Экспериментальный ракетоплан РП-318.
Разработчик: Королев
Страна: СССР
Первый полет: 1940 г.
В 1935 году в докладе на конференции, и в статье в журнале «Техника Воздушного Флота» Сергей Павлович Королев из своих расчетов сделал практический вывод:
«Если не задаваться установлением каких-либо особых рекордов, то, несомненно, в настоящее время уже представляет смысл постройка аппарата-лаборатории, при посредстве которой можно было бы систематически производить изучение работы различных ракетных аппаратов в воздухе. На нем можно было бы поставить первые опыты с воздушным реактивным двигателем и целую серию иных опытов, забуксируя предварительно аппарат на нужную высоту. Потолок такого аппарата может достигнуть 9-10 километров. Осуществление первого ракетоплана-лаборатории для постановки ряда научных исследований в настоящее время хотя и трудная, но возможная и необходимая задача стоящая перед советскими ракетчиками уже в текущем году.»
По свидетельству сотрудника ГИРДа Николая Ефремова, после организации РНИИ нагрузка на Королева уменьшилась и у Сергея Павловича появилось свободное время, чтобы вернуться к отложенным проектам новых планеров, конструированием которых он занимался со студенческих лет.
Для разработки одного такого проекта Королев привлек нескольких энтузиастов, согласившихся работать вечерами и дома Эскизное проектирование, аэродинамический расчет и определение основных характеристик выполнил сам Сергей Павлович. Все проектная работа заняла немногим более двух месяцев. На основе этой конструктивной схемы и апробированных агрегатов: веретенообразного фюзеляжа со средним расположением крыла, оперения и других элементов конструкции — был создан двухместный планер «СК-9». Один экземпляр планера изготовили на заводе ОСОАВИАХИМа. Он прошел все стадии облета и даже совершил дальний перелет за буксировщиком из Москвы в Коктебель, показав неплохие результаты.
Планер «СК-9» имел типичные для рекордных планеров аэродинамические формы. Это был моноплан со среднерасположенным крылом большого удлинения, с высоко поднятым на небольшом киле горизонтальным оперением и высоким обособленным рулем направления. Конструкция была выполнена из дерева, только рули и хвостовая часть фюзеляжа частично обшивались тонкой листовой нержавеющей сталью. Именно «СК-9» стал основой для проекта высотного ракетоплана-лаборатории, о котором Королев говорил в своем докладе.
В конце 1935 года начальник РНИИ Иван Клейменов, находясь, вероятно, под впечатлением от Всесоюзной конференции по применению ракетных аппаратов, согласился на включение в план института эскизного проекта ракетоплана.
В короткий срок Королев вместе с инженером Евгением Щетинковым закончили разработку эскизного проекта и 2 февраля 1936 года вынесли его на обсуждение руководства РНИИ.
В первоначальном проекте ракетоплан имел обозначение «РП-218» (или «Объект № 218» — индекс означает: отдел № 2, тема № 18). В приложенной записке Королев излагал свое видение будущего аппарата такими словами:
«Ракетоплан должен нести следующую нагрузку:
а) экипаж-2 человека с парашютами — 160 кг,
б) скафандры, с кислородными аппаратами — 2 шт.- 40 кг, всего -200 кг.
«..» Проектом и расчетами должны быть обеспечены следующие полетные данные ракетоплана:
а) наибольшая высота полета (потолок) до 25 000 м,
б) наибольшая скорость горизонтального полета на высоте порядка 3000 м (на базе 1 км) до 300 м/сек,
в) посадочная скорость с опорожненными баками не более 160 км/час,
г) продолжительность горизонтального полета с ракетными двигателями до 400 сек.
«..» Взлет ракетоплана может осуществляться следующими способами:
а) путем подъема РП до высоты 8-10 тыс. м на тяжелом самолете с высотными моторами,
б) путем буксировки РП мощным самолетом до высоты 4-5 тыс. м (а в случае применения специальных устройств до высоты 8-10 тыс. м),
в) путем самостоятельного взлета с земли.
Для обеспечения взлета ракетоплана может быть применен предварительный разгон с помощью пороховых ракет.»
Вообще же в РНИИ рассматривались несколько вариантов ракетоплана. Сначала конструкторы остановили свой выбор на проекте двухместного самолета-моноплана «СК-10» нормальной схемы с низким расположением трапециевидного крыла малого удлинения. В передней части фюзеляжа предполагалось разместить герметическую кабину, в которой последовательно располагались бы летчик-испытатель и инженер-испытатель (лицом назад). За кабиной — цилиндрический топливный бак с внутренней перегородкой, отделяющей окислитель от горючего. Вокруг бака компоновалась батарея баллонов сжатого газа, служившая аккумулятором давления вытеснительной системы подачи топлива в камеру сгорания. В хвостовой части предусматривалась установка связки из трех азотно-кислотно-керосиновых двигателей «ОРМ-65» конструкции Валентина Глушко. Ракетный самолет в этом варианте должен был иметь стартовый вес 1600 килограммов, скорость — 850 км/ч, потолок — 9 километров. Его предполагалось использовать для исследовании динамики полета пилотируемого ракетного летательного аппарата на больших скоростях.
Этот проект и был утвержден на техническом совещании в РНИИ. Обсуждалась программа его разработки, включавшая в качестве предварительного шага создание более простого ракетоплана — лаборатории «РП-218-1» на базе планерлета «СК-9» с двигателем небольшой тяги. Техническое совещание приняло решение: «…Отделы института должны предусмотреть работу по 218-му объекту в планах на 1937 год как одну из ведущих работ института.»
Вскоре началась разработка рабочих чертежей и оборудования планера «СК-9» под установку ЖРД «ОРМ-65». Это был наиболее отработанный азотно-кислотно-керосиновый двигатель того времени. Он мог развивать тягу до 175 килограммов и скорость истечения на установившемся режиме до 2110 м/с. Пуск двигателя осуществлялся либо вручную, либо автоматически, зажигание — пиротехническое. К 1936 году «ОРМ-65» прошел цикл стендовых испытаний, доказав свою работоспособность после 50 пусков общей продолжительностью свыше 30 минут.
В сентябре 1937 года двигательную установку смонтировали на планере. 3 декабря после проведения серии холодных испытаний по регулировке системы подачи топлива начались огневые испытания.
В 1938 году в связи с изменением структуры института и номеров отделов первая цифра в обозначении объектов РНИИ была изменена, и ракетоплан «218-1» стал обозначаться «РП-318-1».
В феврале 1938 года в докладе о развитии исследовательских работ по ракетному самолету, подготовленном совместно с Щетинковым, Сергей Королев впервые определил область рационального применения ракетоплана в научных, народнохозяйственных и оборонных целях. Тогда же была выдвинута и обоснована идея создания истребителя-перехватчика с ракетным двигателем. Вот что писал по этому поводу сам Сергей Павлович:
«1. Разница в максимальных скоростях современных бомбардировщиков и истребителей настолько мала, что преследование бомбардировщика после маневра практически нецелесообразно, так как за время преследования бомбардировщик успевает пройти десятки и сотни километров. В на-стоящее время почти нет средств остановить бомбардировщики, летящие сомкнутым строем на высоте 6-8 км со скоростью 500-600 км/час. Появление таких бомбардировщиков на вооружении в ближайшее время вполне реально.
2. Недостаточные вертикальные скорости современных истребителей вызывают необходимость отнесения аэродромов истребительной авиации на 100-140 км от линии фронта. Таким образом, линия перехвата противника может лежать в пределах 80-120 км от фронта, и защита этой полосы («зоны тактической внезапности») чрезвычайно затруднена. Эта зона по мере увеличения скоростей и высот полета бомбардировщиков имеет тенденцию к дальнейшему расширению.
3. Вследствие больших горизонтальных скоростей современных самолетов и больших нагрузок на 1 м2 (крыла) радиусы виражей значительно увеличились и возросли трудности связанные с нахождением противника в воздухе после маневра. Поэтому воздушный бой при перехвате противника сведется к кратковременной встрече или преследованию.
4. На основе сказанного выявляется необходимость постройки истребителя, обладающего очень большой скоростью и особенно скороподъемностью и предназначенного в основном для защиты зоны тактической внезапности. Запас топлива такого истребителя должен обеспечить продолжительность боя в течение 4-5 мин и дальность полета в пределах зоны тактической внезапности (т.е. 80-120 км). Ракетный истребитель может удовлетворить этим требованиям.»
В своем докладе конструктор представил эскизные проекты четырех новых вариантов экспериментального ракетного самолета. Характеристики первого совпадали с «СК-10». В проекте второго, модернизированного, ракетоплана запас топлива увеличивался за счет сокращения экипажа до одного человека. Третий, рекордный, ракетоплан проектировался с учетом использования кислородного ЖРД. При старте с земли он, по замыслу, должен был подняться на высоту в 21 километр, а при пуске с самолета-транспортировщика (типа бомбардировщика ТБ-3) — до 37 километров.
Рассматривался также перспективный вариант ракетоплана с ЖРД тягой в 900 килограммов. Расчетная высота его полета при пуске с транспортировщика на высоте 8 километров составляла 53 километра. Однако последние два не были технически обеспечены.
Вскоре была создана модель «СК-10», проведены ее продувки в аэродинамической трубе, началось изготовление дельных узлов натурного образца. Но постройка его в целом приостановилась в связи с отработкой ракетоплана «РП-318-1», которая велась при постоянном и непосредственном участии Королева, готовившегося совершить первые полеты на ракетоплане-лаборатории с работающим ЖРД.
Но тут волна репрессий, набиравшая силу в стране, докатилась и до ракетчиков. Собственно, судьба их была предрешена еще в 1937 году, когда был арестован и расстрелян «высокий покровитель» ГИРДа и РНИИ Михаил Тухачевский. Его покровительство и внимание, проявленное к проблемам ракетчиков, не могли остаться безнаказанными для последних.
Были арестованы и погибли в застенках начальник РНИИ Иван Клейменов и главный инженер РНИИ Георгий Лангемак. В марте 1938 года по ложному доносу арестовали конструктора двигателей Валентина Глушко.
Сергей Королев попал в руки чекистов 27 июня 1938 года. Его обвинили в преступлениях, предусмотренных статьей 58 Уголовного кодекса РСФСР, пункты 7 и 11, в том, что он «состоял членом антисоветской подпольной контрреволюционной организации и проводил вредительскую политику в области ракетной техники». Его обвиняли, например, в том, что он разрабатывал твердотопливную ракету «217» с целью задержать развитие более важных направлений; что он сознательно препятствовал созданию эффективной системы питания для бортового автопилота ракеты «212», что он разрабатывал заведомо негодные двигатели. В результате через три месяца после ареста Военная коллегия Верховного суда СССР под председательством Ульриха приговорил конструктора к 10 годам тюремного заключения с поражением в правах на пять лет и конфискацией личного имущества.
Ведущим конструктором по «РП-318-1» после ареста Королева был назначен инженер Щербаков, автор ряда проектов высотных планеров. Ведущим конструктором по двигательной установке стал инженер Арвид Палло.
На ракетоплан установили азотно-кислотно-керосиновый двигатель «РДА-1-150» конструкции Леонида Дедушкина. И в феврале 1939 года начались наземные огневые испытания двигательной установки «РДА-1-150». К октябрю состоялось свыше 100 пусков, в ходе которых отрабатывались системы двигательной установки и снимались ее характеристики. Летчик-испытатель Владимир Павлович Федоров, которому поручалось пилотирование этой необычной машины, осваивал приемы пуска и управления работой двигателя.
Были отработаны следующие параметры двигательной установки: максимальная тяга — 150 килограммов, минимальная — 50 килограммов, время работы на максимальном режиме — 112 секунд. Двигатель обладал устойчивым регулированием тяги.
В свободном полете «СК-9» испытывали еще в январе. При этом баки двигательной установки заполняли разным количеством топлива. Несмотря на возросший почти на 30 процентов полетный вес, планер сохранял высокие полетные качества.
В январе 1940 года ракетоплан привезли на один из подмосковных аэродромов. Здесь провели последние свободные полеты и пять наземных огневых испытаний ЖРД прямо на планере. Специальная комиссия представителей промышленности и научно-исследовательских учреждений постановила допустить машину к ракетному полету.
В конечном виде «РП-318-1» имел следующие характеристики: полный стартовый вес — 636,8 килограмма, вес двигательной установки — 136,8 килограмма, вес топлива — 75 килограммов, вес пилота с парашютом — 80 килограммов, длина — 7,44 метра, размах крыла — 17 метров. Ввиду изношенности планера максимальная скорость была ограничена до 160 км/ч. После ее достижения полет должен был производиться с набором высоты.
Исторический полет ракетоплана «РП-318-1» состоялся 28 февраля 1940 года. Самолет-буксировщик Р-5 несколько раз прорулил по взлетному полю, подготавливая взлетную дорожку в глубоком снегу. Федоров занял место в кабине пилота.
В 17 часов 28 минут самолет-буксировщик пошел на взлет. На высоте 2800 метров ракетоплан отцепился от буксировщика. Федоров включил ракетный двигатель. Наблюдавшие за полетом видели, как за ракетопланом появилось сначала серое облачко от зажигательной пирошашки, а затем пошел бурый дым. Двигатель заработал на пусковом режиме. Наконец показалась огненная струя длиной около метра. Ракетоплан стал быстро набирать скорость и перешел в полет с набором высоты.
В отчете об этом Федоров пишет так:
«…После отцепки установил скорость 80 км/ч. Выждав приближение самолета Р-5, наблюдавшего за мной, начал включение ракетного двигателя. Включение двигателя произвел на высоте 2600 м согласно инструкции. Пуск РД прошел нормально. Все контрольные приборы работали хорошо. По включении РД был слышен ровный нерезкий шум. «..» Примерно за 5-6 с после включения РД скорость полета возросла с 80 до 140 км/ч. Я установил режим полета с набором высоты 120 км/ч и держал его все время работы РД. По показаниям вариометра подъем проходил со скоростью 3 м/с. В продолжение всей работы РД в течение 110 с был произведен набор высоты 300 м. По израсходовании компонентов топлива перекрыл топливные краны и снял давление. Это произошло на высоте 2900 м.
После включения РД нарастание скорости происходило очень плавно. На всем протяжении работы РД никакого влияния на управляемость РП-318 мною замечено не было. Планер вел себя нормально — вибраций не ощущалось.
Нарастание скорости от работающего РД и использование ее для набора высоты у меня, как у летчика, оставило очень приятное ощущение. После выключения спуск происходил нормально. Во время спуска был произведен ряд глубоких спиралей, боевых разворотов на скоростях от 100 до 165 км/ч. Расчет и посадка — нормальные.»
10 и 19 марта 1940 года состоялись еще два успешных полета. Они убедительно доказали, что техника ракетного двигателестроения в Советском Союзе достигла такого уровня, когда строительство ракетопланов с ЖРД могло стать вполне будничным делом. Однако история распорядилась иначе…
ЛТХ:
Модификация: РП-318-1
Размах крыла, м: 17,00
Длина, м: 7,44
Высота, м: —
Площадь крыла, м2: 22
Масса, кг
-пустого самолета: 570
-максимальная взлетная: 700
Тип двигателя: 1 х ЖРД РДА-1-150
Тяга, кгс: 1 х 100
Максимальная скорость, км/ч: 160
Продолжительность полета, ч: —
Практический потолок, м: —
Экипаж, чел: 1.
Ракетоплан РП-318-1.
Ракетоплан РП-318-1.
Ракетоплан РП-318-1.
Ракетоплан РП-318-1 в полете. 28 февраля 1940 г.
Двигатель ОРМ-65.
ЖРД РДА-1-150 на РП-318-1.
РП-318-1. Рисунок.
Проекции РП-318-1. Рисунок.
Компоновка РП-318-1. Рисунок.
Стенд РНИИ. Ракетоплан РП-318.
.
.
Список источников:
В.Б.Шавров. История конструкций самолетов в СССР до 1938 г.
Юрий Бирюков. Первый ракетный полет.
Техника-Молодежи. Предшественники. РП-318.