Первые реактивные самолеты П. О. Сухого

Продолжение. Начало в №7/2004 г.

Кроме создания самолетов с ВРД другим направлением работ КБ П.О. Сухого в области реактивной авиации стало создание самолета с винтомоторной силовой установкой и жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) – ускорителем.

В начале 1943 г. в КБ-24 спецотдела НКВД СССР на казанском моторном заводе № 16 НКАП СССР под руководством В.П.Глушко был создан авиационный однокамерный ЖРД-ускоритель РД-1, предназначенный для кратковременного улучшения летно- тактических характеристик боевых самолетов с поршневыми двигателями. Кроме того, велись разработки двухкамерного ЖРД – РД-2 и трехкамерного – РД-3.

Параллельно с ними, в группе №5 под руководством С.П.Королева, разрабатывался проект реактивной установки РУ-1 для проведения летных испытаний РД-1 на самолете Пе-2, которые начались в августе 1943г. Первый полет с включением РУ-1 на высоте 2760 м состоялся 1 октября 1943г.

Дальнейшие испытания показали, что включение РД-1 в полете увеличивало максимальную скорость на 50-80 км/ч, а время набора высоты 5000 м сокращалось с 10 до 7 минут.

По-видимому, некоторые сведения об этих работах поступили в КБ П.О.Су- хого, так как уже в ноябре 1943г. в инициативном порядке завершилось предварительное эскизное проектирование варианта самолета Су-6 с М- 82 ФНВ 2 ТК-3 и РД Глушко. Но из-за отсутствия подробной информации о РД-1, вопрос его размещения на самолете практически не был проработан, что видно из компоновочной схемы самолета. И тем не менее проект отправили в НКАП СССР для ознакомления, где, по всей видимости, работа была одобрена. Об этом свидетельствует докладная записка заместителя начальника 4 спецотдела НКВД СССР подполковника госбезопасности В.А.Бекетова, направленная 16 февраля 1944г. начальнику 2 отдела ГУ ИАС ВВС КА генерал-майору ИАС Левину. В ней сообщалось: «Согласно Вашему запросу направляю предварительные материалы по установке РД- 1 на самолетах Пе-2, Пе-3 и Пе-2 в высотном варианте с М-82-ТК-3.

Проект самолета Су-6 с двигателями М-82ФНВ и РД Гпушко

Силовая установка Су-6 с двигателем М-82ФНВ с турбокомпрессором ТК-3 и двигателем РД-1 в хвостовом конусе

Одновременно сообщаю, что конструктор самолета т. Сухой ведет работы по установке РД-1 на свой самолет в высотном варианте…».

Следует отметить, что в КБ П.О.Сухого прорабатывались варианты самолета как с однокамерным двигателем РД-1, так и с двухкамерным РД-2.

В начале марта работу по самолету Су-6 с М-82 ФН 2ТК-3 и РД ОКБ- 16 включили в проект плана опытного строительства самолетов ВВС КА на 1944г. Одновременно подготовили проект приказа НКАП СССР, который обязывал директора и главного конструктора завода №289 П.О.Сухого «…выпустить к 15 мая 1944г. одноместный экземпляр самолета Су-6 с реактивным двигателем ОКБ завода № 16, заменив мотор М-71 на М-83 с 2ТК- 3…». Нарком приказ не подписал, что, по-видимому, было связано с подготовкой уже упоминавшегося выше проекта мартовского 1944 г. постановления правительства.

Но, по странному стечению обстоятельств, в постановление ГО КО от 22 мая 1944 г. самолет не включили. И только приказ НКАП СССР № 371 от 30 мая 1944 г. обязал главного конструктора П.О.Сухого наряду с самолетом Су-5 спроектировать и построить «…экспериментальную модификацию самолета Су-6 под мотор АШ- 82ФН 2ТК-3 или М-83 с установкой однокамерного двигателя РД- 1 конструкции Глушко, со следующими летно- техническими данными:

Максимальная скорость на высоте 7500 м без включения РД – 590 км/ч.

Максимальная скорость на высоте 12000 м с включением РД – 700 км/ч.

Продолжительность полета без включения РД на высоте 10000 м при скорости 450 км/ч -1ч. 40 мин.

Вооружение – 2 пушки калибра 20 мм с боезапасом 370 патронов.

Самолет предъявить на летные испытания к 1 сентября 1944 г…».

К работе над эскизным проектом в окончательном варианте в КБ приступили еще в начале апреля. 22 апреля 1944 г. главным инженером ВВС КА были утверждены тактико-технические требования (ТТТ) к проектируемому самолету, согласно которым он предназначался для перехвата и уничтожения самолетов противника и ведения активного воздушного боя, главным образом на больших высотах во фронтовой зоне и в системе ПВО.

Практически эскизное и рабочее проектирование, а также производственные работы проводились одновременно. Задача облегчалась тем, что за основу нового самолета приняли один из двух построенных экземпляров опытного одноместного бронированного штурмовика Су-6. В связи с этим отпала необходимость в изготовлении макета и постройке экземпляра для статиспытаний. Довольно быстро изготовили новый фюзеляж, выполнили необходимые переделки планера и систем самолета, и лишь несвоевременная подача заводу № 289 турбокомпрессоров, привода к насосному агрегату ракетного двигателя и самого двигателя РД-1 вызвала задержку с окончанием постройки самолета.

Отладка реактивной силовой установки на Су-7

25 ноября работы по самолету, получившему в КБ обозначение Су-7 №82Г, были завершены. Началась подготовка к заводским летным испытаниям, которые разбили на два этапа. На первом – отработка винтомоторной группы и турбокомпрессоров, а на втором – реактивного ускорителя РД-1.

В процессе наземной отработки ВМГ специалисты столкнулись с двумя дефектами -подтеканием масла из-под фланца спецпривода двигателя АШ- 82ФН и факелением выхлопного коллектора. Если с первым дефектом справились сравнительно легко, то факеле- ние доставило много хлопот. Были испытаны семь вариантов выхлопных систем, отличавшихся степенью охлаждения роторов турбин ТК и выхлопных патрубков, однако устранить факеление так и не удалось. По мнению специалистов ЦИАМ, главной причиной его являлся перегрев выхлопных патрубков.

19 декабря заводской летчик-испытатель Г.И.Комаров выполнил рулежку и подтвердил готовность самолета к летным испытаниям.

29 декабря вышел приказ НКАП СССР за № 706 о проведении заводских летных испытаний самолета Су-7, согласно которому летчиком-испытателем назначался Г.И.Комаров, а также утверждалась бригада по обслуживанию в составе – ведущего инженера по самолету М.И.Зуева и бортмеханика П.Ф.Самсонова. 11 января 1945г. состоялся первый полет самолета без включения ТК-3. В последующие дни были выполнены еще три полета с включением и выключением ТК-3 на высоте 4500 м, в процессе которых имело место сильное факеление, приведшее к обгоранию краски левого борта фюзеляжа, в связи с чем пришлось значительно удлинить защитный металлический экран фюзеляжа. 26 января, по указанию заместителя Наркома П.В.Дементьева, полеты с ТК-3 прекратили. За время испытаний ВМГ с ТК-3 были выполнены 4 полета, а двигатель АШ-82ФН наработал 6 ч. 40 мин., из них в воздухе 1 ч. 47 мин.

До конца января доработали выхлопную систему с выключением из нее ТК, а затем началась отработка РД-1 на земле, в процессе которой произвели 18 огневых пусков. 18 февраля начались летные испытания РД-1, продолжавшиеся с небольшими перерывами до 23 марта. В этот день в полете при повторном включении РД-1 в воздухе произошел взрыв, вызвавший незначительные повреждения хвостового оперения и полное разрушение РД-1. Г.И.Комаров успешно завершил полет на поврежденном самолете.

Для установления причин аварии самолета, приказом заместителя Наркома А.С.Яковлева, была назначена комиссия, которая установила, что после неудавшегося высотного запуска при повторной попытке произвести его произошел взрыв. Его причиной послужила ненадежная работа системы эфи- ро-воздушного зажигания со свечой накаливания.

Ввиду неудовлетворительной работы системы зажигания двигателя РД-1 ОКБ-СД завода №16 разработало модификацию двигателя. Вместо прежней системы зажигания применили химическую, в которой в качестве пускового компонента использовалась смесь Б23-75, самовоспламенявшаяся при соприкосновении с горючим и окислителем. Также уменьшили количество пусковых форсунок. Модификация двигателя получила обозначение РД-1ХЗ (химический запуск). Пусковые свойства модифицированного двигателя стали значительно лучше, но все же было несколько случаев взрывов двигателей на стенде, а также отмечалась вибрация двигателя при переходе с одного режима работы на другой.

10 мая 1945г. модифицированный двигатель поступил на завод № 1 34 и к 15 мая был установлен на самолет, но на следующий день, по указанию ОКБ-СД, двигатель сняли и отправили на завод № 16.

Наконец, 14 июля получили кондиционный двигатель РД-1ХЗ, имевший новый насосный агрегат и ряд измененных деталей, в связи с чем возникла необходимость в переделке обтекателя (капота) ракетного двигателя и некоторых установочных деталей на самолете. Кроме того, выполнили проверку кислотной системы на предмет возможности ее дальнейшей эксплуатации.

11 августа самолет Су-7 перевезли с завода на Тушинский аэродром, и в этот же день он перелетел на Центральный аэродром для продолжения заводских летных испытаний. Наземная отработка РД-1ХЗ, а также устранение неисправностей АШ-82ФН затянулись до 11 октября.

Полеты по программе заводских летных испытаний возобновились 12 октября и с перерывами продолжались до 19 декабря 1945г. Официально работы по самолету были прекращены письмом 18 ГУ НКАП СССР за № 1292 от 8 декабря 1945г. Всего за время испытаний с 31 января по 20 декабря были выполнены 18 полетов общей продолжительностью 9 часов.

Испытания, проведенные с целью «отработки ЖРД РД-1 конструкции В.П.Глушко и его установки, отработки ВМГ (проверка температурных режимов), качественной оценки устойчивости и нагрузок на органы управления, определения прироста скорости от РД и эксплуатационной оценки самолета с ЖРД», показали, в целом, неплохие результаты, при низкой надежности двигателей РД-1. Так, за время испытаний были заменены 5 двигателей, зафиксированы 29 случаев их отказов в работе на земле и в воздухе, произошли 2 взрыва, причем 1 в воздухе.

В январе 1946 г. отчет об испытании двигателя РД-1 на опытном самолете Су-7 конструкции О.П.Сухого отправили в 7ГУ НКАП СССР. Так завершилась история самолета Су-7.

В довершение ко всему вышеизложенному необходимо отметить, что в некоторых публикациях имеет место ошибочное утверждение о существовании фронтового истребителя Су-7 с двигателем М-71Ф и 2ТК-3, спроектированного, построенного и испытанного в 1942 г., и что якобы он в 1943 г. был переоборудован под установку двигателя М-82ФН и затем стал прототипом экспериментального истребителя Су-7 с АШ-82ФН 2ТК-3 и РД-1.

Действительно, в 1942-43 гг. в КБ было выполнено несколько эскизных проектов истребителей на базе штурмовика Су-6, но они не получили одобрения НИИ ВВС КА, так как не отвечали ТТТ ВВС КА на 1 942-43 гг.

В июне 1943г. П.О.Сухой обратился с письмом к начальнику НИИ ВВС КА генерал-лейтенанту П.А.Лосюкову, в котором предложил вариант использования одноместного Су-6 – «Ввиду того, что в настоящее время возник вопрос об использовании штурмовиков против бомбардировщиков в дневном и ночном бою, прошу Вашего распоряжения о проведении испытаний одноместного штурмовика Су-6 с М-71 в указанном варианте.

Вооружение самолета в этом варианте будет состоять из двух пушек ВЯ- 23 мм с боезапасом по 250 снарядов на пушку. Нормальный полетный вес будет обеспечен в 4850 кг за счет снятия лишних агрегатов, брони и облегчения конструкции».

Испытания самолета Су-6 в варианте истребителя бомбардировщиков проводились до сентября 1943г. Было выполнено несколько полетов, но из-за постоянных отказов шасси и дефектов двигателя приняли решение испытания прекратить, а самолет передать на завод № 289 для доработок гидросистемы шасси. Впоследствии испытания в варианте истребителя не возобновлялись.

Самолет Су-7 с АШ-82ФМ 2ТК-3 и РД-1, спроектированный и построенный как высотный перехватчик, по схеме представлял собой свободнонесущий моноплан смешанной конструкции, с низкорасположенным крылом, нормальным оперением и убирающимся в полете шасси.

Крыло двухлонжеронной конструкции с дюралевой обшивкой состояло из центроплана и двух отъемных консолей.

Фюзеляж – типа монокок был выполнен из дерева. Внутри фюзеляжа, под полом кабины пилота, располагался бензобак двигателя АШ-82ФН емкостью 640 л. Бак окислителя, емкостью 296 л., размещался между шпангоутами 6 и 7, а керосиновый бак, емкостью 100 л, – в обтекателе фонаря.

Оперение-однокилевое, с деревянным килем и цельнометаллическим стабилизатором. Рули металлические с полотняной обшивкой, имели весовую и аэродинамическую компенсацию и были снабжены триммерами.

Шасси – трехопорное с хвостовым колесом. Основные опоры убирались в центроплан назад, с поворотом колес на 90°, а хвостовое колесо в фюзеляж.

Управление самолетом смешанное, элеронами и рулем высоты – жесткое, а рулем поворота и триммерами – тросовое. Управление уборкой и выпуском шасси и закрылками осуществлялось при помощи гидросистемы.

Винтомоторная группа состояла из поршневого двигателя воздушного охлаждения АШ-82ФН мощностью 1850 л.с. и четырехлопастного цельнометаллического воздушного винта изменяемого шага. Двигатель имел специальную комплектацию и отличался от серийного улучшенным дефлектированием, дополнительной спирто-водной системой охлаждения головок цилиндров и специальным приводом для насосного агрегата ракетного двигателя. ВМГ имела турбокомпрессорную установку (2ТК-3). Двигатель монтировался на сварной мотораме. Подкапотное пространство продувалось воздухом, с выходом через полукольцевые щели с регулируемыми юбками. Бензосистема питания двигателя АШ-82ФН была спроектирована с учетом работы его на высотах до 12000-12500 м.

Ракетный двигатель РД-1 состоял из камеры сгорания с агрегатами автоматического зажигания, системы управления и насосного агрегата с приводом от двигателя АШ-82ФН. В качестве горючего применялся тракторный керосин, а в качестве окислителя – концентрированная азотная кислота. Заправка баков осуществлялась от специального наземного агрегата. Управление двигателем было полностью автоматизировано. Пуск, регулирование тяги и останов двигателя осуществлялся при помощи сектора управления и электропневматической системы автоматического управления. Для работы пускового карбюратора использовался этиловый эфир -ректификат. Двигатель допускал повторные пуски , до пяти за один полет, с любыми интервалами времени. РД-1 монтировался в хвостовой части фюзеляжа на сварной раме, крепящейся к последнему шпангоуту фюзеляжа. Все агрегаты ракетного двигателя располагались в герметизированном отсеке фюзеляжа, позади летчика. Насосный агрегат приводился в действие от двигателя АШ- 82ФН с помощью специальной фрикционной муфты, работающей от системы смазки двигателя и длинного вала, проходящего под полом кабины летчика. Мощность, потребляемая насосным агрегатом – 40 л.с.

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ РД-1

Максимальная сила тяги* 300 кг

Максимальный расход компонентов (Г+О). 1,6 кг/с

Масса всей установки 250 кг

Соотношение компонентов (Г+О)…………. 18-22% + 78-82%

Масса горючего на 3 минуты полета. 288 кг

Продолжительность работы до 1-го ремонта 3 час

На самолете были установлены две пушки ШВАК калибра 20 мм с суммарным боезапасом в 300 патронов.

Бронирование включало 15-мм бронеспинку, 15-мм щиток для защиты левой руки летчика и бронестекло.

*Примечание: При постоянном давлении подачи (Г+О) сила тяги двигателя увеличивалась с подъемом на высоту, достигая на высотах, более 10000 м около 110% земной тяги.

Виктор МАТВЕЕВ