ПЕРВЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ САМОЛЕТЫ Александр Николаев Прообразом первого отечественного авиационного газотурбинного двигателя можно считать экспериментальную установку ГТУ-1, созданную в лаборатории № 1 Теплотехнического института им. Ф.Э. Дзержинского в 1934 г. По схеме она напоминала первые ГТД англичанина Ф. Уиттла и немца Г. фон Охайна и состояла из одноступенчатого центробежного компрессора, камеры сгорания и одноступенчатой осевой турбины. Важнейшим отличием ГТУ-1 являлось примененное его разработчиками водяное охлаждение лопаток и диска турбины, а также ее корпуса. Такое решение, с одной стороны, позволило создать работоспособную конструкцию, но, с другой стороны, было неприемлемым для авиационного двигателя: ведь пришлось бы помимо топлива брать на борт самолета еще и солидный запас воды. В дальнейшем группа разработчиков под руководством В.В. Уварова спроектировала более совершенную установку ГТУ-3 (с трехступенчатым осевым компрессором), предназначавшуюся для тяжелого самолета. Однако изготовление авиационной газовой турбины поручили… коломенскому паровозостроительному заводу. Для постройки трех экземпляров потребовалось три года, а что это были за годы - 1937 - 1939-й… В 1940 г. коллектив разработчиков был переведен в ЦИАМ, где организовали доводку и испытания одного из экземпляров ГТУ-3. К началу Великой Отечественной войны конструкция установки основательно устарела, стала очевидной необходимость проектирования нового, еще более совершенного двигателя. Об испытаниях ГТУ-3 на самолете вопрос не поднимался. Хронологически следующая попытка создания в нашей стране авиационного ГТД была предпринята группой А.М. Люлька. В 1937 г. молодые инженеры из Харьковского авиационного института разработали эскизный проект "ракетного турбореактивного двигателя РТД-1". Схема РТД-1 предусматривала использование двухступенчатого центробежного компрессора, кольцевой камеры сгорания и одноступенчатой турбины. В дипломном проекте одного из студентов ХАИ был исследован вопрос о рациональном размещении турбореактивного двигателя на самолете. В дальнейшем материалы разработок были оформлены в виде изобретений и направлены для рассмотрения в соответствующий орган - Отдел изобретений наркомата оборонной промышленности. Не располагая специалистами в этой области, Отдел обратился за рецензией к В.В. Уварову и тот дал положительный отзыв. Но свидетельств об изобретении было недостаточно. Для реализации идеи следовало подключить "сильных мира сего", и в 1938 г. А.М. Люлька отправился на прием к начальнику Главного управления авиапромышленности (ГУАП - ведь наркомата авиапрома еще не существовало) М.М. Кагановичу, брату известного Лазаря Михайловича (члена Политбюро и ЦК ВКП(б), наркома путей сообщения). Тот принял просителя поздно вечером, что не помешало тут же организовать совещание руководства ГУАП. Обсуждалась возможность создания для группы А.М. Люлька условий для скорейшего полномасштабного проектирования и постройки отечественного авиационного газотурбинного двигателя. Начальник главка принял решение перевести группу из ХАИ в Ленинград на Кировский завод, где до этого предпринималась попытка создания авиационной паровой турбины ПТ-2. По воспоминаниям Е.В. Комарова, одного из участников разработки паровой турбины, "к осени 1938 г. углубленная разработка техпроекта ПТ-2 показала ее бесперспективность для авиации". Вместо этой темы СКБ-1 Кировского завода поручили спроектировать и построить авиационный ГТД (СКБ-2 под руководством Ж.Я. Котина занималось созданием тяжелых танков, а СКБ главного конструктора В.М. Яковлева - доводкой и внедрением в производство авиационного дизеля М-40). В конце года из Харькова в Ленинград перебрался А.М. Люлька, а с ним и ближайшие сотрудники: Козлов, Тарасов, Бутырский, Гиндес и Лозино-Лозинский. А.М. Люлька, видимо, рассчитывал, что на Кировском заводе ему будут немедленно созданы соответствующие условия для работы, но он ошибся. Средства не выделялись, работников не хватало, в конце марта 1939 г. ему вновь пришлось обратиться к высшему руководству страны, на этот раз к В.М. Молотову - в то время председателю Комитета Обороны при СНК СССР. Лишь к концу 1939 г. удалось преодолеть "финансовый" барьер, а летом 1940 г. состоялась защита проекта турбореактивного двигателя РД-1 на коллегии наркомата авиапромышленности. Создание экспериментального РД-1 с шестиступенчатым компрессором, кольцевой камерой сгорания и одноступенчатой турбиной было начато осенью 1940 г. Следует, однако, отметить, что разработка авиационных моторов была далеко не самой главной задачей Кировского завода. Да и в рамках указанной специализации приоритет на предприятии отдавался не турбореактивному двигателю, а дизелю М-40, который предназначался для тяжелого бомбардировщика ТБ-7 и рекордного самолета БОК-15. На последнем намечали осуществить беспосадочный перелет "вокруг шарика", хотя актуальность этой задачи заметно уменьшилась в связи с началом Второй мировой войны. И все же М-40 был запущен в серию, его освоением активно интересовались высшие руководители наркомата авиапромышленности, военные и даже сам И.В. Сталин. Однако понимания важности создания авиационного газотурбинного двигателя в нашей стране не было, он рассматривался как нечто диковинное, принадлежащее далекому будущему. Между тем до появления на вооружении ВВС Германии и Великобритании первых самолетов с ГТД оставалось всего два-три года. Спустя двадцать дней после начала войны с Германией заместитель наркома авиапрома В.П. Кузнецов распорядился прекратить разработку РД-1, а сотрудникам А.М. Люльки были поставлены новые задачи, не связанные с "реактивной" тематикой. В августе 1941 г. началась эвакуация Кировского завода на Урал. Перед тем как покинуть Ленинград, Люлька распорядился закопать на территории предприятия изготовленные компоненты РД-1 вместе с документацией. В эвакуации самому Архипу Михайловичу и его ближайшим помощникам пришлось первое время заниматься проблемами танковых моторов. Но сам Люлька был глубоко убежден в важности скорейшей разработки ГТД, он постоянно искал способы вернуться к своим прежним занятиям. Пришлось выходить на командование ВВС КА, раз уж в собственном наркомате понимания найти не удалось. Весной 1942 г. руководство ВВС КА поставило перед наркоматом авиационной промышленности вопрос о возобновлении работ по ТРД. В своем обращении к А.И. Шахурину генерал-полковник авиации П.Ф. Жигарев писал: "... До 15 июля 1941 года специальным конструкторским бюро (СКВ-1) Кировского завода в Ленинграде проектировался и строился газотурбинный реактивный двигатель инженера Люльки. Состояние работ по созданию ВРД инженера Люльки к 15.07.41 г. было следующим… Учитывая важность работ по окончанию строительства и доводки реактивного двигателя инженера Люльки, а также необходимость быстрейшего внедрения подобных реактивных двигателей в авиацию, прошу включить эту работу в тематику работ завода 293, а группу инженера Люльки передать заводу и использовать ее для окончания этой работы". В начале июля 1942 г. группа А.М. Люльки была переведена на завод № 293 в ОКБ В.Ф. Болховитинова. Но производственная база завода, ориентированная на создание опытных самолетов, не могла обеспечить изготовление ряда специфических узлов и агрегатов ГТД, в результате чего создание двигателя А.М. Люльки снова практически остановилось. Последовавший в 1943 г. перевод группы в ЦИАМ также не ускорил темпов работ. Лишь информация о том, что в Германии производятся испытания нескольких типов реактивных самолетов, а в Англии в серию передан двухдвигательный "Метеор" фирмы "Глостер" заставило высшее руководство отрасли изменить отношение к проблеме создания отечественного ГТД. Впрочем, и это внимание оказалось по большому счету формально-бюрократическим, не соответствующим реальной важности поставленной задачи. По решению ГКО СССР от 18 февраля 1944 г. в составе НКАП СССР был создан специализированный НИИ-1, объединивший все конструкторские коллективы, работавшие над реактивными двигателями. 22 мая 1944 г. вышло постановление правительства "О создании авиационных реактивных двигателей", один из пунктов которого предписывал начальнику НИИ-1 П.И. Федорову и конструктору А.М. Люльке построить экспериментальный газотурбинный ВРД со статической тягой 1250 кгс и предъявить его на заводские испытания к 1 марта 1945 г. Следует подчеркнуть: даже в этот период времени относительно небольшие силы и средства, выделенные на реактивную" тематику, были использованы нерационально. Много внимания уделялось бесперспективным для авиации мотокомпрессорным установкам, попыткам создания разного рода авиационных ЖРД, "прямоточек" и т.п. - и все это в ущерб наиболее важной, как выяснилось вскоре, задаче разработки газотурбинного двигателя. Представляется, что именно недальновидность высшего руководства страны (авиацию попеременно курировали Молотов и Маленков), должностных лиц наркомавиапрома и командования ВВС КА привела к серьезному отставанию нашей авиации от уровня передовых стран в середине сороковых годов. Таким образом, И.В. Сталин в 1946 г. имел все основания для недовольства наркомом А.И. Шахуриным, командующим ВВС А.А. Новиковым и главным инженером ВВС А.П. Репиным. Однако гнев Иосифа Виссарионовича, как это часто случалось, принял гипертрофированные размеры, и все трое оказались за решеткой. Впрочем, впоследствии Новиков говаривал: "Спасибо, что не расстреляли…" Но вернемся в 1944 г. Так как в НИИ-1 производственной базы для создания ТРД не было, решением правительства на небольшом московском механическом заводе штампов и приспособлений № 165 развернули опытно-конструкторскую базу по изготовлению реактивных двигателей. В начале 1945 г. на этом предприятии был изготовлен первый экземпляр экспериментального ТРД С-18, спроектированного группой А.М. Люльки. В мае 1944 г. постановлением ГКО № 5946 конструкторскому коллективу, возглавлявшемуся С.А. Лавочкиным, была официально задана разработка первого в нашей стране самолета с турбореактивным двигателем. Ведущим конструктором по теме был С.М. Алексеев, спроектировавший двухбалочную машину с двигателем тягой 1250 кгс в хвостовой части фюзеляжа, трехопорным шасси с носовой стойкой и даже с герметичной кабиной. По расчетам максимальная скорость полета должна была достигать 890 км/ч у земли, а практический потолок - составить 15000 м. Это была мечта, так и оставшаяся нереализованной из-за отсутствия пригодного для полетов двигателя. Весной 1945 г. в руки отечественных авиационных специалистов попали сначала отдельные узлы и агрегаты поврежденных германских "газотурбинников", а затем и исправные двигатели в сборе. По ревнивым оценкам люльковцев, эти ТРД были "недоведенными", обладавшими множеством дефектов и пр. Но они выпускались серийно, и с их помощью в небо поднимались боевые самолеты. А.М. Люлька вместе со своими коллективом (и, безусловно, не по своей вине) потерял много времени. Война своими железными законами, требовавшими увеличения выпуска серийной продукции именно сегодня, а не в отдаленной перспективе, отбросила его назад и поставила в положение догоняющего. Пригодный для полетов С-18 летом 1945 г. был таким же "журавлем в небе", как РД-1 весной 1941 г. В
годы Великой Отечественной войны яковлевское ОКБ предприняло несколько
попыток оснастить свои истребители реактивными двигателями различного
типа. Летом 1942 г. был разработан проект истребителя Як-7Р с двумя
прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ПВРД) ДМ-4С конструкции
И.А. Меркулова и одним ЖРД Д-1А конструкции Л.С. Душкина. Несмотря на
название, заимствованное у серийной машины (за исключением буквы модификации)
внешне самолет значительно отличался от обычного Як-7: кабина переместилась
в носовую часть самолета, ЖРД смонтировали в хвосте, а ПВРД - под крылом.
Только крыло вместе с основными стойками шасси и четырьмя бензобаками,
да еще горизонтальное оперение были полностью заимствованы у обычной
"семерки". В весьма "сыром" состоянии находился и душкинский Д-1А (тяга 1100 кгс). Как известно, топливом для этого ЖРД служили керосин и крайне агрессивная азотная кислота. 15 мая 1942 г. в воздух впервые поднялся самолет БИ конструкторов А.И. Исаева и А.Я. Березняка с таким двигателем. Незадолго до этого летчик Г.Я. Бахчиванджи едва не погиб в результате взрыва Д-1А, а ведущий конструктор А.Я. Палло получил обширный ожог лица кислотой. Работающий ЖРД создавал сильную вибрацию, из-за которой постоянно возникали подтекания кислоты, а в условиях полета добавлялись микродеформации баков и трубопроводов из-за аэродинамических нагрузок. Конструкторы бились над устранением дефектов, но радикально повысить надежность работы двигателя и исключить чрезвычайные ситуации они в то время не смогли. Между тем ситуация на фронте складывалась грозная и не способствовавшая проведению экспериментов. В общем, проект Як-7Р так и остался на бумаге. Идею реанимировали только в 1944 г. в связи с появлением на фронте немецких реактивных истребителей с очень высокой скоростью полета (свыше 800 км/ч). Чтобы догнать вражескую машину требовалось хотя бы на короткое время, измеряемое минутами, быстро разогнать перехватчик. В начале 1944 г. прямоточные двигатели Д-4МС стали значительно надежнее, они не требовали размещения на самолете агрессивной азотной кислоты, поэтому первоначально ставка была сделана на них. Для установки двух двигателей под крылом выделили серийный самолет Як-7Б. Первый полет на этой машине с включением "прямоточников" выполнил 15 мая 1944 г. ведущий летчик С.Н. Анохин. Испытания показали, что максимальная
скорость полета Як-7Б с неработающими двигателями Д-4МС у земли составила
460 км/ч, в то время как без подвешенных под крылом ПВРД она достигала
494 км/ч. С работающими Д-4МС скорость машины у земли возрастала до
513 км/ч, то есть всего на 19 км/ч больше по сравнению с "нормальным"
Як-7Б. С увеличением высоты выигрыш в скорости должен был заметно возрасти.
Кроме того, конструктор двигателей Меркулов предлагал повысить расход
топлива до 30 кг/мин, тогда на расчетной высоте 6000…7000 м самолет
имел бы максимальную скорость порядка 635…640 км/ч. Напомним однако,
что в указанный период времени у серийного Як-3 с поршневым двигателем
ВК-105ПФ2 максимальная скорость на высоте 4100 м составляла 646 км/ч…
Таким образом, меркуловские ПВРД не давали особых преимуществ истребителю
с подобной комбинированной силовой установкой. Евгений Георгиевич Адлер, ведущий конструктор яковлевского ОКБ по Як-3РД, по его воспоминаниям весьма скептически относился к перспективам использования ЖРД на пилотируемом самолете. Он прекрасно знал о том, что в марте 1943 г. на самолете БИ с ЖРД погиб летчик-испытатель Г.Я. Бахчиванджи, а также об авариях двигателей этого типа, случившихся на самолетах ОКБ Лавочкина, Мясищева и Сухого. Адлер знал, что механики яковлевского ОКБ не раз страдали из-за ожогов, вызванных попаданием окислителя на кожу. Двигателисты не располагали достаточно надежными критериями для оценки качества функционирования двигателя: даже сам Глушко оперировал терминами "тощий" и "нормальный" факел. Что это значило - "самолетчики" не понимали. После нескольких весьма опасных полетов, которые выполнил летчик-испытатель В.Л. Расторгуев и в которых была достигнута максимальная скорость 782 км/ч на высоте 7800 м, Адлер заявил А.С. Яковлеву: "Александр Сергеевич, это безумие - летать на двигателях, подобных этому, да и зачем? Только затем, чтобы нащупать более выгодную высоту и прибавить еще несколько километров скорости к уже достигнутым?" Помимо опасностей, поджидавших испытателей, становилась все более очевидной другая особенность: чрезвычайно прожорливый ЖРД резко ограничивал продолжительность полета на режиме максимальной скорости, поэтому он мог применяться лишь на перехватчиках с очень малой дальностью (т.е. на ракетах-перехватчиках, которые летят только "туда"). Указанный разговор состоялся в мае 1945 г., после окончания войны с Германией, когда желание получить "эрзац - реактивный истребитель" отступило - становилось все более очевидным, что настоящий успех могло принести только создание самолета с турбореактивным двигателем. Через несколько дней ЧП едва не произошло и с Як-3РД - при повторной попытке запуска ЖРД в воздухе 14 мая он взорвался, разрушил часть хвостового оперения и едва не погубил Расторгуева. Яковлев нехотя согласился с мнением Адлера о нецелесообразности продолжения его испытаний и поставил новую задачу: ознакомиться с трофейными ТРД в Центральном институте авиационного моторостроения. Интерес к Як-3РД снова возник в августе 1945 г. накануне проведения традиционного воздушного парада в Тушино. Наркомату нужно было продемонстрировать очередные достижения авиапрома, особенно в части внедрения реактивной техники. На самолете заменили двигатель (вместо РД-1 с электрическим зажиганием смонтировали его вариант РД-1ХЗ с зажиганием химическим) и устранили отмеченные ранее дефекты. Первый полет 14 августа прошел нормально, в ходе второго, выполненного 15 августа, возникли неполадки в системе топливоподачи. Кабина самолета наполнилась парами бензина, и Расторгуев чудом сумел посадить самолет. 16 августа в ходе генеральной репетиции Як-3РД взлетел с работающим ЖРД, свечкой набрал высоту 2500 м и перешел в горизонтальный полет. Его скорость не была чрезмерной, керосин закончился и полет продолжался с работающим поршневым мотором. Далее произошло нечто непонятное. Машина стала плавно увеличивать угол пикирования и столкнулась с землей под углом 45…50°. Причину катастрофы установить не удалось, однако известно, что ни взрыва, ни пожара на борту самолета не было. Летчик Расторгуев, шутивший - "на этой машине летать - что тигрицу целовать: и страшно, и никакого удовольствия", в последние секунды своей жизни не проронил ни слова. В своих мемуарах Е.Г. Адлер утверждает, что еще в начале лета 1945 г. он обсуждал с Расторгуевым возможность переделки Як-3 в реактивный истребитель путем замены штатного двигателя ВК-105ПФ2 трофейным турбореактивным двигателем Jumo004. На летчика эта идея особого впечатления не произвела, а вот ведущий компоновщик яковлевского КБ Л.М. Шехтер воспринял ее на "ура". В самом деле: масса Jumo004 ненамного превосходила массу штатного поршневого двигателя, зато с машины снималась система водяного охлаждения. На первом этапе, стараясь менять конструкцию самолета по минимуму, Адлер и Шехтер разместили немецкий ТРД на удлиненной раме. В результате получился непропорционально длинный нос, ухудшавший обзор и смещавший центровку вперед. А.С. Яковлев, посмотрев на эскиз, спросил: "А нельзя ли двигатель задвинуть подальше назад?" Шехтер пояснил, что тогда придется изгибать передний лонжерон вокруг корпуса двигателя. Александр Сергеевич, над которым больше не висела "серия" - проклятье периода войны, легко принял решение: "Ну и изогните его. А задний оставьте без изменений. Тогда нос можно будет укоротить миллиметров на семьсот". Так родился облик первого в нашей стране реактивного истребителя с "реданной" схемой размещения ТРД в носовой части самолета… Так - да не так! Еще в 1943 г. один из соавторов ЛаГГ-3 - конструктор М.И. Гудков предложил проект истребителя Гу-ВРД с двигателем конструкции А.М. Люлька, и в этом проекте схема также была "реданной". Правда, этот проект не был реализован; правда и то, что конструктор явно находился под влиянием стереотипов и постарался сделать истребитель остроносым, как это было тогда принято, а подачу воздуха к ТРД он собирался осуществлять через окна, но, в общем, расположение силовой установки у Гу-ВРД было точно таким же, как у Як-ЮМО. Такое обозначение получила предложенная Адлером и Шехтером машина после внесения изменений в соответствии с мнением Яковлева, а также после одобрения эскизного проекта в наркомате авиапромышленности. Как уже отмечалось, крыло Як-ЮМО практически без изменений заимствовалось у серийного Як-3 производства тбилисского завода, а профиль этого крыла, как и у всех "яков"-истребителей с поршневыми моторами, был нескоростным, оптимизированным для полетов со скоростью 500…600 км/ч. В связи с этим, а также из-за заметно увеличенного "лба" фюзеляжа максимальная скорость машины по расчетам лишь немного превышала 800 км/ч. Впрочем, и этого было больше, чем достаточно. Дело было за немногим - где взять двигатели? В тот период времени многочисленные комиссии зачастили в поверженную Германию. Никто не подвергал сомнениям справедливость разного рода реквизиций - на войне это право победителя, к тому же речь шла о ненавистной фашистской Германии, стране, принесшей так много горя советским людям. Реквизировались целые заводы, вывозилось станочное оборудование, образцы техники, приборы, испытательные стенды, а в отдельных случаях переброске в Союз подвергались некоторые немецкие специалисты, которым, впрочем, в качестве компенсации предлагали солидные оклады и весьма приличные условия жизни в СССР. А.С. Яковлев отправил в Германию ведущего конструктора Е.Г. Адлера с задачей: раздобыть несколько пригодных для полетов экземпляров двигателя Jumo 004B. Тот, вооружившись грозными полномочиями наркомата авиапромышленности, слетал в городок с характерным наименованием Адлерсхоф (бывший авиацентр DVL, аналог наших ЦАГИ И ЛИИ в одном лице), но прибыл к шапочному разбору - все пригодные образцы германских ГТД были уже отправлены в Советский Союз. Интересно, зачем было предпринято это турне, ведь Яковлев был не только конструктором, но одновременно и заместителем наркома авиапрома по опытному строительству и наверняка должен был иметь полную информацию обо всех трофеях, доставленных в Москву. Как бы то ни было, к концу лета
несколько так необходимых турбореактивных двигателей было предоставлено
в распоряжение ОКБ-115. Осенью 1945 г. постройка Як-ЮМО завершилась,
самолет выкатили на заводской двор, чтобы опробовать двигатель. Результат
превзошел все ожидания. В мгновение ока прогорела нижняя обшивка фюзеляжа,
загорелась резина хвостового колеса. Данные о поле температур в реактивной
струе, предоставленные ЦИАМ, оказались сильно заниженными. Пришлось
срочно дорабатывать машину: защитить нижнюю обшивку стальным экраном,
обеспечив продувку воздуха в пространстве между ним и нижней обшивкой,
а также заменить хвостовое колесо стальным роликом, страшно гремевшим
и высекавшим искры из бетонки при разбеге и пробеге. В дальнейшем испытания "яка" происходили без особых проблем (в отличие от И-300, но об этом позднее). По свидетельству Е.Г. Адлера к Дню авиации (18 августа) цикл заводских испытаний был в основном завершен, но передаче машины в НИИ ВВС для проведения госиспытаний противился… сам главный конструктор. К указанному времени А.С. Яковлев отлично осознал, что по совокупности летных данных в перспективе его машина именно из-за принятой концепции (быстрой переделки из серийного истребителя с поршневым мотором) серьезно уступал конкуренту, созданному под руководством А.И. Микояна. Так, по максимальной скорости Як-ЮМО отставал от микояновского И-300 приблизительно на 100 км/ч, его дальность полета не превышала 510 км, а продолжительность - 42 минуты! (Продолжение в следующем номере). | ||