Стратоплан Королева: первому полету советского ракетоплана – 85 лет
28 февраля исполняется 85 лет со дня полёта ракетного планера РП-318 конструкции Сергея Королёва с первым включением жидкостного ракетного двигателя. РП-318 стал первым советским пилотируемым реактивным летательным аппаратом, который более чем на два года опередил полёт самолёта БИ-1.
Идея гибрида самолета и ракеты
Мысль о создании летательного аппарата с ракетным двигателем не была ни нова, ни особенно оригинальна. Первые идеи на этот счёт появились ещё в начале XIX века. Пионеры космонавтики в разных странах, включая Константина Циолковского, серьезно изучали вопрос реактивного полёта с начала 1920-х годов. «За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных или аэропланов стратосферы», — писал Циолковский в 1929 году.
В те годы использование крыльев для полёта ракетных аппаратов в атмосфере казалось логичным. Ведь движение всё равно происходит в воздухе, почему бы не оснастить летающую машину не только двигателем, но и крыльями?
Первые, проработанные в инженерном отношении предложения по высотным самолётам с ракетным двигателем, в начале 1920-х сделал выдающийся инженер Фридрих Артурович Цандер. В одном из проектов корабля-аэроплана он предполагал использовать винтомоторную двигательную установку или воздушно-реактивный двигатель для полета в атмосфере, а ракетный — за ее пределами.
По мнению конструктора, планирующий спуск обеспечил бы аппарату облет половины Земного шара и посадку в любом месте планеты без затрат дополнительной энергии.
В конце 1920-х, к моменту получения высшего образования будущий главный конструктор ракетно-космической техники, а тогда просто молодой инженер Сергей Королёв узнал об авиастроении всё, что могло быть известно на тот момент, и сам начал конструировать летательные аппараты и летать на них. Он участвовал в планерных соревнованиях в Крыму под Коктебелем и летал на планерах, включая пилотажный СК-3 «Красная звезда» собственной разработки. На этом летательном аппарате 28 октября 1930 года пилот Василий Степанчёнок без помощи буксировщика впервые в мире выполнил «мертвую петлю».
Примерно в 1929 году Сергей Королёв познакомился с трудами Константина Циолковского и проникся идеей покорения стратосферы с помощью ракет. Применение крыльев для полёта ракетных аппаратов казалось ему настолько очевидным, что примерно до 1944 года он не уделял особого внимания бескрылым (или, как мы сейчас их называем, баллистическим) ракетам.
Его интересовали ракетные самолёты — «стратопланы». Это подтверждает и название его единственной книги — «Ракетный полёт в стратосфере», изданной в декабре 1934 года. К тому времени молодой авиаконструктор, которому ещё не исполнилось и тридцати, уже прошёл непростой, но насыщенный событиями путь в области ракетной техники. В сентябре 1931-го он стал одним из руководителей Московской группы изучения реактивного движения (МосГИРД) и возглавил ее научно-технический совет. В марте 1932-го Сергей Павлович представил проект программы работ ГИРД на совещании у Михаила Тухачевского, который в то время занимал пост начальника вооружений Рабоче-крестьянской Красной армии. Проект был одобрен.
В сентябре следующего года был создан первый в мире Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ), и Сергей Королёв, которому было всего 26 лет, был назначен заместителем директора института. Работы велись по нескольким ключевым направлениям. Создавались жидкостные ракетные двигатели, активно прорабатывались ракетные аппараты различных типов, включая реактивные снаряды на твёрдом топливе и управляемые крылатые ракеты. Кроме того, проектировались ракетные самолёты.
Вскоре после создания РНИИ, который был подчинён управлению боеприпасов Наркомата тяжёлой промышленности, для советского ракетостроения наступили трудные времена. В том же 1933 году ушли из жизни Борис Петропавловский, один из руководителей ленинградской Газодинамической лаборатории, которая вместе с ГИРД легла в основании РНИИ, и Фридрих Цандер. Оставшись без их поддержки, Королёв не смог противостоять политике руководства института, которое сосредоточилось на разработке снарядов с пороховыми двигателями. В январе 1934 года он был освобождён от занимаемой должности, а создание ракетного самолета было исключено из плана работ.
Сотрудники РНИИ на Софринском полигоне (Московская область, Красноармейск, 1935 г.). Слева направо: В.С. Зуев, старший инженер; С.С. Смирнов, конструктор; О.К. Паровина, конструктор; С.П. Королев, начальник отдела РНИИ; Б.В. Флоров, механик. Фото ГМИК им. К.Э. Циолковского.
Некоторые сотрудники ГИРД покинули РНИИ, но Сергей Павлович остался и продолжил работу над крылатыми ракетами в должности сначала старшего инженера, а затем начальника 8-го сектора. На этом поприще он добился значительных успехов. В мае 1934 года была запущена первая крылатая ракета 06/1. Затем в РНИИ велись работы над пятью крылатыми ракетами различного назначения: «земля-земля», «земля-воздух» и «воздух-воздух».
В начале 1936 года Королёв стал главным конструктором специального отдела №5 по разработке ракетных крылатых аппаратов.
Вместе с инженером Евгением Щетинковым Сергей Королёв сконструировал пилотируемый стратоплан РПИ-218-1 (ракетный истребитель-перехватчик) — двухместный самолет, в котором экипаж размещался в герметичной кабине «спина к спине».
Три жидкостных ракетных двигателя ОРД-300-2 (ОРМ-70) конструкции Валентина Глушко, работающие на азотной кислоте и керосине и развивающие общую тягу 900 кгс, должны были разогнать аппарат до скорости 850 км/ч и доставить его на высоту до 25 км.
Планер с ракетным двигателем
Для отработки некоторых конструкторско-технологических решений Королёв приступил к проектированию экспериментального ракетного самолёта (как сейчас сказали бы, «демонстратора») РП-318. Рассматривались два варианта горизонтального старта: с земли с использованием собственных двигателей и в воздухе, с бомбардировщика ТБ-3. На основе этих разработок был создан упрощенный прототип РП-318-1. Для ускорения процесса и получения необходимых данных Сергей Павлович предложил использовать свой тяжёлый двухместный планёр СК-9 — цельнодеревянный моноплан с крылом большого удлинения, построенный в 1935 году при участии ОСОАВИАХИМ — общественной организации, которая занималась развитием оборонной промышленности, включая авиацию и химическую отрасль.
При переделке в РП-318-1 планер оснащался азотно-кислотно-керосиновым двигателем ОРМ-65 разработки Валентина Глушко, развивающим тягу от 50 до 170 кгс. Два экземпляра двигателя были испытаны на стенде, причем один из них в одном из пусков проработал 93 секунды, а второй — 230 секунд.
С декабря 1937 года начались наземные испытания ракетоплана, после завершения которых летом 1938 года предполагалось начать полёты по программе, предложенной Сергеем Королёвым. Однако работа не была завершена: 27 июня 1938 года Королёва арестовали и осудили на 10 лет лагерей. Едва избежав смерти на Колыме, в сентябре 1940 года Сергей Павлович оказался в «туполевской шараге». Так неофициально называлось ЦКБ-29, специальное подразделение Народного комиссариата внутренних дел (НКВД). Здесь трудились авиаконструкторы и инженеры, осужденные по 58-й статье УК РСФСР («Измена Родине») и выполнявшие правительственные задачи по разработке новой авиационной техники для нужд Красной армии. Королёв участвовал в проектировании фронтового бомбардировщика Ту-2 и разрабатывал ракетную аэроторпеду АТ.
Затем он был переведен в Казань, где главным конструктором КБ 4-го спецотдела НКВД при Казанском авиазаводе №16 был Валентин Глушко, также бывший сотрудник РНИИ, осужденный по той же статье. 4-й спецотдел создавал вспомогательные самолетные ракетные двигательные установки РД-1, РД-1ХЗ, РД-2 и РД-3. Королев, в частности, занимался улучшением технических характеристик пикирующего бомбардировщика Пе-2 с помощью двигателей Глушко, и даже проводил их лётные испытания. Казанский период окончательно убедил Сергея Павловича в необходимости полностью посвятить себя ракетам. В его записях тех лет можно найти прорисовки и расчеты по проектам баллистических и крылатых ракет с боевым зарядом до 200 кг.
Без участия Королёва
Между тем, РНИИ продолжило работы по ракетоплану РП-318-1. Руководить ими назначили ведущего инженера Алексея Щербакова, опытного конструктора-планериста. Исходный СК-9 тщательно осмотрели и отправили на экспертизу в Центральный аэродинамический институт (ЦАГИ). Деревянная конструкция за несколько лет износилась, и с ней пришлось основательно попотеть.
Двигатель ОРМ-65 осужденного Валентина Глушко заменили на РДА-1-150 конструкции Леонида Душкина. За моторную часть проекта отвечал Арвид Палло. РДА-1-150, работавший на азотной кислоте и керосине, испытывался с февраля по октябрь 1939 года, показав на стенде тягу от 50 до 150 кгс и длительность функционирования до 112 секунд.
В конечном счете аппарат был оснащён всеми необходимыми элементами самолёта с ракетным двигателем, что соответствовало требованиям. Вес РП-318-1 при взлёте должен был составлять 637 кг, из которых 75 кг приходилось на топливо, а чуть менее 137 кг — на двигатель. Из-за износа планера скорость полёта ограничили 160 км/час.
Лётные испытания проводились на подмосковном аэродроме КБ-29, расположенном вблизи железнодорожной станции Подлипки. В то время никто не мог предположить, что именно в этом месте будет базироваться ОКБ-1 Королёва, которое откроет человечеству путь в космос.
В январе 1940 года в присутствии специальной комиссии из представителей Наркомата авиационной промышленности и Наркомата боеприпасов прошли контрольные испытания двигательной установки на земле.
Лётные испытания РП-318-1 были поручены лётчику Владимиру Фёдорову, который считался одним из лучших планеристов Советского Союза. Полёт с включенным жидкостным двигателем был гораздо более сложным и опасным, чем обычное парение. Фёдоров знал об этом и долго тренировался, чтобы освоить приёмы пуска и управления двигателем.
Первый полет
Наконец, 28 февраля 1940 года пришло время начать лётные испытания. Ракетоплан был прицеплен к двухместному самолёту-буксировщику П-5, которым управлял Николай Фиксон; на борту биплана также находились Палло и Щербаков с кинокамерой.
Лётное поле покрывал глубокий снег, и чтобы подготовить взлётную полосу, самолёт несколько раз проехал по ней взад и вперед. Вот как описал дальнейшие события того исторического дня писатель Лев Экономов: «Все было готово к полёту. Фёдоров надел маску из беличьего меха, чтобы не обморозиться в полете: ведь кабина у него была открытой. Вот он дал отмашку Фиксону — у меня все готово. Николай Демьянович чуть выдвинул машину вперед — выбрал слабину троса — и пошел на взлет. Сзади заклубилась снежная пыль, окутала планер, с самолета его не стало видно, да и со стороны тоже, и только Фиксон по поведению машины чувствовал, что планер еще скользит по земле. Еще секунда, еще — и Палло увидел взмывший над снежным облаком ракетопланер. А буксировщик еще не оторвался, набирал скорость, но вот и он завис над землей. Было решено запускать жидкостный двигатель на высоте три тысячи метров, чтобы в случае аварийной обстановки успеть принять меры».
«Старичок» П-5 — гражданский вариант разведывательного самолёта Р-5 — с трудом поднялся на высоту 2800 м, потратив на это полчаса. Наконец Фёдоров отцепил ракетоплан, и тот перешёл в режим свободного планирования. Температура воздуха составляла -3 °C, солнце хорошо освещало РП-318-1, а расстояние между двумя летательными аппаратами не превышало сотни метров — всё было готово для съёмки.
Фёдоров увидел, что Фиксон занял позицию сбоку. Это означало, что все готовы к наблюдению. Он дал знак рукой: «Начинаю запуск». На самолёте и ракетоплане не было радиостанций, поэтому пилоты могли общаться только с помощью знаков.
Из послеполётного отчёта Владимира Фёдорова: «После отцепки на планировании установил направление полета, скорость — 80 км/ч. Выждав приближение самолета, с борта которого велось наблюдение за мной, начал включение ракетного двигателя. …Запуск произошел нормально …на высоте 2600 м. Сразу же послышался ровный, нерезкий шум. Примерно на 5-6-й секунде после включения двигателя скорость полета поднялась с 80 до 140 км/ч... В течение 110 секунд был произведен набор высоты в 300 м. По израсходовании компонентов топлива топливные краны перекрыл и снял давление, что произошло на высоте 2900 м».
По словам пилота ракетоплана, работа ракетного двигателя не повлияла на устойчивость и управляемость аппарата. Набор скорости происходил плавно. После отключения РДА-1-150 спуск также прошёл без проблем. Во время спуска Фёдоров выполнил несколько глубоких спиралей и боевых разворотов на скоростях от 100 до 165 км/ч, после чего успешно приземлился.
Наблюдатели — Фиксон, Палло и Щербаков — также сообщили о результатах, отметив, что, несмотря на максимальное увеличение оборотов мотора, самолёт П-5 значительно отстал от ракетоплана.
Наследие
В марте того же года Фёдоров совершил ещё два полёта на РП-318-1, которые подтвердили надёжность и безопасность двигательной установки. Успешные лётные испытания советского ракетоплана доказали жизнеспособность концепции ракетного самолёта. В результате работы по данному направлению получили дальнейшее развитие. В период войны и сразу после неё в СССР были разработаны и построены несколько опытных и экспериментальных ракетопланов с жидкостными двигателями: БИ-1 и БИ-2, самолёты «302» и «346», И-270.
Перехватчик БИ-1, созданный в ОКБ Виктора Болховитинова талантливыми конструкторами Александром Березняком и Алексеем Исаевым, выполнил свой первый моторный полёт 15 мая 1942 года, став первым советским реактивным боевым самолётом.
Он совершил несколько успешных полётов, но 27 марта 1943 года произошла катастрофа, в которой погиб летчик-испытатель Григорий Бахчиванджи. Это был полёт на высокой скорости, в котором советская авиация столкнулась с ещё неизвестным явлением — волновым кризисом.
Несмотря на определённые успехи и ряд преимуществ — высокую скорость и скороподъёмность — ракетные самолёты так и остались экспериментальными летательными аппаратами. Для практических целей более подходящими оказались пилотируемые летательные аппараты с воздушно-реактивными двигателями.
Тем не менее, значение первых советских ракетопланов трудно переоценить. На них не только тестировались различные типы ракетных двигателей, но и выросла целая плеяда инженеров-ракетчиков, которые заложили основы современной космонавтики и ракетно-космической техники: Сергей Королёв, Валентин Глушко, Алексей Исаев, Василий Мишин, Михаил Тихонравов, Арвид Палло и многие другие.
