Коротка історія розвитку реактивної авіації
Найвідомішим і найбільш простим реактивним двигуном є порохова ракета, багато століть тому винайдена в стародавньому Китаї. Природно, що порохова ракета виявилася першою реактивним двигуном, який спробували використовувати як авіаційної силової установки.
На самому початку 30-х років в СРСР розгорнулися роботи, пов'язані зі створенням реактивного двигуна для літальних апаратів. Радянський інженер Ф. А. Цандер ще в 1920 році висловив ідею висотного ракетного літака. Його двигун "ОР-2", що працював на бензині і рідкому кисні, призначався для установки на досвідчений літак.
У Німеччині за участю інженерів Валье, Зенгер, Опеля і Штаммера починаючи з 1926 року систематично проводилися експерименти з пороховими ракетами, що встановлювалися на автомобіль, велосипед, дрезину і, нарешті, на літак. У 1928 році були отримані перші практичні результати: ракетний автомобіль показав швидкість близько 100 км / год, а дрезина - до 300 км / год. У червні того ж року було здійснено перший політ літака з пороховим реактивним двигуном. На висоті 30 м. Цей літак пролетів 1,5 км., Протримавши в повітрі всього одну хвилину. Через трохи більше року політ був повторений, причому була досягнута швидкість польоту 150 км / год.
До кінця 30-х років нашого століття в різних країнах велися дослідні, конструкторські та експериментальні роботи по створенню літаків з реактивними двигунами.
У 1939 році в СРСР пройшли льотні випробування прямоточних повітряно-реактивних двигунів (ПВРД) на літаку "І-15" конструкції Н. Н. Полікарпова. ПВРД конструкції І. А. Меркулова були встановлені на нижніх площинах літака в якості додаткових моторів. Перші польоти проводив досвідчений льотчик-випробувач П. Е. Логінов. На заданій висоті він розганяв машину до максимальної швидкості і включав реактивні двигуни. Тяга додаткових ПВРД збільшувала максимальну швидкість польоту. У 1939 році були відпрацьовані надійний запуск двигуна в польоті і стійкість процесу горіння. У польоті льотчик міг неодноразово вмикати і вимикати двигун і регулювати його тягу. 25 січня 1940 після заводської відпрацювання двигунів і перевірки їх безпеки в багатьох польотах відбулося офіційне випробування - політ літака з ПВРД. Стартувавши з Центрального аеродрому імені Фрунзе в Москві, льотчик Логінов включив на невеликій висоті реактивні двигуни і зробив кілька кіл над районом аеродрому.
Ці польоти льотчика Логинова в 1939 і 1940 роках були першими польотами на літаку з допоміжними ПВРД. Слідом за ним у випробуванні цього двигуна взяли участь льотчики-випробувачі Н. А. Сопоцко, А. В. Давидов і А. І. Жуков. Влітку 1940 року ці двигуни були встановлені і випробувані на винищувачі І-153 "Чайка" конструкції Н. Н. Полікарпова. Вони збільшували швидкість літака на 40-50 км / год.
Однак при швидкостях польоту, які могли розвивати гвинтові літаки, додаткові біс компресорні ВРД витрачали дуже багато пального. Є у ПВРД ще один важливий недолік: такий двигун не дає тяги на місці і не може, отже, забезпечити самостійний зліт літака. Це означає, що літак з подібним двигуном повинен бути обов'язково забезпечений будь-якої допоміжної стартовою силовою установкою, наприклад вінтомоторной, інакше йому не піднятися в повітря.
Наприкінці 30-х - початку 40-х років нашого століття розроблялися і випробовувалися перші літаки з реактивними двигунами інших типів.
Один з перших польотів людини на літаку з рідинним реактивним двигуном (ЖРД) був також здійснений в СРСР. Радянський льотчик В. П. Федоров у лютому 1940 року зазнав в повітрі ЖРД вітчизняної конструкції. Льотних випробувань передувала велика підготовча робота. Спроектований інженером Л. С. Душкин ЖРД з регульованою тягою пройшов всебічні заводські випробування на стенді. Потім його встановили на планер конструкції С. П. Корольова. Після того, як двигун успішно пройшов наземні випробування на планері, приступили до льотних випробувань. Реактивний літак відбуксирували звичайним гвинтовим літаком на висоту 2 км. На цій висоті льотчик Федоров відчепив трос і, відлетівши на деяку відстань від літака-Буксировщики, включив ЖРД. Двигун стійко працював до повного витрачання палива. Після закінчення моторного польоту льотчик благополучно спланував і приземлився на аеродромі.
Ці льотні випробування стали важливою сходинкою на шляху створення швидкісного реактивного літака.
Невдовзі радянський конструктор В. Ф. Болховітінов спроектував літак, на якому в якості силової установки був використаний ЖРД Л. С. Душкіна. Незважаючи на труднощі воєнного часу, вже в грудні 1941 року двигун був побудований. Паралельно створювався і літак. Проектування та побудова цього першого в світі винищувача з ЖРД були завершені в рекордно короткий термін: всього за 40 днів. Одночасно йшла підготовка і до льотних випробувань. Проведення перших випробувань у повітрі нової машини, що отримала марку "БІ", було покладено на льотчика-випробувача капітана Г. Я. Бахчиванджи.
15 травня 1942 відбувся перший політ бойового літака з ЖРД. Це був невеликий гостроносий літак-моноплан з прибирається в польоті шасі і хвостовим колесом. У носовому відсіку фюзеляжу містилися дві гармати калібром 20 мм, боєзапас до них і радіоапаратура. Далі були розташовані кабіна пілота, закрита ліхтарем, і паливні баки. У хвостовій частині знаходився двигун. Польотні випробування пройшли успішно.
У роки Великої Вітчизняної війни радянські авіаконструктори працювали і над іншими типами винищувачів з ЖРД. Конструкторський колектив, керований Н. Н. Полікарповим, створив бойовий літак "Малютка". Інший колектив конструкторів на чолі з М. К. Тихонравова розробив реактивний винищувач марки "302".
Роботи зі створення бойових реактивних літаків широко проводилися і за кордоном.
У червні 1942 року відбувся перший політ німецького реактивного винищувача-перехоплювача "Ме-163" конструкції Мессершмітт. Тільки дев'ятого варіант цього літака був запущений в серійне виробництво в 1944 році.
Вперше цей літак з ЖРД був застосований у бойовій обстановці в середині 1944 при вторгненні союзницьких військ у Францію. Він призначався для боротьби з бомбардувальниками і винищувачами супротивника над німецькою територією. Літак був моноплан без горизонтального хвостового оперення, що виявилося можливим завдяки великій стріловидності крила.
Фюзеляжу була додана обтічна форма. Зовнішні поверхні літака були дуже гладкі. У носовому відсіку фюзеляжу розміщувалася вітрянка для приводу генератора електросистеми літака. У хвостовій частині фюзеляжу встановлювався двигун - ЖРД з тягою до 15 кН. Між корпусом двигуна і обшивкою машини була вогнетривка прокладка. Баки з пальним були розміщені в крилах, а з окислювачами - усередині фюзеляжу. Звичайного шасі на літаку не було. Зліт відбувався за допомогою спеціальної стартовою візки і хвостового колеса. Відразу ж після зльоту ця візок скидалася, а хвостове колесо забиралося всередину фюзеляжу. Керування літаком здійснювалося за допомогою керма повороту, встановленого, як звичайно, за кілем, і розміщених в площині крила керма висоти, які одночасно були і елеронами. Посадка здійснювалася на сталеву посадочну лижу довжиною близько 1,8 метри з полозом шириною 16 сантиметрів. Зазвичай літак злітав, використовуючи тягу встановленого на ньому двигуна. Однак за задумом конструктора була передбачена можливість використання підвісних стартових ракет, які скидалися після зльоту, а також можливість буксирування іншим літаком до потрібної висоти. При роботі ЖРД в режимі повної тяги літак міг набирати висоту майже по вертикалі. Розмах крил літака становив 9,3 метра, його довжина - близько 6 метрів. Польотний вага при зльоті дорівнював 4,1 тонни, при посадці - 2,1 тонни; отже, за весь час моторного польоту літак ставав майже вдвічі легше - витрачав приблизно 2 тонни палива. Довжина розбігу була більше 900 метрів, Швидкопідйомність - до 150 метрів за секунду. Висоту в 6 кілометрів літак сягав через 2,5 хвилини після зльоту. Стеля машини був 13,2 кілометра. При безперервній роботі ЖРД політ тривав до 8 хвилин. Зазвичай після досягнення бойової висоти двигун працював не безперервно, а періодично, причому літак то планував, то розганявся. В результаті загальна тривалість польоту могла бути доведена до 25 хвилин і навіть більше. Для такого режиму роботи характерні значні прискорення: при включенні ЖРД на швидкості 240 кілометрів на годину літак досягав швидкості 800 кілометрів на годину через 20 секунд (за цей час він пролітав 5,6 кілометрів із середнім прискоренням 8 метрів в секунду квадрат). У землі цей літак розвивав максимальну швидкість 825 кілометрів на годину, а в інтервалі висот 4-12 кілометрів його максимальна швидкість зростала до 900 кілометрів на годину.
У той же період у ряді країн велися інтенсивні роботи зі створення повітряно-реактивних двигунів (ВРД) різних типів і конструкцій. У Радянському Союзі, як уже говорилося, випробовувався прямоточний ВРД, встановлений на літаку-винищувачі.
В Італії в серпні 1940 року був здійснений перший 10-хвилинний політ реактивного літака-моноплана "Кампіні-Капроні СС-2". На цьому літаку був встановлений так званий мотокомпрессорний ВРД (цей тип ВРД не розглядалося в огляді реактивних двигунів, тому що він виявився невигідним і поширення не отримав). Повітря входив через спеціальний отвір у передній частині фюзеляжу в трубу змінного перетину, де тиснули компресором, який отримував обертання від розташованого позаду зіркоподібно поршневого авіамотори потужністю 440 кінських сил.
Потім потік стисненого повітря омивав цей поршневий двигун повітряного охолодження і кілька нагрівався. Перед вступом в камеру згоряння повітря змішувався з вихлопними газами від цього мотора. У камері згоряння, куди впорскується паливо, у результаті його спалювання температура повітря підвищувалася ще більше.
Газо-повітряна суміш, що випливає з сопла в хвостовій частині фюзеляжу, створювала реактивну тягу цієї силової установки. Площа вихідного перерізу сопла реактивного регулювалася за допомогою конуса, що може переміщатися уздовж осі сопла. Кабіна пілота розташовувалася верхній частині фюзеляжу над трубою для потоку повітря, що проходить через весь фюзеляж. У листопаді 1941 року на цьому літаку був здійснений переліт з Мілана до Риму (з проміжною посадкою в Пізі для заправки пальним), що тривав 2,5 години, причому середня швидкість польоту склала 210 кілометрів на годину.
Як бачимо, реактивний літак з двигуном, виконаним за такою схемою, виявився невдалим: він був позбавлений головного якості реактивного літака - здатності розвивати великі швидкості. До того ж витрата пального у нього був дуже великий.
У травні 1941 року в Англії відбувся перший випробувальний політ експериментального літака Глостер "Е-28/39" з ТРД з відцентровим компресором конструкції Уіттла.
При 17 тисяч обертів на хвилину цей двигун розвивав тягу близько 3800 ньютонів. Експериментальний літак був одномісний винищувач з одним ТРД, розташованим у фюзеляжі позаду кабіни пілота. Літак мав забирається у польоті триколісне шасі.
Півтора року тому, у жовтні 1942 року, було проведено перший льотне випробування американського реактивного літака-винищувача "Еркомет" Р-59А з двома ТРД конструкції Уіттла. Це був моноплан з среднерасположенним крилом і з високо встановленим хвостовим оперенням.
Носова частина фюзеляжу була сильно винесена вперед. Літак був оснащений триколісним шасі; польотний вага машини становив майже 5 тонн, стеля - 12 кілометрів. При льотних випробуваннях була досягнута швидкість 800 кілометрів на годину.
Серед інших літаків з ТРД цього періоду слід відзначити винищувач Глостер "Метеор", перший політ якого відбувся в 1943 році. Цей одномісний суцільнометалевий моноплан виявився одним з найбільш вдалих реактивних літаків-винищувачів того періоду. Два ТРД були встановлені на низько розташованому свободнонесущем крилі. Серійний бойовий літак розвивав швидкість 810 кілометрів на годину. Тривалість польоту становила близько 1,5 годин, стеля - 12 кілометрів. Літак мав 4 автоматичні гармати калібру 20 міліметрів. Машина мала гарну маневреність і керованість на всіх швидкостях.
Цей літак був першим реактивним винищувачем, застосовувався у бойових повітряних операцій союзної авіації у боротьбі проти німецьких літаків-снарядів "V-1" в 1944 році. У листопаді 1941 року на спеціальному рекордному варіанті цієї машини був встановлений світовий рекорд швидкості польоту - 975 кілометрів на годину.
Це був перший офіційно зареєстрований рекорд, встановлений на реактивному літаку. Під час цього рекордного польоту ТРД розвивали тягу приблизно по 16 кілоньютон кожен, а споживання пального відповідало витраті приблизно 4,5 тисячі літрів на годину.
У роки другої світової війни кілька типів бойових літаків з ТРД було розроблено і випробувано в Німеччині. Зазначимо на двомоторний винищувач "Ме-262", що розвивав максимальну швидкість 850-900 кілометрів на годину (в залежності від висоти польоту) та чотирьох моторний бомбардувальник "Арад-234".
Винищувач "Ме-262" був найбільш відпрацьованою і доведеної конструкцією серед численних типів німецьких реактивних машин періоду другої світової війни. Бойова машина була озброєна чотирма автоматичними гарматами калібру 30 міліметрів.
На завершальному етапі Великої Вітчизняної війни в лютому 1945 року тричі Герой Радянського Союзу І. Кожедуб в одному з повітряних боїв над територією Німеччини вперше збив реактивний літак ворога - "Ме-262". У цьому повітряному двобої вирішальною виявилася перевага в маневреності, а не в швидкості (максимальна швидкість гвинтового винищувача "Ла-5" на висоті 5 кілометрів дорівнювала 622 кілометри на годину, а реактивного винищувача "Ме-262" на тій же висоті - близько 850 кілометрів на годину).
Цікаво відзначити, що перші німецькі реактивні літаки оснащувалися ТРД з осьовим компресором, причому максимальна тяга двигуна була менш 10 кілоньютон. У той же час англійські реактивні винищувачі були обладнані ТРД з відцентровим компресором, що розвиває приблизно вдвічі більшу тягу.
Вже в початковий період розвитку реактивних машин попередні знайомі форми літаків зазнавали більш-менш значні зміни. Досить незвично виглядав, наприклад, англійська реактивний винищувач "Вампір" двох балочної конструкції.
Ще більш незвичним для ока був експериментальний англійська реактивний літак "літаючого крила". Цей біс фюзеляжний і безхвостий літак був виконаний у вигляді крила, в якому розміщувалися екіпаж, пальне і т.д. Органи стабілізації та управління також були встановлені на самому крилі. Перевагою цієї схеми є мінімальне лобове опір. Відомі труднощі представляє рішення проблеми стійкості і керованості "Літаючого крила".
При розробці цього літака очікувалося, що стреловідность крила дозволить домогтися великої стійкості в польоті при одночасному істотному зменшенні опору. Англійська авіаційна фірма "Де-Хевіленд", що побудувала літак, припускала використовувати його для вивчення явищ стисливості повітря і стійкості польоту при великих швидкостях. Стреловідность крила цього суцільнометалевого літака складала 40 градусів. Силова установка складалася з одного ТРД. На кінцях крил у спеціальних обтічниках знаходилися протівоштопорние парашути.
У травні 1946 року літак "літаючого крила" був вперше випробуваний у пробному польоті. А у вересні того ж року під час чергового випробувального польоту він зазнав аварію і розбився. Пілотував його льотчик трагічно загинув.
У нашій країні в роки Великої Вітчизняної війни почалися великі дослідні роботи зі створення бойових літаків з ТРД. Війна ставила завдання - створити літак-винищувач, що володіє не тільки великою швидкістю, але і значною тривалістю польоту: адже розроблені реактивні винищувачі з ЖРД мали дуже малу тривалість польоту - всього 8-15 хвилин. Були розроблені бойові літаки з комбінованою силовою установкою - вінтомоторной і реактивної. Так, наприклад, винищувачі "Ла-7" і "Ла-9" були забезпечені реактивними прискорювачами.
Робота над одним з перших радянських реактивних літаків почалася ще в 1943-1944 роках. Ця бойова машина створювалася конструкторським колектив на чолі з генералом інженерно-авіаційної служби Артемом Івановичем Мікояном. То був винищувач "І-250" з комбінованою силовою установкою, яка складалася з поршневого авіадвигуна рідинного охолодження типу "ВК-107 А" з повітряним гвинтом і ВРД, компресор який одержував обертання від поршневого мотора. Повітря надходив у повітрозабірник під валом гвинта, проходив по каналу під кабіною льотчика і надходив у компресор ВРД. За компресором були встановлені форсунки для подачі палива і Запалювальна апаратура. Реактивна струмінь виходила через сопло в хвостовій частині фюзеляжу. Свій перший політ "І-250" зробив ще в березні 1945 року. Під час льотних випробувань була досягнута швидкість, значно перевищує 800 кілометрів на годину.
Незабаром цей же колектив конструкторів створив реактивний винищувач "МіГ-9". На ньому встановлювалися два ТРД типу "РД-20". Кожен двигун розвивав тягу до 8800 ньютонів при 9,8 тисячах обертів на хвилину. Двигун типу "РД-20" з осьовим компресором і регульованим соплом мав кільцеву камеру згоряння з шістнадцятьма пальниками навколо форсунок для вприскування палива. 24 квітня 1946 льотчик-випробувач А. Н. Грінчік зробив на літаку "МІГ-9" перший політ. Як і літак "БІ", ця машина мало відрізнялася за своєю конструктивною схемою від поршневих літаків. І все ж заміна поршневого мотора реактивним двигуном підвищила швидкість приблизно на 250 кілометрів на годину. Максимальна швидкість "МІГ-9" перевищувала 900 кілометрів на годину. Наприкінці 1946 року ця машина була запущена в серійне виробництво.
У квітні 1946 року був здійснений перший політ на реактивному винищувачі конструкції О. С. Яковлєва. Для полегшення переходу до виробництва цих літаків з ТРД був використаний серійний гвинтовий винищувач "Як-3", у якого передня частина фюзеляжу і середня частина крила були перероблені під установку реактивного двигуна. Цей винищувач застосовувався як реактивний тренувальний літак наших ВВС.
У 1947-1948 роках пройшов льотні випробування радянський реактивний винищувач конструкції О. С. Яковлєва "Як-23", який мав більш високою швидкістю.
Це було досягнуто завдяки установці на ньому турбореактивного двигуна типу "РД-500", який розвивав тягу до 16 кілоньютон при 14,6 тисячах обертів на хвилину. "Як-23" представляв собою одномісний суцільнометалевий моноплан з среднерасположенним крилом.
При створенні та випробуванні перших реактивних літаків наші конструктори зіткнулися з новими проблемами. Виявилося, що одного збільшення тяги двигуна ще недостатньо для здійснення польоту зі швидкістю, близькою до швидкості розповсюдження звуку. Дослідження стисливості повітря і умов виникнення стрибків ущільнення проводилися радянськими вченими починаючи з 30-х років. Особливо великого розмаху вони набули в 1942-1946 роках після льотних випробувань реактивного винищувача "БІ" і інших наших реактивних машин. У результаті цих досліджень вже до 1946 року було поставлено питання про докорінну зміну аеродинамічної схеми високошвидкісних реактивних літаків. Встала задача створення реактивних літаків із стрілоподібним крилом і пір'ям. Поряд з цим виникли і суміжні завдання - потрібна нова механізація крила, інша система управління і т.д.
Наполеглива творча робота науково-дослідних, конструкторських і виробничих колективів увінчалася успіхом: нові вітчизняні реактивні літаки ні в чому не поступалися світової авіаційної техніки того періоду. Серед швидкісних реактивних машин, створених в СРСР в 1946-1947 роках, виділяється своїми високими льотно-тактичними і експлуатаційними характеристиками реактивний винищувач конструкції А. І. Мікояна та М. І. Гуревича "МІГ-15", із стрілоподібним крилом і пір'ям. Застосування стреловидной крила і оперення підвищило швидкість горизонтального польоту без істотних змін його стійкості і керованості. Збільшенню швидкості літака багато в чому сприяло також підвищення його енергоозброєності: на ньому було встановлено новий ТРД з відцентровим компресором "РД-45" з тягою близько 19,5 кілоньютон при 12 тисячах обертів на хвилину. Горизонтальна і вертикальна швидкості цієї машини перевершували все досягнуте раніше на реактивних літаках.
У випробуваннях і доведення літака брали участь льотчики-випробувачі Герої Радянського Союзу І. Т. Іващенко і С. Н. Анохін. Літак мав добрі льотно-тактичні дані і був простий в експлуатації. За виняткову витривалість, простоту у технічному обслуговуванні і легкість в управлінні він отримав прізвисько "літак-солдат".
Конструкторське бюро, яке працює під керівництвом С. А. Лавочкіна, одночасно з випуском "МІГ-15" створило новий реактивний винищувач "Ла-15". Він мав стреловидной крило, розташоване над фюзеляжем. На ньому був потужний бортове озброєння. З усіх існуючих на той час винищувачів із стрілоподібним крилом "Ла-15" мав найменший польотний вага. Завдяки цьому літак "Ла-15" з двигуном "РД-500", що мав меншу тягу, ніж двигун "РД-45", встановлений на "МІГ-15", мав приблизно такими ж льотно-тактичними даними, як і "МІГ - 15 ".
Стреловідность і спеціальний профіль крил і оперення реактивних літаків різко зменшили опір повітря при польотах зі швидкістю поширення звуку. Тепер на хвильовому кризі опір зростала вже не в 8-12 разів, а всього в 2-3 рази. Це підтвердили і перший надзвукові польоти радянських реактивних літаків.
На самому початку 30-х років в СРСР розгорнулися роботи, пов'язані зі створенням реактивного двигуна для літальних апаратів. Радянський інженер Ф. А. Цандер ще в 1920 році висловив ідею висотного ракетного літака. Його двигун "ОР-2", що працював на бензині і рідкому кисні, призначався для установки на досвідчений літак.
У Німеччині за участю інженерів Валье, Зенгер, Опеля і Штаммера починаючи з 1926 року систематично проводилися експерименти з пороховими ракетами, що встановлювалися на автомобіль, велосипед, дрезину і, нарешті, на літак. У 1928 році були отримані перші практичні результати: ракетний автомобіль показав швидкість близько 100 км / год, а дрезина - до 300 км / год. У червні того ж року було здійснено перший політ літака з пороховим реактивним двигуном. На висоті 30 м. Цей літак пролетів 1,5 км., Протримавши в повітрі всього одну хвилину. Через трохи більше року політ був повторений, причому була досягнута швидкість польоту 150 км / год.
До кінця 30-х років нашого століття в різних країнах велися дослідні, конструкторські та експериментальні роботи по створенню літаків з реактивними двигунами.
Ці польоти льотчика Логинова в 1939 і 1940 роках були першими польотами на літаку з допоміжними ПВРД. Слідом за ним у випробуванні цього двигуна взяли участь льотчики-випробувачі Н. А. Сопоцко, А. В. Давидов і А. І. Жуков. Влітку 1940 року ці двигуни були встановлені і випробувані на винищувачі І-153 "Чайка" конструкції Н. Н. Полікарпова. Вони збільшували швидкість літака на 40-50 км / год.
Однак при швидкостях польоту, які могли розвивати гвинтові літаки, додаткові біс компресорні ВРД витрачали дуже багато пального. Є у ПВРД ще один важливий недолік: такий двигун не дає тяги на місці і не може, отже, забезпечити самостійний зліт літака. Це означає, що літак з подібним двигуном повинен бути обов'язково забезпечений будь-якої допоміжної стартовою силовою установкою, наприклад вінтомоторной, інакше йому не піднятися в повітря.
Наприкінці 30-х - початку 40-х років нашого століття розроблялися і випробовувалися перші літаки з реактивними двигунами інших типів.
Один з перших польотів людини на літаку з рідинним реактивним двигуном (ЖРД) був також здійснений в СРСР. Радянський льотчик В. П. Федоров у лютому 1940 року зазнав в повітрі ЖРД вітчизняної конструкції. Льотних випробувань передувала велика підготовча робота. Спроектований інженером Л. С. Душкин ЖРД з регульованою тягою пройшов всебічні заводські випробування на стенді. Потім його встановили на планер конструкції С. П. Корольова. Після того, як двигун успішно пройшов наземні випробування на планері, приступили до льотних випробувань. Реактивний літак відбуксирували звичайним гвинтовим літаком на висоту 2 км. На цій висоті льотчик Федоров відчепив трос і, відлетівши на деяку відстань від літака-Буксировщики, включив ЖРД. Двигун стійко працював до повного витрачання палива. Після закінчення моторного польоту льотчик благополучно спланував і приземлився на аеродромі.
Ці льотні випробування стали важливою сходинкою на шляху створення швидкісного реактивного літака.
Невдовзі радянський конструктор В. Ф. Болховітінов спроектував літак, на якому в якості силової установки був використаний ЖРД Л. С. Душкіна. Незважаючи на труднощі воєнного часу, вже в грудні 1941 року двигун був побудований. Паралельно створювався і літак. Проектування та побудова цього першого в світі винищувача з ЖРД були завершені в рекордно короткий термін: всього за 40 днів. Одночасно йшла підготовка і до льотних випробувань. Проведення перших випробувань у повітрі нової машини, що отримала марку "БІ", було покладено на льотчика-випробувача капітана Г. Я. Бахчиванджи.
15 травня 1942 відбувся перший політ бойового літака з ЖРД. Це був невеликий гостроносий літак-моноплан з прибирається в польоті шасі і хвостовим колесом. У носовому відсіку фюзеляжу містилися дві гармати калібром 20 мм, боєзапас до них і радіоапаратура. Далі були розташовані кабіна пілота, закрита ліхтарем, і паливні баки. У хвостовій частині знаходився двигун. Польотні випробування пройшли успішно.
У роки Великої Вітчизняної війни радянські авіаконструктори працювали і над іншими типами винищувачів з ЖРД. Конструкторський колектив, керований Н. Н. Полікарповим, створив бойовий літак "Малютка". Інший колектив конструкторів на чолі з М. К. Тихонравова розробив реактивний винищувач марки "302".
Роботи зі створення бойових реактивних літаків широко проводилися і за кордоном.
У червні 1942 року відбувся перший політ німецького реактивного винищувача-перехоплювача "Ме-163" конструкції Мессершмітт. Тільки дев'ятого варіант цього літака був запущений в серійне виробництво в 1944 році.
Вперше цей літак з ЖРД був застосований у бойовій обстановці в середині 1944 при вторгненні союзницьких військ у Францію. Він призначався для боротьби з бомбардувальниками і винищувачами супротивника над німецькою територією. Літак був моноплан без горизонтального хвостового оперення, що виявилося можливим завдяки великій стріловидності крила.
Фюзеляжу була додана обтічна форма. Зовнішні поверхні літака були дуже гладкі. У носовому відсіку фюзеляжу розміщувалася вітрянка для приводу генератора електросистеми літака. У хвостовій частині фюзеляжу встановлювався двигун - ЖРД з тягою до 15 кН. Між корпусом двигуна і обшивкою машини була вогнетривка прокладка. Баки з пальним були розміщені в крилах, а з окислювачами - усередині фюзеляжу. Звичайного шасі на літаку не було. Зліт відбувався за допомогою спеціальної стартовою візки і хвостового колеса. Відразу ж після зльоту ця візок скидалася, а хвостове колесо забиралося всередину фюзеляжу. Керування літаком здійснювалося за допомогою керма повороту, встановленого, як звичайно, за кілем, і розміщених в площині крила керма висоти, які одночасно були і елеронами. Посадка здійснювалася на сталеву посадочну лижу довжиною близько 1,8 метри з полозом шириною 16 сантиметрів. Зазвичай літак злітав, використовуючи тягу встановленого на ньому двигуна. Однак за задумом конструктора була передбачена можливість використання підвісних стартових ракет, які скидалися після зльоту, а також можливість буксирування іншим літаком до потрібної висоти. При роботі ЖРД в режимі повної тяги літак міг набирати висоту майже по вертикалі. Розмах крил літака становив 9,3 метра, його довжина - близько 6 метрів. Польотний вага при зльоті дорівнював 4,1 тонни, при посадці - 2,1 тонни; отже, за весь час моторного польоту літак ставав майже вдвічі легше - витрачав приблизно 2 тонни палива. Довжина розбігу була більше 900 метрів, Швидкопідйомність - до 150 метрів за секунду. Висоту в 6 кілометрів літак сягав через 2,5 хвилини після зльоту. Стеля машини був 13,2 кілометра. При безперервній роботі ЖРД політ тривав до 8 хвилин. Зазвичай після досягнення бойової висоти двигун працював не безперервно, а періодично, причому літак то планував, то розганявся. В результаті загальна тривалість польоту могла бути доведена до 25 хвилин і навіть більше. Для такого режиму роботи характерні значні прискорення: при включенні ЖРД на швидкості 240 кілометрів на годину літак досягав швидкості 800 кілометрів на годину через 20 секунд (за цей час він пролітав 5,6 кілометрів із середнім прискоренням 8 метрів в секунду квадрат). У землі цей літак розвивав максимальну швидкість 825 кілометрів на годину, а в інтервалі висот 4-12 кілометрів його максимальна швидкість зростала до 900 кілометрів на годину.
У той же період у ряді країн велися інтенсивні роботи зі створення повітряно-реактивних двигунів (ВРД) різних типів і конструкцій. У Радянському Союзі, як уже говорилося, випробовувався прямоточний ВРД, встановлений на літаку-винищувачі.
В Італії в серпні 1940 року був здійснений перший 10-хвилинний політ реактивного літака-моноплана "Кампіні-Капроні СС-2". На цьому літаку був встановлений так званий мотокомпрессорний ВРД (цей тип ВРД не розглядалося в огляді реактивних двигунів, тому що він виявився невигідним і поширення не отримав). Повітря входив через спеціальний отвір у передній частині фюзеляжу в трубу змінного перетину, де тиснули компресором, який отримував обертання від розташованого позаду зіркоподібно поршневого авіамотори потужністю 440 кінських сил.
Потім потік стисненого повітря омивав цей поршневий двигун повітряного охолодження і кілька нагрівався. Перед вступом в камеру згоряння повітря змішувався з вихлопними газами від цього мотора. У камері згоряння, куди впорскується паливо, у результаті його спалювання температура повітря підвищувалася ще більше.
Газо-повітряна суміш, що випливає з сопла в хвостовій частині фюзеляжу, створювала реактивну тягу цієї силової установки. Площа вихідного перерізу сопла реактивного регулювалася за допомогою конуса, що може переміщатися уздовж осі сопла. Кабіна пілота розташовувалася верхній частині фюзеляжу над трубою для потоку повітря, що проходить через весь фюзеляж. У листопаді 1941 року на цьому літаку був здійснений переліт з Мілана до Риму (з проміжною посадкою в Пізі для заправки пальним), що тривав 2,5 години, причому середня швидкість польоту склала 210 кілометрів на годину.
Як бачимо, реактивний літак з двигуном, виконаним за такою схемою, виявився невдалим: він був позбавлений головного якості реактивного літака - здатності розвивати великі швидкості. До того ж витрата пального у нього був дуже великий.
У травні 1941 року в Англії відбувся перший випробувальний політ експериментального літака Глостер "Е-28/39" з ТРД з відцентровим компресором конструкції Уіттла.
При 17 тисяч обертів на хвилину цей двигун розвивав тягу близько 3800 ньютонів. Експериментальний літак був одномісний винищувач з одним ТРД, розташованим у фюзеляжі позаду кабіни пілота. Літак мав забирається у польоті триколісне шасі.
Півтора року тому, у жовтні 1942 року, було проведено перший льотне випробування американського реактивного літака-винищувача "Еркомет" Р-59А з двома ТРД конструкції Уіттла. Це був моноплан з среднерасположенним крилом і з високо встановленим хвостовим оперенням.
Носова частина фюзеляжу була сильно винесена вперед. Літак був оснащений триколісним шасі; польотний вага машини становив майже 5 тонн, стеля - 12 кілометрів. При льотних випробуваннях була досягнута швидкість 800 кілометрів на годину.
Серед інших літаків з ТРД цього періоду слід відзначити винищувач Глостер "Метеор", перший політ якого відбувся в 1943 році. Цей одномісний суцільнометалевий моноплан виявився одним з найбільш вдалих реактивних літаків-винищувачів того періоду. Два ТРД були встановлені на низько розташованому свободнонесущем крилі. Серійний бойовий літак розвивав швидкість 810 кілометрів на годину. Тривалість польоту становила близько 1,5 годин, стеля - 12 кілометрів. Літак мав 4 автоматичні гармати калібру 20 міліметрів. Машина мала гарну маневреність і керованість на всіх швидкостях.
Цей літак був першим реактивним винищувачем, застосовувався у бойових повітряних операцій союзної авіації у боротьбі проти німецьких літаків-снарядів "V-1" в 1944 році. У листопаді 1941 року на спеціальному рекордному варіанті цієї машини був встановлений світовий рекорд швидкості польоту - 975 кілометрів на годину.
Це був перший офіційно зареєстрований рекорд, встановлений на реактивному літаку. Під час цього рекордного польоту ТРД розвивали тягу приблизно по 16 кілоньютон кожен, а споживання пального відповідало витраті приблизно 4,5 тисячі літрів на годину.
У роки другої світової війни кілька типів бойових літаків з ТРД було розроблено і випробувано в Німеччині. Зазначимо на двомоторний винищувач "Ме-262", що розвивав максимальну швидкість 850-900 кілометрів на годину (в залежності від висоти польоту) та чотирьох моторний бомбардувальник "Арад-234".
Винищувач "Ме-262" був найбільш відпрацьованою і доведеної конструкцією серед численних типів німецьких реактивних машин періоду другої світової війни. Бойова машина була озброєна чотирма автоматичними гарматами калібру 30 міліметрів.
На завершальному етапі Великої Вітчизняної війни в лютому 1945 року тричі Герой Радянського Союзу І. Кожедуб в одному з повітряних боїв над територією Німеччини вперше збив реактивний літак ворога - "Ме-262". У цьому повітряному двобої вирішальною виявилася перевага в маневреності, а не в швидкості (максимальна швидкість гвинтового винищувача "Ла-5" на висоті 5 кілометрів дорівнювала 622 кілометри на годину, а реактивного винищувача "Ме-262" на тій же висоті - близько 850 кілометрів на годину).
Цікаво відзначити, що перші німецькі реактивні літаки оснащувалися ТРД з осьовим компресором, причому максимальна тяга двигуна була менш 10 кілоньютон. У той же час англійські реактивні винищувачі були обладнані ТРД з відцентровим компресором, що розвиває приблизно вдвічі більшу тягу.
Вже в початковий період розвитку реактивних машин попередні знайомі форми літаків зазнавали більш-менш значні зміни. Досить незвично виглядав, наприклад, англійська реактивний винищувач "Вампір" двох балочної конструкції.
Ще більш незвичним для ока був експериментальний англійська реактивний літак "літаючого крила". Цей біс фюзеляжний і безхвостий літак був виконаний у вигляді крила, в якому розміщувалися екіпаж, пальне і т.д. Органи стабілізації та управління також були встановлені на самому крилі. Перевагою цієї схеми є мінімальне лобове опір. Відомі труднощі представляє рішення проблеми стійкості і керованості "Літаючого крила".
При розробці цього літака очікувалося, що стреловідность крила дозволить домогтися великої стійкості в польоті при одночасному істотному зменшенні опору. Англійська авіаційна фірма "Де-Хевіленд", що побудувала літак, припускала використовувати його для вивчення явищ стисливості повітря і стійкості польоту при великих швидкостях. Стреловідность крила цього суцільнометалевого літака складала 40 градусів. Силова установка складалася з одного ТРД. На кінцях крил у спеціальних обтічниках знаходилися протівоштопорние парашути.
У травні 1946 року літак "літаючого крила" був вперше випробуваний у пробному польоті. А у вересні того ж року під час чергового випробувального польоту він зазнав аварію і розбився. Пілотував його льотчик трагічно загинув.
У нашій країні в роки Великої Вітчизняної війни почалися великі дослідні роботи зі створення бойових літаків з ТРД. Війна ставила завдання - створити літак-винищувач, що володіє не тільки великою швидкістю, але і значною тривалістю польоту: адже розроблені реактивні винищувачі з ЖРД мали дуже малу тривалість польоту - всього 8-15 хвилин. Були розроблені бойові літаки з комбінованою силовою установкою - вінтомоторной і реактивної. Так, наприклад, винищувачі "Ла-7" і "Ла-9" були забезпечені реактивними прискорювачами.
Робота над одним з перших радянських реактивних літаків почалася ще в 1943-1944 роках. Ця бойова машина створювалася конструкторським колектив на чолі з генералом інженерно-авіаційної служби Артемом Івановичем Мікояном. То був винищувач "І-250" з комбінованою силовою установкою, яка складалася з поршневого авіадвигуна рідинного охолодження типу "ВК-107 А" з повітряним гвинтом і ВРД, компресор який одержував обертання від поршневого мотора. Повітря надходив у повітрозабірник під валом гвинта, проходив по каналу під кабіною льотчика і надходив у компресор ВРД. За компресором були встановлені форсунки для подачі палива і Запалювальна апаратура. Реактивна струмінь виходила через сопло в хвостовій частині фюзеляжу. Свій перший політ "І-250" зробив ще в березні 1945 року. Під час льотних випробувань була досягнута швидкість, значно перевищує 800 кілометрів на годину.
Незабаром цей же колектив конструкторів створив реактивний винищувач "МіГ-9". На ньому встановлювалися два ТРД типу "РД-20". Кожен двигун розвивав тягу до 8800 ньютонів при 9,8 тисячах обертів на хвилину. Двигун типу "РД-20" з осьовим компресором і регульованим соплом мав кільцеву камеру згоряння з шістнадцятьма пальниками навколо форсунок для вприскування палива. 24 квітня 1946 льотчик-випробувач А. Н. Грінчік зробив на літаку "МІГ-9" перший політ. Як і літак "БІ", ця машина мало відрізнялася за своєю конструктивною схемою від поршневих літаків. І все ж заміна поршневого мотора реактивним двигуном підвищила швидкість приблизно на 250 кілометрів на годину. Максимальна швидкість "МІГ-9" перевищувала 900 кілометрів на годину. Наприкінці 1946 року ця машина була запущена в серійне виробництво.
У квітні 1946 року був здійснений перший політ на реактивному винищувачі конструкції О. С. Яковлєва. Для полегшення переходу до виробництва цих літаків з ТРД був використаний серійний гвинтовий винищувач "Як-3", у якого передня частина фюзеляжу і середня частина крила були перероблені під установку реактивного двигуна. Цей винищувач застосовувався як реактивний тренувальний літак наших ВВС.
У 1947-1948 роках пройшов льотні випробування радянський реактивний винищувач конструкції О. С. Яковлєва "Як-23", який мав більш високою швидкістю.
Це було досягнуто завдяки установці на ньому турбореактивного двигуна типу "РД-500", який розвивав тягу до 16 кілоньютон при 14,6 тисячах обертів на хвилину. "Як-23" представляв собою одномісний суцільнометалевий моноплан з среднерасположенним крилом.
При створенні та випробуванні перших реактивних літаків наші конструктори зіткнулися з новими проблемами. Виявилося, що одного збільшення тяги двигуна ще недостатньо для здійснення польоту зі швидкістю, близькою до швидкості розповсюдження звуку. Дослідження стисливості повітря і умов виникнення стрибків ущільнення проводилися радянськими вченими починаючи з 30-х років. Особливо великого розмаху вони набули в 1942-1946 роках після льотних випробувань реактивного винищувача "БІ" і інших наших реактивних машин. У результаті цих досліджень вже до 1946 року було поставлено питання про докорінну зміну аеродинамічної схеми високошвидкісних реактивних літаків. Встала задача створення реактивних літаків із стрілоподібним крилом і пір'ям. Поряд з цим виникли і суміжні завдання - потрібна нова механізація крила, інша система управління і т.д.
Наполеглива творча робота науково-дослідних, конструкторських і виробничих колективів увінчалася успіхом: нові вітчизняні реактивні літаки ні в чому не поступалися світової авіаційної техніки того періоду. Серед швидкісних реактивних машин, створених в СРСР в 1946-1947 роках, виділяється своїми високими льотно-тактичними і експлуатаційними характеристиками реактивний винищувач конструкції А. І. Мікояна та М. І. Гуревича "МІГ-15", із стрілоподібним крилом і пір'ям. Застосування стреловидной крила і оперення підвищило швидкість горизонтального польоту без істотних змін його стійкості і керованості. Збільшенню швидкості літака багато в чому сприяло також підвищення його енергоозброєності: на ньому було встановлено новий ТРД з відцентровим компресором "РД-45" з тягою близько 19,5 кілоньютон при 12 тисячах обертів на хвилину. Горизонтальна і вертикальна швидкості цієї машини перевершували все досягнуте раніше на реактивних літаках.
У випробуваннях і доведення літака брали участь льотчики-випробувачі Герої Радянського Союзу І. Т. Іващенко і С. Н. Анохін. Літак мав добрі льотно-тактичні дані і був простий в експлуатації. За виняткову витривалість, простоту у технічному обслуговуванні і легкість в управлінні він отримав прізвисько "літак-солдат".
Конструкторське бюро, яке працює під керівництвом С. А. Лавочкіна, одночасно з випуском "МІГ-15" створило новий реактивний винищувач "Ла-15". Він мав стреловидной крило, розташоване над фюзеляжем. На ньому був потужний бортове озброєння. З усіх існуючих на той час винищувачів із стрілоподібним крилом "Ла-15" мав найменший польотний вага. Завдяки цьому літак "Ла-15" з двигуном "РД-500", що мав меншу тягу, ніж двигун "РД-45", встановлений на "МІГ-15", мав приблизно такими ж льотно-тактичними даними, як і "МІГ - 15 ".
Стреловідность і спеціальний профіль крил і оперення реактивних літаків різко зменшили опір повітря при польотах зі швидкістю поширення звуку. Тепер на хвильовому кризі опір зростала вже не в 8-12 разів, а всього в 2-3 рази. Це підтвердили і перший надзвукові польоти радянських реактивних літаків.