Экспериментальные самолёты России. 1912-1941 гг.

Как уже известно читателю, в начале 1930-х годов в СССР начались успешные эксперименты по применению ракетных двигателей в качестве ускорителей взлёта самолётов. В 1934 г. по предложению лётчика-испытателя Н.П. Елагина планировалось установить на истребитель жидкостный ракетный двигатель, который был способен дать кратковременный прирост скорости, но из-за отсутствия в то время надежно работающих ЖРД ничего сделано не было[323].

Между тем в Группе изучения реактивного движения под руководством Ю.А. Победоносцева развернулись исследования по прямоточным воздушно-реактивным двигателям (ПВРД). ПВРД является простейшим типом ВРД. В нём нет ни компрессора, ни турбины, сжатие перед камерой сгорания происходит за счёт специально профилированного канала, через который проходит набегающий поток воздуха. Но работать ПВРД может только в полёте, поэтому взлёт и разгон летательного аппарата должен осуществляться с помощью двигателя другого типа. Чем больше скорость, тем выше степень сжатия и тяга прямоточного двигателя.

Схема прямоточного воздушно-реактивного двигателя.

И.А. Меркулов. 1930-е годы.

В 1933 г. состоялись первые испытания ПВРД в полёте. Для этого был сконструирован миниатюрный прямоточный двигатель в форме снаряда 76-мм пушки. Топливо (белый фосфор) поместили непосредственно в камере сгорания. Отстрел таких двигателей продемонстрировал работоспособность ПВРД: дальность выстрела за счёт реактивной тяги возросла на километр по сравнению со штатным снарядом[324].

В 1937 г. сотрудник Реактивной секции Стратосферного комитета при Осоавиахиме (ОАХ) Игорь Алексеевич Меркулов предложил построить раке ту Р-3 с прямоточным ВРД. В качестве первой, разгонной ступени использовался пороховой двигатель. Конструктор и ученый М.К. Тихонравов поддержал проект. Он писал: «Представленная записка заключает в себе постановку проблемы воздушно-реактивного двигателя, причём основной упор сделан на создании соответствующего двигателя для работы на дозвуковых скоростях. Постановка такой проблемы в системе ОАХ является своевременной. Воздушный ракетный двигатель для авиации является одним из двигателей ближайшего будущего и над его созданием усиленно работают за границей. Правда в объяснительной записке двигатель мыслится использовать не в авиации, а в бескрылой ракете. С такой постановкой вопроса я не могу согласиться, но считаю, что применение, в случае создания удачного образца двигателя, всегда может быть направлено по правильному пути»[325].

Михаил Клавдиевич был прав: после успешных испытаний Р-3 Меркулова привлекли к работам по использованию ПВРД в авиации. 3 июля 1939 г. на совещании Технического совета НКАП Игорь Алексеевич сделал доклад о результатах экспериментов с прямоточным двигателем на ракетах и о задачах усовершенствования его конструкции для применения в авиации. Он предлагал использовать прямоточные двигатели в сочетании с винтомоторной группой. ПВРД должны были служить в качестве дополнительных моторов (ДМ) для увеличения максимальной скорости. В то время двигатель внутреннего сгорания с воздушным винтом был единственным типом силовой установки, применяемой на самолётах. Он обеспечивал необходимую экономичность при взлёте и на крейсерском режиме, хорошую манёвренность в воздухе. В то же время легкий прямоточный ВРД мог дать лётчику возможность в нужный момент увеличить скорость полёта. Удобство применения ВРД в качестве дополнительного мотора заключалось ещё в том, что он не требовал запасов специального топлива, которое необходимо, например, для жидкостных ракетных двигателей, а мог питаться тем же бензином, что и основной мотор.

Существовал также проект экспериментального самолёта только с ПВРД. Его автором был руководитель Отдела специальных конструкций на заводе № 1 А.Я. Щербаков. Мыслилось, что летательный аппарат будет как планер забуксирован самолётом на большую высоту, а затем, отсоединившись, начнёт снижение. Разогнавшись, лётчик включит прямоточные двигатели и самолёт продолжит полёт с увеличением скорости и высоты[326].

Проект так и остался проектом, начать решили с испытаний ПВРД в качестве дополнительного мотора на серийных самолётах. Меркулова перевели в Отдел изобретений авиазавода № 1. На этом предприятии в августе 1939 г. были изготовлены первые образцы авиационных ПВРД ДМ-1, предназначавшиеся для наземных испытаний. Корпус мотогондолы был сделан из дюралюминия, диаметр двигателя равнялся 240 мм.

Первое стендовое испытание ДМ-1 прошло 3 сентября 1939 г. на аэродроме станции Планерная. Двигатель питался авиационным бензином, подаваемым через форсунки и воспламеняемым от свечей зажигания, при этом в воздухозаборник подавался поток сжатого воздуха. После запуска обнаружилось, что в месте установки свечи в шве от газовой сварки имеется два свища, из которых бьют пары бензина, образуя огненный факел. Но испытание решили не прерывать. ПВРД проработал 26 минут.