Экспериментальный самолет "346".

Экспериментальный самолет «346».

Разработчик: DFS, ЦАГИ
Страна: СССР
Первый полет: 1948 г.

Немецкий институт исследований в области планеризма DFS (Deutsches Forschungsinstitut fur Segelflug) в годы войны разработал несколько экспериментальных летательных аппаратов с ракетным движителем. Одним из самых выдающихся германских проектов, вплотную приблизившихся к преодолению скорости звука, стал DFS-346. Еще осенью 1944 года Техническое Бюро Люфтваффе (RLM) составило задание на разработку самолета, способного достигнуть крейсерской скорости М=2 и высоты 35000 м. Экспериментальный DFS-346, оснащенный двухкамерным ракетным двигателем «Walter» HWK 109-509C тягой 2000 кгс (19,6 кН), предназначался для ведения разведки. Заказ выполняла фирма «Зибель» (Siebel).

Немцы успели построить несколько моделей и даже приступили к созданию самолета. Единственный экземпляр этого самолета на конечной фазе постройки был уничтожен в апреле 1945 года.

В 1946 году по указанию Советского правительства группа немецких конструкторов под руководством Г.Рессинга продолжила эту работу. 29 сентября 1946 года первый экземпляр самолета выкатили из сборочного цеха авиационного завода в Галле. После наземных испытаний его демонтировали и отправили в СССР.

В октябре 1946 года немецкие специалисты фирм «Юнкерс» (г. Дессау) и «Зибель» (г. Галле) прибыли на завод № 458 — поселок Иваньково Кимрского района Калининской области (почтовое отделение Подберезье, ныне — г. Дубна). Основными задачами созданных здесь ОКБ было продолжение проектных и экспериментальных работ, начатых еще в Германии в 1945-1946 годах, разработка новых типов реактивных самолетов и экспериментальной сверхзвуковой летающей лаборатории. В частности, ОКБ-2 — по проектированию и освоению экспериментальных самолетов с жидкостным ракетным двигателем во главе с главным конструктором Гайнцем Рессингом и его заместителем А.Я. Березняком. В ОКБ-2 самолет именовали «346».

Самолет «346» представлял собой цельнометаллический среднеплан. Фюзеляж состоял из трех частей. Носовая часть являлась телом вращения с контуром, образованным профилем NACA 00121-0,66-50. Далее следовала часть цилиндрической формы и хвостовая, круглое поперечное сечение которой плавно переходило в вертикальный овал. Шасси было сделано в виде убираемой в фюзеляж лыжи. Отсутствие обычного колесного шасси объясняется тем, что самолет должен был подниматься на высоту подвешенным к самолету-носителю.

Носовую часть корпуса занимала герметическая кабина летчика, ложе размещалось горизонтально так, что он находился в лежачем положении лицом вниз. Такая компоновка рабочего места пилота применялась с целью снижения лобового сопротивления фюзеляжа. Под стать ей была и система спасения летчика в случае аварии. Кабина крепилась к фюзеляжу на взывных болтах и в форсмажорной ситуации отделялась от самолета. У задней стенки кабины размещался небольшой парашют, который стабилизировал ее положение в свободном падении. Ложе имело свое катапультное устройство. Оно выбрасывало летчика из самой кабины через несколько секунд после ее отделения.

Схема катапультирования пилота самолета «346».

На «346» стояли два ЖРД «Walter» HWK 109-509C, смонтированные на общей раме. Топливные баки вмещали 552 л горючего и 1100 л окислителя. Из-за большого расхода топлива ракетным двигателем этого запаса хватало всего на несколько минут полета. Суммарный запас горючего (керосин), окислителя (азотная кислота) и перекиси водорода составлял 1900 кг. Он обеспечивал работу ЖРД на полной тяге в течение двух минут. В более экономичном режиме работала одна камера.

Крыло самолета имело стреловидность, составляющую 45° по линиям четвертей хорд. Оно было набрано из профилей типа NACA-0,012-0,55-1,25, имевших относительную толщину 12%. Площадь крыла — 19,87 м2. Посадочная механизация состояла из отклоняемых закрылков.

Элероны состояли из двух секций с кинематической связью внутренних и внешних частей элеронов, которая могла изменяться летчиком. На малых скоростях углы отклонения всех секций элеронов должны быть одинаковы, а на больших -отклоняться были должны только внешние секции (при испытаниях самолета передаточное число от ручки управления к внутренним секциям элеронов было сделано в два раза меньше, чем к внешним).

Самолет имел Т-образное оперение. Стабилизатор — подвижный (углы отклонения от -2°40′ до +2°). Рули высоты состояли из двух секций, отклонявшихся, как и элероны, на разные углы. Над стабилизатором размещалась небольшая подвижная поверхность — так называемый падцель. При небольших движениях педалей управления отклонения руля поворота должны были происходить от боковой аэродинамической силы на падцель при отклонении последнего. При больших отклонениях педалей управление должно было переключаться непосредственно на руль. В ходе дальнейших работ падцель упразднили.

Самолет рассчитывался на достижение скорости, соответствующей примерно М-2. Стартовый вес по расчетам должен был составлять 5230-5300 кг.

В СССР к испытаниям самолета готовились весьма тщательно. В связи с тем, что летчик должен был управлять самолетом в лежачем положении, в ЛИИ провели предварительные опыты по изучению особенностей пилотирования при такой компоновке, Для этого был использован серийный немецкий планер «Краних», переконструированный под лежачее положение пилота. По воспоминаниям летчика-испытателя М.Л.Галлая, летавшего на этом аппарате, горизонтальное положение оказалось весьма неудобным для пилотирования. Тем не менее возвращаться к обычной посадке пилота и делать выступающий из фюзеляжа фонарь кабины на «346» не стали, так как это заставило бы почти полностью перестроить самолет и кроме того, вызвало бы увеличение аэродинамического сопротивления.

Планер «Краних».

Там же, в ЛИИ, провели испытания отделяемой кабины и катапультирующего устройства. С этой целью кабину от «346» с манекеном летчика подвешивали под фюзеляжем бомбардировщика B-25 и сбрасывали в полете. Испытания прошли успешно.

Аэродинамические исследования в натурной трубе Т-101 ЦАГИ, начатые в марте 1947 года, показали, что на больших углах атаки происходит интенсивный срыв потока с концов крыла, быстро распространяющийся на всю его поверхность и приводящий к потере устойчивости. Этого следовало ожидать, так как по всему размаху стояли профили одного типа, что нежелательно для стреловидного крыла. Для устранения указанного недостатка на верхней поверхности крыла второго экземпляра «346» установили четыре вертикальных гребня, препятствующих перетеканию потока вдоль размаха.

Модель самолета была испытана также в первой в СССР скоростной аэродинамической трубе Т-106. Выяснилось, что на околозвуковых скоростях возможна потеря эффективности органов управления. Поэтому было рекомендовано не превышать М=0,8.

После окончания аэродинамических экспериментов экземпляр, доставленный в 1946 году из Германии, прошел испытания на статическую прочность.

Летные испытания «346» начались в 1948 году на аэродроме в Теплом Стане. В качестве самолета-носителя использовался один из попавших на территорию СССР американских бомбардировщиков Боинг В-29. Самолет «346» подвешивался к балке под правым крылом В-29 между мотогондолами.

Перед полетами «346» с работающим ЖРД проводились испытания его планерного варианта, который не предназначался для полетов с ЖРД. Планерный вариант самолета назывался «346-П». Он имел упрощенную конструкцию — без гермокабины, двигателя, топливных баков. Применение балласта позволяло изменять массу аппарата. С помощью «346-П» отрабатывалась техника отделения от самолета-носителя, проверялись устойчивость и управляемость аппарата при различных центровках, накапливался опыт пилотирования в лежачем положении и особенности посадки на лыжу.

Внешне «346-П» почти не отличался от самолета, на нем были сняты обтекатели лыжи в убранном положении и установлены обтекатели подкрыльевых костылей. Вес планера составлял 1180-2180 кг. Испытывал «346-П» инженер-летчик 1-го класса Вольфганг Цизе, который к тому времени уже имел почти 20-летний стаж самостоятельной летной работы (он окончил летную школу при авиационном институте в г. Ганновере). Ведущим инженером по испытаниям был В.Я.Молочаев.

5 мая 1949 года была завершена постройка самолета, на котором установили двигатель, правда, пока еще в макетном, то есть в нерабочем состоянии. Этот самолет назывался «346-1». В течение лета и сентября 1949 года проводилась наземная подготовка его к летным испытаниям. Первый полет состоялся 30 сентября. Вес самолета составлял 3145 кг. Отцепка «346-1», который пилотировал В.Цизе, произошла на высоте 9700 м. Выяснилось, что самолет обладает рядом недостатков в управлении. Эти недостатки были присущи планеру «346-П», но тогда летчик не счел их опасными. На «346-1» ситуация оказалась иной — на ряде режимов полета производить эволюции не представлялось возможным. Несмотря на трудности летчик все же смог овладеть управлением.

Однако расчет на посадку был произведен недостаточно точно, и самолет подошел к земле на повышенной скорости (примерно 310 км/ч). После первого касания земли он взмыл на высоту 3-4 м и пролетел еще 700-800 м. При втором приземлении посадочная лыжа самолета сложилась, и дальнейший пробег до полной остановки самолет совершил на фюзеляже. Ложе летчика и система привязных ремней оказались также не совсем надежными. При резком торможении на пробеге В.Цизе значительно сдвинулся вперед, ударился лицом о передний поперечный раскос кабины и потерял сознание. К счастью, травмы, полученные летчиком, оказались не тяжелыми, и через некоторое время после лечения в госпитале он смог вернуться к летной работе.

Для выяснения причин аварии была создана комиссия во главе с летчиком-испытателем Н.С.Рыбко. Комиссия пришла к выводу, что причиной аварии стал неполный выпуск посадочной лыжи. В аварийном акте было записано: «Единственной возможной причиной неполного выпуска лыжи в полете… явились неправильные действия летчика Цизе, выразившиеся в том, что он не полностью нажимал на кнопку сцепления рычага выпуска лыжи. В результате рычаг лебедки работал вхолостую, и лыжа не была поставлена на замок.» К этому заключению можно добавить, что из-за трудностей, возникших в управлении, все внимание летчика, видимо, сосредоточилось на пилотировании самолета, и именно поэтому он не полностью нажимал кнопку сцепления рычага выпуска лыжи.

После аварии самолет был отремонтирован, на нем произвели ряд доработок, а затем перевезли в ЛИИ. Там на машине летал летчик-испытатель Петр Иванович Казьмин. Основное внимание в его полетах уделялось пилотажным качествам «346-1». ЖРД не включался. В первом же полете лыжа снова не встала на замок. Однако посадка, произведенная на снег, окончилась вполне благополучно, и «346-1» оказался почти не поврежденным. Через некоторое время П.И.Казьмин произвел второй полет, в котором «346-1» буксировался самолетом Ту-2 на высоту около 2 км, затем был отцеплен и совершил свободный полет. Посадка опять не удалась, поскольку произошла с недолетом. Вновь потребовался ремонт.

После постройки второго самолета, который имел обозначение «346-3», провели наземную отработку ЖРД. С получением удовлетворительных результатов приняли решение о летных испытаниях с работающим двигателем. Предпочтение отдали летчику В.Цизе, имевшему наибольший опыт полетов на «346».

В начале 1951 года оправившийся от травмы В.Цизе начал тренировочные полеты на планере «346-П», а 6 апреля совершил полет на «346-3» без включения двигателя. 15 августа 1951 года Цизе впервые выполнил полет на «346» с использованием двигателя. Из-за ограничений по максимальной скорости использовалась только одна камера ЖРД, максимальная тяга двигателя при этом составляла 1570 кгс. Силовая установка была включена на высоте 7000 м через 1 мин. 40 сек. после отделения от самолета-носителя. ЖРД проработал полторы минуты, затем были произведены планирующий полет и посадка.

Пилотирование самолета происходило в очень трудных условиях. При полете с работающим двигателем обнаружилась сильная боковая неустойчивость. И Цизе приходилось постоянно выравнивать крены элеронами. Ситуация усложнилась еще тем, что из-за плохой работы регулятора обогрева температура в кабине достигала 40°С и управлять самолетом в таких условиях было крайне трудно. По словам В.Цизе, он был на грани обморока.

После установки в кабине вентиляционных клапанов следующий полет (2 сентября) прошел вполне благополучно. Однако в третьем полете с включением двигателя произошла авария. Это случилось 14 сентября. Цизе отсоединился от самолета-носителя на высоте 9300 м. Включив двигатель, летчик продолжал набирать высоту, одновременно росла и скорость. После двух минут работы ЖРД скорость полета превысила 900 км/ч. Вскоре после этого Цизе сообщил по радио, что самолет потерял управление и падает. По приказу с земли он покинул самолет. Система спасения сработала безупречно. Отделение кабины произошло на высоте 6500 м, раскрылся стабилизирующий парашют, на высоте 3000 м катапультное устройство выбросило летчика из кабины, он приземлился на парашюте, повредив при этом ногу. Самолет же упал и сгорел вблизи деревни Смоленские Борки. (Летчик вскоре тяжело заболел и скончался. Его похоронили на кладбище поселка Иваньково. Впоследствии мать Цизе произвела его перезахоронение в Германии).

Специалисты, занимавшиеся изучением причин аварии, не пришли к единому мнению. По одной версии, самолет попал в штопор из-за ошибки пилота, согласно мнению других, Цизе превысил допустимую максимальную скорость и в результате перераспределения давления на крыле и оперении потерял контроль над машиной.

В связи с тем, что при использовании менее чем половины максимальной тяги двигателя самолет развивал скорость более 900 км/ч, можно предположить, что при включении обеих камер сгорания он мог бы превысить скорость звука. Но несовершенство аэродинамической схемы не позволяло провести такое испытание.

Несмотря на аварию самолета 346, поставленная при его испытаниях цель, с учетом ограничений ЦАГИ по скорости (до М=0,9), была достигнута. Проведенные испытания показали:
— хорошую безотказную работу жидкостного ракетного двигателя как у земли, так и в воздухе;
— безупречную работу средств спасения;
— возможность пилотирования летчика в лежачем положении, допускающем значительно большие перегрузки на организм летчика по сравнению с обычным положением;
— возможность посадки самолета с лыжным шасси на малоподготовленный аэродром на скорости до 330 км/час;
— высокую скороподъемность на всех высотах полета.

В процессе испытаний были достигнуты следующие показатели:
— максимальная высота полета: 12000-13000 метров;
— максимальная скорость — 950 км/ч;
— максимальная скороподъемность — 100 м/с;
— предполагаемая скорость пикирования во время последнего полета с работающим ЖРД была сверхзвуковой.

После аварии с «346-3» испытательная программа была сначала приостановлена, а затем прекращена. По заключению экспертов продолжение полетов на имеющемся летном экземпляре самолета «346-1» не могло уже дать новых результатов, а совершенствование машины не представлялось возможным из-за старой материальной части.

ОКБ-2 в апреле 1951 года переводится на завод № 492 (Савелово). К концу 1953 года ОКБ-2 было распущено, а все немецкие инженеры репатриированы в Восточную Германию.

Разработка самолета «346» явилась самой дорогостоящей программой опытного завода № 1. За период с апреля 1946 года по сентябрь 1951 года на нее было затрачено 55 млн руб.

ЛТХ:

Модификация: «346-1»
Размах крыла, м: 9,00
Длина, м: 15,81
Высота, м: 3,54
Площадь крыла, м2: 19,86
Масса, кг
-пустого самолета: —
-максимальная взлетная: 5260
Тип двигателя: 1 х РД Walter HWK 109-509C
Тяга, кгс (кН): 1 х 2000 (19,6 )
Макс. скорость, км/ч: 950 (М=0,8)
Дальность полета, км: —
Практический потолок, м: —
Экипаж, чел: 1.

Самолет «346».

Самолет «346» под крылом самолета-носителя В-29.

«346-П» под крылом самолета-носителя.

Самолет «346» в аэродинамической трубе.

Носовая часть самолета «346».

Положение пилота самолета «346».

Посадочная лыжа самолета «346».

ЖРД «Walter» HWK 109-509C.

Самолет «346». Схема 1.

Самолет «346». Схема 2.

.
Список источников:
История конструкций самолетов в СССР 1951-1965 гг.
Самолеты Мира. Ивнамин Султанов. Немецкие ОКБ по самолетостроению в СССР.
Ю.Ю.Ненахов. Чудо-оружие третьего рейха. Экспериментальный самолет «346».
Г.А.Савельев. От гидросамолетов до суперсовременных ракет. Создание реактивных самолетов с участием немецких специалистов.