал сам И.В. Сталин.
В итоге многие конструкторские коллективы потеряли своих лидеров, и на их место пришли зачастую молодые и, как следствие, менее опытные конструкторы. За примерами далеко ходить не надо. Достаточно вспомнить историю со скоростным бомбардировщиком СБ, когда все усилия А.А. Архангельского, ближайшего соратника Туполева, пытавшегося на его базе сделать современную машину, оказались тщетны. Не был в полной мере востребован военными и ближний бомбардировщик Су-2, созданный под руководством П.О. Сухого. Остался без «хозяина» и тяжелый бомбардировщик ТБ-7, получивший впоследствии обозначение Пе-8.
Однако немцы просчитались. Не всех заключенных специалистов ожидала участь Блюхера, Тухачевского и Калинина. Многим удалось выжить благодаря созданию в Наркомате внутренних дел (НКВД) тюремных особых технических отделов, занимавшихся разработкой военной техники.
Как известно, одним из первых авиаконструкторов в тюрьму попал Владимир Михайлович Петляков. Но «почивать» на нарах ему долго не пришлось. В начале 1938 года две группы арестованных инженеров почти одновременно выступили с инициативой разработать перспективные авиадвигатели и самолеты. Судя по всему, идея создания тюремных конструкторских бюро исходила не от арестованных специалистов, а от руководства НКВД. Инженерам оставалось лишь сформулировать свои предложения, которые направили для изучения в Наркомат оборонной промышленности (НКОП), куда входило в те годы все авиастроение.
В итоге М.М. Каганович, возглавлявший авиационную промышленность, сначала высказался за разработку под руководством А.Д. Чаромского авиационного дизеля, получившего впоследствии обозначение М-30, а 13 марта 1938 года отправил наркому внутренних дел Н.И. Ежову ответ по поводу создания новых самолетов. В письме он сообщал, в частности:
«Ознакомившись с предложением арестованных конструкторов-самолетчиков, считаю целесообразным оформить их в группу…
«Самолет сопровождения» необходим с максимальной скоростью не менее 500 км/ч. Нормальная дальность полета — 2500 км… При разработке необходимо предусмотреть возможность использования этого самолета в качестве скоростного штурмовика…
«Самолет атаки» нужен для встречи и боя с бомбардировщиками противника на больших высотах. А также для того, чтобы он был в состоянии противостоять имеющимся самолетам подобного типа (французский «Анрио-20», немецкий «Дорнье-17», американский «Белл-ХФМ-1») и вести успешно бой с современными бомбардировщиками типа немецкого «Хейнкель-111а»…
При проектировании самолета необходимо предусмотреть возможность использования его в качестве пикирующего бомбардировщика и штурмовика.
Одновременно считаю целесообразным привлечь группу арестованных конструкторов к модификации машины ТБ-7 на основе опыта проведения заводских и государственных испытаний по улучшению ее летно-технических данных и переводу этой машины на американскую технологию, обеспечив повышение скорости до 500 км/ч…»
К моменту отправки этого письма одни заключенные конструкторы находились в лагерях НКВД, в том числе и в подмосковном Болшево (ныне город Королев), а другие — в Бутырской тюрьме. Руководство НКВД первоначально предлагало использовать для этой цели территорию опытного завода № 156. В первом варианте письма Н.И. Ежову М.М. Каганович высказался против этой затеи, мотивировав тем, что создание там тюремного конструкторского бюро будет мешать выполнению плана опытных работ. Однако НКВД поступил по-своему, и на верхних этажах здания завода № 156, расположенного на пересечении улицы Радио и набережной Яузы (ныне носящей имя А.Н. Туполева), организовал Особое техническое бюро.
Судя по тому, что в вышепроцитированном письме наркому Н.И. Ежову упоминается самолет ТБ-7, инициатива создания обоих самолетов исходила от В.М. Петлякова, являвшегося, как известно, главным конструктором тяжелого бомбардировщика ТБ-7.
Предложение же по «самолету атаки», судя по всему, стало основой для созданного под руководством В.М. Петлякова первого реального самолета тюремного конструкторского бюро — высотного истребителя с герметичной кабиной.
Это один из самых темных периодов истории отечественного самолетостроения, и пролить на него свет помогли воспоминания А.М. Изаксона, впоследствии самого ближайшего помощника Петлякова:
«В конце 1938 года я встретился с Петляковым в одной из камер Бутырской тюрьмы… Тут я с ним сошелся поближе. Все мы начали работать по самолету.
В начале 1939 года наша маленькая конструкторская организация была оформлена в виде специального КБ. Главным конструктором стал В.М. Петляков, а я был назначен его заместителем. Все это происходило под эгидой Особого технического бюро НКВД…
Машина называлась «100». Почему «СТО» — трудно даже сказать. Некоторые расшифровывали как Спецтехотдел. Некоторые воспринимали как новую систему нумерации».
Как видим, о Бартини здесь не упоминается, как не было еще и ЦКБ-29. Существовали лишь разрозненные группы заключенных специалистов.
Поскольку речь зашла о В.М. Петлякове, то справедливости ради следует сказать, в тюрьме под его руководством был создан высотный истребитель «100», а затем на его базе — пикирующий бомбардировщик Пе-2, самый массовый самолет этого класса в годы Великой Отечественной войны.
«Проработав» больше года на «стройках коммунизма» во всесильном ГУЛАГе (Главном управлении лагерей) НКВД, Бартини попал для восстановления потерянного здоровья в подмосковное Болшево. Там, по предложению заключенных Б.С. Стечкина, А.Н. Туполева и Н.М. Харламова, сделанному в ноябре 1939 года, начали формировать Особое техническое бюро (ОТБ) НКВД, больше известное как ЦКБ-29.
По свидетельству очевидцев и, видимо, самого Бартини, в ЦКБ-29 ему одновременно с консультациями по созданию самолета ДБ-240 предложили разрабатывать под руководством Туполева будущий фронтовой бомбардировщик Ту-2.
В ходе разработки будущего Ту-2 у Бартини с Туполевым произошел инцидент, описанный в воспоминаниях Л.Л. Кербера — ближайшего соратника Андрея Николаевича. На одном из совещаний зэков Роберт Людвигович на основании глубоких расчетов показал на графиках и предупредил, что самолет Туполева при заложенных численных значениях проектных параметров не может развить скорость полета, заданную тактико-техническими требованиями. На что взвинченный Туполев вспылил:
— Дурак! И графики твои дурацкие!
— Сам дурак! — неожиданно для всех ответил всегда сдержанный Роберт Людвигович.
Это событие могло произойти в подмосковном Болшево в период между ноябрем 1939 года и январем 1941-го, когда самолет «103», будущий Ту-2, совершил свой первый полет.
Разработка бомбардировщика «103» велась фактически подпольно до середины июня 1940 года, без постановления Комитета обороны, но по приказу Наркомата авиационной промышленности. Заданием предусматривалось, в частности, достижение скорости 720 км/ч на высоте 10 000 метров (это соответствовало числу М=0,67) с 1800-сильными моторами М-120ТК-2. При этой скорости следовало учитывать сжимаемость воздуха, чем, видимо, пренебрегли туполевцы.
Возможно, этот эпизод был рассказан Виктору Павловичу в приватной беседе, поскольку в книге Леонида Львовича Кербера «Туполев» об этом нет ни слова.
Скорее всего, именно после этого случая Бартини отказался от предложения Туполева, обещавшего более или менее спокойную жизнь.
Примерно в это же время в недрах ЦКБ-29 начали формировать отдельные конструкторские бюро, в том числе и КБ-4, которое возглавил Д.Л. Томашевич — бывший заместитель «короля истребителей» Н.Н. Поликарпова и получивший срок за гибель В.П. Чкалова.
Д.Л. Томашевич родился в 1899 году. Свое детство и молодость провел в Киеве. В 1926 году окончил Киевский политехнический институт и поступил на работу на авиаремонтный завод. Проработав в Киеве несколько лет, Дмитрий Людвигович переехал в Москву и определился в КБ Поликарпова. В 1936 году его назначили ведущим инженером по ремонту самолета И-15бис, спустя год — заместителем главного конструктора по многоцелевому самолету «Иванов», способному решать задачи штурмовика, бомбардировщика и разведчика. Одновременно он разрабатывал убирающееся шасси для истребителя И-153. Затем он возглавил создание истребителя И-180.
В послевоенные годы под руководством Томашевича была создана первая отечественная управляемая авиационная ракета РС-1-У класса «воздух — воздух».
Осенью 1940 года Дмитрий Людвигович предложил проект истребителя «110». Вошел в состав КБ-4 и Бартини.
26 ноября 1940 года нарком Шахурин докладывал Сталину:
«В соответствии с Вашим указанием группой арестованных специалистов <…> ОСБ (Особое бюро, больше известное как ЦКБ-29. — Прим. авт.) под руководством Томашевича Д.Л. проектируется одноместный истребитель ВИ-1 (с мотором М-105П-Ф с ТК).
ВИ-1 проектируется в двух вариантах — с гермокабиной (ГК) и без гермокабины. Оба варианта имеют общую схему… Самолеты будут отличаться только передней частью фюзеляжа».
Истребитель И-110, созданный в тюремном ЦКБ-29
По расчетам, эти машины (с гермокабиной и без нее) могли развивать скорость 650 и 655 км/ч соответственно. На высоту 8000 метров они могли подниматься за 10 и 9,5 минуты и летать на расстояние до 1750 км. Вооружение планировалось из 23-мм пушки и четырех пулеметов, два из которых — крупнокалиберные.
За день до нового, 1941 года вышло постановление СНК о постройке третьего экземпляра истребителя в высотном варианте с гермокабиной и двигателем М-107П, оснащенным турбокомпрессором. Этот самолет должен был развивать скорость до 670 км/ч на высоте 7000 метров и подниматься на 8000 метров за девять минут. Расчеты показали, что его дальность достигнет 1590 км.
Спустя девять дней по приказу НКАП постройку ВИ-1, более известного как самолет «110», или И-110, возложили на завод № 156, при этом первые две машины переориентировали на двигатели М-107П. Летом 1941 года состоялась защита эскизного проекта. Впереди была постройка машины, но начавшаяся война нарушила все планы мирного времени.
Часть ЦКБ-29 эвакуировали в Омск, разместив на заводе № 289. В итоге срок предъявления машины сместили на июль 1942 года, при этом окончательно решили строить истребитель с перспективным, как тогда казалось, мотором М-107. Однако и в этот срок не уложились, предъявив самолет военным лишь осенью 1942 года.
НИИ ВВС, где испытывался истребитель Д.Л. Томашевича, в то время находился в эвакуации в Свердловске (ныне Екатеринбург). Ведущими по машине были инженер В.Ф. Болотников и летчик-испытатель П.М. Стефановский. Однако, вопреки ожиданиям, достигнуть заявленных данных не удалось.
Самолет развивал скорость не более 610 км/ч. Это, безусловно, было больше, чем могли серийные отечественные машины аналогичного назначения, но явно недостаточно для двигателя М-107. Главными причинами этого были завышенный взлетный вес (3980 кг) и недостаточная (1300 л.с.) мощность двигателя из-за его плохого охлаждения. И это несмотря на то, что Дмитрий Людвигович предпринял все меры для обеспечения нормальной работы мотора. В частности, И-110 отличался огромным воздухозаборником, но это особого эффекта не дало.
Вслед за созданием истребителя «110» летом 1942 года в КБ-4 был разработан эскизный проект легкого и дешевого противотанкового самолета «Пегас». Самолет проходил испытания, но дальше постройки пяти опытных экземпляров дело не пошло. Был ли привлечен к этой работе «сотрудник» КБ-4 Бартини — неизвестно, но исключать это нельзя, поскольку квалифицированных специалистов в те годы катастрофически не хватало и опыт Роберта Людвиговича мог пригодиться. В пользу этого предположения говорит тот факт, что после закрытия ЦКБ-29, просуществовавшего до конца 1942 года, и освобождения Томашевича КБ-4, превратившееся в 4-й спецотдел НКВД, возглавил Бартини, который полностью отмотал свой срок и вдобавок был понижен в правах еще на пять лет.
Одновременно с участием в проектах Д.Л. Томашевича Роберт Людвигович приступил к реализации собственных замыслов.
Концепция газодинамического единства
Прежде чем приступить к описанию событий, сопровождавших проектирование реактивного самолета Бартини, стоит кратко остановиться на работах его предшественников. Как ни странно, но первый полет с использованием реактивной тяги состоялся в 1910 году на самолете с мотокомпрессорным двигателем, построенном под руководством Анри Коанда. Но пионерами этого направления в авиации по праву считаются немцы. Напомню, что первые самолеты: Не-178 с турбореактивным двигателем и Не-176 с жидкостно-реактивным двигателем ЖРД — взлетели в 1939 году.
Занимались этим вопросом и в Советском Союзе. Первый полет с использованием реактивной тяги состоялся 28 февраля 1940 года с подмосковного аэродрома Подлипки. В тот день летчик-испытатель В.П. Федоров взлетел на ракетоплане РП-318, буксируемом за самолетом П-5. На высоте 3000 метров пилот отцепился от самолета и запустил ЖРД. Тогда мы еще не знали об опытах в Германии и в меру своих возможностей пытались решить задачи, связанные с полетом реактивного самолета.
Два года спустя взлетел прототип ракетного истребителя-перехватчика БИ, созданного А.Я. Березняком и А.М. Исаевым под общим руководством В.Ф. Болховитинова. Эту дату принято считать отправной точкой в истории отечественной реактивной авиации. Но я думаю, эту ошибку надо исправлять, поскольку первый полет все же состоялся в 1940 году на ракетоплане С.П. Королева.
Ракетоплан РП-318 — это, по сути, тот же самолет, только стартующий с помощью буксировщика. Тогда это был самый простой путь по исследованию полета реактивного летательного аппарата, и он был проложен Сергеем Павловичем, но реализован, когда великий творец отбывал свой срок в ГУЛАГе по 58-й (политической) статье.
В 1941 году в Омске, куда был эвакуирован завод № 156 с тюремным конструкторским бюро ЦКБ-29, Бартини начал прорабатывать предложение по реактивному самолету «Р», став третьим конструктором в Советском Союзе, пытавшимся создать подобную машину.
Если присмотреться к проектам летательных аппаратов, разработанных под руководством Роберта Людвиговича, то можно обнаружить общую черту. Начиная со «Сталь-7» конструктор стремился, чтобы как можно больше агрегатов планера создавало подъемную силу при минимальном лобовом сопротивлении. В «Сталь-7» это прежде всего поперечное сечение фюзеляжа, близкое к треугольному, плавно сопрягавшемуся с широким центропланом. В первом послевоенном самолете Т-117 — широкий фюзеляж, также вносивший существенный вклад в повышение аэродинамического качества. По тому же пути Роберт Людвигович пошел и в годы войны, предложив проект «Р».
Для самолета «Р» была предложена несущая система типа биплана Буземана, не создающая волновое сопротивление и представляющая собой плоский прямоточный двигатель, в котором горючее и окислитель поступали вдоль размаха крыла в виде перегретых паров. Камеры сгорания изнутри выложены тонкими трубами прямоточного котла, по которым под высоким давлением проходили горючее и окислитель по принципу противотока к инжектору.
Таким образом, на старте двигательная установка работала как жидкостно-реактивный двигатель (ЖРД) с подсосом воздуха, а при больших скоростях — как прямоточный воздушно-реактивный двигатель с использованием инжекции паров горючего. Проведенные опыты с инжектором такого рода подтвердили правильность предложенной концепции.
По образному выражению И. Берлина, это была концепция «газодинамического единства планера и силовой установки».
Много лет спустя, и особенно на рубеже 1950—1960-х годов, задачи тесного взаимодействия планера, силовой установки и воздушного потока, обтекающего летательный аппарат, стали доминирующими не только в работах Бартини, но и предметом исследований, направленных на создание сверхзвуковых самолетов. Достаточно отметить такие проекты, как пассажирский самолет Ту-144, бомбардировщик-ракетоносец Ту-160, многоцелевой Т-4 ОКБ П.О. Сухого, аналог американского ХВ-70 «Валькирия» и др. Особенно остро этот вопрос стоит и сегодня при проектировании гиперзвуковых летательных аппаратов с воздушно-реактивными двигателями, и Бартини в этом отношении был первопроходцем.
Все, кто работал в оборонных отраслях промышленности Советского Союза, знают, что информация, содержащая секретные сведения, записывалась в «спецблокноты», в годы войны они именовались как «спецтетради» с грифом «секретно» и «фирменным» штампом:
Суть своего предложения Бартини изложил в «Объяснительной записке по определению летных данных самолета «Р», подготовленной в эвакуации в Омске и датированной 21 января 1941 года, откуда следует, в частности:
«Основная идея заключается в следующем:
1. Для рациональной компоновки реактивного двигателя с самолетом целесообразно создать машину, в которой струя двигателя и самолета взаимодействуют т. о., что(бы) интерференция увеличила тягу, уменьшила сопротивление и увеличила подъемную силу.
Такая схема осуществима путем расположения вытянутой вдоль размаха выходной щели газов реактивного двигателя на верхней стороне крыла. Тогда разряжение, созданное крылом, увеличивает скорость истечения газов реактивного двигателя, обдув же верхней стороны крыла дает уменьшение сопротивления и увеличение подъемной силы.
Данное обстоятельство, а также отсутствие винта и большое уменьшение веса машины в полете приведут к созданию самолета особой схемы.
2. Для улучшения работы воздушно-реактивного двигателя, в особенности на больших скоростях, целесообразно использовать кинетическую энергию перегретых паров топлива, вводимых в камеру сгорания. Мощность струи этих перегретых паров значительна. Если, например, на взлете расход топлива 2 кг/с и скорость его паров 1220 м/с, то их мощность равна 2000 л.с., что может быть использовано для увеличения компрессии в двигателе.
Наддув может быть осуществлен двумя различными путями:
а) непосредственно струями паров топлива через инжекцию при низком КПД компрессора, но при минимальном весе механизмов;
б) с помощью аксиального нагнетателя, приводимого в движение парами топлива, при высоком КПД, но при большом весе механизмов». (Архив Научно-мемориального музея Н.Е. Жуковского. Ф. Бартини, 5267, Д. 198.)
Как известно, одной из трудностей при выполнении аэродинамического расчета околозвукового самолета в те годы было определение волновой составляющей лобового сопротивления. Бартини, рассчитывая аэродинамические характеристики проекта «Р», как следует из той же пояснительной записки, «определял внешнее сопротивление <…> с учетом влияния числа Маха на Сх (коэффициент лобового сопротивления. — Прим. авт.) по эмпирическим данным…
В папке № 4 получен новый метод расчета тяги реактора при заданном геометрическом и термическом профиле канала. Этот метод дает более строгое решение величин, определяющих тягу, применение графического метода для решения дифференциального уравнения dV/ds упрощает технику вычисления». (Архив Научно-мемориального музея Н.Е. Жуковского. Ф. Бартини, 5267, Д. 199.)
Во многих публикациях о Бартини можно прочитать, что машина «Р» была предложена по схеме бесхвостка с крылом переменной по размаху стреловидности и двухкилевым вертикальным оперением на его концах. Лично я не встречал в архивах схему этого самолета, но документы, с которыми я работал, подтверждают лишь наличие на крыле шайб (высотой 1 метр) и сложную конфигурацию крыла средней относительной толщиной 8 процентов. Более того, как следует из упомянутой пояснительной записки, расчетная скорость самолета «Р» не должна была превышать 1250 км/ч на высоте 10 000 метров, а продолжительность полета не более 30 минут. Получается, что в январе 1941 года Бартини вполне серьезно рассматривал возможность полета со скоростью в 1,15, превосходившую звуковую. В то же время Роберт Людвигович очень осторожно относился к полученным результатам и в том же документе, подстраховав себя, приписал: «Учитывая предварительный характер расчетов, можно полагать, что максимальные горизонтальные скорости (будут) порядка 1000 км/ч».
Учел Бартини в своем предложении и вес вооружения, но поскольку все кончилось лишь прикидочными расчетами, то его состав не конкретизировался.
В любом случае сегодня это предложение выглядит просто фантастическим и не только потому, что оно было сделано, когда Красной Армии благодаря огромным усилиям удалось отбросить немецкие войска от стен Москвы. В своем предложении, а иначе это назвать нельзя, Бартини замахнулся на совершенно новые, еще не существовавшие технологии как проектирования летательных аппаратов, так и их изготовления.
В условиях, отличных от советских, предложение Роберта Людвиговича стимулировало бы развитие авиастроения путем расширения объема научно-исследовательских работ. Для этого требовалось прежде всего значительное финансирование и молодые высококвалифицированные специалисты. Ни тем ни другим в то время Советский Союз не располагал, а в тюрьме, тем более во время страшнейшей войны, говорить о каком-либо техническом прогрессе не приходилось.
В те годы область аэродинамики летательных аппаратов, способных летать с околозвуковой и тем более сверхзвуковой скоростью, еще не была исследована, а конструкторы, берясь за разработку скоростного истребителя, как правило, пытались совместить планер дозвуковой конфигурации с реактивным двигателем. Исключение составили лишь советские конструкторы Александр Москалев, Роберто Бартини и немец Александр Липпиш. Попытку создания реактивного самолета приписывают и Константину Калинину, но найденные впоследствии документы показывают, что его проект самолета с треугольным крылом есть не что иное, как… летающий автомобиль. Но если Москалев обосновал форму крыла в плане, использованного в проекте самолета САМ-4 «Сигма», исходя из поперечного сечения артиллерийского снаряда, то Липпиш пришел к идее треугольного крыла по аналогии с конусом Маха. Бартини же в проекте «Р» пошел дальше всех, предложив форму несущей поверхности, близкую к оживальной, позволяющую, как известно, существенно снизить лобовое сопротивление и сократить диапазон смещения аэродинамического фокуса при преодолении звукового барьера. Что это — предвидение, свойственное лишь гениям, подобным Леонардо да Винчи, или результат расчетов, сделанных на «коленках»?
О состоянии исследований в области аэродинамики сверхзвуковых скоростей можно судить по «справочнику авиаконструктора», вышедшему из печати в 1937 году. В этом фундаментальном трехтомнике выражение «сверхзвуковая скорость» упоминается лишь три раза. Сначала разъясняется, что «при скоростях полета, больших, чем скорость звука, возмущающее действие тела не простирается вне конической звуковой волны (волны Маха), представляющей собой огибающую всех сферических звуковых волн, возбужденных движущимся телом…
Чем скорее летит тело, тем острее угол Маха».
Затем в разделе, посвященном аэродинамике воздушных винтов, говорится, что «лобовое сопротивление крыла при увеличении скорости растет сначала медленно, а по мере приближения к критической скорости значительно быстрей. Есть ПРЕДПОЛОЖЕНИЕ (выделено авт.), что коэффициент лобового сопротивления будет возрастать до достижения скорости звука, а при дальнейшем ее увеличении будет несколько убывать, оставаясь все же выше, чем при малых скоростях».
Чтобы не быть голословным, скажу, что в Советском Союзе в то время имелось лишь две сверхзвуковых аэродинамических трубы: одна в ЦАГИ (Т-15) с рабочей частью размером 100 х 100 мм, а другая — в Харьковском авиационном институте — с цилиндрической рабочей частью диаметром менее 50 мм. Испытываемые модели иначе как миниатюрными назвать нельзя.
Этого было явно недостаточно, чтобы определить облик сверхзвукового самолета. Ведь в те годы не было полноценных экспериментальных установок — сверхзвуковых аэродинамических труб и оборудования с рабочей частью, позволявших исследовать обтекание простейших тел и тем более моделей самолетов, с точностью необходимой для выбора сложной формы несущей поверхности.
Так что советским инженерам в своей работе приходилось больше рассчитывать на свою интуицию, чем на результаты чьих-то исследований.
Создавая очередной самолет, конструктор не только заботится о его аэродинамике, но и пытается решить множество сложнейших задач, одной из которых является минимизация его веса. Значительная доля веса самолета приходится на его силовую установку, создаваемую в специализированных КБ и которую конструктор не в силах облегчить. Но Бартини и здесь нашел «золотую середину», поставив задачу разработать силовую установку совместно с планером, так, чтобы она стала его неотъемлемой частью — своего рода «крыло-двигатель».
Роберт Людвигович работал на будущее, искал нестандартные наиболее выгодные решения, но, к сожалению, по этой причине не находил сторонников среди «приземленных» чиновников.
Будущим инженерам, решившим посвятить себя авиации, хочется посоветовать не искать легких путей, иначе вы будете топтаться на одном месте. Смелее применяйте новые технические идеи и в то же время не превращайтесь в фантастов, не забывайте опыт Р.Л. Бартини.
Истребитель-перехватчик
Дальнейшим развитием идеи самолета «Р» стал истребитель-перехватчик «114Р», с чьей-то легкой руки получивший обозначение в советской печати Р-114. Самолеты «Р» и «114Р», на мой взгляд, разделять не следует, поскольку это были звенья одной цепи, свойственные одному проекту, только Бартини в поисках реальной конструкции пошел не по проторенному пути «от простого — к сложному», а по дороге «от сложного — к реальному», потратив на это около полутора лет.
«Если бы удалось создать самолет с вертикальной скоростью, равной уже достигнутой скорости пикирования, — рассуждал Бартини, — то дополнительно к существующим средствам противовоздушной обороны появилась бы зенитная авиация. Летчик-артиллерист выходит на огневые позиции со скоростью зенитного снаряда. Режим полета на больших скоростях изучен по опыту пикирующих истребителей. Значит, необходимо решить такую конструкторскую задачу — построить самолет, прочность которого при вертикальном подъеме будет такой же, как при пикировании».
Как свидетельствует И. Берлин, Роберт Людвигович анализировал барограммы полета снарядов разных калибров, выпущенных из зенитных орудий, и, разработав методику расчета вертикальных траекторий в среде переменной плотности, пришел к выводу, что тяговооруженность (отношение тяги двигателя к весу самолета) зенитного истребителя лишь ненамного должна превышать единицу.
Исходя из этого, в 1942 году Бартини предложил проект зенитного истребителя-перехватчика «114Р» с четырьмя жидкостно-реактивными двигателями конструкции В.П. Глушко тягой по 300 кгс. Как следует из отечественной технической литературы, крыло этого самолета имело угол стреловидности 33 градуса по передней кромке. На нем были предусмотрены устройство управления пограничным слоем крыла, инфракрасный локатор, разработанный К.Е. Полищуком, сбрасываемые после взлета колесные «тележки-шасси» и посадочная лыжа — полоз с амортизатором в виде резиновой воздушной камеры. Кроме этого, рассматривался старт перехватчика с аэроматки на высоте около 10 000 метров. Если при взлете с земли его расчетный потолок достигал 24 000 метров, то после отцепки от самолета-носителя — 40 000 метров!
Истребитель-перехватчик «114Р» (реконструкция М.В. Орлова)
Перехватчик «114Р» должен был развивать невиданную для тех лет скорость, соответствующую числу М=2! Все это по замыслам конструктора должно было обеспечить машине преимущество в бою над немецкими самолетами.
Я не видел графического изображения перехватчика, но имел удовольствие ознакомиться с «синьками» его безмоторного варианта «114Р-б», выполненного по классической схеме и датированного 17 января 1943 года. Судя по этому чертежу, планер имел управляемый стабилизатор, а для снятия усилий с ручки управления предусмотрели штурвал, с помощью которого изменялся угол установки горизонтального оперения.
Кстати, проект планера был утвержден (или согласован) известным до войны конструктором планеров А.А. Дубровиным, поскольку его фамилия фигурирует на «синьках». Особенностями планера «114Р-б», как, впрочем, и самолета, были герметичная кабина летчика и профили крыла, разработанные Бартини, так называемые дужки «Р».
Если на самолете предполагалось использовать связку ЖРД, разработанных под руководством В.П. Глушко также в тюремном конструкторском бюро, находившемся в годы войны в Казани, в виде эжекторного двигательного блока суммарной тягой 1200 кгс, то в перехватчике, вероятнее всего, она находилась в хвостовой части фюзеляжа.
«Следов» же устройства, предназначенного для управления пограничным слоем крыла, и узлов крепления двигателей на сохранившихся чертежах машины «114Р-б» обнаружить не удалось, хотя известно, что отсос пограничного слоя с крыла осуществлялся струями ЖРД.
Построить ни «114Р», ни его безмоторный вариант так и не удалось. В.Б. Шавров объясняет это тем, что чиновники из Наркомата авиационной промышленности сетовали на отсутствие экспериментальных данных по стреловидным крыльям. Тем не менее есть все основания считать, что проект «114Р», разработанный в 1942 году, является первым в мире реальным предложением по созданию самолета со стреловидным крылом, угол которого по линии фокусов составлял 35 градусов. Поясню, что при такой стреловидности крыла волновой кризис, связанный с образованием сверхзвуковых течений на его поверхности, начинается при числе «М», большем на 10 % по сравнению с прямым, свойственным дозвуковым летательным аппаратам. Впервые идею стреловидного крыла огласили в 1935 году доктор А. Буземан из Германии и профессор Т. Карман из США. Произошло это в Риме в ходе работы Международного конгресса по аэродинамике. Но это были результаты теоретических исследований. Первым же, кто предложил проект самолета с реактивным двигателем и стреловидным крылом, был Роберт Людвигович Бартини, обогнавший своих зарубежных коллег, но на этот отечественный приоритет почему-то до сих пор никто не обратил внимания.
Пользуясь случаем, следует отметить, что разработкой ракетных истребителей перехватчиков в годы Второй мировой войны занимались лишь в Советском Союзе, Германии, Японии и США. Наибольших успехов в этом направлении добились в странах с тоталитарными режимами, и прежде всего в Германии и Советском Союзе. Причем главными аргументами авиационных конструкторов были мнимая дешевизна и короткие сроки создания подобных машин. Так рассуждали, казалось, умудренные опытом В.Ф. Болховитинов и А.М. Исаев, создавшие первый и единственный в нашей стране ракетный истребитель-перехватчик «БИ». Самолет был построен с использованием дозвуковой аэродинамики, что негативно влияло на его управляемость после преодоления рубежа скорости, соответствующей числу М>0,6. Доводкой самолета занимались до 1946 года, но с опозданием осознали всю бесперспективность этого направления в авиации.
Сравнение возможностей самолета «БИ» и проекта «114» показывает, что последний, в силу значительно большей тяговооруженности, превзошел перехватчик Березняка и Исаева по летным характеристикам, но только на бумаге, поскольку его создание в годы было просто невозможно.
Более прогрессивным был проект перехватчика «302», разработанный в Реактивном научно-исследовательском институте под руководством М.К. Тихонравова. В крыле этого самолета использовали «махоустойчивые» профили, позволявшие существенно расширить диапазон управляемого полета, а для увеличения продолжительности полета — комбинированную силовую установку, состоявшую из ЖРД и прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД). Но, несмотря на то что в Советском Союзе был накоплен немалый опыт в создании и эксплуатации ПВРД, создать в срок необходимые двигатели для самолета «302» не удалось. Пришлось проект существенно переделать в вариант «302П» под ЖРД Д-1-А, но и с ним не заладилось. Для летных испытаний построили лишь его безмоторный вариант.
Была попытка создать ракетный истребитель-перехватчик в ОКБ Н.Н. Поликарпова, но преждевременная смерть конструктора не позволила довести проект «Малютки» до конца.
Аналогичное предложение по «зенитному перехватчику» сделал инженер Л.Г. Головин, впоследствии один из ведущих специалистов ЦНИИМАШ, но и он шел по пути создания самолета с дозвуковой аэродинамической формой.
Когда немцы поняли, что война для них может закончиться поражением, они стали усиленно разрабатывать «чудо-оружие», и среди многочисленных прожектов был вполне реальный вертикально стартующий истребитель-перехватчик «Наттер». Но советские войска приближались к логову германского фашизма куда быстрее, чем технический прогресс, и данные предложения сегодня можно рассматривать лишь как одну из возможных ветвей эволюции самолета-истребителя.
Единственное, что удалось сделать в Германии, так это создать истребитель-перехватчик Ме-163. Хотя эти машины и применялись в боевых действиях, сделать «погоду» на фронтах Второй мировой войны они не смогли.
Осенью 1943-го, когда положение советских войск на фронтах Великой Отечественной войны после Курской битвы существенно улучшилось, группу Р.Л. Бартини реорганизовали и специалистов передали в другие подразделения. Что касается Роберта Людвиговича, то с этого момента он занялся более реальными и, как тогда казалось, необходимыми стране проектами.
Основные расчетные данные самолетов с ракетными двигателями
Примечание. * Зафиксирована во втором полете.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.