Мир Авиации 1998 02

В 1929 г. инженер из Мюнхена Пауль Шмидт начал разрабатывать собственную конструкцию реактивного двигателя. Через год ему удалось запатентовать свое изобретение как «реактивный двигатель с пульсирующим процессом горения». Еще через год Шмидт получил финансовую поддержку, которую германское правительство выделило на развитие реактивных двигателей, и содействие министерства авиации. Восемь лет он потратил на испытания опытных аппаратов, прежде чем добился устойчивого процесса работы и совместно с фирмой «Аргус» создал пригодный для эксплуатации образец As 014. По современной классификации этот аппарат определяется как «пульсирующий воздушно-реактивный двигатель» (ПуВРД). В Германии существовало несколько определений — от длинно-непонятного «воздушно-реактивный двигатель с внутренним непосредственным впрыском топлива» до короткого «аппарат IL».

Испытания пульсирующей трубы Пауля Шмидта, подвешенной под самолетом Go 145. Май 1941 г.

Как и изобретатели ТРД Охайн (H-J. P. Ohain) и Уиттл (Е Whittle), Пауль Шмидт имел своих предшественников. Еще в 1906 г. некий инженер по имени Караводине (Karavodine) придумал пульсирующий реактивный двигатель и сам проводил опыты. Несколько лет спустя итальянец Марконнет (Marconnet) предложил использовать такой двигатель в качестве силовой установки для самолета. Но только Шмидт теоретически обосновал и обобщил опыт своей работы.

Научное объяснение процессам, проходящим внутри работающего двигателя, дал профессор Адольф Буземанн (A. Busemann), известный авторитет в вопросах газодинамики. Его расчеты показали, что наилучший к.п.д. двигатель будет иметь в области скоростей 500–700 км/ч, когда достигается равномерное поле рабочего давления.

На фирме «Аргус» еще с 1938 г. под руководством инженера Гюнтера Дитриха (G. Dietrich) занимались вопросом повышения тяги посредством дожигания топлива, то есть форсажа, и эффектом колебательного сгорания. По предложению министерства авиации Шмидт объединил свою работу с исследованиями Дитриха. Однако конструкторы разошлись во взглядах и совместная работа не заладилась. Тем не менее, одно случайное открытие Г. Дитриха оказалось исключительно важным для развития пульсирующего двигателя. Это касалось акустического резонанса между камерой сгорания и выхлопной трубой. Устойчивость работы существенно улучшилась после придания длинам труб определенного соотношения.

По результатам продувок в аэродинамической трубе определив наилучшую форму воздухозаборника и клапанной решетки, весной 1941 г. Шмидт наконец собрал опытный образец, пригодный для летных испытаний. Он имел в диаметре всего 200 мм и развивал на испытательном стенде тягу в 120 кг. Его приспособили к учебному биплану Со 145 (D-ITWS) на специальной подвеске под фюзеляжем. На земле сопло гидравлически подтягивалось к фюзеляжу через задний узел навески. 30 апреля 1941 г. начались испытания в воздухе. Их проводил пилот фирмы Вернер Штаеге (W. Staege). Эти полеты практически ничего не дали, не хватало скорости. В мае аппарат опробовали еще на ВГ 109. Основные же технические испытания начались в сентябре, когда его установили на Bf 110 (GI + AZ): сначала тоже снизу фюзеляжа, потом, после нескольких полетов, — сверху. Во избежание воздействия звукового удара на рули срез сопла вынесли за заднюю кромку вертикального оперения. Как ни странно, на втором Bf 110 этой предосторожностью пренебрегли, в результате чего при работающем ПуВРД произошло разрушение рулей направления. Только мастерство пилота Рудольфа Шенка (R. Schenk) спасло поврежденную машину.

Первые результаты испытаний не внушали оптимизма. Самым незначительным из недостатков был невероятный шум в 160 децибел, хуже обстояло дело с расходом топлива и совсем плохо то, что от постоянного колебания давления воздушного потока клапанная решетка разлеталась через 1–2 минуты работы. Эту проблему удалось решить чйсто технологически, за счет более прочного материала и минимальных допусков при изготовлении. Ресурс довели сначала до 30 минут, а на серийных образцах он в среднем составлял уже около часа. В январе 1945 г. один образец отработал на стенде почти 200 минут.

Ясно, что в силу специфики применения, понятия об экономичности двигателя были весьма условные, точнее, существовало всего одно требование: располагаемый запас топлива должен обеспечить полет ракеты до Лондона. Снизить расход и одновременно поднять тягу удалось за счет повышения давления воздуха в баллонах и тщательного расчета длины и сечения трубопроводов и форсунок. Опытный образец VSR-9 летом 42-го года, при тяге в 370 кг показал удельный расход на стенде в 3,06 кг/кгт в час и в полете 4,08. Для сравнения, у серийного немецкого ТРД Jumo 004 этот показатель равнялся 1,4.