Реактивная авиация Второй мировой войны

В январе 1944 г. в связи с пересмотром RLM технических требований к перехватчику Х. Зомбольд модифицировал свою машину. Конструктивной особенностью этой машины стала отделяемая при атаке цели носовая часть (боеголовка), которая, фактически, представляла собой бомбу SC 500 с четырьмя хвостовыми стабилизаторами, оснащенную твердотопливным ракетным двигателем для нападения на вражеские бомбардировщики с безопасного расстояния. Истребитель, осуществляя в пологом пикировании атаку на строй бомбардировщиков, должен был сбросить бомбу с дистанции, превышавшей эффективную дальность оборонительных стрелковых установок бомбардировщиков. Взрыва одной бомбы SC 500 в середине строя союзных бомбардировщиков, которые часто применяли тесное построение, известное как «боевой ящик», было достаточно, чтобы уничтожить три-четыре машины противника. Ожидаемая продолжительность полета составляла только двадцать пять минут. После приземления самолет можно было легко разобрать и доставить наземным транспортом на ближайшую авиабазу для повторного использования.

Летом 1944 г. проект рассматривали специалисты RLM, но в конечном счете его отклонили. Позже RLM присвоило номер 344 ракете фирмы Ruhrstahl X4 класса «воздух – воздух». До окончания войны провели только аэродинамические испытания моделей So 344 в масштабе 1:5.

Характеристики So 344: экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х ЖРД HWK 509А-2 тягой 1700 кгс, размах крыла – 5,7 м и его площадь – 6,0 м², длина – 7,0 м, высота – 2,2 м, полетный вес – 1350 кг.

Stratospharen-Jager

Вернер фон Браун 6 июля 1939 г. представил Г. Герингу «Предложения по разработке истребителя с ракетным двигателем». В этих предложениях он доказывал преимущества самолета-перехватчика с вертикальным стартом перед ракетным истребителем Me 163 с горизонтальным стартом, разрабатывавшимся с 1939 г. в рамках «Программы Х» под руководством А. Липпиша.

Предложенный фон Брауном ракетный перехватчик Stratospharen-Jager I конструктивно напоминал второй опытный самолет фирмы «Хейнкель» Не 176V2. Он имел сигарообразный фюзеляж, крыло с небольшой стреловидностью по передней кромке и обычное хвостовое оперение. В передней части фюзеляжа в герметичной кабине летчик располагался в положении сидя (в режиме горизонтального полета). За кабиной размещались баки с компонентами топлива – 75 %-м метиловым спиртом и жидким кислородом, заправочные горловины находились сверху фюзеляжа. В хвостовой части фюзеляжа находился двухкамерный ЖРД, на срезе основного сопла имелись газовые рули, использовавшиеся для управления на малых скоростях во время взлета. В качестве посадочного устройства использовалась выдвижная подфюзеляжная лыжа. Вооружение состояло из четырех пушек в корневой части крыла – по две с каждой стороны. Тяга ЖРД при взлете составляла 10 160 кгс, а в горизонтальном полете – 771 кгс.

Перехватчик должен был взлетать вертикально со стационарной стартовой позиции. На этапе набора высоты управление самолетом осуществлялось автоматически. Максимальная высота набора высоты составляла 8000 м, а скороподъемность к этому моменту – 151 м/с. После достижения заданной высоты летчик брал управление на себя и осуществлял горизонтальный полет, максимальная скорость которого составляла 700 км/ч. Наведение на цель предполагалось осуществлять с земли с помощью радара Wurzburg. После выполнения задания самолет должен был в планирующем режиме идти на ближайший аэродром, посадка должна была осуществляться с помощью выпущенной подфюзеляжной лыжи. Расчетное время полета составляло 15 минут.

Предстартовая подготовка проходила в ангаре. В нем размещалось сразу два десятка самолетов, причем каждый перехватчик располагался вертикально, опираясь консолями крыла на горизонтальные параллельные рельсы, а хвостовой частью на четырехколесную тележку. По рельсам самолет вместе с тележкой перемещался на стартовую площадку, с которой и осуществлялся вертикальный взлет. Рядом с ангаром располагались командный пункт управления полетами и радиолокационная станция. Однако идея фон Брауна не получила в RLM поддержки. Основными недостатками, по мнению специалистов технического департамента RLM, являлись высокая стоимость сооружений и оборудования комплекса, уязвимость стартового комплекса и необходимость заправки самолета компонентами топлива непосредственно перед стартом (жидкий кислород быстро испаряется после заправки).

В мае 1941 г. В. фон Браун предложил вторую версию своего перехватчика Stratospharen-Jager II, заменив стационарную стартовую позицию мобильной пусковой установкой. Самолет был в целом похож на первый вариант, но имел некоторые отличия: киль и руль направления имели меньшую площадь, была увеличена площадь остекления для улучшения обзора летчику, крыло стало иметь небольшое поперечное V. Кроме того, разработчики перешли на другой состав компонентов топлива – Visol (винил-изобутиловый эфир) и SV-Stoff (смесь 90 % азотной кислоты и 10 % серной кислоты). Стартовой установкой являлся тягач с прицепом, на котором перевозился самолет. Перед взлетом самолет устанавливался вертикально между тягачом и прицепом, опираясь законцовками крыла на ферменные стойки, закрепленные на тягаче и прицепе, хвостовая часть самолета при этом опиралась на четырехколесную тележку. Но и это предложение В. фон Брауна было отклонено.

Характеристики Stratospharen-Jager I: экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х ЖРД тягой 10 160 кгс на взлете и в горизонтальном полете – 771 кгс, размах крыла – 8,5 м, длина самолета – 9,3 м, высота – 3,02 м, взлетный вес – 5000 кг, скорость горизонтального полета – 700 км/ч, скороподъемность – 151 м/с, практический потолок – 8000 м, время полета – 15 минут.

Характеристики Stratospharen-Jager II: экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х ЖРД тягой 10 160 кгс на взлете и в горизонтальном полете – 771 кгс, размах крыла – 8,6 м, длина самолета – 9,3 м, высота – 3,2 м, взлетный вес – 5080 кг, скорость горизонтального полета – 690 км/ч, скороподъемность – 143 м/с, практический потолок – 8000 м, время полета – 15 минут.

Истребитель фирмы «Гота»

Фирмой «Гота» был предложен проект таранного истребителя, предназначенного для атак соединений союзных бомбардировщиков. Разрабатывалось две версии машины – одна с ЖРД в хвостовой части фюзеляжа, вторая – без двигателя (планер). Запуск истребителя предполагалось осуществлять с самолета-носителя. Кабина летчика выполнялась в виде бронированного конуса, рассматривались два варианта расположения кабины в самолете. В первом варианте кабина занимала всю носовую часть машины. Самолет во время атаки пробивал конусом атакуемый бомбардировщик, при этом конус отделялся от фюзеляжа и пролетал сквозь бомбардировщик навылет, после чего осуществлял спуск на парашюте. Чтобы обеспечить летчику хотя бы минимальные шансы выжить при таране, предусматривалась установка кресла, которое бы автоматически переводило летчика в горизонтальное положение для того, чтобы он мог перенести большие перегрузки при ударе. Для этого на носу конуса имелось устройство, которое при ударе выдавало сигнал исполнительным механизмам на поворот откидной части кресла летчика в горизонтальное положение и на отсоединение конуса от фюзеляжа истребителя.

Во втором варианте кабина пристыковывалась к фюзеляжу сверху, а носовая часть фюзеляжа истребителя несла заряд взрывчатого вещества для усиления разрушительного эффекта при ударе в бомбардировщик. Во время удара кабина отстреливалась вверх, и далее она совершала свободный спуск на парашюте. Кроме того, рассматривался вариант установки катапультного кресла, которое за секунду до удара выбрасывало бы летчика из кабины, после чего он спускался на парашюте. Предложение фирмы не получило официальной поддержки.

Silbervogel

С 1930 г. Ойген Зенгер работал ассистентом в Техническом университете в Вене, в течение следующих пяти лет он занимался созданием ЖРД с камерой сгорания, охлаждаемой компонентами топлива. Его двигатель развивал внушительную скорость реактивной струи – 3048 м/c, это было значительно лучше, чем у двигателя ракеты А 4 фон Брауна, который появился позднее. На конструкцию своего двигателя Зенгер в 1936 г. получил патент.

Зенгер был убежден, что путь в космос возможен только с использованием ракетопланов, а не ракет, и в 1933 г. он написал книгу Raketenflugtechnik («Техника ракетного полета»), которая была издана в Австрии и была основой его докторской диссертации. В своей книге он описал крылатый реактивный аппарат с ЖРД на жидком кислороде и керосине, который был способен развить скорость до М = 10 и достичь высоты 160 км. К середине 1935 г. Зенгер написал ряд статей по ракетопланам для австрийского авиационного журнала Flug, в которых он излагал свои идеи относительно создания ракетоплана, который он назвал Silbervogel («Серебряная птица»).

Вскоре на его публикации обратили внимание некоторые должностные лица из Верховного командования Германии. Доктор Зенгер был приглашен в научно-исследовательский институт в Трауене с целью разработки его ракетоплана. Первоначально срок реализации концепции «Зильберфогеля» был оценен в десять лет, но военное руководство увеличивало свое давление на разработчиков, чтобы сократить этот срок. Интерес к этой разработке особенно возрос после того, как Америка вступила в войну, а проект получил несколько названий – Sanger Amerika, Stratospheric Bomber и Antipodal Bomber.

Согласно концепции «Зильберфогеля» одноместный бомбардировщик с ЖРД тягой 100 тс должен был обладать способностью взлетать с территории Германии и доставлять к цели бомбовую нагрузку весом в несколько тонн. Бомбардировщик длиной 27,73 м имел трапециевидное крыло с размахом 14,93 м, несущий фюзеляж с разнесенным хвостовым оперением и ЖРД в хвостовой части фюзеляжа. В носовой части фюзеляжа располагалась гермокабина летчика, причем обзор из нее был очень плохим, так как предусматривались только смотровые боковые щели и вспомогательные оптические приборы. Первоначально предполагали разместить летчика в кабине лежа, чтобы ему легче было переносить стартовые перегрузки, но в итоге решили разместить его сидя в катапультируемом кресле. Сзади кабины в фюзеляже размещались два цилиндрических бака длиной 20,5 м и диаметром 1,8 м, разделенные герметичными поперечными перегородками. Отсеки, образованные перегородками, использовались для хранения жидкого кислорода (передние отсеки) и синтетического газойля (средние и задние отсеки). В центроплане между баками располагался отсек, вмещавший до 30 т бомб. Посадка предполагалась на выпускаемое колесное шасси с носовой опорой, двумя основными стойками и хвостовым костылем.

Горизонтальный взлет бомбардировщика должен был осуществляться с помощью специального стартового устройства, представлявшего собой длинную платформу с ЖРД. В нижней части платформы имелись салазки, скользившие по рельсу длиной более 3 км. Платформа с предстартовым весом 33 500 кг имела в длину 14,0 м и ширину 2,28 м, ее двигатель, работавший на спирто-кислородном топливе, развивал тягу 600 тс в течение 10 секунд. Идея состояла в том, что при взлете Amerika Bomber, установленный на стартовой платформе, разгонялся по монорельсовой дороге длиной 3 км, установленной под углом 30° к горизонту.

Зенгер вместе со своей сотрудницей и будущей женой Иреной Бредт рассчитал различные варианты траекторий и режимов полета бомбардировщика, ниже приводится один из этих вариантов – бомбовый удар по Нью-Йорку с территории Германии (расчетное расстояние от места старта – 6500 км, бомбовая нагрузка – 6 т).

Стартовая тележка разгоняла самолет до скорости 500 м/с, и через 36 секунд после старта на расстоянии 12 км от места взлета включался ракетный двигатель. Запас топлива в 84 т вырабатывался за 336 секунд. После этого скорость достигала 6370 м/с, а высота – 91 км, расстояние от места старта – 736 км, полетный вес самолета – 16 т.

Здесь летчик должен был брать управление на себя и осуществлять дальнейший полет в режиме «волнообразного» полета с неработающим двигателем, представлявшим собой чередование нырков в плотные слои атмосферы с последующим выпрыгиванием в разреженные слои. Режим «волнообразного» полета позволял достигнуть большей дальности по сравнению с обычным установившимся планированием. На расстоянии 5550 км от старта и в 950 км от цели (на 1150 с полета) скорость падала до 6000 м/с, а высота полета снижалась до 50 км. В этот момент производился сброс бомб, после чего полетный вес самолета уменьшался до 10 т.

После сброса бомб самолет в течение 330 секунд должен был совершить разворот радиусом 500 км и направиться к месту старта. Скорость после выхода из разворота доходила до 3700 м/с, а высота – до 38 км. На удалении 100 км от аэродрома посадки скорость составляла 300 м/с, а высота 20 км. Последующее планирование с дозвуковой скоростью и посадка происходила как и у обычного самолета. Весь полет должен был длиться около 1 часа 20 минут.

Зенгер рассматривал и другие траектории, включая полеты с посадкой на территории дружественной Германии страны, а также – с потерей машины после бомбометания. В последнем случае бомбометание должно было осуществляться с пикирования на высоте менее одного километра. Затем после бомбометания летчик должен был ввести бомбардировщик в набор высоты и успеть катапультироваться. Допускалось, что после приземления на расстоянии нескольких километров от места падения бомб летчик должен будет попасть в плен.

До конца войны концепцию Зенгера так и не успели воплотить в жизнь, так как она требовала огромного объема работ по созданию соответствующих стартовых устройств, созданию мощных ЖРД, изучению проблем, связанных с нагревом элементов конструкции самолета и его агрегатов при полете с гиперзвуковыми скоростями, разработке собственно проекта бомбардировщика, разработке средств навигации, разработке гиперзвуковых бомб и т. д. С изменением ситуации на советско-германском фронте не в пользу Германии этот дорогостоящий проект был сначала отодвинут на задний план, а в 1944 г. прекращен.

США

MX-324/334

В сентябре 1942 г. фирма «Нортроп» в ответ на запрос авиационного командования армии США представила свои предложения по разработке истребителя-перехватчика с ракетным двигателем. Затем в начале 1943 г. последовал контракт, по которому «Нортроп» должен был построить три экспериментальные машины: два планера под обозначением MX-324 и один планер, оснащенный ЖРД, под обозначением MX-334 Rocket Wing («Ракетное крыло»). Все три машины, имевшие одинаковые габариты, должны были стать летающими лабораториями для получения данных, необходимых при разработке будущего самолета под обозначением XP-75.

Планеры были в основном деревянной конструкции, за исключением центральной секции, сваренной из стальных труб, в которой располагалась кабина летчика. Первая машина MX-324 взлетала с помощью сбрасываемой стартовой тележки, посадку осуществляла на две подфюзеляжные лыжи. Вторую машину MX-324 и ракетоплан MX-334 оснастили фиксированным трехопорным шасси с большими обтекателями. Передняя опора шасси была смещена влево, чтобы обеспечить лежачее положение для пилота в кабине. Хотя первоначально MX-324/334 разрабатывался как чистое «летающее крыло» без вертикальных поверхностей, позже выяснилось, что для повышения маневренности ему необходимо вертикальное хвостовое оперение, после чего добавили фанерный киль, усиленный проволочными расчалками.

Первый буксировочный полет MX-334 состоялся 2 октября 1943 г., дальнейшие испытания продемонстрировали хорошие летные качества машины, хотя во время испытаний произошли две аварии. В первом случае летчик-испытатель Алекс Папана, приготовившись отцепить буксировочный трос, по неосторожности дернул за рычаг, который сбрасывал верхний и нижний аварийные люки кабины. Это привело к увеличению аэродинамического сопротивления машины, начался бафтинг, но пилоту все-таки удалось посадить машину.

Другой случай произошел несколькими днями позже с летчиком-испытателем Гарри Кросби. Сразу же после отцепления троса вторая опытная машина МХ-324 попала в турбулентный след от самолета-буксировщика P-38, перевернулась спиной вниз и вошла в штопор. Проблема, однако, состояла в том, что пилот теперь лежал на спине и не мог эффективно работать рычагами управления. Люк аварийного покидания кабины, который в обычном полете находился под пилотом, теперь оказался наверху. Так или иначе, но Г. Кросби сумел сбросить люк и покинуть машину. Приземлившись на парашюте, он увидел, что совершавшая вокруг него круги машина упала на землю, получив повреждения. Повреждения были настолько большими, что машину не стали восстанавливать.

Несмотря на аварию второй машины, летные испытания продолжались до начала 1944 г., когда на МХ-334 поставили ЖРД XCAL-200 тягой 91 кгс, разработанный фирмой Aerojet. Этот двигатель, способный перезапускаться в полете, работал на моноэтиланилиновом топливе и красной дымящейся азотной кислоте (окислитель). Время работы двигателя составляло немногим более четырех минут. Баки с топливом и окислителем устанавливались по обе стороны кабины. С целью защиты летчика от возможных ожогов при повреждении баков кабина летчика по бокам изолировалась от баков неопреновыми перегородками.

Наконец 22 июня 1944 г. были выполнены пробные включения двигателя на самолете, на следующий день самолет выполнял пробежки по аэродрому с включением двигателя. Утром 5 июля 1944 г. самолет-буксировщик Р-38 поднял MX-334 на высоту 2400 м, затем МХ-334 отцепился, запустил двигатель и выполнил первый самостоятельный полет. В дальнейшем был выполнен целый ряд полетов с целью изучения особенностей полета с ракетным двигателем. МХ-334 стал одним из первых самолетов, оборудованных телеметрической системой для передачи полученных данных с борта на землю.

Характеристики MX-334: экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х ЖРД Aerojet XCAI-200 тягой 91 кгс, размах крыла – 9,8 м и его площадь – 22,7 м², длина машины – 3,7 м, высота – 2,1 м, взлетный вес – 1134 кг, максимальная скорость – 483 км/ч, дальность – 32 км.

XP-79

Проблемы с маломощным двигателем XCAL-200 стали причиной того, что еще до начала испытаний MX-334 были сформулированы требования к новому истребителю-перехватчику схемы «летающее крыло». Эти требования базировались на предложении, представленном Джеком Нортропом в 1942 г.

В январе 1943 г. фирма «Нортроп» получила контракт от армейской авиации на проектирование и постройку трех опытных образцов перехватчика XP-79 Ram Wing («Таранное крыло»). Самолет должен был полностью выполняться из магниевых сплавов, оснащаться ракетным двигателем и быть способным достигать околозвуковых скоростей. Еще раз было выбрано лежачее положение летчика в кабине, чтобы поднять верхнюю границу допустимой перегрузки с 8 до 12 g.

При проектировании самолета конструкторы ориентировались на применение ЖРД Rotojet, который специально для этого самолета разрабатывался фирмой Aerojet. Двигатель, работавший на моноэтиланилине и дымящей азотной кислоте, по расчетам, должен был развивать максимальную тягу 900 кгс. Взлет самолета должен был осуществляться с помощью двух стартовых ускорителей тягой по 450 кгс. Расчетная скорость самолета составляла 834 км/ч на высоте 12 000 м, продолжительность полета, однако, ограничивалась приблизительно 31 минутой вследствие высокого расхода топлива.

Конструкция самолета была сварной и выполнена в основном из магниевого сплава, толщина обшивки крыла в районе передней кромки составляла 19 мм. Летчик в кабине располагался лежа. В хвостовой части фюзеляжа имелся вертикальный киль. Испытания двух вариантов самолета XP-79 и XP-79a (несколько больших габаритов) показали их неудовлетворительные летные качества. Непрерывные задержки в разработке ЖРД Rotojet в конечном счете привели к решению отказаться от него и продолжить работу с модификацией самолета, оснащенной ТРД (см. ниже).

Х-1

В конце ноября 1944 г. фирме Bell выдали контракт на разработку экспериментального самолета МХ-524. Самолет выполнялся по обычной схеме с прямым трапециевидным крылом, шасси трехстоечное с передним колесом. Кабина летчика полностью вписывалась в геометрический контур передней части фюзеляжа, в качестве силовой установки использовался четырехкамерный ЖРД XLR-11-RM-5 тягой 2722 кгс, установленный в хвостовой части фюзеляжа.

Первый опытный образец был готов уже после окончания войны, в январе 1946 г., к тому времени самолет имел обозначение Х-1. Второй опытный образец Х-1 под управлением летчика-испытателя Ч. Егера 14 ноября 1947 г. впервые превысил скорость звука.

Характеристики X-1: экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х ЖРД XLR-11-RM-5 тягой 2722 кгс, размах крыла – 8,54 м и его площадь – 12,1 м², длина самолета – 9,45 м, высота – 3,26 м, вес пустого – 2219 кг, взлетный вес – 6354 кг, максимальная скорость – 1556 км/ч, динамический потолок – 21 383 м, время работы ЖРД – 2,5 минуты.