بررسی نظامی

Экспериментальный истребитель с ВРД Ла-138

2
Эксперименты с установкой ВРД на поршневые истребители были начаты еще в предвоенные годы. Конструктор Меркулов И.А. в 1939 году на совещании Тех. совета НКАП предложил использовать прямоточный воздушно-реактивный двигатель в сочетании с собственной ВМГ для увеличения максимальной скорости самолета. Работы осуществлялись при поддержке директора завода №1 НКАП Воронина П.А. (с 1940 года – зам. наркома هواپیمایی промышленности). Первый ПВРД Меркулова из серии ДМ ("дополнительный мотор") появился в августе 1939 года. Диаметр двигателя ДМ-1 составлял 240 миллиметров. В декабре того же года на истребитель И-15 бис было установлено два двигателя ДМ-2 диаметр которых составлял 400 миллиметров. С декабря 1939 года по май 1940 года летчики-испытатели Логинов П.Е., Давыдов А.В. и Сопоцко Н.А. совершили на этой машине 54 полета. При собственной скорости 315 км/ч ускорители давали самолету прирост около 15 км/ч. Летные испытания в сентябре 1940 года прошел И-153 с установленным на нем ДМ-2 (летчики-испытатели Логинов П.Е., Давыдов А.В. и Жуков А.И.) Средний прирост скорости после включения ПВРД составлял 30 км/ч. Примерно через месяц испытывался И-153, оснащенный усовершенствованными двигателями ДМ-4. На этом самолете 27 октября на высоте 2 тыс. м получили прирост в 51 км/ч. Но расход топлива у ПВРД был значительно большим, чем у поршневых двигателей – у ДМ-4 он составлял 20 кг в минуту.

Нарком Шахурин А.И. в январе 1941 года в письме на имя Сталина докладывал: "Кратковременное использование воздушно-реактивного двигателя позволяет самолету получить в бою преимущество за счет максимальной скорости. Это дает возможность догнать противника или при необходимости уйти от него. Высокий расход бензина ВРД, наблюдаемый сегодня, не позволяет говорить о непосредственном использовании данного двигателя на боевых самолетах. Для этого требуется провести доработку двигателя, для чего в Центральном аэрогидродинамическом институте организуется спецгруппа по изучению проблем реактивного двигателя. Также, для проведения дальнейших экспериментальных конструкторских работ по развитию воздушно-реактивных двигателей и его применению планируется организовать опытную базу по реактивным двигателям и герметическим кабинам в промышленном здании бывшей суконной фабрики, которое в данное время занимает дом инвалидов-хроников под Москвой около станции Владыкино.

Экспериментальный истребитель с ВРД Ла-138
Истребитель "126ПВРД"


В 1940-1941 годах проводились работы по монтажу ВРД на опытный истребитель БоФ-1 (И-207 № 3, конструкторы Боровков и Флоров) и на Як-1. На истребителе И-207 совершили около 20 полетов с включением ПВРД (был установлен ДМ-4). Параллельно этими конструкторами велась разработка истребителя с двигателем М-71 и двумя прямоточными воздушно-реактивными двигателями ДМ-12. Согласно расчетам, от включения ускорителей прирост скорости достигал от 100 до 150 км/ч при времени работы 20 минут. Работы по самолету Як-1 с прямоточным воздушно-реактивным двигателем, который должен был дать десятиминутный прирост скорости в 100 км/ч, не получили развития. Спустя год Яковлев спроектировал истребитель Як-7Р, оснащенный одним жидкостным ракетным двигателем Д-1А-1100 (разработчик Душкин Л.С.) и двумя ПВРД ДМ-4, однако реализовать данный проект не удалось. В 1944 году на поршневой истребитель Як-7Б были установлены двигатели ДМ-4с. Летчик-испытатель Анохин С.Н. совершил на этом самолете несколько полетов, при этом максимальный прирост скорости при включении двух ПВРД на высоте 2340 м составил 53 км/ч.

Наибольший объем работ по Монтажу ВРД на поршневые самолеты произвели на истребителях Лавочкина С.А.

В августе 1942 года были проведены летные испытания ЛаГГ-3 №31213173, оснащенный двумя прямоточными двигателями ВРД-1 разработки НИИ ГВФ и ИХФ (создатель двигателей Бондарюк М.М. в то время занимал должность начальника ОКБ-3 НИИ ГВФ). Целью испытаний была оценка эксплуатационных характеристик и эффективности ВРД-1, представленных в двух вариантах: нормальном (общая длина – 2150 миллиметров, диаметр входа – 140 миллиметров, масса – 16 килограмм) и форсированном (общая длина – 1900 миллиметров, диаметр входа – 170 миллиметров, масса – 16 килограмм). Двигатели крепились возле второй нервюры к плоскостям самолета. Подача топлива в двигатели производилась с помощью бензонасоса БНК-10, смонтированного на правом приводе синхронизатора двигателя. От нагнетателя двигателя отбирался воздух для частичного испарения и распыла бензина.

На земле до летных испытаний производилась татировка истечения топлива. Были проведаны огневые испытания ВРД-1, во время которых скоростной напор создавался ЛаГГ-5, установленным впереди испытуемого самолета. На земле двигатель удалось запустить лишь два раза, но из-за небольшой скорости и неравномерности обдувающего потока сделать выводы о работе двигателя ВРД-1 не удалось.

5 августа состоялся первый полет ЛаГГ-3. Основной целью испытаний была проверка крепления ПВРД. Во время шести следующих полетах отработали подачу горючего, отрегулировали систему зажигания и состав смеси, проверили запуск и работу ВРД-1 на различных скоростях и высотах. В семи полетах были исследованы эффективность и пусковые качества двигателей, а также определили потери максимальной скорости при отсутствии и наличии обтекателей узлов подвески. До 16 августа летчик-испытатель капитан Мишенко совершил на ЛаГГ-3, оснащенном ВРД-1 14 полетов.

Истребитель "126ПВРД"


На высоте 1,5 тыс. м абсолютный прирост максимальной скорости (по отношению к скорости самолета с выключенными ПВРД) равнялся 12-15 км/ч. У двигателей и обтекателей узлов подвески было большое аэродинамическое сопротивление, что снижало максимальную скорость полета на 35-40 километров в час. Несмотря на то, что в ВРД-1 процесс горения не отрегулировали, прирост скорости, полученный во время испытаний, от расчетной величины практически не отличался. Согласно проведенным расчетам во время полета ЛаГГ-3 №31213173 с двигателем М-105ПФ максимальная скорость от включения ускорителей должна была составить на высоте 1,5 тыс. м – 17 км/ч, на высоте 4 тыс. м – 23 км/ч для нормального варианта и 40 и 49 км/ч соответственно – для форсированного. Правда, форсированный вариант не испытывался в связи с недостаточной производительностью насоса ВНК-10.

По результатам летных испытаний было дано следующее заключение: "Работы по пуску на больших высотах, улучшению режима горения, автоматическому регулированию состава топливной смеси и конструированию рациональных форм ВРД и подвески, обеспечивающих органическую связь с самолетом, необходимо форсировать". В настоящее время отчет о первом летном испытании ЛаГГ-3 с ВРД-1 хранится в научно-технической библиотеке НЦ имени Келдыша.

Бондарюк М.М. продолжал работы по созданию авиационных прямоточных двигателей. В 1944 году был создан ПВРД-430 диаметром 430 миллиметров и тягой у земли 170 кгс. В марте 1946 году на заводе №301 выполнили эскизный проект опытного самолета Лавочкина С.А. "120", оснащенного двумя такими двигателями. Но затем выбор остановили на истребителе "126" с четырьмя пушками. Этому самолету, доработанному под установку пары дополнительных двигателей ПВРД-430, присвоили заводской индекс "164" (Ла-126 ПВРД).

Возле нервюры №2 на обеих консолях крыла смонтировали четыре легкосъемных узла крепления для ускорителей, между корпусом двигателя и крылом – металлические обтекатели, над ПВРД-430 на левой консоли – приемник давления. Лонжерон руля высот и узел крепления стабилизатора дополнительно усилили. Внутри кабины установили оборудование, связанное с ускорителями. На место 2-х пушек, боекомплектов патронных ящиков установили агрегаты питания и управления системы ПВРД.

На летно-испытательной станции 301-го завода 26 июня – 4 сентября 1946 года были проведены совместные заводские испытания самолета "164". Основной целью было получение данных для определения эксплуатационных качеств и эффективности работы ускорителей. Летчиками-испытателями завода Поповым А.А. и Давыдовым А.В. было совершено 34 полета (5 и 29 соответственно) общей продолжительностью 20,5 часов на высотах 200, 500, 1000, 2000, 3000 и 4800 м. Во время тридцати полетов производилось включение прямоточных воздушно-реактивных двигателей, суммарное время работы в воздухе 46 мин. В 20 включениях ускорителей (из 110) происходили отказы зажигания. Основная причина отказов - неполадки в системах топливоподачи и зажигания. Только один отказ произошел во время того, как обе системы были исправны. Проанализировав причины отказов, выяснилось, что к ним приводили или перегар бабины, или неправильная работа пусковой форсунки, вызванная с нарушением регулировки дросселя или ее засорением.

Истребитель "138"


Во время испытаний на высоте 2340 м с работающими ПВРД получили максимальную скорость полета в 694 км/ч, на высоте 1235 метров – 663 км/ч. Прирост скорости равнялся 109 и 104 километров в час соответственно, что соответствовало расчетным данным и свидетельствовало об отличной работе двигателей. Однако у ускорителей было большое аэродинамическое сопротивление, приводящее к ухудшению летных характеристик. Прирост скорости относительно самолета, не имеющего ускорителей, на указанных высотах в итоге равнялся 64 и 62 километрам в час. При отработанной регулировке подачи горючего и улучшении аэродинамики подвески на полностью установившейся скорости прирост скорости самолета "164" на отрезке от 10 до 15 километров на высоте 2 тыс. м можно было довести до 80 км/ч, на высоте 5 тыс. м – до 100 км/ч.

Техника пилотирования экспериментального самолета при взлете, наборе высоты, а также на горизонталях, по мнению Давыдова А.В., ведущего летчика-испытателя, практически не отличалась от пилотирования обычных серийных истребителей Лавочкина. Исключением был только взлет, который требовал большей длины разбега (на 100-125 м) и продолжался несколько дольше.

Использование прямоточного воздушно-реактивного двигателя в качестве ускорителей давало по сравнению с жидкостным ракетным двигателем ряд преимуществ: меньшее время для подготовки двигателей к полету, работа ускорители на таком же топливе, что и основной двигатель, отсутствие на борту азотной кислоты, легкосъемность подвески ускорителей, возможность производить многократные включения/выключения в полете. Кроме того, оказались, что ПВРД-430 просты в аэродромном обслуживании и эксплуатации.

По результатам испытаний, рекомендовали после устранения выявленных дефектов установить двигатель ПВРД-430 на самолет "130", имеющий больший запас топлива и после заводских испытаний предъявить его для гос. испытаний. Так, в планах на 1947 год появился опытный самолет "138" (Ла-138). Его создали на базе истребителя Ла-9 и оснастили двумя дополнительными ПВРД-430. Двигатели крепились на трех регулируемых узлах под крылом.

С Ла-9 в связи с монтажом ускорителей сняли крайнюю правую пушку и ее питанием, снабдив его оборудованием, необходимым для управления и обслуживания ПВРД.

В феврале 1947 года два самолета "138" и "138Д" проходили заводские испытания. "138"-й совершил всего 20 полетов, "138Д" – 38. Только в десяти полетах задание было выполнено удовлетворительно. Причиной невыполнения задания в 19 случаях являлись неполадки в дополнительных двигателях. Их надежная работа была обеспечена только на высотах до 3 тыс. м, где прирост максимальной скорости составил приблизительно 60 км/ч и наблюдалось возрастание высотности ВМГ.

В связи с низкой надежностью ПВРД-430 работы по истребителю "138" были приостановлены, как считалось, до поставки доведенных двигателей, надежно работающих во всех диапазонах скоростей и рабочих высот. Но оказалось - насовсем.

Кроме ПВРД-430, на поршневые самолеты Лавочкина устанавливались ПуВРД (пульсирующий воздушно-реактивный двигатель) Д-10 и Д-13, разработанные под руководством Челомея В.Н., на заводе НКАП №51. Работы по оснащению истребителя Ла-7 двумя двигателями Д-10 (тяга каждого 200 кгс) были закончены в ноябре 1945 года. В конце лета следующего года прошли летные испытания этой машины. Самолет управлялся летчиком завода №51 Гавриловым Н.В. Результаты испытаний не только подтвердили расчетные данные, но и превзошли их. Работающий ПуВРД на высоте 3 тыс. м увеличил скорость полета Ла-7 на 119 км/ч, это превышало расчетное значение на 29 км/ч. Во время полета на высоте 800 м с задросселированным до 600 миллиметров ртутного столба двигателем скорость увеличилась на 193 км/ч. Но в связи с тем, что предельная скорость с работающими ускорителями ограничивалась 630 километрами в час, ПуВРД Д-10 не работали в режиме оптимальной тяги, и получить полного прироста скорости при включении двигателей не удалось. 15 октября 1946 года (после годичной эксплуатации) самолет на основании ремонтного бюллетеня не допустили к полетам. Для дальнейших испытаний рекомендовалось использовать цельнометаллический самолет Ла-9. По распоряжению Хруничева, двигатели Д-10 в том же году установили на 3 истребителя УТИ-Ла-7 для участия в параде 1 мая. И двигатели, и самолеты прошли летные испытания, но в параде они так и не участвовали.

ПуВРД Д-10 в КБ Челомея были модифицированы в двигатель Д-13, предназначавшийся для Ла-9. Двигатель получил более совершенную форму, была улучшена конструкция клапанных коробок и диффузоров. Топливом для Д-13, подающимся под большим давлением, служило то же самое, что и для двигателя АШ-82ФН. Заводу №51 28 мая 1947 года выдали задание на установку двигателей Д-13 на 12 серийных истребителей Ла-9. Данные самолеты предназначались для участия в параде, посвященному Дню авиации.

В июле 1947 года Д-13 прошли заводские стендовые испытания. Двигатель установили на серийный Ла-9, созданный заводом №21, для чего на 51-ом заводе усилили крыльевые нервюры, к которым прикреплялась балка подвески двигателя, и крепление законцовки горизонтального оперения. Были установлены более прочная задняя стяжная лента капота двигателя с ее дополнительным креплением и новый триммер руля высоты. Топливная система Ла-9 была доработана с учетом установки двух пульсирующих воздушно-реактивных двигателей. Оставив две пушки вместо четырех, снизив тем самым полетную массу, убрали всю бронеспинку и боекомплект, для смещения центровки вперед на картере редуктора закрепили 60-килограммовый груз. В кабине пилота смонтировали дополнительные приборы.

Заводские испытания истребителя Ла-9 с ПуВРД Д-13 начались в августе 1947 года. Основное внимание на испытаниях было уделено двигателям – проверялась надежность запуска и работа на всех режимах. 30 августа 1947 года этот самолет и еще двенадцать Ла-9 с Д-13 на высоте 100 метров пролетел над тушинским аэродромом. Пилотировавших их летчиков-испытателей Государственного Краснознаменного Научно-исследовательского института ВВС наградили орденами СССР.

В ноябре 1947 года заводские испытания были прерваны и истребитель Ла-9, оснащенный двигателем Д-13, был передан в ГК НИИ ВВС где на нем проводились специальные летные испытания по определению прироста горизонтальной скорости за счет включения двух ПуВРД.

Недоведенность двигателей, а также необходимость обеспечения прочности самолета привели к ограничениям в высоте полета и скорости Ла-9 с ПуВРД. В связи с этим определение горизонтальной максимальной скорости производили с полностью открытыми боковыми створками капота двигателя, что сказывалось лишь на абсолютных величинах горизонтальной скорости и давало возможность определить их прирост за счет ускорителей.

В период с 21.11.1947 по 13.01.1948 произвели десять полетов истребителей Ла-9. Общая продолжительность полетов 4 ч. 11 мин. Каждый двигатель Д-13 наработал 27 минут.

Специальные летные испытания показали далеко не блестящие результаты. Прирост максимальной горизонтальной скорости истребителя Ла-9 за счет работы двигателя Д-13, хотя и составлял 127 километров в час, но при сравнении со скоростью этого самолета без ПуВРД он составил лишь 70 километров в час. Максимальная горизонтальная скорость из-за установки двигателя Д-13 снизилась на 42 километра в час и еще 15 "дали" балки подвесных двигателей и обтекателей. В итоге полное снижение скорости равнялось 57 километрам в час. Таким образом, прирост скорости оказался не на много больше, чем на самолете с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Другого не следовало и ожидать: ведь уже на скорости с числом М=0,4-0,5 (около 490-610 километров в час у земли) из-за гораздо меньшего расхода воздуха пульсирующий воздушно-реактивный двигатель начинает уступать прямоточному по лобовой тяге.

Пульсирующие двигатели по вибрациям и шуму превосходили все остальные воздушные реактивные двигатели. В книге "Фронт идет через КБ" Арлазорова М.С. приводятся воспоминания Кривякина В.А.: "Это были на удивление громкие двигатели. Такого адского шума я просто не слыхал. Когда машины с пульсирующими двигателями при подготовке к параду прошли над территорией завода, могло показаться, что начинается светопредставление...". При этом немцы, являющиеся пионерами в области боевого использования летательных аппаратов с подобными двигателями, на протяжении долгого времени мучились с воздействием вибраций на приборы КР R-103 (V-1), зачастую приводивших к их выходу из строя. Опытный Ме-328 во время первого полета в июне 1944 года разрушился из-за воздействия сильной вибрации, которую вызвала работа пульсирующего воздушно-реактивного двигателя As-014. Сильный шум и значительные вибрации способствовали утомляемости пилота. Техника пилотирования истребителя Ла-9, оснащенного ПуВРД, в сравнении с серийными Ла-9 несколько ухудшалась: увеличивался разбег и чтобы была достигнута необходимая скорость для перевода истребителя на набор высоты его нужно было дольше выдерживать над землей; Ла-9, оснащенный ПуВРД, на вертикальных фигурах быстрее терял скорость; горизонтальные фигурах выполнял вяло. Оба Д-13 при испытаниях, как правило, не включались одновременно и один из них часто произвольно отключался. Перечисленные недостатки при небольшом приросте горизонтальной максимальной скорости, а также большой расход топлива, составляющий 470 кг/т, позволили сделать вывод о нецелесообразности использования двигателя Д-13 на истребителях Ла-9.

Эксперименты с установкой ускорителей с ПуВРД, ПВРД и ЖРД на поршневые истребителей показали, что данные дополнительные реактивные двигатели не позволяют довести скорость самолета до значений, соответствующих новым веяниям в авиации. В большинстве случаев ускорители становились дополнительным источником неприятностей, с лихвой перекрывавших кратковременный и небольшой прирост максимальной скорости. Единственный выход из сложившейся ситуации – создание самолета с ТРД.

Летно-технические характеристики экспериментальных истребителей Ла-126ПВРД/Ла-138:
Размах крыла – 9,80 м/9,80 м;
Длина – 8,64 м/8,64 м;
Высота – 3,56 м/3,56 м;
Площадь крыла – 17,59 м2/17,59 м2;
وزن خالی - 2710 کیلوگرم / 3104 کیلوگرم؛
Масса взлетная самолета – 3300 кг/3771 кг;
Тип двигателя – ПД АШ-82ФН и 2 ВРД-430/ПД АШ-82ФН и 2 ВРД-430;
Мощность – 1850 л.с./1850 л.с.;
حداکثر سرعت نزدیک به زمین 660 کیلومتر در ساعت است.
Максимальная скорость на высоте – 692 км/ч/760 км/ч;
برد عملی - 1250 کیلومتر؛
خدمه - 1 نفر؛
Вооружение – три пушки калибра 23 мм.
2 تفسیر
اعلامیه

در کانال تلگرام ما مشترک شوید، به طور منظم اطلاعات اضافی در مورد عملیات ویژه در اوکراین، حجم زیادی از اطلاعات، فیلم ها، چیزی که در سایت قرار نمی گیرد: https://t.me/topwar_official

اطلاعات
خواننده گرامی، برای اظهار نظر در مورد یک نشریه، باید وارد شدن.
  1. وادیواک
    وادیواک 4 اکتبر 2012 15:03
    +3
    Была еще одна Лавка но уже полностью с ВРД

    Ла-ВРД, с мая 1944 г. проектировался в ОКБ Лавочкина и должен был в марте 1946 г. выйти на летные испытания .но обстоятельства нашелся движок, да и машина получше
  2. lelikas
    lelikas 4 اکتبر 2012 16:01
    +2
    С двигателями у нас тогда была всю дорогу беда, за то потом наверстали-китайцы до сих пор повторить не могут .