2021. máj 22.

Amikor a szovjet mérnökök rakétát raktak egy repülőgépbe

írta: Wilson52
Amikor a szovjet mérnökök rakétát raktak egy repülőgépbe

A Szovjetúnió rakéta kísérletei a második világháború előtt és alatt a repülőgépek segítségével

 

                                                                 

Bár ennek a cikknek a témája kevésbé kapcsolódik az űrkutatáshoz, de a szovjet rakétatechnika és a szovjet űrkutatás szempontjából mégis fontos jelentőséggel bír hiszen egyrészt hozzájárult a szovjet rakétatechnika fejlődéséhez másrészt a szovjet űrkutatás és rakétatechnika  kiemelkedő rakétatervezői és fejlesztői is közreműködtek ezekben a kísérletekben,fejlesztésekben.

Mi tart egy repülőgépet a levegőben? Lényegében két erő: a felhajtóerő és a motor tolóereje. Az első közvetlenül, a második pedig közvetve hat. Elvileg, ha a tolóerő elég nagy, akkor aerodinamikai felhajtóerő nélkül is képes a repülőgépet a levegőben tartani. A motor  a repülőgép “szíve”, és egy jó erős “szív” nélkül egy repülőgép nem lehet eléggé hatékony.Így nyilvánvaló, hogy ha azt akarjuk, hogy a repülőgép gyorsabban elérje a felszállási sebességet és a levegőbe emelkedjen, majd megfelelő sebességgel, gyorsan elérje a kívánt magasságot, a hajtómű vagy hajtóművek tolóerejének kellően nagynak kell lennie.

Az ember mindig is sokat akart egy repülőtől.Egyre magasabbra és gyorsabban kellett repülnie,úgy, hogy ehhez ne legyen szükség,nagy speciális repülőterekre.És emellett gond nélkül tudjon nagy tömegű rakományt szállítani a fedélzetén.Mint tudjuk, a kívánságaink nem mindig esnek egybe a képességeinkkel,és ez különösen így van repülőgépek esetében.

A repülés fejlődésének különböző szakaszaiban, mind a dugattyús, mind a sugárhajtóművek esetében a motorok konstrukciói még nem érték el a szükséges technikai és teljesítmény szintet, és így nem tudottak a kellő mértékben megfelelni a repülőgép-üzemeltetők egyre növekvő igényeinek,ezért a mérnököknek gyakran kellett újításokat kidolgozniuk a repülőgépek sebesség- és magassági jellemzőivel kapcsolatos,a nagy hajtómű-tolóerőt igénylő problémák lehetséges megoldásaira.Ezek a feladatok gyakran igen specifikusak, sőt szélsőségesek voltak, és ezért eleinte ezek szinte kizárólag a katonai repülést érintették, bár annak különböző alkalmazási területein. Ha például egy repülőtér kifutópályáját az ellenség megsemmisítette, akkor a megmaradt kifutópálya rövid szakaszairól kellett a repülőgépek felszállását biztosítani.

Ebbe a problémakörbe tartozik  a magas hegyekben vagy magas levegő hőmérsékletű területen (vagy mindkettő együttesen) található kifutópályáról történő felszállás is, ahol olyan körülmények vannak ahol a motor tolóereje és aerodinamikai jellemzői jelentős mértékben csökkennek.

Ezenkívül a különleges feladatok közé tartozhatnak a harci repülőgépek által végzett feladatok is. Itt például szükség lehet különböző földi célpontok védelmére olyan helyeken, ahol nincsenek kiépített repülőterek, amelyeken a vadászgépek állomásozhatnának. A Szovjetunió távol-keleti és északi területein az 50-es években, a 60-as évek elején ilyen problémák voltak. És ezeket a repülőgépek "repülőtér nélküli" indításának lehetőségére vonatkozó kísérleti kutatásokkal oldották meg.

Ugyanilyen típusú feladatokat határoztak meg, külföldön is (különösen az Egyesült Államokban) nagyjából egy időben. A célok illetve az elgondolás azonban itt némileg más volt. Az ő elgondolásuk szerint a "reptér mentes indítás" nagymértékben biztosítaná a nukleáris fegyvereket szállító repülőgépek kivonását az ellenség (azaz a Szovjetunió) támadása alól, mivel egy kiépített repülőtér - egy ilyen csapás esetén a kiemelt célok közzé tartozik.

North American B-25 Mitchell repülőgép 4 db működő 25ALD-1000 rakétahajtóművel.

Emellett a légvédelmi feladatokat ellátó vadászgépek számára a nagy sebességű és magasan repülő célpontok megsemmisítése volt az elsődleges feladat (ami különösen fontos volt az 50-es években,és a 60-as évek elején). Ebben az esetben a megfelelő pillanatban alkalmazott megfelelő tolóerő-többlet lehetőséget biztosítana a vadászgépeknek arra, hogy minél hamarabb elfogja a támadó gépeket.

Mindenesetre a repülőgépek felszállási-leszállási és magassági gyorsulási jellemzőinek javításával kapcsolatos problémák iránt gyakorlatilag mindig is fennállt az érdeklődés,a pontosan a szükséges időpillanatban történő megfelelő gyorsítás szempontjából. A repülés fejlődésének bizonyos szakaszaiban rendelkezésre álló repülőgépmotorok azonban nem mindig voltak képesek megoldani ezeket a problémákat.

Ha egy repülőgép standard hajtóműve már a képességei határán működik, akkor a nagyobb gyorsuláshoz szükséges további tolóerőt vagy egy erősebb hajtóművel vagy  csak további hajtóművek használatával lehet elérni. Nem mindig lehetséges azonban egy másik, ugyanolyan típusú motor beépítése, és nem mindig lehet megoldani a meglévő problémát anélkül, hogy emiatt újak ne keletkeznének.

Néha azonban lehetőség van egy másik működési elvű motor alkalmazására, amely kellően magas teljesítmény jellemzőkkel rendelkezik. Itt két lehetőség van. Ha ez egy teljes értékű hajtómű, akkor egy kombinált meghajtási rendszert kapunk. A repülés történetében elég sok ilyen projekt van. 

A második változatban ez a megoldás pedig sokkal egyszerűbb lehet,ebben az esetben egy  segédmotor kerül alkalmazásra , amelynek célja és alkalmazási sajátosságai meghatározottak.Amelyek a következők nagy tolóerőt kell biztosítania a repülés (szélsőséges) pillanataiban  a rövid távú működése során. Emiatt ezeket a segédmotorokat a lehető legjobban hozzá kell igazítani ezekhez a feladatokhoz de ugyanakkor nem szabad, hogy az alkalmazásuk a repülőgép üzemeltetési, üzemanyag-fogyasztási szempontjaiban, nagy negatív változást hozzanak.Más szóval  kizárólag csak gyorsításra legyenek alkalmazva.Az ilyen feltételeket egy olyan berendezés is teljesítheti, amelynek alapja egy rakétahajtómű.

A szilárd hajtóanyagú rakétahajtómű ebből a szempontból  a legegyszerűbb a tervezési és működési képességek tekintetében. Fő (és gyakorlatilag egyetlen) alkalmazási módja az indítás vagy felszállás. Emiatt a szilárd hajtóanyagú  hajtóművek alapvetően indító rakéták, és a repülőgépek felszállási jellemzőinek javítására tervezték őket.A szilárd hajtóanyagú rakétahajtómű mellett azonban ismert a folyékony hajtóanyagú  rakétahajtómű  is . A folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek fő (bár nem az egyetlen) alkalmazási területe a repülőgépek gyorsítása repülés közben,annak érdekében, hogy javítsák a repülőgépek sebességi jellemzőit.

A repülőgép-gyorsító rakéták  használata a 20-as évek végére nyúlik vissza, és meglehetősen gazdag érdekes eseményekben.

A Szovjetunióban először az U-1 kiképző repülőgépen kezdték el  a szilárd hajtóanyagú rakétahajtóművek alkalmazását.A szilárd hajtóanyagú rakétákat először 1931 márciusában Leningrád közelében, a Komendantsky repülőtéren tesztelték, amely akkoriban a szovjet légierő kiképző- és tesztbázisa volt.

                                              U-1-es repülőgép.

Az U-1-es kétfedelű repülőgép alsó szárnyára két gyorsítórakétát (egyet-egyet oldalanként) szereltek fel, amelyeket a leningrádi Gázdinamikai Laboratóriumban (GDL) építettek V. Dudakov (a GDL egyik vezető mérnöke) felügyelete alatt. Abban az időben több mint száz gyorsítós felszállást hajtottak végre, és sok esetben a felszállási idő mindössze 1,5 másodperc volt.

                                    A gyorsító “rakéta” elhelyezése az U-1 szárnyán.

Ez a munka 1933 októberében folytatódott, amikor V. I. Dudakov tervei alapján szilárd hajtóanyagú hajtóműveket teszteltek a TB-1 (ANT-4) nehézbombázón.. A rakéták rögzítésének telepítésnek két változata volt. Az elsőben a szárny felső részén két, az alsó részén pedig egy gyorsítórakétát helyeztek el. A másodikban mindhárom gyorsító rakétát a szárny  felső részén helyezték el.

                                                                 TB-1 bombázó.


                     A TB-1 repülőgépen a gyorsítórakéták elhelyezésének egyik lehetősége.

  A rakétahajtóművek elhelyezésének egy változata a TB-1 repülőgép egyik szárnyán.

                                                    TB-1 indítás rakétahajtóművekkel.

Az eredmények lenyűgözőek voltak. A TB-1-es nehézbombázó felszállási útja közel 80%-al, 280 méterről 55 méterre csökkent.Az eredmények hatására a gyorsító rakétáknak nemcsak a kis területről történő felszállással kapcsolatban, hanem a “fokozott harci” terheléssel, azaz "túlterheléssel" történő felszállás esetén történő lehetséges alkalmazásáról is születtek elképzelések. Emellett a tervek szerint a rakétahajtóműveket használtak volna a talpakon történő felszálláshoz amelyeket a sáros repülőterekről a szezonon kívüli időszakban terveztek alkalmazni.A gyorsító rakétákkal történő kísérletek során világossá vált, hogy mennyire fontos a gyorsítórakéták rögzítési helyének és a rögzítés módjának helyes megválasztása. Kiderült, hogy a szinte azonnal kialakuló nagy tolóerő nagyon erős, tulajdonképpen lökésszerű hatást gyakorol a rögzítőpontokra, és kedvezőtlenül hathat a repülőgép szerkezetére, (a szerkezet erős önrezgése).

Később a Szovjetunióban 1935-ben és 1936-ban az I-4 (ANT-5) és az I-15, 1943-ban pedig a Pe-2 bombázógépen végeztek kísérleteket a szilárd hajtóanyagú  rakétahajtóművekkel, amelyeket nem indításra, hanem a repülési sebesség rövid távú növelésére használtak.

                                                                     I-4 vadászgép

                                                       I-15 vadászgép

Az RNII által,(amelyet 1933-ban a GDL és a GIRD egyesülésével hozták létre de 1944-ben megszüntették)   tervezett gyorsító rakétákat  használtak. A repülőgépekre oldalanként (szárnyanként) három darabból álló készletet , azaz összesen hat darabot rögzítettek. Mindegyik gyorsítórakéta tolóereje 450-500 kgf volt, és 2,5-3 másodpercig működött.Azonban a szilárd hajtóanyagú rakéták kiterjedt használatára a  szovjet repülőgépeken nem került sor.

Mivel a folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek ilyen célú felhasználása sokkal hatékonyabb volt, bár még itt sem került sor széles körű tömeggyártásra és alkalmazásra.

                                                                                                                           Folyékony rakétahajtómű ORM-52.

A harmincas évek elejétől 1946-ig tartó időszakban a Szovjetunióban számos olyan kísérleti programot folytattak ahol,a  folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművet egy dugattyús hajtóművel együtt szerelték be egy repülőgépbe, és ahol a rakétahajtóművet rövid távú, néhány perces (általában 5 percnél nem hosszabb) üzemre szánták. Ez idő alatt a rakétának jelentősen javítania kellett a repülőgép sebességi és a magassági jellemzőin.

Az első ilyen program az I-4-es vadászgép volt,amelyet két ORM-52-es rakétahajtóművel szereltek fel, amelyeket V.P. Glusko tervezett, és az alsó szárny konzolok alatt helyezték el őket. A felhasznált hajtóanyag kerozin, az oxidálószer pedig salétromsav volt. A hajtómű üzemideje az üzemanyag kifogyása előtt - egy perc volt a tolóerő pedig körülbelül 300 kgf. A gyújtás kémiai (azaz öngyulladásos) gyújtás volt, indító üzemanyaggal.

1943 második felében végezték a Pe-2RD bombázó tesztjeit a V.P. Glushko által tervezett RD-1 motorral,(a teszteket S.P. Koroljovval közösen végezték) amelynek tolóereje 300 kgf volt, és amelyet a törzs hátsó részébe építettek be.Az RD-1-es motort indult,mind a levegőben, és a felszálláskor tesztelték. Az üzemanyag petróleum, az oxidálószer salétromsav, a gyújtás pedig  elektromos gyújtás volt.A repülés során (kb. 100 alkalom) a maximális felszállási sebessége több mint 80 km-rel nőtt.Az RD-1 tolóerejét a pilótafülkéből lehetett szabályozni a fojtószelepek segítségével. A rendszerekhez szükséges elektromos energiát pedig  a repülőgép akkumulátoraiból biztosították

                                                                Pe-2 bombázó.

 

                                           Folyékony hajtóanyagú rakétahajtómű RD-1.

A Pe-2RD-vel szerzett tapasztalatokat később felhasználták a folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek vadászgépekben történő alkalmazásakor. A kérdés aktualitása 1944-ben nőtt meg, amikor a fronton megjelentek a sugárhajtóművekkel felszerelt német repülőgépek. A Szovjetuniónak akkoriban nem volt saját sugárhajtású repülőgépe, mint ahogy nem rendelkezett 2000 lóerőnél nagyobb teljesítményű, kellően könnyű dugattyús motorral sem.Mindazonáltal a folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek terén meglehetősen komoly fejlesztések történtek, és ebben az időszakban a repülőgépek teljesítményjellemzőinek legalább rövid távú növelésére (például a levegő-levegő harcok során) való felhasználásuk meglehetősen logikusnak tűnt.

1944 második felétől kezdve egyszerre több tervezőirodában is folytak ilyen jellegű fejlesztések. Ezek a La-7R, Jak-3RD, La-5VI, Szu-7 és La-120R(130P) típusokon alapultak. Valamennyi kísérleti repülőgép sorozatgyártású repülőgép volt, kivéve a Szu-7-et (a prototipus Szu-6 alapján) és a La-120R-t (a La-120 prototípusa alapján). A kezdeti szakaszban valamennyi repülőgép a már említett RD-1 hajtóművet használta (elektromos gyújtás gyertyák segítségével), majd később annak módosítását, az RD-1KhZ-t, amely megbízhatóbb kémiai gyújtással rendelkezett. Ehhez öngyulladó indító üzemanyagot (karbinol és benzin keveréke) használtak. A motort a törzs farokrészébe építették be.

                                        La-7R-2 repülőgép RD-1XZ rakétahajtóművel.

                                    LA-7R-2 repülőgép RD-1XZ rakétahajtóműve

                                      Jak-3RD vadászgép az RD-1XZ rakétahajtóművel.

                                                       Kísérleti repülőgép Szu-7.

                     Az RD-1KhZ motor karbantartása. Szu-7-es repülőgép.

 

                                     Kísérleti repülőgép Szu-7. A rakétahajtómű tesztelése.

                                                                  Kísérleti vadászgép 120P.

                                 Az RD-1 hajtómű tesztelése a "120R" repülőgépen

A La-5VI repülőgép (nagy magasságú vadászgép, a programot S.P. Koroljov vezette) három RD-1 hajtóművet kapott volna: egyet a farokrészbe, kettőt pedig a szárny alatti gondolákba. A tervek szerint a későbbiekben három RD-1-es helyett a nagyobb teljesítményű RD-3-as hajtóműveket akarták használni. Mivel a repülőgép tömege az RD-1-es hajtóművek alkalmazásával  jelentősen megnőtt volna, és a La-5 mérete meglehetősen kicsi volt,így jelentős módosításokat kellett volna végrehajtani a vadászgép kialakításán.Gyakorlatilag a gépet teljesen át kellett volna tervezni.Ezért sohasem valósították meg és az La-5VI-os projekt terveit és a számításokat elküldték a Lavocskin Tervezőirodának, ahol azokat részben felhasználták a La-7R vadászgép prototípusának építésénél. Koroljov becslései szerint a repülési sebesség 300 kgf tolóerővel 779 km/h, 600 kgf tolóerővel 900 km/h, 900 kgf tolóerővel pedig 950 km/h lett volna.

 

 

Annak ellenére, hogy a tesztrepülések során kézzelfogható előrelépés történt a repülőgépek teljesítményének javításában (pl. a sebesség 100 km-el történő növelése),és a repülőgépek repülési teljesítménye is jelentősen javult.A folyékony hajtóanyagú rakéták rakétahajtóműként való felhasználásának programját 1946-ban leállították. Ennek több oka volt. Nagyon megbízhatatlanok voltak, gyakoriak voltak a meghibásodások, amelyek gyakran robbanásokhoz vezettek, amelyek sokszor a repülőgépek megsemmisülésével jártak. Oxidálószerként egy nagyon agresszív összetevőt - salétromsavat - használtak, ami nagyon megnehezítette és igen veszélyessé tette a repülőtéri üzemeltetést.

                     La-7R az RD-1 folyékony rakétahajtómű felrobbanása után

A hajtómű alkatrészei nagyon rövid élettartamúak voltak (legfeljebb 45 perces üzemidő maximális tolóerővel). A folyékony hajtóanyagú rakétamotorok üzemanyag-fogyasztása is meglehetősen magas volt.Ami így csökkentette a repülőgép motorjának rendelkezésére álló üzemanyag mennyiségét,és így általánosságban csökkentette a repülőgép hatótávolságát.

Később, az 50-es évek közepétől, amikor már elegendő tapasztalatot szereztek a folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművek építésében, mind a Szovjetunióban, mind Nyugaton építettek kísérleti repülőgépeket folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművekkel,mind főhajtóműként mind segédhajtóműként .Néhányat közülük a szuperszonikus repülés problémáinak tanulmányozására használtak, néhányat kiképző repülőgépként alkalmaztak,megint másokat pedig a légierő sorozatgyártásra tervezett.Azonban egyikből sem lett  sorozatgyártású vadászgép.

 

Azonban a Szovjetunióban a II,Világháború alatt és előtt a folyékony hajtóanyagú rakétákat nem csak a repülőgépek segédhajtóművének a repülőgépek hagyományos dugattyús motorjainak teljesítményének fokozására szánták hanem mint a repülőgépek önálló hajtóműként történő felhasználásával is kísérleteztek.

A Szovjetunió első rakétahajtású repülőgépe az RP-318-1-as volt-,a létrehozása 1936 elején kezdődött és először RP-218-1 vagy "Objekt 218" volt a neve, mielőtt 1938-ban a Rakétatudományi és Kutatóintézet belső reformjai következtében átnevezték RP-318-1re.                                                                   

                                                                             RP-318-1

Az 1936-ban Szergej Koroljov által az SK-9-es vitorlázórepülőgépének adaptációjaként épített RP-318-ast eredetileg rakétahajtóművek tesztelésére szolgáló repülő laboratóriumnak tervezték, és a Valentin Glusko által tervezett ORM-65-ös folyékony hajtóanyagú rakétahajtómű szolgáltatta a gép számára szükséges tolóerőt.Az ORM-65 egy folyékony hajtóanyagú, 1750 N tolóerejű, salétromsav-kerozin üzemanyaggal működő rakétahajtómű volt amelyet az RP-318-as rakéta meghajtású sikló repülőgépre  és a 212-es, S.P. Koroljov tervezte cirkálórakétára szántak. 1936. november 5-én a rakétahajtómű teljesítette a hivatalos próbapadi teszteket.És 1937 április 29-én a 212-es rakétában és 1937.december 16-án RP-318-as rakéta meghajtású repülőgépben végrehajtották az első földi teszteket is.

                                            ORM-65 motor metszete

                       K-212-es modell  a moszkvai Kozmonautikai Múzeumban, Moszkva,

1938-ban, amikor Koroljovot és Gluskot is letartóztatták szovjetellenes tevékenység gyanújával, az RP-318-1 fejlesztését Alekszej Cserbakov  és Arvid Pallo folytatta.A repülőgépet részben átépítették és az ORM-65-ös rakétahajtóművet is módosították,hogy megfeleljen az "emberes" repülés követelményeinek,A módosított hajtóművet RDA-1-150 néven jelölték. Ez 2 kg-al könnyebb volt, mint az ORM-65, jobb hűtőrendszerrel rendelkezett. Megváltozott az injektorok száma és kialakítása. Először vezették be a köztes "indítómotoros" üzemmódot. Javult a motor működésének ellenőrzése. Bár ez még mindig nagyon egyszerű volt, de előrelépés volt az ORM-65-höz képest.A tesztek sikeresek voltak, de az RP-318-1 "szűk tervezési korlátai" gondot okoztak a rakétahajtómű beépítésénél. A hajtóművek összes indításainak száma több mint 100 volt, ebből 16 indítás már a RP-318-ba való beépítés után történt.A sikeres földi teszteket követően amely során nemcsak a rakétahajtóművet tesztelték,hanem fokozott figyelmet fordítottak az  RP-318-1 1935-ben épített fából készült szerkezetének is,az RP-318-1 első motoros repülésére 1940. február 28-án került sor,(elővigyázatosságból a repülőgép sebességét 150 km/h maximálták) amikor. V. P. Fedorov  tesztpilótát egy másik gép segítségével 2600 m magasra vontatták, és a Moszkva melletti poldipki repülőtér közelében "útjára bocsájtották".

Idézet V.P.Fedorov jelentéséből:

"A a gép és folyékony hajtóanyagú rakéta indulása normális volt, a sikló sebessége az indulás pillanatában 80km volt ez.5...6 másodperc alatt a sebesség 140km/h-re nőtt.A következő emelkedés során a sebességet 120 km/h-re csökkentették A motor 110 másodpercig működött. Az emelkedés során a magasság 2600 m-ről 2900 m-re nőtt. Az emelkedési sebesség 3m/sec volt.A repülőgép kezelhetősége és stabilitása a beindított motorral is megfelelő volt. A rakétahajtómű beindítása nem rontja a repülőgép kezelhetőségét. A gyorsulás egyenletes. A pilótafülkében a rakétahajtómű által keltett zaj nem zavaró, és tompább, mint a földi próbák során. A gyorsulás és a repülés érzése a rakétahajtómű beindításakor sokkal kellemesebb, mint egy légcsavaros repülőgépen, ahol a motor maximális teljesítményen működik."

Március 10-én és Március 19-én két további repülést hajtottak végre baleset nélkül. Ezeken a repüléseken a motorindítást egy másik repülőgép pilótafülkéjéből filmezték.1940-ben több repülést már nem hajtottak végre. 1940 őszén az RP-318-1-et visszaszállították az RNII-be és szétszerelték.

Úgy tervezték, hogy a kísérleteket módosított RDA-1-300-as motorral folytatják. A tervek között szerepelt a rakétameghajtású felszállás, egy leválasztható kerekes kocsi segítségével. Ezt a programot azonban nem valósították meg . Mivel 1941-ben az RP-218-1-el szemben már Bolhovitinov BI-1 rakéta vadászgépe élvezett elsőbbséget.Az RP-318-nak szomorú sors jutott mivel 1941 augusztusában a Rakéta Intézet evakuálása során a régi fából készült repülőgépvázat értéktelenek ítélték és elégették.

A következő lépcsőfok ezen kísérletek sorában a Bolkhovitinov BI-1 (Sztálin rakéta solyma) rakétahajtású vadászgépe volt.A gépet gyakorlatilag egy év alatt Koroljov RP-318-1 repülőgépének építése során megszerzett tapasztalatok felhasználásával építették meg.

Az RP-318 program eredményeit más irodák munkatársai sem hagyták figyelmen kívül. Például Viktor Fjodorovics Bolkhovitinov érdeklődését is felkeltette.Bolkhovitinov a Kísérleti Tervezőiroda (EDB) vezetője volt ( 293-as számú üzemben Moszkva mellett) ,és akkoriban a rövid hatótávolságú  de nagy sebességű bombázó projektjén dolgozott a kísérleti gép két koaxiális légcsavarral,  a teszt során 570 km-es sebességet ért el.

Bolkhovitinov a gép további fejlesztésének lehetőségeit kereste, ezért a ramjet és a folyékony hajtóanyagú rakétahajtómű (LPRE) alkalmazhatóságának kérdéséhez fordult

Az iroda gépészeti brigádjának vezetője, Alekszandr Jakovlevics Bereznyak, miután összehasonlította a lehetőségeket, azzal az ötlettel állt elő, hogy a folyékony rakétahajtóművet kell alkalmazni, és megszerezte a hajtóműcsoport vezetőjének, Alekszej Mihajlovics Iszajevnek a támogatását,

BI-1-es repülőgép a koltsovói (Szverdlovszk) repülőtéren 1942 májusában. FGANTD

A gépet először 1940 őszén "vetették papírra"a  Kísérleti Tervezőiroda (EDB) gépészeti részlegét vezető Alekszander Jakovlevics Bereznyak irodájában,a rajzon egy kis vitorlázórepülő körvonala rajzolódott ki két vetületben. A szárnyfesztávolsága 6 méter, a hossza az orrtól a farokig mindössze 4,5 méter volt,Egy folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművel  a farkában. A gép teljes tervezett tömege nem lett volna több mint 1500 kilogramm. Ez egy Messerschmitt-109-es súlyának a fele. A maximális sebessége pedig 1000 km/h.

Bolhovitinov BI-1 alaprajza, négy géppuskával felszerelt változat: 1 - 7,62 milliméter kaliberű géppuska; 2 - 12,7 milliméteres gépágyú; 3 - oxidálószer tartály; 4 - levegőtartály; 5 - rakétahajtómű ; 6 - 12,7 milliméteres gépágyú; 7 - 7,62 milliméteres gépuska; 8 - hajtóanyagtartály . Illusztráció A. Iszajev "Első lépések az űrhajtóművekhez" című könyvéből (1978) - Sztálin rakétasólyma

1941 telén Iszajev és Bereznyak a gép "kiötlői" a géppel kapcsolatban egyeztetést kezdeményeztek Bolkhovitinovval ezt követően több konzultációt  tartottak és március folyamán arra a megállapításra jutottak ,hogy az első számú prioritásnak a motornak kell lennie,az hamar kiderült,hogy az eredetileg tervezett,1200-1500 kgf tolóerejű rakétahajtómű nem áll rendelkezésre és be kell érniük egy fele olyan erős 600 kgf tolóerejű hajtóművel.Ez viszont azt eredményezte,hogy át kellett tervezni a repülőgépet is,ekkor azonban közbeszólt a történelem,mivel ekkor támadta meg a náci Németország a Szovjetuniót és ez a programot drámai mértékben felgyorsította.Gyakorlatilag egy hét alatt a gépet áttervezték és az új változatú repülőgép,szárnyfesztávolsága 6,5 m a hossza 6,4 m a felszállósúlya 1650 kg lett,ebből az üzemanyag (salétromsav és kerozin) 710 kilogrammot tett ki.

               A BI-1-program egyik "munkarajza". RGANDT

Ezt követően a NII-3 kutatóintézet és a 293-as üzem csoportja levelet írt Alekszej Sahurin repülőgépipari komisszárnak. Ebben a program vezetői azt ígérték, hogy három-négy hónapon belül létrehozzák az első gépet tesztelésre. Figyelemre méltó történelmi részlet:hogy a levél előkészítése során felmerült, hogy minél gyorsabban kell cselekedni, mert a gépre fél év múlva már lehet nem lesz szükség, mert addigra a háború a Vörös Hadsereg győzelmével befejeződik.A levelet Július 9-én elküldték és a levél hatására a program vezetőit 1941 augusztusában Sztálin elé hívatták.A találkozó során Sztálin csak egy kérdést tett fel Bolkhovitinovnak

"- Hisz ebben az esetben?

A hallgatag Viktor Fjodorovics válaszolt

 - Én igen, Sztálin elvtárs

 - Akkor tegye meg, de a prototípus elkészítésének határideje egy hónap

Ez még háborús mércével mérve is túl rövid volt

De Sztálin megismételte

- Igen, egy hónap - most már háború van

 És felemelte a kezét, mint mindig, elbúcsúzott, és egyúttal elengedte az embereket"

A vezetővel való találkozót követő megbeszélésen a repülőgép-építők megpróbálták meggyőzni a népbiztost, hogy lehetetlen egy hónap alatt megépíteni egy ilyen elfogó repülőgépet. Sahurin meghallgatta őket, és még öt napot adott a Sztálin által meghatározott határidőhöz.

A 293-as üzem minden erejét az első prototípus gyártására fordította.É s öt nappal a a megadott határidő előtt Szeptember 1-én elkészült a prototípus és azonnal elküldték a Repüléskutató Intézetnek (FRI). Ott egy tapasztalt pilóta, Borisz Nyikolajevics Kudrin vette "kezelésbe" a gépet, de mivel a gépen nem végezték el a repüléshez szükséges szélcsatornai teszteket ezért ezek elvégzéséig a gépet nem kezdték el tesztelni.Az aerodinamikai tesztek rávilágítottak a gép instabilitására ezért a gépen módosításokat hajtottak végre.

                                  A megépített BI-1 prototípus 1941 szeptemberében

Ezt követően Borisz Kudrin  egy hónapon belül tizenöt repülést hajtott végre a Pe-2-es vontatógép segítségével, és sikeresen leszállt a géppel a repülőtéren. A tesztek bebizonyították, hogy harci körülmények között az elfogó repülőgép a hajtóművét kikapcsolva képes lesz a saját vagy a legközelebbi repülőtérre  3-5 km-es magasságból visszatérni, ahogyan azt tervezték.Ekkor azonban 1941.október 16-án, a Moszkva elleni német támadás csúcspontján, Sahurin népbiztos úgy döntött, hogy azonnal evakuálja a tervezőirodát és a 293-as üzemet az Urálba. Másnap megkezdődött a berendezések leszerelése, és október 25-én az összes felszerelést és alkatrészt valamint a  dokumentációt a Szverdlovszktól (ma Jekatyerinburg) 50 km-re fekvő Bilimbay településre szállították.A költözés miatt viszont mindent újra kellett kezdeni amit még a próbapadon tesztelt rakétahajtómű robbanása is hátráltatott,emiatt egy kisebb szünet következett,de 1942 márciusára helyreállították a hajtómű tesztelésére szolgáló próbapadot és ezt követően a rakétahajtómű "repülőképes" változatát hidraulikus és egyébb teszteknek vettették alá.

A teszteket követően a gépet átszállították 1942.április 25-én Bilimbayból a koltsovói (Szverdlovszk) repülőtérre.Grigorij Bakhchivandzhi pilóta május 15-én hajtotta végre a gép első repülését önállóan segítség nélkül a gép saját rakétahajtóművével történő felszállással. Az első repülés előtt a repülőgép tömegét 1300 kg-ra korlátozták, a hajtóművet pedig 800 kgf tolóerőre állították be. A repülés alig több mint három percig tartott és a terveknek megfelelően a gép kikapcsolt rakétahajtóművel kezdte meg a leszállást ami nem ment zökkenőmentesen mivel a földet érés pillanatában az egyik futómű merevítője eltört, a kerék pedig kitört és a repülőtéren gurult tovább de a gép épségben maradt.A repülés során a gép maximális repülési magassága 840 méter a legnagyobb sebessége pedig 400 km/h volt.

                BI D1-A-1100 rakétahajtóművel. RGANTD

A BI-2 következő repüléseire 1943 január 10-én és január 12-én, a BI-3 esetében pedig 1943 március 11-én és 1943 március 14-én valamint 1943 március 21-én került sor. E tesztek során a BI program legnagyobb repülési sebességét regisztrálták: a maximális sebesség elérte a 675 km-es sebességet.

Az 1943. március 27-én végrehajtott hetedik repülés feladata az volt, hogy a sebességet 800 km/h-ra növeljék  2 km-es magasságban (érdemes felidézni, hogy akkoriban a hivatalos sebességi világrekord 709,2 km/h volt).A tesztek eleinte jól mentek, de a hajtómű leállása után a BI-3 hirtelen leengedte az orrát, zuhanórepülésbe kezdett, és körülbelül 50°-os szögben a földbe csapódott.Grigorij Bakhchivandzhi tesztpilóta azonnal meghalt.A baleset körülményeit annak idején vizsgáló bizottság nem tudta megállapítani a BI-3 lezuhanásának valódi okait, de következtetésében megjegyezte, hogy a szuperszonikus sebességnél fellépő jelenségeket még nem tanulmányozták kellőképpen.

Grigorij Bakhchivandzhi tesztpilóta a BI-2 repülőgép mellett.

1943 szeptemberében üzembe helyezték a T-106  nagy sebességű szélcsatornát. Azonnal megkezdték a repülőgépek modelljeinek és elemeinek széles körű kutatását. A BI-1-modellt is tesztelték, ami után világossá vált, hogy a kísérleti elfogó repülőgép a transzszonikus sebességnél az egyenes szárny körüli áramlásból eredő erős nyomaték miatt zuhant le.

Bakhchivandzhi halála és a szélcsatornában végzett szimulációk eredményei súlyos csapást mértek a projektre: harminc befejezetlen BI-VS gépet leszereltek.A témával kapcsolatos kutatások még egy ideig folytatódtak. A repülési idő növelése érdekében a tervezők a repülőgépnek egy olyan változatát tanulmányozták, amely a szárnycsúcsokon  sugárhajtóművekkel rendelkezik. Két ilyen hajtóművet szereltek a BI-6-ra, majd 1944 tavaszán a T-101 teljes körű szélcsatornában tesztelték, azonban ezeken a kísérleteken túl nem jutottak tovább.

BI-6 repülőgép a szélcsatornában 1944 tavaszán

A BI-7-nél, amely a szárny alakja miatt különbözött a korábbi gépektől, 1945 januárjában a farok vibrációját és rázkódását tapasztalták, és leszállás közben a futómű eltört. E jelenségek okainak feltárása érdekében a BI-5 és a BI-6-ot a BI-7 kialakításának megfelelően módosították. Márciusban és áprilisban siklórepülőgépként, motorüzem nélkül tesztelték őket, de különösebb rázkódást nem észleltek. BI  program során a repülőgépek összesen 12 alkalommal repültek rakétahajtóművel , hétszer Dushkin D-1-A-1100 hajtóművével, háromszor DM-4 rakétahajtóművel, kétszer pedig Isaev RD-1-es rakétahajtóművével. 

Mindazonáltal el kell ismerni, hogy a BI program volt az, amely megalapozta és elősegítette a szovjet a rakétaépítés és tervezés valamint sugárhajtású repülés  gyakorlati fejlődését. .

A BI-1 repülőgép teljes méretű modellje a Központi Légierő Múzeumban (Monino)

Később Leonyid Dushkin, aki a BI hajtóművét tervezte, a repülőgépet "az első emberes cirkálórakétaként" jellemezte, és ebben a meghatározásban kétségtelenül van igazság. Sajnos az ötlet messze megelőzte korát - a szovjet technológia akkor még nem tette lehetővé a szuperszonikus sebességű repülőgépek létrehozását.

1973 április 28-án, harminc évvel a BII-3 lezuhanása után Grigorij Bakhchivandzhi posztumusz megkapta a Szovjetunió Hőse címet. Az egyik krátert a Hold hátsó oldalán róla nevezték el.

Forrás:ram-home,warspot.ru,aviarmor.net,avia-simply.ru

 

Szólj hozzá

Történelem Szovjet Rakéta hajtómű Rakéta mérnök