История самолетов СССР: часть 3
Мы рассказали об истории создания и конструкции советских самолетов Второй мировой войны в первой и второй частях на woplanes.com. В третьей части мы продолжим знакомить вас с самолетостроением СССР середины 20 века.
До начала 1950-х годов основу вооружения советских ВВС составляли поршневые самолёты, спроектированные и построенные до или во время Второй мировой войны. Хотя уже в то время было ясно, что будущее принадлежит реактивной авиации, требовался некий переходный период, в ходе которого инженеры и конструкторы смогли бы разработать новые типы самолётов, а лётчики сумели бы их освоить. К тому же, Советский Союз серьёзно отставал от ведущих самолётостроительных держав в развитии реактивной техники. В условиях начинающейся Холодной войны это отставание необходимо было преодолеть в кратчайшие сроки.
Боевой опыт продемонстрировал достоинства бомбардировщика. Благодаря большой скорости (547 км/ч на высоте 5400 м). сильному оборонительному вооружению (две 20-мм пушки и 5 пулеметов) и надежной бронезащите экипажа самолет был трудной целью для "Мессершмиттов", тогда как сам мог наносить мощные бомбовые удары.
К сожалению, из-за острой необходимости в истребителях выпуск Ту-2 происходил весьма неритмично, и до конца войны построили только около 800 самолетов. Его производство продолжалось и после войны, до 1951 г. Всего в ВВС поступило более двух с половиной тысяч Ту-2.
Особое место среди скоростных двухмоторных бомбардировщиков занимает английский DH-98 "Москито". Этот самолет был необычен и по общей концепции, и в конструктивном отношении.
Разработка "Москито" началась в конце 30-х годов по инициативе Ж. Де Хевилленда и конструкторов его фирмы – Р. Бишопа и К. Уолкера. Они решили построить бомбардировщик с такими высокими летными характеристиками, которые позволяли полностью отказаться от оборонительного вооружения, так как за счет преимущества в скорости и высоте самолет был бы неуязвим для истребителей. По существу, это было развитие идеи скоростного бомбардировщика, доведенной до своего логического предела.
Реактивные самолеты СССР
Идея реактивного движения возникла задолго до появления авиации. Патент на создание первого турбинного двигателя был выдан англичанину Джону Барберу ещё в 1791 году. В 1913 году француз Рене Лорен получил патент на прямоточный воздушно-реактивный двигатель. В первой половине двадцатого века учёные в разных странах экспериментировали с реактивными двигателями, однако их работы носили скорее теоретический характер, и с момента первого полёта, совершённого братьями Райт в 1903 году на протяжении сорока лет «пламенным сердцем» подавляющего большинства самолётов был поршневой двигатель внутреннего сгорания. Кризис поршневой авиации начался в конце 1930-х годов и ещё шире проявился в ходе Второй мировой войны, когда скорость серийных истребителей выросла в среднем на 100 километров в час, а мощность двигателей — в два раза, с 1000 до 2000 л. с. Но рост мощности авиамоторов вёл к увеличению их веса и размеров, а значит, и к ухудшению аэродинамики. Из-за более мощных двигателей самолёт нёс больше топлива и весил ещё больше. Для сохранения прежней нагрузки на крыло необходимо было увеличивать его площадь, что ещё больше утяжеляло самолёт. В результате образовывался замкнутый круг: мощнее двигатель — больше вес и сопротивление — хуже аэродинамика — ниже скорость.
Реактивные двигатели делятся на две большие группы: ракетные и воздушно-реактивные. Твердотопливные (чаще всего пороховые) и жидкостные двигатели называются ракетными, так как они способны работать в безвоздушном пространстве. Жидкостные (ЖРД) действуют за счёт окислителя, который вступает в реакцию с топливом. Вместе с тем, они потребляют огромное количество горючего за короткий промежуток времени и по этой причине мало пригодны для авиации. Отличительной чертой воздушно-реактивных двигателей является использование атмосферного воздуха. Воздушно-реактивные двигатели, в свою очередь, подразделяются на бескомпрессорные (прямоточные, пульсирующие) и компрессорные. К последним относятся турбореактивные двигатели (ТРД), ставшие наиболее распространённым типом реактивных двигателей после Второй мировой войны.
В Советском Союзе первые прямоточные реактивные двигатели конструкции Игоря Меркулова были испытаны зимой 25 января 1940 года на истребителе-биплане И-15бис. Большого прироста скорости они дать не могли, так как подвешивались под крыльями и создавали дополнительное аэродинамическое сопротивление; к тому же они работали как дополнение к поршневому мотору. Тем не менее, И-15бис может считаться первым советским самолётом, использовавшим в полёте реактивную тягу.
28 февраля 1940 года лётчик-испытатель Владимир Фёдоров совершил полёт на экспериментальном ракетоплане СК-9 (РП-318) конструкции Сергея Королёва, оснащённом жидкостным ракетным двигателем РДА-1-150. Ракетоплан буксировался бипланом Р-5 до высоты 2800 метров, после чего включил собственный двигатель и продолжил полёт самостоятельно. Решение о создании скоростного самолёта с жидкостным реактивным двигателем, способного подниматься в воздух без посторонней помощи, было принято в СССР в августе 1941 года. Таким образом советское руководство планировало перехватить инициативу у люфтваффе, которые на тот момент господствовали в воздухе над Восточным фронтом. Так как время работы ЖРД было очень непродолжительным, новый истребитель предназначался для единственной атаки на одну воздушную цель, после чего он должен был спланировать для посадки на аэродроме.
Экспериментальные самолеты
Экспериментальный самолёт конструкции Березняка, Исаева и Болховитинова получил обозначение БИ-1 (ближний истребитель). Первый полёт лётчика-испытателя Григория Бахчиванджи на БИ-1 состоялся 15 мая 1942 года. Он длился всего 3 минуты и 9 секунд. В ходе последующих испытаний была достигнута скорость более 600 км/ч и высота 4000 метров. В дальнейшем планировалось развить скорость в 800 км/ч. Однако 27 марта 1943 года во время седьмого полёта произошла катастрофа, в которой БИ-1 разбился, а Григорий Бахчиванджи погиб. После чего разработки по БИ-1 фактически прекратились, хотя испытания этого самолёта продолжались до мая 1945 года. Всего, кроме опытной серии, было построено 9 машин и совершено 12 полётов. ЖРД оказался не лучшим вариантом для боевой авиации, а советская промышленность к тому времени уже освоила типы поршневых истребителей, не уступавшие лучшим мировым образцам. Примечательно, что уже в ходе испытаний БИ-1 (начиная с четвёртого экземпляра) на нём устанавливались две 20-мм пушки ШВАК и бронезащита пилота — таким образом, эта деревянная машина стала первым в истории боевым ракетным самолётом.
Весьма многообещающим должен был стать дальний высотный двухмоторный бомбардировщик конструкции В. М. Мясишева ДВБ-102. Его разработка началась в 1940 г., испытания – в 1942 г. Для полетов на больших высотах двигатели были оборудованы турбокомпрессорами, кабина летчика и штурмана и задний отсек стрелков – герметизированы. К другим техническим новшествам следует отнести шасси с носовой стойкой, дистанционное управление стрелковым вооружением.
При испытаниях ДВБ-102 были достигнуты максимальная скорость 529 км/ч, потолок – 10500 м. Из-за ненадежной работы новых двигателей жидкостного охлаждения М-120 (в конце концов их заменили на звездообразные М-71) доводка самолета затянулась, испытания завершились только в середине 1945 г. Война закончилась, и в серии самолет не строился.
Из большого числа американских двухмоторных самолетов к классу скоростных фронтовых бомбардировщиков следует отнести машины фирмы Дуглас А-20 (рис. 4.42) и А-26. Индекс "А" (от английского слова "aitack – "атака") означает, что, помимо выполнения бомбардировочных задач эти самолеты предназначались также для действий в качестве штурмовика.
Конструктивной особенностью А-20 являлось шасси с носовым колесом. Конструкторы Д. Норторп и Э. Хайнеманн были первыми, кто применил эту схему на боевом самолете. Установка носовой стойки упрощала посадку и уменьшала длину пробега, поэтому все последующие американские бомбардировщики имели аналогичную конструкцию шасси.
Первый советский турбореактивный двигатель РД-1 с осевым компрессором и кольцевой камерой сгорания, тяга которого составляла 513 кгс, был создан Архипом Люлькой в 1940 году. В 1943-1944 годах он сконструировал стендовый ТРД С-18 с тягой 1360 кгс. Однако первым двигателем Люльки, получившим практическое применение, стал ТР-1, появившийся в 1945 году. Он представлял собой лётную модификацию С-18 и устанавливался на опытных истребителях Су-11 и И-211, а также на опытном бомбардировщике Ил-22. ТР-1 обладал приемлемой мощностью и сравнительно небольшим расходом топлива, но он был недостаточно надежён. Поэтому на первых советских реактивных самолётах использовались британские или трофейные немецкие турбореактивные двигатели.
До и во время Второй мировой войны немцы являлись мировыми лидерами в области развития реактивной авиации. Именно они создали первые реактивные самолёты с ЖРД и ТРД — He.176 и He.178, первыми запустили реактивные самолёты в серийное производство и испытали их в ходе боевых действий. Неудивительно, что после поражения Германии разработки немецких инженеров, далеко опередившие своё время, оказались в качестве трофеев в США, Великобритании и СССР и привлекли пристальное внимание учёных из стран-союзниц по антигитлеровской коалиции. Основными немецкими двигателями, которые нашли применение в Советском Союзе, стали Jumo-004 (РД-10) с тягой 800 кгс и BMW-003 (РД-20) с тягой 850 кгс. Именно пара последних стояла на первом советском турбореактивном истребителе МиГ-9, который поднялся в воздух 24 апреля 1946 года, всего на несколько часов опередив своего основного конкурента Як-15 с одним РД-10.
Советским аналогом "Москито" мог бы стать самолет А. С. Яковлева Як-4 (ББ-2) – обтекаемый цельнодеревянный двухместный моноплан с двумя двигателями водяного охлаждения М-103. Во время испытаний в мае-июне 1939 г. он показал скорость 567 км/ч [8, с. 49], т.е. на 100 км/ч больше, чем у серийных истребителей, состоявших тогда на вооружении советских ВВС. Однако снискать лавры "Москито" ему помешала недостаточная мощность двигателей и неприятие военными концепции отказа от вооружения в пользу скорости. Установка дополнительного пулемета и связанная с этим перекомпоновка фюзеляжа привели к снижению скорости до 515 км/ч, при этом нормальный вес бомбовой нагрузки составил всего 400 кг, дальность – 800 км. После выпуска 600 экземпляров Як-4 решили снять с вооружения.
В том же 1946 году в конструкторском бюро Павла Сухого был создан истребитель Су-9, напоминавший немецкий Me.262 с двумя Jumo-004. Из-за бюрократических сложностей этот самолёт не попал в серийное производство, хотя на нём впервые в СССР были опробованы такие новшества, как катапультируемое кресло, бустерное устройство, служащее для уменьшения усилий при управлении самолётом и тормозной парашют, а Сухой за разработку этой машины был представлен к Сталинской премии. Относительно небольшими сериями (по несколько сотен машин) строились МиГ-9 и Як-15. Первый мог развивать скорость до 910 км/ч и вооружался одной 37-мм пушкой Н-37 и двумя 23-мм НС-23, второй нёс две 23-мм пушки НС-23 и летал со скоростью 780 км/ч.
История самолетостроение СССР
Четвёртым конструктором, который принял участие в «реактивной гонке», стал Семён Лавочкин. Во время Второй мировой войны он прославился как автор ряда весьма успешных машин, а спроектированные им истребители Ла-9 и Ла-11 стали лебединой песней советской поршневой авиации и приняли участие в корейской войне 1950-1953 годов. Первый реактивный самолёт Ла-150 с двигателем РД-10 (позднее — РД-10Ф) был построен в ОКБ Лавочкина в сентябре 1946 года, однако серийно он не выпускался в силу ряда конструктивных недостатков. Зато два последующих проекта Лавочкина вошли в историю. Ла-160 стал первым советским истребителем со стреловидным крылом (стреловидность крыла необходима для преодоления самолётом волнового сопротивления воздуха, возникающего на околозвуковых скоростях), а на Ла-176 лётчик-испытатель Иван Фёдоров 26 декабря 1948 года впервые в СССР преодолел звуковой барьер. Ла-176 был примечателен ещё и тем, что оснащался мощной советской версией британского турбореактивного двигателя Rolls-Royce Nene (ВК-1 с тягой в 2700 кгс). ВК-1, разработанный Владимиром Климовым, стал первым советским серийным турбореактивным двигателем и устанавливался на ряд известных советских самолётов: истребители МиГ-15, МиГ-17, бомбардировщик Ил-28, торпедоносец Ту-14.
В 1946 году британское правительство лейбористов во главе с Клементом Эттли позволило компании Rolls-Royce продать в СССР 40 единиц ТРД Rolls-Royce Nene, который был скопирован советскими специалистами сначала под обозначением РД-45, а затем в модернизированном варианте (с большей камерой сгорания и турбиной) производился под маркой ВК-1. Он устанавливался на самый массовый в истории реактивный самолёт — истребитель МиГ-15, спроектированный в ОКБ Артёма Микояна в 1947 году.
Ещё одним британским двигателем, экспортировавшимся в СССР, стал Rolls-Royce Dervent-V (РД-500 с тягой 1590 кгс). Хотя он не был так широко распространён, как ВК-1, эту модель устанавливали на серийные истребители Ла-15, Як-23, а также на экспериментальные самолёты Су-13, Як-1000,Як-25, Як-30 (1948), Ту-12, Ла-174ТК, Ла-174 и Ла-180.
Советская штурмовая авиация сравнительно долгое время использовала поршневые двигатели. До середины 1950-х годов на вооружении советских военно-воздушных сил состояли штурмовики Ил-2, Ил-8, Ил-10, созданные ещё во время Второй мировой войны. У них от модели к модели совершенствовалась броневая защита и вооружение. Скорость же считалась менее важной характеристикой для самолётов, которым предстоит бороться с наземными целями.
Поршневой мотор применялся на первой послевоенной разработке ОКБ Ильюшина — штурмовике Ил-20. Эту машину отличал необычный дизайн: кабина пилота находилась прямо над двигателем, что обеспечивало лётчику прекрасный обзор и возможность для прицельной стрельбы и бомбометания (с пикирования). Ил-20 был построен и испытан в конце 1948 года. Однако в серийное производство данная машина не поступила из-за чрезмерной вибрации двигателя, недостаточной огневой мощи (отмечалось, что она ниже, чем у Ил-10), а также из-за того, что поршневой самолёт сочли устаревшим в век реактивной авиации. Хотя следующий ильюшинский проект — штурмовик Ил-40 с двумя реактивными двигателями, построенный в 1953 году, — успешно прошёл испытания, он также не был принят на вооружение. К тому моменту произошли изменения в советской военной доктрине, отныне отдававшей предпочтение ракетному оружию и универсальным истребителям-бомбардировщикам. Поэтому следующий специализированный штурмовик Су-25 появился в советских ВВС только в 1970-х годах.
