ЮБИЛЕЙ ПЕРВОГО В СССР ПОЛЕТА ПРЯМОТОЧНОГО ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Дмитрий Александрович Боев

Б.С. Стечкин и И.А. Меркулов

Ракетопланы - романтическая мечта авиации времен "бури и натиска". В 20-х годах ХХ века почти никто из интересующихся грядущими космическими полетами не сомневался, что межпланетные корабли будущего будут стартовать как самолеты со специальных эстакад, разгоняться до космических скоростей атмосферными двигателями и после выполнения полетов приземляться на аэродром. Современные "шаттлы" и их забытый родственник "Буран" - отражение этой мечты.

Ну, а если ракетоплан, то - атмосферные двигатели больших скоростей полета. Наиболее реальным претендентом на эту роль считался в то время прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД). В московском ГИРДе (группе исследования реактивного движения), в 1930-е годы, исследованиями и разработками ПВРД занималась 3-я бригада, возглавляемая Юрием Александровичем Победоносцевым. ПВРД начинает работать только после того, как летательный аппарат, оборудованный им, будет предварительно разогнан каким-либо способом до значительных скоростей. Впервые в нашей стране идею ПВРД использовали Ю.А. Победоносцев и М.С. Кисенко, взяв в качестве объекта исследований 76-миллиметровый артиллерийский снаряд, а в качестве топлива для ПВРД - белый фосфор. В 1933-1935 гг. проводятся серии испытаний таких снарядов, которые двигались со скоростью М = 2. Такой скорости до тех пор не достигала ни одна ракета в мире. В 1933 г. ГИРД и ленинградская Газодинамическая лаборатория (ГДЛ) сливаются в РНИИ НКТП, и дальнейшие исследования проводятся уже в этой организации. В 1935 г., отвечая на вопрос писателя Я.И. Перельмана о перспективах ракетной техники, С.П. Королев писал: "Очень большое внимание придаю воздушным ракетным двигателям, над которыми работает Ю.А. Победоносцев (у нас же в РНИИ)".

Ю.А. Победоносцев

В этих испытаниях подтвердилась работоспособность ПВРД. Иначе говоря, теоретические предположения Б.С. Стечкина и Ф.А. Цандера о целесообразности и эффективности применения таких двигателей на различных ЛА начали обретать подтверждение. Система заработала, но тяга её была крайне мала. Для практического применения нужно было создать ПВРД, тяга которого способна превысить хотя бы лобовое сопротивление, испытываемое корпусом двигателя при полете на больших скоростях. Решением такой задачи занялся ученик Победоносцева - Игорь Алексеевич Меркулов с группой молодых энтузиастов. В этих работах был использован весь опыт по ПВРД и конструированию ракетной техники, накопленный и в ГИРД, и в ГДЛ, и в РНИИ. В 1937 г. РНИИ НКТП преобразуется в НИИ-3 НКОП, и работы по ПВРД продолжаются.

Экспериментальным объектом была первая в мире двухступенчатая ракета Р-3 конструкции И.А. Меркулова с прямоточным воздушно-реактивным двигателем на второй ступени. На первой ступени, разгонявшей ракету до скорости, необходимой для начала работы ПВРД, применялся пороховой ракетный двигатель конструкции А.И. Полярного. В качестве горючего ПВРД использовались шашки двух типов, разработанные и изготовленные химиками МГУ и Московского химико-технологического института. В основном они состояли из смеси алюминиевого и магниевого порошков и отличались составом наполнителя и технологией прессования. В двигатель заряжались две кольцеобразные шашки одинакового внешнего, но различного внутреннего диаметров, благодаря чему обеспечивался требуемый профиль канала, по которому поступал из диффузора необходимый для их горения воздух.

Воспламенение горючего ПВРД производилось огнепроводящим шнуром, загоравшимся в момент окончания работы порохового ускорителя, который отделялся от ракеты набегающим воздушным потоком с помощью "аэродинамического тормоза". Стартовая масса первой ступени ракеты Р-3 составляла 8,3 кг. Второй ступени – 4,5 кг. Максимальная скорость – 1200 м/с, расчетная высота полета – 9000 м.

Всего было изготовлено 16 ракет Р-3. Их летные испытания, начавшиеся в феврале 1939 г. на станции Планерная под Москвой, проводились по вертикальной траектории. После успешной отработки старта ракеты, расцепки ступеней, запуска ПВРД и четкого фиксирования набора скорости за счет его работы приступили к официальным испытаниям, которые состоялись 19 мая 1939 г. в присутствии членов комиссии наркомата авиационной промышленности. Для определения параметров траектории впервые была приглашена бригада астрономов с аппаратурой, используемой при слежении за метеоритами. Испытания прошли успешно, доказав перспективность применения воздушно-реактивных двигателей в авиации и ракетной технике.

В конце 1930-х годов в нашей стране разрабатывалось еще несколько проектов стратосферных ракет, рассчитанных на достижение высот в 50 и 100 км. Эти работы прервала война. До самого ее окончания различные варианты прямоточных двигателей исследовались в качестве ускорителей для самолетов различных модификаций и грузоподъемности. Эксперименты проводились не только в СССР, но и в Германии, Франции, Америке, Англии. Были получены вполне работоспособные конструкции, но их практическое применение пресеклось началом использования в авиации турбореактивных двигателей. Как ни удивительно, но дальнейшее развитие получило как раз первоначальное направление: ракеты с маршевыми прямоточными двигателями. Это и летающие мишени, и боевые ракеты большой скорости полета. “Гиперзвук” начинался здесь.