На рубеже тридцатых годов прошлого века конструкторы занимались поиском решений определенных задач и проблем, которые во множестве проявлялись при накапливании опыта эксплуатации авиационной техники. Одной из таких задач было возможное сокращение времени разбега самолета при взлете. Постепенно требования к этому показателю ужесточались, кроме того стали возникать специфичные ситуации, которые требовали тщательного рассмотрения и поиска определенных подходов к их решению. К примеру это обеспечение взлета истребителя с поврежденного аэродрома или взлет перегруженного транспортного самолета с короткой ВВП с плохим покрытием. Сюда же можно отнести эксплуатацию авиационной техники в сложных условиях (высокогорье или высокая температура воздуха), когда двигатель не мог развить максимальную тягу. На тот момент развития двигателестроения не было технической возможности всегда обеспечить оптимальные режимы работы под возросшие требования. В связи с этим проводились исследования по отработки технологии кратковременного увеличения тяги для решения этой задачи. Было предложено использовать для этого ракетные стартовые ускорители. По открытым источникам первопроходцами в этом деле была Германия. Фирма Junkers в 1929-ом году провела испытания пороховых стартовых ускорителей неподалеку от Дессау. Первый успешный полет состоялся 9-ого августа. Для проведения экспериментов использовали самолет Junkers W.33, оснащенный шестью ракетами. Отличительной особенностью было то что взлет осуществлялся с воды. Пилотировал самолет летчик-инженер Шинцингер. Работы в этом направлении после первых успехов были продолжены в режиме повышенной секретности. В Советском союзе первопроходцами в деле отработки технологии применения ракетных ускорителей стали изобретатели Вячеслав Иванович Дудаков и Вячеслав Александрович Константинов. За время работы над этой темой проводились испытания на учебном биплане У-1, а также на тяжелых бомбардировщиках ТБ-1 и ТБ-3. Рассмотрим их работу более подробнее.
Испытания ракетных ускорителей на биплане У-1.
Непосредственно предложение по использованию ракетных ускорителей было выдвинуто 7-ого октября 1928-ого года. В.И. Дудаков и В.А. Константинов обратились с этой идеей в Комитет по изобретениям. Предполагалось что ракета запущенная на короткое время прибавит дополнительную тягу, а после отработки будет автоматически сброшена. Заявку тщательно изучили и пришли к выводу что это предложение стоит опробовать на практике. Для этого в 1930-ом году изобретателей отправили в Газодинамическую лабораторию в Ленинграде, где осуществлялась разработка первой советской ракетной техники. По приказу Тухачевского для проведения испытаний был выделен учебный самолет У-1 с летчиком-инструктором С.И. Мухиным.
Конструкция ракетных ускорителей была разработана Е.С. Петровым под руководством Б.С. Петропавловского. В качестве топлива был использован порох на твердом растворителе, предложенный Н.И. Тихомировым. Это позволило получить надежно работающий двигатель с высокими показателями. Создавать ускоритель на базе ЖРД пока не решились ввиду их низкой надежности. Два ускорителя были размещены на нижних крыльях самолета. Воспламенение заряда осуществлялось с помощью специальной спирали, которая накалялась под действием электрического тока. Для синхронизации работы двигателей их камеры сгорания были соединены стальными трубками. Практическая отработка началась в 1931-ом году. Всего было осуществлено порядка ста испытательных взлетов. Проходили они на Комендантском аэродроме. Самолёт пилотировал С.И. Мухин, на втором месте находился В.И. Дудаков. Испытания показали неплохие результаты, была доказана принципиальная возможность использования подобных ускорителей. Стоит отметить, что в отличии от немецкого опыта, взлет происходил с нормального аэродрома. Дальнейшую отработку технологии решено было проводить на тяжелых бомбардировщиках.
Проведение испытаний на бомбардировщиках ТБ-1 и ТБ-3.
Опыты с тяжелыми бомбардировщиками начались в 1932-ом году. Для этого группе Дудакова сначала был выделен один экземпляр ТБ-1. Его оснастили шестью ускорителями. Четыре устанавливались под крыльями, два на них. Для синхронизации их также соединили специальными трубками. В качестве топлива использовался пироксилино-тротиловый порох.
Для справки. ТБ-1 (АНТ-4) - советский бомбардировщик. Первый в мире серийный цельнометаллический двухмоторный бомбардировщик. Представлял собой свободнонесущий моноплан с толстым многолонжеронным крылом, гофрированной обшивкой. Самолёт разработан за 9 месяцев и построен из кольчугалюминия в 1925 году. На вооружении ВВС РККА состоял до 1936 года. АНТ-4 стал родоначальником целого семейства многомоторных самолетов, созданных под руководством А.Н. Туполева. С ТБ-1 началось становление в Советском Союзе стратегической авиации.
Первые опыты в целом дали положительные результаты, однако возникла проблема повреждения фюзеляжа от воздействия реактивной струи работающих ускорителей. Пришлось изменить расположение последних. Из закрепили на дюралевые фермы в связках по три штуки и разместили на верхней поверхности крыла. Углы установки сопел были специально подобраны таким образом чтобы выходящая струя не задевала элементы конструкции машины. Новый цикл испытаний состоялся в период с 11 июля по 7 августа 1933 года. Всего было осуществлено 7 полетов. Два из них для отработки конструкции без запуска ускорителей, два взлета с неполных зарядом, два с полным зарядом ускорителей и один взлет на перегруженной машине. Стоит отметить что сброс ракетных ускорителей после их отработки пока не был осуществлен.
Подготовка к каждому вылету занимала порядка двух часов. 8-ого октября состоялись государственные испытания разработанной системы в НИИ ВВС. Ведущим лётчиком испытателем назначили К.П. Миндера. На них присутствовали командующий ВВС РККА Я. И. Алкснис и нарком К. Е. Ворошилов. В целом они прошли успешно. При взлетном весе самолета в 6500 кг обычное время разбега составляло 15 секунд, а длина разбега 280 метров. При использовании ускорителей эти показатели сократились до 4 секунд и 55 метров соответственно. Вполне достойный результат. Но было отмечено что необходимо проводить серию войсковых испытаний для более тщательного изучения воздействия реактивной струи ускорителей на конструкцию самолета. Также желательно было усовершенствовать саму систему и предусмотреть сброс ускорителей после их отработки. По расчетам выходило что из-за дополнительного веса (409 кг без топлива) снижались летные характеристики машины (потолок на 500 метров, дальность на 7 %). К дальнейшим работам подключался Московский Реактивный научно-исследовательский институт- там должны были подготовить все необходимое оснащение.
Для проведения войсковых испытаний выделялось три ТБ-1 из 2-ой авиабригады Балтийского флота. По программе испытаний они должны были осуществить по 50 укороченных взлетов каждый. Испытания должны были пройти еще в 1934-ом году, однако возникла существенная задержка с их подготовкой. Все приготовления были завершены только к лету 1935-ого года. И проходили эти испытания на базе НИИ ВВС. Для них выделили только два бомбардировщика ТБ-1. В процессе интенсивной отработки стало ясно что конструкция самолета не выдерживала многоразового использования стартовых ускорителей. Стали слетать заклепки с обшивки крыла самолета и некоторые повреждения получил руль высоты. В связи с этим испытания были вынуждены прекратить. Известно что осуществлялась попытка провести подобные опыты и на самолете ТБ-3. Состоялись они в сентябре 1934-ого года. На крыле одного из бомбардировщиков установили макет ракетных стартовых ускорителей и осуществили испытательный полет для отработки конструкции. Он закончился неудачей. По отзывам испытателя К.П. Миндера в диапазоне скоростей от 130 км/ч до 170 км/ч наблюдалась сильная вибрация хвостового оперения, с которой невозможно было проводить дальнейшие полеты. Эту проблему пытались решить, но после того как были получены результаты крайних испытаний на ТБ-1 все работы были свернуты.
Выводы и дальнейшие перспективы.
Что можно сказать по итогу? Был получен определенный опыт, который показал принципиальную возможность использования ракетных стартовых ускорителей для уменьшении времени и длины разбега на различных самолетах. Разработчики планировали продолжить работы в этом направлении и провести испытания на других самолетах (в частности на ДБ-3 и МБР-2), но они так и не были осуществлены. Автор этой идеи Дудаков признавал существующие проблемы и впоследствии писал что "непосредственная установка ускорителей на существующие образцы самолетов потребует проведения исследований на прочность, а также внесения существенных изменений в их конструкцию" (к примеру переделка крыла). Пока же эта тема была временно приостановлена. В других странах также проводились определенные работы по применению ускорителей.
Немцы в итоге добились неплохих успехов. Из первого что приходит на ум это использование многоразовых ускорителей с ЖРД Walter HWK109-501 на испытаниях немецкого бомбардировщика с крылом обратной стреловидности Ju. 287 (Ссылка на статью). Не отставали от них и американцы. В Советском союзе вплотную занялись этой темой уже после войны. Широкое распространение ракетные стартовые ускорители получили в 50-ые и 60-ые годы прошлого века.
Тогда у нас использовали как твердотопливные ускорители, так и ракетные ускорители на жидком топливе. К примеру ускорители У-19, СПРД-110, СПРД-99, дополнительный жидкостный ракетный двигатель С-155 и другие. Аналогичные работы в это же время велись и в странах НАТО, но это уже темы отдельных публикаций.
При написании данной статьи использовались материалы со следующих источников: http://airwar.ru/, http://aviadejavu.ru, http://avia-simply.ru/, книга Макс Валье. В мировое пространство (перевод С.А. Шорыгина), книга Д.А. Соболев. Экспериментальные самолеты России.
Уважаемые читатели, подписывайтесь на канал, ожидайте новых статей и обзоров.
Ознакомиться с полным каталогом наших статей вы можете здесь (Ссылка на обзор).