Самолеты мира, 1995 № 02 - [6]
К началу 40-х годов в СССР уже существовали и прошли экспериментальную отработку в полете два типа реактивных двигателей: прямоточный воздушно-реактивный (ПВРД) и жид-костно-реактивный (ЖРД). Начавшаяся война остро поставила вопрос о создании истребителя-перехватчика со скоростью полета свыше 800 км/ч. Первым самолетом, достигшим такой скорости, стал БИ-1 с жидкостно-реактивным двигателем Д-1А.
Существенным недостатком самолетов данного типа была малая продолжительность полета, обусловленная чрезвычайно высоким расходом топлива двигателем.
Учитывая результаты испытаний БИ-1, в ОКБ А. С. Яковлева был разработан проект нового скоростного перехватчика под названием Як-7Р. Этой работе предшествовал тщательный анализ возможностей силовых установок различных типов. В результате была выбрана комбинированная силовая установка, состоящая из поршневого двигателя М-105ПФ, ЖРД Д-1А конструкции Л. С. Душкина и двух ПВРД ДМ-4 конструкции И. А. Меркулова. Принцип работы ПВРД таков, что развиваемая им тяга и расход топлива существенно зависят от скорости полета. Причем чем выше скорость, тем больше тяга и меньше расход топлива.
Двигатель ДМ-4С, построенный для Як-7Р в 1942 г., мог развивать требуемую тягу на скоростях около 800 км/ч. При этом поршневой двигатель должен был обеспечить большую продолжительность полета, ПВРД - экономичный полет на высоких скоростях, а ЖРД - разгон самолета до скорости 800 км/ч и быстрый набор высоты.
Однако проект Як-7Р не был реализован, но в 1944 г. решено было провести летные испытания прямоточных ДМ-4С. Для этой цели построили экспериментальный самолет на базе серийного Як-7Б. Два ДМ-4С подвешивались под крыльями. В отсеке за кабиной пилота была смонтирована аппаратура контроля работы силовой установки и оборудовано место инженера-испытателя. Вооружение снято. Взлетный вес при этом составил 2978 кг. ПВРД ДМ-4С работал на бензине, забираемом из основных бензобаков. Вес одного ДМ-4С - 45 кг.
В 1940 г. уже проводились опыты по установке дополнительных прямоточных двигателей ДМ-2 и ДМ-4 на истребители И-152 и И-153, но эффект применения ПВРД был незначителен, так как эти самолеты-бипланы обладали слишком малой максимальной скоростью полета. От новой усовершенствованной модели ДМ-4С, установленной на быстроходном истребителе, ожидали лучших результатов, но установка двигателей под крылом значительно увеличила любое сопротивление самолета, скорость с неработающими ПВРД упала с 494 км/ч до 460 км/ч на высоте 2340 метров. И, несмотря на то, что включение ПВРД увеличивало скорость до 513 км/ч, применение его оказалось неоправданным.
Сама же конструкция ДМ-4С была удачной и надежной. Двигатели развивали суммарную тягу 158 кг при расходе бензина 22 кг/мин, на оба двигателя. Эксплуатация ДМ-4С проста. Управление двигателями в полете затруднений для летчика не представляло. Они надежно запускались на высотах до 5000 метров на максимальной скорости полета. Конструкция ДМ-4С позволяла производить остановки и последующие запуски.
Хотя бесперспективность ПВРД для дозвуковых скоростей была доказана, главный конструктор двигателя ДМ-4С И. А. Меркулов смотрел в будущее с оптимизмом. Вот что он писал в отчете об испытаниях: «Применение ПВРД в качестве дополнительных моторов способно дать весьма значительный эффект, позволяя самолету сохранить все преимущества винтомоторной группы и в то же время располагать большой дополнительной мощностью для увеличения максимальной скорости. На истребителе, имеющем скорость порядка 600 км/ч дополнительные моторы позволят увеличить скорость на 130 км/ч. При этом достаточно трех минут работы ДМ, чтобы догнать противника или скрыться от него… Установка дополнительных моторов по типу Як-7Б осуществляется весьма просто даже в полевых условиях и позволяет оборудовать дополнительными моторами существующий парк самолетов».
Работы по исследованию прямоточных двигателей, проведенные в 1944 г., способствовали накоплению ценного практического опыта, который был использован в послевоенные годы. В 1946 г. И. А. Меркуловым был создан первый в мире турбореактивный двигатель с форсажной камерой для истребителя Ла-156, который по сути дела представлял собой комбинацию расположенных друг за другом ТРД РД-10 и ПВРД. В настоящее время форсажными камерами оснащены двигатели всех без исключения современных сверхзвуковых истребителей. Применение таких двигателей позволило достичь высоких сверхзвуковых скоростей полета. ПВРД используют и в качестве основной силовой установки для различных скоростных беспилотных летательных аппаратов. Признано, что ПВРД будет самым выгодным двигателем для полета со скоростями, в 3-4 раза превышающими скорость звука, и дальнейшее развитие авиации вновь, видимо, вызовет к жизни комбинированные силовые установки, начало которым было положено еще в годы войны.
Подвески Д1М-4С
А в эпилоге давайте вернемся к учебному истребителю, с которого мы начали рассказ о самолете Як-7. На нем в годы войны прошли подготовку многие тысячи летчиков.
«Эта машина оказала нашей авиации поистине неоценимую услугу. Она дала возможность быстро и качественно готовить летные кадры для самолетов Як-1, ЛаГГ-3, МиГ-3. Не будь ее, трудно сказать, как бы мы справились с массовым переучиванием летного состава на новую авиационную технику. Ведь задачу создания универсального учебно-тренировочного самолета никто из конструкторов, кроме А. С. Яковлева, в то время так и не решил», - писал известный советский летчик-испытатель П. М. Стефановский.
