Реактивная авиация Второй мировой войны

Реактивная авиация Второй мировой войны
Михаил Егорович Козырев

Вячеслав Михайлович Козырев

Новая работа хорошо известных авторов серии книг по истории мирового оружия 30–80-х годов ХХ века посвящена разработкам летательных аппаратов с реактивными двигателями, проводившимся в период с 1939 по 1945 год. Описаны самолеты с ракетными, прямоточными, воздушно-реактивными и пульсирующими двигателями. Показано развитие конструкций самолетов с воздушно-реактивными двигателями компрессорного типа и т. д. Изложены особенности конструкций реактивных аппаратов и краткая история их создания.

Содержание проиллюстрировано подробными схемами и фотоматериалами.

Михаил Егорович Козырев, Вячеслав Михайлович Козырев

Реактивная авиация Второй мировой войны

Введение

Первые реактивные самолеты появились перед началом Второй мировой войны. В 1939 г. в воздух поднялись экспериментальные самолеты Не 176 (20 июня) и Не 178 (27 августа), созданные в Германии на фирме «Хейнкель». Затем с небольшой разницей во времени совершили свои первые полеты самолеты других стран – РП-318-1 (СССР) весной 1940 г., СС.2 (Италия) в августе 1940 г., E.28/39 (Англия) в мае 1941 г. К концу войны реактивные самолеты уже состояли на вооружении военно-воздушных сил четырех стран – Германии (Ar 234, He 162, Me 163, Me 262), Англии (G.41А Meteor), США (P-59А Airacomet, P-80A Shooting Star) и Японии (самолеты-снаряды «Ока»).

Такое бурное развитие авиационной техники впечатляет – ведь всего за немногим более трех с половиной десятков лет, прошедших со времени полета первого в мире самолета братьев Райт (США) в 1903 г., появились мощные реактивные двигатели, а максимальная скорость самолетов увеличилась с 80–90 до почти 1000 км/ч. Однако при внимательном рассмотрении оказывается, что в этом нет ничего сверхъестественного, так как подготовительный этап создания реактивной авиации начался, фактически, еще задолго до появления первых самолетов братьев Райт, А. Сантос-Дюмона, Л. Блерио, Г. Вуазена, А. Фармана и др. К идее применения реактивной тяги для осуществления полета летательного аппарата человечество пришло еще в первой половине XIX в.

Так, например, немец Ф. Маттис в 1835 г. указывал на возможность применения порохового двигателя для полета воздушного змея, а также упоминал о возможности создания на этом принципе пилотируемого летательного аппарата. Спустя два года, также в Германии, В. фон Сименс опубликовал проект реактивного самолета, использовавшего реактивное действие струй водяных паров или сжатого углекислого газа. Однако оба этих проекта имели существенный недостаток – для практических целей они не годились, так как время работы двигателя было очень маленьким, да и самих двигателей в то время не существовало.

В середине 60-х гг. XIX в. француз Ш. де Луврие предложил проект самолета, оснащенного двумя реактивными двигателями – предшественниками пульсирующих воздушно-реактивных двигателей. Испанец П. Маффиотти разрабатывал проект аппарата с двигателем, который являлся прообразом прямоточного воздушно-реактивного двигателя. В России Н.М. Соковнин работал над проектом управляемого аэростата, приводимого в движение реактивным двигателем, а Н.А. Телешов – над проектом самолета с воздушно-реактивным двигателем, прообразом пульсирующего двигателя. В Англии Д. Батлер и Э. Эдвардс запатентовали конструкцию реактивного самолета с паровым двигателем.

В 80-х гг. XIX в. проблемой использования реактивного двигателя для летательных аппаратов занимался русский изобретатель С.С. Неждановский. Среди его разработок были аппараты с реактивными двигателями, работающими на сжатом газе, водяном паре, смеси нитроглицерина со спиртом или глицерином и воздухом. В 1881 г. Н.И. Кибальчич разработал проект пилотируемого порохового ракетного летательного аппарата, в 1886 г. А.В. Эвальд провел опыты с моделью самолета, снабженной пороховым ракетным двигателем. В 1887 г. киевский инженер Ф.Р. Гешвенд опубликовал брошюру «Общее основание устройства воздухоплавательного парохода (паролета)», в которой он описал аэроплан с паровой реактивной установкой. По оценке Ф.Р. Гешвенда перелет «паролета» с одним летчиком и тремя пассажирами на борту по маршруту Киев – Петербург мог быть осуществлен за шесть часов с пятью-шестью остановками для заправки горючим (керосин).

В 1903 г. русский ученый К.Э. Циолковский опубликовал свой труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в котором, в частности, предложил пилотируемую ракету с двигателем на жидком топливе (кислородноуглеводородное и кислородно-водородное). Генерал-майор М.М. Поморцев проводил в 1902–1907 гг. эксперименты с крылатыми ракетами собственной конструкции. Помимо этого М.М. Поморцев в 1905 г. предложил проект «пневматической» ракеты, использующей в своем двигателе в качестве окислителя сжатый воздух, а в качестве горючего – бензин или эфир, этот двигатель, фактически, стал прообразом жидкостного ракетного двигателя. В 1907 г. Н.В. Герасимов подал заявку и в 1912 г. получил привилегию (патент) на устройство пороховой ракеты с гироскопической стабилизацией.

В 1908 г. француз Рене Лорен предложил использовать на летательном аппарате в качестве силовой установки прообраз мотокомпрессорного воздушно-реактивного двигателя, или, как его часто называют, ВРДК. Идею создания ВРДК практически одновременно и независимо друг от друга развивали Рене Лорен, Анри Коанда и Александр Горохов. В годы Первой мировой войны Р. Лорен совместно с французской фирмой «Леблан» разработал проект самолета-снаряда с ВРДК.

Практические же работы по созданию реактивных двигателей и реактивных самолетов начались в 1920-х гг., в основном благодаря усилиям энтузиастов. В 1921 г. американец Р. Годдард провел испытание первого экспериментального жидкостного ракетного двигателя. 16 марта 1926 г. им был осуществлен первый запуск экспериментальной ракеты с двигателем, работавшим на жидком кислороде и бензине. В Германии в 1928 г. впервые совершили полеты экспериментальные планеры с пороховыми ракетами в качестве двигателя – в мае Opel RК 22, а в июне Ente («Утка»). В 1929 г. Г. Оберт приступил к стендовым испытаниям своих ЖРД.

Италия стала первой страной, в которой реактивная авиация начала официально разрабатываться для военных целей. Самолет Caproni-Campini СС.2, впервые взлетевший в августе 1940 г., финансировался в рамках контракта, который Regia Aeronautica (королевская авиация Италии) выдала еще в 1934 г. Однако, несмотря на принятую в 1938 г. на государственном уровне «Программу R», целью которой было количественное и качественное совершенствование итальянской авиации, для реализации «Программы R» денег у правительства не хватило, поэтому до выхода Италии из войны в сентябре 1943 г. самолет СС.2 так и остался на стадии испытаний двух опытных образцов.

В Германии сразу же после создания в 1934 г. министерства авиации (Reichsluftfahrtministerium – RLM), которое возглавил Г. Геринг, развитие боевой реактивной техники стало одной из первоочередных задач. Уже в феврале 1935 г. майор В. фон Рихтгофен, руководитель исследовательского отдела технического департамента RLM, выдвинул идею создания ракетного истребителя-перехватчика. Осенью 1938 г. представитель RLM Х. Шельп посетил различные двигателестроительные фирмы страны, чтобы поторопить их начать работы над реактивными двигателями различных типов, в том числе и над турбореактивными двигателями. Фирмам, изъявившим желание работать в данной области, таким как BMW, «Брамо» и «Юнкерс», в течение 1939 г. были предоставлены первые контракты на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Вся информация о реактивных двигателях была строго засекречена, обработкой ее и рассылкой по самолетным фирмам занималась специальная комиссия по реактивным двигателям Arbeitsgemeinschaft Strahltriebwerke, созданная при RLM в декабре 1942 г.

Первой немецкой фирмой, приступившей к работам по реактивным самолетам, стала фирма «Хейнкель», затем к работам в этом направлении подключились «Физелер», «Мессершмитт», а затем «Арадо», «Бахем», «Блом и Фосс», BMW, «Дорнье», «Фокке-Вульф», «Гота», «Хеншель», «Юнкерс», «Шкода», «Зомбольд», «Цеппелин», то есть практически все ведущие самолетостроительные фирмы Германии. Со второй половины 1942 г., когда инициатива постепенно стала переходить к союзникам, количество программ создания новых типов немецкой авиатехники резко возросло, причем большая часть из них касалась разработки реактивных самолетов и крылатых ракет. В рамках этих программ, например, разрабатывались такие реактивные самолеты, как:

– тяжелый истребитель;

– средний бомбардировщик;

– дальний бомбардировщик, способный достичь Атлантического побережья США (программа Amerika-Bomber);

– скоростной ударный самолет (программа «1000–1000– 1000»);

– легкий истребитель (программа Volksjager);

– истребитель-«малютка» (программа Miniaturjager);

– носимые истребители и бомбардировщики;

– объектовый истребитель-перехватчик;

– составные самолеты схемы «Мистель» (программа «Бетховен»);

– пилотируемый самолет-снаряд и т. п.

В результате с 1944 г. на вооружение люфтваффе последовательно поступили ракетный перехватчик Ме 163, тяжелый истребитель Me 262, разведчик Ar 234, самым последним успел войти в строй легкий истребитель He 162.

В январе 1930 г. англичанин Ф. Уиттл подал в патентное ведомство заявку на конструкцию первого в мире турбореактивного двигателя с центробежным компрессором. Однако реализовать свое изобретение он смог только в 1937 г. за счет собственных средств, и только после этого получил контракт от английских ВВС на производство своего двигателя. Помимо этого министерство авиации подключило в помощь к Ф. Уиттлу фирмы «Роллс-Ройс», «Ровер», «Де Хэвиленд» и др., в результате чего в мае 1941 г. впервые поднялся в воздух экспериментальный самолет фирмы «Глостер» G.40 Pioneer, а на вооружение ВВС Англии в середине 1944 г. поступила первая партия истребителей G.41 Meteor F.Mk I, которые до конца войны применялись в системе ПВО страны.

Во Франции работы в области реактивной авиации начались в середине 1930-х гг. с создания самолетов с прямоточным воздушно-реактивным двигателем, но были прерваны в 1940 г. в связи с оккупацией Франции немецкими войсками.

В Советском Союзе работы по применению реактивных двигателей в авиации начались в конце 1920-х – начале 30-х гг. в ГДЛ и ГИРД, а после слияния ГИРД и ГДЛ продолжились в РНИИ НКТП. В 1936 г. известный советский авиаконструктор К.А. Калинин приступил к проектированию первого в мире истребителя-«бесхвостки» К-15 с ракетным двигателем и дельтовидным крылом. Однако вскоре К.А. Калинин был репрессирован по ложному обвинению, а работы по истребителю прекратили. Летом 1938 г. планировались летные испытания первого советского ракетоплана РП-318-1 С.П. Королева, но из-за волны репрессий, прошедшей по стране, самолет смогли подготовить и поднять в воздух только в конце февраля 1940 г. К этому времени первым в мире ракетопланом уже стал экспериментальный самолет Не 176.

В СССР с 1931 г. под руководством А.В. Квасникова велись исследования в области сложных силовых установок различных схем. В частности, им были изучены процессы в прототипах ВРДК, а также была получена формула для определения эффективной мощности на валу воздушного винта ВРДК в зависимости от параметров режимов работы каждого из его составляющих агрегатов. В 1934 г. под руководством В.В. Уварова была создана и успешно испытана первая высокотемпературная газотурбинная установка ГТУ-1, ставшая прообразом будущих турбовинтовых и турбореактивных двигателей. В 1936 г. был разработан первый в мире проект самолета с турбореактивным двигателем конструкции А.М. Люльки. На основе исследований, проводившихся с 1937 г., А.М. Люлька подал в 1938 г. заявку на изобретение двухконтурного турбореактивного двигателя, авторское свидетельство на это изобретение ему выдали 22 апреля 1941 г.

Однако в довоенное время советское руководство относилось к реактивной авиации настороженно, считая ее экзотикой. И для этого были серьезные основания. Дело в том, что в довоенные годы основным тормозом в развитии нашего самолетостроения было низкое качество поршневых двигателей. С целью ускорения выхода из создавшегося положения был закуплен за рубежом в 1935 г. ряд лицензионных двигателей для их производства на вновь построенных авиамоторостроительных заводах. В Рыбинске на заводе № 26 на основе французского двигателя «Испано-Сюиза» выпускались отечественные аналоги М-100, М-100А, а затем М-103, М-104, М-105. В Перми на заводе № 19 на основе американского двигателя «Райт» выпускался аналог М-25, а позднее М-62, М-63, М-82. В Запорожье на заводе № 29 было запущено производство французского двигателя «Гном-Рон» под обозначением М-85, а затем М-86, М-87, М-88А, М-88. В Москве на заводе № 24 выпускались двигатели М-34 (АМ-34Р, АМ-34РН, АМ-34ФРН), АМ-35, АМ-35А.

Тем не менее принятые меры не смогли кардинально решить вопрос с серийным выпуском мощных и надежных силовых установок. Наши авиаконструкторы, в большинстве своем, разрабатывали свои самолеты под двигатели, которые либо находились в стадии разработки, либо в опытном производстве, а в лучшем случае это были двигатели опытной серии, но еще не доведенные до нужного уровня надежности. Поэтому лишь с появлением в последние годы войны у немцев серийных реактивных самолетов Государственный Комитет Обороны принял решение об активизации работ по постройке реактивных двигателей и реактивных самолетов. Несмотря на то что до окончания войны в Советском Союзе было разработано несколько проектов реактивных самолетов, на вооружение советских ВВС такие самолеты не поступали.

США позже, чем Англия, СССР и Германия, включились в процесс создания реактивной авиации. Поскольку реактивные двигатели в то время американская промышленность не производила, то этот вопрос решили другим путем – весной 1941 г. между США и Англией было достигнуто соглашение о помощи американской стороне в налаживании производства ТРД Ф. Уиттла. И уже через четыре года, в мае 1945 г., на вооружение ВВС США поступили первые самолеты Р-59 и Р-80, оснащенные американскими двигателями, но в боевых действиях они не участвовали.

В Японии, как и в США, своих реактивных двигателей не было ни в предвоенные годы, ни в первой половине войны. Ход войны стал вызывать беспокойство у японского командования в 1942–1943 гг., когда вооруженные силы союзников все ближе подбирались к Японским островам. Именно тогда стал обсуждаться вопрос о необходимости использования в боевых действиях реактивной авиации. Этот вопрос японцы решили, обратившись за технической помощью к Германии, своему политическому партнеру по пакту ось Берлин – Рим– Токио. К концу войны в Японии было разработано несколько проектов реактивных самолетов («Ока» моделей 33, 43 и 53, Ки-162, J9Y, К-200 и др.), но в боевых действиях успели принять участие только самолеты-снаряды «Ока», пилотируемые летчиками-камикадзе.

В настоящей книге приводятся сведения о проектах самолетов с различными типами реактивных двигателей, разрабатывавшихся как в довоенные годы, так и во время Второй мировой войны в Англии, Германии, Италии, СССР, США, Франции и Японии. Часть из этих проектов была доведена до стадии серийного производства или опытного образца, часть не завершена из-за окончания войны, часть прекращена на стадии проектирования из-за изменившейся обстановки на фронтах, а некоторые так и остались на уровне технических предложений.

Даны краткие сведения об истории развития реактивных двигателей (РДТТ, ЖРД, ПВРД, ПуВРД, ВРДК, ТРД и др.), приведены характеристики летательных аппаратов, оснащенных соответствующими двигателями, а также сведения о боевых операциях, в которых эти летательные аппараты участвовали. Большой объем иллюстративных материалов поможет читателю получить более полное представление об этапе зарождения реактивной авиации. Книга предназначена для широкого круга читателей.

1. Самолеты с ракетными двигателями твердого топлива

Ракетным двигателем твердого топлива (РДТТ) называется двигатель, в котором горючее и окислитель представляют собой единую твердую массу, находящуюся непосредственно в камере сгорания, что исключает необходимость в использовании баков для хранения компонентов и систем для их подачи. Простейшим примером такого двигателя является пороховая ракета.

Наиболее древним документальным источником, подтверждающим первое военное применение пороховых ракет, является китайская хроника «Тунлян Канму». В этой хронике рассказывается о том, что при осаде Пекина монголами в 1232 г. оборонявшиеся китайцы использовали новый вид оружия, так называемые «огненные стрелы», которые являются первыми ракетами на черном порохе, полученном из древесного угля и селитры.

Согласно древней легенде, первую в мире попытку полета при помощи ракет предпринял в 1500 г. китайский мандарин Ван Гу. Его летательный аппарат состоял из двух больших воздушных змеев с закрепленным между ними креслом, в качестве двигателя использовались 47 пороховых ракет. Итог этого полета был неутешителен – мандарин погиб.

Прошли столетия, прежде чем изобретатели обратились к идее применения пороховых ракет в качестве двигателя в воздухоплавании. Так, например, немец Ф. Маттис в 1835 г. указывал на возможность применения порохового двигателя для полета воздушного змея, а также упоминал о возможности создания на этом принципе пилотируемого летательного аппарата.

Однако только в 20-х гг. ХХ в. началось практическое применение твердотопливных ракет в качестве двигателей летательных аппаратов. Впервые РДТТ применил на транспортном средстве немецкий автомобилестроитель Фриц фон Опель. Последовательно испытав ракетные двигатели на велосипеде и мотоцикле, он установил на своем гоночном автомобиле Opel-Rak I блок из 12 пороховых ракет, во время испытаний 12 апреля 1928 г. этот автомобиль достиг максимальной скорости 112 км/ч. Модернизированный автомобиль Opel-Rak II, который имел двигатель из 24 ракет, достиг 23 мая 1928 г. максимальной скорости 200 км/ч.

Следующим шагом стала установка РДТТ на летательный аппарат. В Германии был разработан первый самолет-ракетоплан Opel RК 22, испытанный в мае 1928 г. За ним появился самолет Александра Липпиша Ente («Утка»), который представлял собой планер, оснащенный двумя пороховыми ракетами. Во время испытаний 11 июня 1928 г. Ente пролетел расстояние в 1200 м за одну минуту. Фон Опель пилотировал 30 сентября 1928 г. планер, оснащенный уже 16 пороховыми ракетами, планер во время полета развил максимальную скорость 152 км/ч. Немец Г. Эспенлауб начал в 1928 г. постройку своего самолета (ракетопланера) E-15 с РДТТ. Во время первого испытательного полета 22 октября 1929 г. ракетопланер загорелся, но Эспенлауб сумел благополучно посадить аппарат.

В Советском Союзе эксперименты по применению твердотопливных реактивных двигателей в качестве стартовых ускорителей для самолетов начались с 1930 г. в Газодинамической лаборатории (ГДЛ) под руководством В.И. Дудакова. Первый полет учебного самолета У-1 с РДТТ в качестве дополнительного двигателя состоялся в мае 1931 г. Вскоре после этого начались исследования возможности оснащения ускорителями тяжелого бомбардировщика ТБ-1. В 1933 г. на ТБ-1 устанавливались шесть ускорителей, по три с каждой стороны фюзеляжа в местах разъема консолей крыла и центроплана. Существовало два варианта их размещения: в первом варианте все ускорители крепились сверху крыла (самолет № 614), во втором варианте – по одному ускорителю сверху и по два снизу (самолет № 726). Общий вес порохового заряда составлял 60 кг, а средняя величина тяги достигала 10 400 кгс в течение 2 секунд. Завершившиеся в октябре 1933 г. испытания показали, что в результате установки шести пороховых ракет длина разбега самолета ТБ-1 весом 7000 кг уменьшается с 330 до 80 м, а при весе самолета 8000 кг – с 480 до 110 м.

В 1935–1936 гг. испытывались истребители И-4 и И-15 с целью отработки РДТТ для кратковременного и резкого повышения скорости машины. Однако РДТТ в советских ВВС не нашли широкого применения, во время войны только проводились эксперименты с установкой пороховых ускорителей на самолеты, например в 1943 г. на бомбардировщик Пе-2.

Во время Второй мировой войны РДТТ широко применялись в авиации Германии и Японии в качестве стартовых ускорителей, однако в самом конце войны постоянно ухудшавшаяся для этих стран военная обстановка стала причиной появления проектов боевых самолетов, у которых РДТТ предполагалось использовать в качестве основной силовой установки. К таким относились немецкие проекты Me P.1103/I, Rammer, Eber, Fliegende Panzerfaust, Si Mistel и японские проекты «Ока» и «Синрю». Японская авиация с марта 1945 г. применяла самолеты «Ока» для самоубийственных атак кораблей союзников.

Германия