Реактивная авиация Второй мировой войны - Михаил Козырев

Изобретать ПуВРД и пытаться приспособить его в качестве силовой установки для летательного аппарата начали еще в середине XIX в. Так, например, в 1865 г. французский ученый и изобретатель Ш. де Луврие предложил проект самолета с воздушно-реактивным двигателем, для которого была характерна прерывистость горения подаваемого топлива, что позволяло ограничить давление в камере сгорания до 5–6 атмосфер и, в отличие от ПВРД, обеспечивало некоторую тягу при взлете. Это был по своей сути пульсирующий воздушно-реактивный двигатель. Более совершенный проект самолета («Усовершенствованная система воздухоплавания») был разработан в России в 1867 г. Н.А. Телешовым, который планировал установить на самолете ПуВРД, отличавшийся от двигателя де Луврие тем, что пары топлива должны были смешиваться с воздухом еще до поступления в камеру сгорания. Для этого было предусмотрено особое устройство типа современного карбюратора.

В 1906 г. русский инженер В.В. Караводин запатентовал «Аппарат для получения пульсирующей струи газа значительной скорости вследствие периодических взрывов горючих смесей» (привилегия № 15375), а в 1908 г. построил газовую турбину с пульсирующей камерой и успешно провел ее испытания. Через год после работ В.В. Караводина немецкий исследователь Барбецат провел исследования по распределению давления при пульсирующем горении, открыл и описал принцип самовоспламенения в ПуВРД. В том же году французский исследователь Ж. Марконнэ предложил использовать этот двигатель для самолета и получил на это устройство патент. Р. Ледюк в 1930 г. получил патент на конструкцию ПуВРД.

В 1930-х гг. в СССР исследованиями и разработками ПуВРД занималась 3-я бригада ГИРД, возглавляемая Ю.А. Победоносцевым. Для исследования возможности создания пульсирующего ВРД в июне 1933 г. была изготовлена экспериментальная камера сгорания с клапаном ЭК-3. Проведенные в том же году испытания макетного образца двигателя позволили выявить основные задачи, возникающие при конструктивной разработке двигателей такого типа, оценить объем и трудности решения этих задач. В результате было принято решение работы по ПуВРД приостановить в пользу исследования прямоточных ВРД, однако в 1937–1938 гг. все работы по этому направлению были свернуты из-за начавшихся в стране репрессий.

В Советском Союзе работы по ПуВРД возобновились в 1941–1942 гг., в этом направлении работал репрессированный и находившийся в то время в заключении заместитель начальника ЦИАМ профессор Б.С. Стечкин, который являлся создателем теории воздушно-реактивного двигателя. Под его руководством было разработано несколько вариантов ПуВРД, один из которых, под обозначением УС (ускоритель Стечкина), предназначался для самолетов. УС предполагалось устанавливать на самолеты Ту-2 и Пе-8. На тяжелый бомбардировщик Пе-8 предполагалось поставить двенадцать таких ускорителей – по шесть на каждой консоли крыла. Но в 1943 г. после освобождения Б.С. Стечкина из заключения работы по УС были прекращены. В конце войны в Советском Союзе разрабатывалась крылатая ракета 10Х с ПуВРД (аналог немецкой ракеты Fi 103).

В Германии к изучению ПуВРД также приступили в начале 1930-х гг., а уже через десять лет на фирме Argus было освоено серийное производство ПуВРД As 014 и As 044, которые довольно широко использовались в проектах самолетов фирм «Блом и Фосс», «Гота», «Хейнкель», «Хеншель», «Юнкерс» и др. Помимо этого двигатель As 014 использовался в качестве силовой установки немецкой крылатой ракеты Fi 103 (Фау-1).

Исследования в области ПуВРД в начале 1930-х гг. вел и американский пионер ракетной техники Р. Годдард. В 1934 г. он получил патент на конструкцию пульсирующего реактивного двигателя, который имел некоторое сходство с ПуВРД П. Шмидта. Однако Р. Годдарду не удалось заинтересовать своим двигателем военные и промышленные круги США, не получил он также и поддержки от американского правительства для продолжения работ в этом направлении. Разработкой летательных аппаратов с ПуВРД в США занялись только в конце войны, там разрабатывались крылатые ракеты JB-2, JB-10 и др. (о крылатых ракетах см. ниже). В Японии во время войны разрабатывался самолет с ПуВРД, предназначенный для атак летчиков-камикадзе.

Германия

С 1930 г. инженер Пауль Шмидт занимался изучением процессов горения в двигателе, использующем прерывистую подачу топлива и непрерывную подачу сжатого воздуха. В 1931 г. он получил патент на «Метод создания тяги летательного аппарата», в котором и описал принцип действия своего ПуВРД, а в следующем году – патент на «Устройство создания реактивной силы летательного аппарата». Продолжая работы в этой области, Шмидт обосновал применение ПуВРД для крылатой ракеты с расчетной скоростью 800 км/ч, свои предложения он представил к концу 1934 г. в министерство авиации Германии в виде докладной записки. После этого распоряжением министерства его подключили к работе группы профессора Георга Маделунга, занимавшейся созданием планирующих бомб и летающих мишеней для тренировки зенитчиков. Результатом этой совместной работы стал проект планирующей бомбы, оснащенной ПуВРД, который в 1935 г. был представлен специалистам RLM. Однако RLM его отклонило по причине того, что проект «технически сомнительный и неинтересный с тактической точки зрения».

С 1936 г. П. Шмидт работал на фирме «Вальтер», отвечая за направление перспективных исследований, в 1938–1940 гг. он вместе со своими сотрудниками уже проводил стендовые испытания трех опытных ПуВРД с диаметрами трубы 12, 20 и 51 см. Последний из двигателей, имевший длину около 3,5 м, развивал тягу 500 кгс. К концу 1940 г. был готов двигатель SR 500 (Schmidt-Rohr – труба Шмидта), развивавший тягу 550 кгс, а через два года – двигатель SR 700 тягой 750 кгс, выходным диаметром 56,5 см при длине трубы 3,8 м. В середине 1939 г. RLM, учитывая отсутствие соответствующих производственных мощностей у Шмидта, предложило ему передать работы по его ПуВРД на двигателестроительную фирму «Аргус» (Argus Motoren G.m.b.H.), но тот отклонил предложение.

В ноябре 1939 г. «Аргус» получил от RLM контракт на разработку ПуВРД. Группа инженеров «Аргуса» во главе с Фрицем Госслау и Гюнтером Дидрихом, взяв за основу двигатель Шмидта, разработала свою систему непрерывного впрыска топлива в камеру сгорания двигателя, которая разрешала проблему устойчивого горения при подаче топлива с частотой несколько десятков герц. «Аргус» начал проверять новый пульсирующий двигатель на автомобилях в январе 1941 г., а уже 30 апреля состоялся первый полет самолета-биплана Go 145, оснащенного опытным ПуВРД.

Было разработано и испытано множество маленьких экспериментальных ПуВРД, и только в марте 1940 г. RLM организовало в Мюнхене встречу разработчиков из «Аргуса» с П. Шмидтом, который продемонстрировал свой двигатель SR 500. По результатам встречи представители «Аргуса» убедились в преимуществах клапанного входного устройства конструкции Шмидта по сравнению с их собственной конструкцией и в дальнейшем использовали его конструкцию в своих последующих разработках. Эти разработки привели к созданию фирмой «Аргус» двигателя под названием VSR 9a (Versuchs-Schubrohr – экспериментальная тяговая труба) тягой 120 кгс и диаметром трубы 30 см, этот двигатель был испытан 30 апреля 1941 г. в полете, подвешенным под самолетом Go 145.

В ответ на жалобы Шмидта относительно использования его технических решений фирмой «Аргус» RLM в конце 1942 г. предложило Шмидту испытать его SR 700 в аэродинамической трубе LFA. При испытаниях выяснилось, что тяга двигателя составляла только 375 кгс при скорости воздушного потока 350 км/ч. Кроме того, во время испытаний двигатель сильно гудел и создавал такие вибрации, которые угрожали разрушить стендовое оборудование лаборатории LFA. После этого никакие дальнейшие работы с ПуВРД в LFA не проводились. Тем не менее, учитывая заслуги П. Шмидта в этой области, RLM приняло решение – все двигатели, выпускавшиеся фирмой «Аргус», именовать As (Argus-Schmidt), что позднее было узаконено соответствующим приказом. Двигатели As 014 и As 044 довольно широко использовались в проектах самолетов фирм «Блом и Фосс», «Гота», «Хейнкель», «Хеншель», «Юнкерс» и др. Помимо этого двигатель As 014 использовался в качестве силовой установки немецкой крылатой ракеты Fi 103.

В январе 1945 г. Ф. Госслау и П. Шмидт начали изучение возможностей разработки гибридного двигателя на базе ПуВРД и ПВРД. Предполагалось, что этот двигатель, фактически представлявший собой ПВРД с установленным на входе в него ПуВРД (As 014 или As 044), позволит достичь сверхзвуковых скоростей полета. Хотя RLM первоначально проявило большой интерес к результатам предварительных испытаний на моделях, в апреле 1945 г. вышел приказ о немедленной остановке всех работ в этом направлении.

Bv P.213

Летом 1944 г. RLM выпустило технические требования на разработку упрощенного «истребителя-малютки» (Miniaturjager), у которого в качестве силовой установки планировалось применить пульсирующий двигатель. Согласно техническим требованиям в конструкции самолета должен был быть использован минимум дефицитных материалов, не предусматривалось никакого электронного оборудования, преимущество в воздухе перед авиацией противника должно было достигаться за счет выпуска большого числа самолетов. Пилоты, как и в случае с «народным истребителем» Не 162, должны были поставляться молодежной организацией гитлерюгенд.