История развития реактивного двигаетля

В конце 30-х – начале 40-х годов нашего столетия разрабатывались  и испытывались первые самолеты с  реактивными двигателями других типов. 

Один из первых полетов  человека на самолете с жидкостным реактивным двигателем (ЖРД) был также  совершен в СССР. Советский летчик В.П.Федоров в феврале 1940 года испытал  в воздухе ЖРД отечественной  конструкции. Летным испытаниям предшествовала большая подготовительная работа. Спроектированный инженером Л.С.Душкиным ЖРД с регулируемой тягой прошел всесторонние заводские испытания на стенде. Затем его установили на планер конструкции

С.П.Королева. После  того, как двигатель успешно прошел наземные испытания на планере, приступили к летным испытаниям. Реактивный самолет  отбуксировали обычным винтовым самолетом на высоту 2 км. На этой высоте летчик Федоров отцепил трос и, отлетев  на некоторое расстояние от самолета- буксировщика, включил ЖРД. Двигатель устойчиво работал до полного израсходования топлива. По окончании моторного полета летчик благополучно спланировал и приземлился на аэродроме. 

Эти летные испытания  явились важной ступенью на пути создания скоростного реактивного самолета. 

Вскоре советский  конструктор В.Ф.Болховитинов спроектировал  самолет, на котором в качестве силовой  установки был использован ЖРД  Л.С.Душкина.

Несмотря на трудности  военного времени, уже в декабре 1941 года двигатель был построен. Параллельно создавался и самолет. Проектирование и постройка этого  первого в мире истребителя с  ЖРД были завершены в рекордно короткий срок: всего за 40 дней. Одновременно шла подготовка и к летным испытаниям.

Проведение первых испытаний в воздухе новой  машины, получившей марку “БИ”, было возложено на летчика-испытателя капитана Г.Я.Бахчиванджи. 

15 мая 1942 года состоялся  первый полет боевого самолета  с ЖРД. Это был небольшой  остроносый самолет-моноплан с  убирающимся в полете шасси  и хвостовым колесом. В носовом  отсеке фюзеляжа помещались две  пушки калибром

20 мм, боезапас к  ним и радиоаппаратура. Далее  были расположены кабина пилота, закрытая фонарем, и топливные  баки. В хвостовой части находился  двигатель. Полетные испытания  прошли успешно. 

В годы Великой Отечественной  войны советские авиаконструкторы работали и над другими типами истребителей с ЖРД. Конструкторский  коллектив, руководимый Н.Н.Поликарповым, создал боевой самолет “Малютка”. Другой коллектив конструкторов  во главе с М.К.Тихонравовым разработал реактивный истребитель марки “302”. 

Работы по созданию боевых реактивных самолетов широко проводились и за рубежом. 

В июне 1942 года состоялся  первый полет немецкого реактивного  истребителя-перехватчика “Ме-163”  конструкции Мессершмитта (рис.6). Только девятый вариант этого самолета был запущен в серийное производство в 1944 году. 

Впервые этот самолет  с ЖРД был применен в боевой обстановке в середине

1944 года при вторжении  союзни-ческих войск во Францию. Он предназначался для борьбы с бомбардировщиками и истре-бителями противника над немецкой территорией. Само-лет представлял собой моноплан без горизонталь-ного хвостового оперения, что оказалось возможным благодаря большой стрело- видности крыла. 

Фюзеляжу была придана  обтекаемая форма. Наружные поверхности  самолета были очень гладкие. В носовом  отсеке фюзеляжа размещалась ветрянка для привода генератора электросистемы самолета. В хвостовой части фюзеляжа устанавливался двигатель – ЖРД с тягой до 15 кН. Между корпусом двигателя и обшивкой машины имелась огнеупорная прокладка. Баки с горючим были размещены в крыльях, а с окислителями – внутри фюзеляжа. Обычного шасси на самолете не было. Взлет происходил с помощью специальной стартовой тележки и хвостового колеса. Сразу же после взлета эта тележка сбрасывалась, а хвостовое колесо убиралось внутрь фюзеляжа. Управление самолетом производилось посредством руля поворота, установленного, как обычно, за килем, и размещенных в плоскости крыла рулей высоты, которые одновременно являлись и элеронами. Посадка производилась на стальную посадочную лыжу длиной около 1,8 метра с полозом шириной 16 сантиметров. Обычно самолет взлетал, используя тягу установленного на нем двигателя. Однако по замыслу конструктора была предусмотрена возможность использования подвесных стартовых ракет, которые сбрасывались после взлета, а также возможность буксировки другим самолетом до нужной высоты. При работе ЖРД в режиме полной тяги самолет мог набирать высоту почти по вертикали. Размах крыльев самолета составлял 9,3 метра, его длина – около 6 метров. Полетный вес при взлете был равен 4,1 тонны, при посадке – 2,1 тонны; следовательно, за все время моторного полета самолет становился почти вдвое легче – расходовал примерно 2 тонны топлива. Длина разбега была более 900 метров, скороподъемность – до 150 метров в секунду. Высоту в 6 километров самолет достигал через 2,5 минуты после взлета. Потолок машины был 13,2 километра.

При непрерывной  работе ЖРД полет продолжался  до 8 минут. Обычно по достижении боевой высоты двигатель работал не непрерывно, а периодически, причем самолет то планировал, то разгонялся. В результате общая продолжительность полета могла быть доведена до 25 минут и  даже более. Для такого режима работы характерны значительные ускорения: при  включении ЖРД на скорости 240 километров в час самолет достигал скорости 800 километров в час спустя 20 секунд (за это время он пролетал 5,6 километров со средним ускорением 8 метров в секунду квадрат). У земли этот самолет развивал максимальную скорость 825 километров в час, а в интервале высот 4-12 километров его максимальная скорость возрастала до 900 километров в час. 

В тот же период в  ряде стран велись интенсивные работы по созданию воздушно-реактивных двигателей (ВРД) различных типов и конструкций. В

Советском Союзе, как  уже говорилось, испытывался прямоточный ВРД, установленный на самолете-истребителе. 

В Италии в августе 1940 года был совершен первый 10-минутный полет реактивного самолета-моноплана  “Кампини-Капрони СС-2” (рис.7). На этом самолете был установлен так называемый мотокомпрессорный ВРД (этот тип ВРД не рассматривался в обзоре реактивных двигате-лей, так как он оказался невыгодным и распространения не получил). Воздух входил через специальное отверстие в передней части фюзеляжа в трубу переменного сечения, где поджимался компрессором, который получал вращение от расположенного позади звез-дообразного поршневого авиа-мотора мощностью 440 лошади-ных сил. 

Затем поток сжатого  воздуха омывал этот поршневой мотор  воздушного охлаждения и несколько  нагревался. Перед поступлением в  камеру сгорания воздух смешивался с  выхлопными газами от этого мотора. В камере сгорания, куда впрыскивалось  топливо, в результате его сжигания температура воздуха повышалась еще больше. 

Газовоздушная смесь, вытекавшая из сопла в хвост-овой части фюзеляжа, созда- вала реактивную тягу этой силовой установки. Площадь выходного сечения реактивно-го сопла регулировалась пос- редством конуса, могущего перемещаться вдоль оси сопла. Кабина пилота распо- лагалась вверху фюзеляжа над трубой для потока воздуха, проходящей через весь фюзе- ляж. В ноябре 1941 года на этом самолете был совершен перелет из Милана в Рим (с промежуточной посадкой в Пизе для заправки горючим), длившийся 2,5 часа, причем средняя скорость полета составила 210 километров в час. 

Как видим, реактивный самолет с двигателем, выполненным  по такой схеме, оказался неудачным: он был лишен главного качества реактивного  самолета – способности развивать  большие скорости. К тому же расход горючего у него был весьма велик. 

В мае 1941 года в Англии состоялся первый испытательный  полет экспериментального самолета Глостер “Е-28/39” с ТРД с  центробежным компрессором конструкции  Уиттла (рис.8). 

При 17 тысячах оборо-тов в минуту этот двигатель развивал тягу около

3800 ньютонов. Экспериментальный  самолет представлял собой одноместный  истребитель с одним ТРД, расположенным  в фюзеляже позади кабины пило-та.

Самолет имел убирающееся  в полете трехколесное шасси. 

Полтора года спустя, в октябре 1942 года, было проведено  первое летное испытание американского  реактивного самолета-истребителя  “Эркомет” Р-59А с двумя ТРД конструкции Уиттла (рис.9). Это был моноплан со среднерасположенным крылом и с высокоустановленным хвостовым оперением. 

Носовая часть фюзеляжа была сильно вынесена вперед. Самолет  был оснащен трехко-лесным шасси; полетный вес машины составлял почти 5 тонн, потолок – 12 километ-ров. При летных испытаниях была достигнута скорость 800 километров в час. 

Среди других самолетов  с ТРД этого периода следует  отметить истребитель Глостер “Метеор”, первый полет которого состоялся  в 1943 году.

Этот одноместный  цельнометаллический моноплан оказался одним из наиболее удачных реактивных самолетов-истребителей того периода. Два ТРД были установлены на низкорасположенном свободнонесущем крыле. Серийный боевой самолет развивал скорость 810 километров в час. Продолжительность полета составляла около 1,5 часов, потолок – 12 километров. Самолет имел 4 автоматические пушки калибра 20 миллиметров. Машина обладала хорошей маневренностью и управляемостью на всех скоростях. 

Этот самолет был  первым реактивным истребителем, применявшемся  в боевых воздушных операциях  союзной авиации в борьбе против немецких самолетов-снарядов “V-1”  в 1944 году. В ноябре 1941 года на специальном  рекордном варианте этой машины был  установлен мировой рекорд скорости полета – 975 километров в час. 

Это был первый офици-ально зарегистрированный рекорд, установленный на реактивном самолете. Во время этого рекордного полета ТРД развивали тягу примерно по 16 килоньютонов каждый, а потребление горю-чего соответствовало расходу приблизительно 4,5 тысячи литров в час. 

В годы второй мировой  войны несволько типов боевых самолетов с ТРД было разработано и испытано в Германии. Укажем на двухмоторный истребитель

“Ме-262” (рис.10), развивавший  максимальную скорость 850-900 километров в час (в зависимости от высоты полета) и четырехмоторный бомбардировщик

“Арадо-234” (рис.11). 

Истребитель “Ме-262”  был наиболее отработанной и доведенной конструкцией среди многочисленных типов немецких реактивных машин  периода второй мировой вой-ны. Боевая машина была вооружена четырьмя автома- тическими пушками калибром 30 миллиметров. 

На заключительном этапе Великой Отечественной  войны в феврале 1945 года трижды Герой  Советского Союза И.Кожедуб в одном из воздушных боев над территорией Германии впервые сбил реактивный самолет врага – “Ме-262”. В этом воздушном поединке решающим оказалось преимущество в маневренности, а не в скорости (максимальная скорость винтового истребителя “Ла-5” на высоте

5 километров была  равна 622 километра в час, а  реактивного истребителя “Ме-

262” на той же  высоте – около 850 километров  в час). 

Интересно отметить, что первые немецкие реактивные самолеты оснащались

ТРД с осевым компрессором, причем максимальная тяга двигателя  была менее 10 килоньютонов. В то же время  английские реактивные истребители  были оборудованы ТРД с центробежным компрессором, развивающим примерно вдвое большую тягу. 

Уже в начальный пе-риод развития реактивных машин прежние знакомые формы самолетов претер-певали более или менее значительные изменения.

Весьма необычно выглядел, например, английский ре-активный истребитель

“Вампир” (рис.12) двухба-лочной конструкции. 

Еще более непривычным  для глаза был экспериментальный  английский реактивный самолет “Летающее  крыло” (рис.13). Этот бесфюзеляжный и бесхвостый самолет был выполнен в виде крыла, в котором размещались экипаж, горючее и т.д. Органы стабилизации и управления также были установлены на самом крыле. Достоинством этой схемы является минимальное лобовое сопротивление. Известные трудности представляет решение проблемы устойчивости и управляемости “Летающего крыла”. 

При разработке этого  самолета ожидалось, что стреловидность крыла позволит добиться большой  устойчивости в полете при одновременном  существенном уменьшении сопротивления. Английская авиационная фирма “Де-Хевиленд”, построившая самолет, предполагала использовать его для изучения явлений сжимаемости воздуха и устойчивости полета при больших скоростях. Стреловидность крыла этого цельнометаллического самолета составляла 40 градусов. 

Силовая установка  состояла из одного ТРД. На концах крыльев  в специальных обтекателях находились противоштопорные парашюты. 

В мае 1946 года самолет  “Летающее крыло” быс впервые испытан в пробном полете. А в сентябре того же года во время очередного испытательного полета он потерпел аварию и разбился. Пилотировавший его летчик трагически погиб. 

В нашей стране в  годы Великой Отечественной войны  начались обширные исследовательские  работы по созданию боевых самолетов  с ТРД. Война ставила задачу –  создать самолет-истребитель, обладающий не только большой скоростью, но и  значительной продолжительностью полета: ведь разработанные реактивные истребители  с ЖРД имели весьма малую продолжительность  полета – всего 8-15 минут. Были разработаны  боевые самолеты с комбинированной  силовой установкой – винтомоторной  и реактивной. Так, например, истребители