Николай Якубович - Ла-7, Ла-9, Ла-11. Последние поршневые истребители СССР
Ожидалось, что прирост скорости первого варианта истребителя составит 100–140 км/ч, а второго — 215–290 км/ч, потолок возрастет на 4000 и 6500 метров соответственно. При этом продолжительность полета на высоте 14 км с использованием поршневого двигателя будет в пределах 15–20 минут. Но все эти проекты остались на бумаге.
Тем временем, в конце 1943 года московский филиал КБ Лавочкина срочно приступил к доработкам Ла-7 под жидкостный ракетный двигатель В. П. Глушко. Первый Ла-7Р-1 построили в октябре 1944 года на заводе № 381. В его хвостовой части находился ЖРД РД-1 с насосной системой подачи компонентов топлива с приводом от основного двигателя АШ-82ФН. Бак окислителя, вмещавший 270 кг азотной кислоты, находился в центроплане, а горючего (60 кг керосина) — в правой консоли крыла. При этом запас бензина для АШ-82ФН сократили до 210 кг. Управление ЖРД осуществлялось, как и у поршневого двигателя — с помощью рычага сектора газа и пускового крана (вентиля).
Заводские испытания Ла-7Р-1 начались в конце октября. Через несколько дней (ориентировочно в начале ноября) летчик-испытатель А. В. Давыдов выполнил на нем первый полет. О темпах испытаний можно судить по тому, что до 24 февраля 1945 года состоялось лишь 15 полетов, из них пять — с включением ЖРД, после чего самолету потребовался ремонт.
Установка ЖРД РД-1 на самолете «120».
Установка ЖРД, закрытая капотом.
Надежность двигателей оставляла желать лучшего. Причин для этого было достаточно. Прежде всего, несмотря на использование в силовой установке таких кислотостойких материалов, как чистый алюминий и его сплавы, а также нержавеющей стали, агрессивная кислота, попадая на некоторые агрегаты и узлы, безжалостно их разъедала, приводя в негодность.
Летные испытания второго Ла-7Р-2 с двигателем РД-1 начались 26 января 1945 года и продолжались до 27 марта. За это время было выполнено 19 полетов с двигателем, оснащенным эфиро-воздушным зажиганием. В течение двух месяцев ЖРД запускались 45 раз, из них шесть — в воздухе, и только в двух полетах сделали площадки со снятием характеристик машины.
Из 45 запусков двигатели РД-1 отказывали 15 раз, из них шесть — по вине зажигания, дважды менялись камеры сгорания.
Максимальный прирост скорости составил около 95 км/ч на высоте 2600 метров. Испытания завершились 27 марта взрывом ЖРД. В тот день на самолете, пилотируемом Г. М. Шияновым, на высоте 6000 метров не запустился вспомогательный двигатель. Снизившись до 3000 метров, Георгий Михайлович повторил попытку, но раздался взрыв, видимо, из-за скопившихся в камере сгорания компонентов топлива. От взрыва больше всего пострадали рули высоты, от которых остались одни лохмотья. Чуть лучше выглядел руль поворота.
Проверка работы ЖРД на земле.
Испытания самолета «120Р» 27 марта завершились взрывом ЖРД.
Но беда не приходит одна. Кабина почти неуправляемого самолета заполнилась ядовитыми парами азотной кислоты. Лишь чудом пилот спас израненную машину. Свыше двух недель ушло на ремонт Ла-7Р-2, но доработанный за это время ЖРД по-прежнему не желал запускаться на больших высотах. Лишь использование РД-1ХЗ с химическим зажиганием позволило сдвинуть проблему запуска с мертвой точки, но повысить надежность двигателя не удалось.
Разобраться в неудачах с этим двигателем удалось лишь к середине лета, и с 11 июля по 16 ноября 1945 года выполнили 14 полетов на Ла-7Р-2. За это время сменили четыре камеры сгорания и два насоса, сделали 49 пусков, из них восемь — в воздухе. ЖРД отказывали 23 раза, из них по вине зажигания — два раза. В пяти полетах удалось выполнить горизонтальные площадки со снятием скоростных данных самолета. В частности, зарегистрировали максимальную скорость 795 км/ч на высоте 6300 метров. Однако сделать из деревянного Ла-7 боевую машину с ЖРД так и не удалось.
В 1945 году более скоростным и поэтому предпочтительным истребителем для установки ЖРД был самолет «120». Однако, прежде чем установить на него РД-1ХЗ, машину пришлось основательно перекомпоновать и полностью заменить ее хвостовую часть фюзеляжа с оперением. В частности, бак с окислителем, как и на Ла-7Р, разместили в центроплане, а одну из пушек НС-23 заменили более легкой Б-20. Мотор АШ-83 для центровки сместили на 70 мм вперед. Переставили аккумулятор, маслобак и воздушный баллон. Были и другие, более мелкие изменения.
Испытания «120Р» и Ла-7Р-2 проходили параллельно. Кроме доводки ЖРД, пришлось повозиться с топливной и масляной системами истребителя. Фактически все полуреактивные истребители ОКБ-301 стали летающими лабораториями по отработке ЖРД. Даже на последней машине из шестнадцати полетов с работающим ускорителем удалось сделать лишь семь. В одном из них зарегистрировали скорость 725 км/ч, получив прирост 103 км/ч.
Третьим построенным самолетом был полуреактивный Ла-7Р с однокамерным ЖРД Л. С. Душкина РД-3В, работавшим на аналогичных компонентах топлива. Машину предписывалось передать на летные испытания не позднее 15 августа 1945 года, но документов, проливающих свет на ее биографию, обнаружить не удалось.
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель ВРД-430 под крылом самолета «164».
Кульминацией в истории с «120Р» стал пролет летчика А. В. Давыдова на воздушном празднике в Тушине в 1946 году. Полеты «120Р» завершились 13 августа, когда из-за воспламенения смеси компонентов топлива в подкапотном пространстве ЖРД обгорела хвостовая часть фюзеляжа и оперение. К этому времени ресурс АШ-83 был почти выработан, да и планер оказался подпорчен азотной кислотой.
Так завершилась биография самолета «120», но идею использования на самолете ЖРД не похоронили. Реактивных истребителей в Советском Союзе еще не было, а угроза со стороны капиталистического мира была столь велика, что для борьбы с бомбардировщиками вероятного противника пришлось продолжить разработку истребителей с комбинированной силовой установкой.
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель ВРД-430 на самолете «138».
Последней попыткой создания в КБ Лавочкина самолета с ЖРД был проект цельнометаллического истребителя «130Р» с мотором АШ-82ФН на базе проектировавшегося Ла-9. Компоновка машины во многом повторяла предшественника — «120Р»: в хвостовой части устанавливался ЖРД РД-1ХЗ, бак с окислителем — в центроплане, а с керосином — перед кабиной пилота. Для сохранения требуемых запасов устойчивости и управляемости увеличили площадь оперения, а обшивку рулей поворота и высоты заменили металлической. Из вооружения оставили лишь две пушки НС-23 с боекомплектом 160 патронов. Были и другие отличия от машины «130», обусловленные установкой вспомогательного двигателя.
В таком виде самолет начали строить на опытном заводе ОКБ-301, но в 1946 году эту тему закрыли, правда, не совсем. Спустя десять лет ЖРД пытались использовать на перехватчиках с ТРД. Но и в конце 1950-х годов, когда ЖРД, казалось, были доведены, их «неукротимый нрав» продолжал давать о себе знать. В авиации раз и навсегда пришлось отказаться от «услуг» ракетных двигателей, если не считать американского вертикально взлетающего воздушно-космического самолета «Спейс Шаттл». Но это уже другая история.
Между прошлым и будущим
Альтернативой ЖРД могли стать прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД). В отличие от первых, им не требовался бортовой запас окислителя. Если учесть, что эти жидкости (за исключением жидкого кислорода) очень агрессивны и токсичны, то эксплуатация ВРД значительно упрощалась. Вдобавок общий вес силовой установки и горючего уменьшался, а продолжительность полета возрастала. Но «прямоточек», готовых к установке на самолеты, еще не было, а те, что имелись, требовали длительной доводки.
В годы войны разработкой ПВРД в СССР занимались небольшие конструкторские группы во главе с И. А. Меркуловым и М. М. Бондарюком. Первый отрабатывал ДМ-4 на истребителе Як-7Б, а ВРД-1 Бондарюка предстояло исследовать на летающей лаборатории ЛаГГ-3 выпуска 1942 года с мотором М-105ПФ. На принципе работы ПВРД останавливаться, думаю, не надо, он достаточно описан в литературе. Отметим, что исследованный ВРД-1 имел длину 2,15 метра и диаметр диффузора 0,14 метра при весе 16 кг.
О величине тяги двигателя ничего не известно, но напомним, что она напрямую связана со скоростным напором воздуха на его входе.
Перед началом летных испытаний ПВРД несколько раз пытались запустить на земле, используя в качестве вентилятора еще один ЛаГГ-3. Однако неравномерность поля скоростей воздушного потока и недостаточный скоростной напор позволили сделать это лишь дважды, при этом определить параметры двигателя не удалось.
