1. Самолеты с ракетными двигателями твердого топлива

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Германия

Me P.1103/I

В 1944 г. фирма «Мессершмитт» разрабатывала два варианта мини-перехватчика Ме Р.1103. Первый вариант проекта, Me P.1103/I Panzerjager («Бронированный истребитель»), был разработан к 6 июля 1944 г. Конструкция самолета выполнялась в основном из дерева, крыло имело стальной лонжерон. Летчик залезал в кабину через верхний люк и располагался в ней лежа. Под ложем летчика устанавливалась пушка MK 108 калибра 30 мм и могла подвешиваться ракета 21-cm-Nebelwerfer, в качестве силовой установки под фюзеляжем располагались четыре РДТТ Rheinmetall-Borsig RI 502.

Перехватчик взлетал на сбрасываемой стартовой тележке на буксире за самолетом-буксировщиком Bf 109G или Me 262. После отцепки от буксировщика летчик перехватчика запускал ракетные двигатели, осуществлял атаку цели и уходил из зоны боевых действий на свою базу. Затем, сбросив носовую часть кабины, летчик покидал самолет с парашютом, самолет же опускался на своем парашюте на землю, чтобы использоваться повторно. Дальше проекта дело не пошло.

Характеристики Ме P.1103/I: экипаж – 1 человек, силовая установка – 4 х РДТТ Rheinmetall-Borsig RI 502 тягой по 1500 кгс, размах крыла – 6,2 м и его площадь – 5,8 м², длина самолета – 4,7 м, взлетный вес – 1100 кг, максимальная скорость – 810 км/ч, вооружение – 1 пушка MK 108 калибра 30 мм.

Rammer

Истребитель Rammer («Таран») разрабатывался на фирме «Цеппелин» (Luftschiffbau Zeppelin GmbH) в ноябре 1944 г. Истребитель должен был доставляться в район атаки самолетом-буксировщиком Bf 109, после отцепки атаковать самолеты противника неуправляемыми ракетами, а при необходимости применить таран.

Rammer имел усиленное прямоугольное крыло и нормальное однокилевое хвостовое оперение, под фюзеляжем находилась выдвижная посадочная лыжа. В хвостовой части фюзеляжа размещался твердотопливный ракетный двигатель «Шмиддинг-533» тягой 1000 кгс, время работы которого составляло около 12 секунд, летчик располагался в кабине сидя. Под сбрасываемым носовым обтекателем находилась батарея с 14 неуправляемыми ракетами R4M калибра 55 мм. Кабина летчика имела бронезащиту, толщина брони спереди составляла 28 мм, сзади – 20 мм, сверху и снизу – 40 мм, стекло имело толщину 80 мм. В аварийной ситуации летчик мог покинуть самолет с парашютом, отстыковав от фюзеляжа кабину, которая крепилась разрывными болтами.

Летные испытания опытного образца самолета без двигателя проводились в январе 1945 г. в Немецком институте планеризма (DFS). По результатам испытаний была запланирована постройка начальной партии из 16 самолетов, но этим планам не суждено было сбыться, так как завод фирмы «Цеппелин» был разрушен во время налета союзных бомбардировщиков.

Характеристики Rammer: экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х РДТТ Schmidding 533 тягой 1000 кгс, размах крыла – 4,95 м и его площадь – 6,0 м², длина самолета – 5,1 м, высота – 1,75 м, стартовый вес – 860 кг, максимальная скорость – 780 км/ч, вооружение – 14 ракет R4M калибра 55 мм.

DFS Eber

В августе 1944 г. DFS приступил к разработке мини-перехватчика Eber («Кабан»). Работы возглавлял руководитель отдела аэродинамики DFS профессор Пауль Руден.

В конструкции истребителя использовались крыло и секции хвостового оперения от крылатой ракеты Fi 103 (Фау-l). Деревянный фюзеляж перехватчика оснащался бронированной кабиной для пилота, который располагался в ней лежа. Первоначально предполагалось установить одну или две пушки MK 108 калибра 30 мм и 24 ракеты R4M класса «воздух– воздух». Предполагалось, что Eber для выполнения перехвата должен буксироваться самолетом-буксировщиком Fw 190 или Ме 262 на высоту, превышавшую 300 м, высоту полета формирования союзных бомбардировщиков. Затем он отцеплялся на расстояние 5—10 км позади формирования, включал силовую установку и пикировал на выбранную цель, обстреливая ее из пушек и выпуская ракеты. После израсходования боеприпасов Eber должен был зайти на вторую атаку с применением тарана. Пилот при таране сбрасывал фонарь кабины, после чего маленький парашют выдергивал пилота вместе с его ложем из самолета. В случае если таран не предусматривался заданием, самолет должен был совершить планирующий полет на свою базу.

Первоначально в качестве силовой установки, располагавшейся в хвостовой части самолета, рассматривались два РДТТ Rheinmetall-Borsig RI 502 тягой каждый по 1500 кгс, продолжительностью работы 6 секунд, габаритными размерами 17,8 см (диаметр) х 1,27 м (длина) и весом 48 кг или один ПуВРД разработки DFS тягой 200 кгс. Окончательно было решено использовать твердотопливные двигатели.

На конференции, проведенной в Берлине 7 декабря 1944 г., было принято решение о подключении к работам по Eber DVL (Немецкий авиационный научно-исследовательский институт), LFA (Авиационный научно-исследовательский центр им. Г. Геринга) и «Цеппелин» в плане решения вопросов вооружения самолета, выбора конструктивных материалов, защиты пилота от перегрузок, разработки катапультируемого кресла и т. д. Подробная проработка проекта была выполнена к 8 января 1945 г., однако в то время в люфтваффе более высокий приоритет был присвоен бомбам с дистанционным управлением и зенитным ракетам, поэтому через некоторое время проект Eber закрыли.

Характеристики Eber: экипаж – 1 человек, силовая установка – 2 х РДТТ Rheinmetall-Borsig RI 502 тягой по 1500 кгс, размах крыла – 5,16 м и его площадь – 3,7 м², длина самолета – 3,36 м, диаметр фюзеляжа – 0,87 м, вес – 640 кг, вооружение – 2 пушки MK 108 калибра 30 мм и 24 ракеты R4M калибра 55 мм.

DFS Bombensegler

Весной 1943 г. LFA по заданию RLM проводил исследования нового метода атак морских и наземных целей с помощью бомботорпед, оснащенных ракетными двигателями, которые по расчетам представлялись более эффективными, чем обычные авиационные торпеды типа LT. Так, например, бомботорпеда BT 1000 RS с твердотопливным двигателем Pirat, разработанным на фирме «Рейнметалл-Борзиг», при сбросе с высоты 1000 м должна была иметь дальность полета 6200 м и скорость у воды 960 км/ч.

Разработка промышленных образцов бомботорпед (BT 200, ВТ 400, ВТ 700, ВТ 1000) была поручена исследовательскому институту FGZ (Forschungsanstalt Graf Zeppelin), а изготовление – автомобильному заводу Trippelwerke в Мольсхайме. Несколько штук BT 400 испытывались на самолете Fw 190F, помимо этого рассматривался вопрос о подвеске BT 700 под крылом планера-истребителя Bv 40. В марте 1943 г. проходили испытания самолета Mе 262 с BT 700, прорабатывался вариант применения для этих целей истребителя Ме 163. Испытания опытных образцов бомботорпед показали следующие результаты: бомботорпеда BT 1000 при входе в воду под углом 20° имела дальность под водой около 2800 м при точности попадания ±25 м.

В конце войны доктор А. Липпиш в сотрудничестве с DFS разработал планер-бомбардировщик Bombensegler, предназначенный для атак кораблей противника, а также хорошо защищенных наземных целей с помощью бомботорпед ВТ, а также противокорабельных бомб PC-RS с ракетными двигателями (PC 500 RS Pauline, PC 1000 RS Pol и PC 1800 RS Panther).

Силовая конструкция планера выполнялась из древесины с покрытием металлической обшивкой, дельтовидное крыло имело размах 4,28 м, угол стреловидности по передней кромке составлял 48°, а длина планера – 7,25 м. Крестообразное хвостовое оперение крепилось на удлиненной фюзеляжной балке, снизу под кабиной летчика располагалась выдвигающаяся посадочная лыжа, которая одновременно выполняла и роль бомбодержателя (точно такая же лыжа применялась в конструкции самолета Ме 328В).

Предполагалось, что Bombensegler, оснащенный бомботорпедой, поднимут в воздух на буксире за самолетом-буксировщиком (Bf 109G, Bf 110 или Me 262), который доставит его в район нахождения цели. На высоте примерно 8000 м и расстоянии до цели около 10 км планер отцеплялся от буксировщика, после чего осуществлял пикирование на цель. В режиме пикирования пилот планера включал двигатель бомботорпеды, и вся связка (планер – бомба) набирала скорость. На расстоянии 700—1000 м от цели пилот освобождал держатель планера от бомбы, которая, ускоряясь, уходила по направлению к цели, а сам разворачивал планер с набором высоты, пытаясь уйти из зоны атаки как можно дальше, используя режим планирования. Затем планер приводнялся, после чего летчик мог воспользоваться надувной лодкой, находящейся в отсеке за кабиной. Дальше ему оставалось только ждать, когда его найдут и подберут спасательные команды люфтваффе.

Эксперты RLM, рассмотрев проект, пришли к выводу, что при такой атаке шансы летчика на выживание близки к нулю, поэтому проект был отклонен.

Fliegende Panzerfaust

На фирме «Цеппелин» под руководством Артура Форстера разрабатывался таранный истребитель Fliegende Panzerfaust («Летающий бронированный кулак»). Предложения по истребителю были направлены в RLM в конце 1944 г. Летчик располагался в кабине лежа, носовой обтекатель был выполнен в виде сильно вытянутого «клюва», которым самолет во время полета сцеплялся с буксировщиком Bf 109G. Для взлета предназначалось одноколесное шасси под фюзеляжем, хвостовое оперение было мотылькового типа. По бокам фюзеляжа за колесом установлены шесть РДТТ Schmidding SG 34 (по три с каждой стороны) тягой по 1200 кгс, которые включались летчиком после отцепки от буксировщика.

Вооружение составляли две ракеты RZ 65, подвешенные под крылом. В случае неудачной атаки самолета противника ракетами летчик самолета-снаряда должен был далее совершить таран. После выполнения боевого задания летчик возвращался на свою базу и совершал посадку в режиме планера либо отстыковывал носовую часть кабины и покидал самолет с парашютом. Разделенный на части самолет опускался на парашютах, где его подбирала специальная команда из трех человек и на тягаче доставляла на место старта для повторного использования.

Был также разработан вариант машины, у которого в носовой части фюзеляжа располагался заряд взрывчатого вещества. В январе 1945 г. на заводе фирмы «Цеппелин» в Фридрихсхафене был собран полноразмерный макет машины, его осматривала специальная комиссия технического управления СС, под эгидой которого в последний год войны велись разработки подобного рода самоубийственного оружия. Дальнейшие работы по самолету были прерваны окончанием войны.

Характеристики Fliegende Panzerfaust: экипаж – 1 человек, силовая установка – 6 х РДТТ Schmidding SG 34 тягой по 1200 кгс, размах крыла – 4,5 м и его площадь – 3,8 м², длина самолета – 6,0 м, высота – 1,5 м, вес – 1200 кг, максимальная скорость – 850 км/ч, вооружение – 2 ракеты RZ 65 калибра 65 мм.

Si Mistel

В конце войны фирма «Зибель» предложила свой вариант «Мистеля» (схема расположения одного самолета на другом) корабельного базирования для атак больших соединений кораблей, дамб, плотин и т. д. В качестве верхнего самолета использовался Fw 190, а в качестве нижнего – планер с четырьмя РДТТ в хвостовой части фюзеляжа. Размах крыла планера составлял 20 м.

Предлагалось два варианта применения этой сцепки. В первом варианте сцепка должна была взлетать с наклонной рампы, установленной на палубе корабля. После наведения на цель летчик самолета управления Fw 190 отцеплял планер, который пикировал на цель. Во втором варианте сцепку опускали краном на воду. Планер, крыло которого имело отогнутые кверху внешние секции, в этом случае играл роль катера-торпеды, управлявшегося летчиком верхнего самолета. Летчик запускал двигатель своего самолета, и сцепка плыла на поиск цели. После обнаружения цели летчик включал ракетные двигатели планера, а после набора сцепкой определенной скорости отстыковывал свой самолет от планера, взлетал с него и дистанционно наводил планер на атакуемую цель. Для осуществления взлета самолета управления планер оборудовался наклонными направляющими, выполнявшими функции взлетной рампы. Предложение фирмы «Зибель» не получило официальной поддержки.