Skip to content
 

Кто на свете всех быстрее… (3)

Предыдущая статья серии. Первая статья серии.

Самые быстрые самолёты своего времени. Часть 3

Первым рубеж скорости в 1000 км/ч (как теперь говорят, психологически значимый), преодолел Ханс Дитмар на ракетном перехватчике Мессершмитта Ме-163V3. А после окончания Второй мировой войны за покорение сверхбольших скоростей и высот взялся Национальный консультативный совет по аэронавтике – американская научно-инженерная организация, на базе которой позже было создано известное всем агентство НАСА.

Я не смог удержаться, чтобы не поставить здесь этот снимок – я увидел его впервые когда-то очень давно, наверное, в конце 1960-х годов в журнале «Военный зарубежник» – так тогда называлось теперешнее «Зарубежное военное обозрение». До сих пор эта фотография вызывает у меня восхищение и даже некоторый трепет – ведь на ней собраны вместе все сверхсовременные на тот момент, сверхсекретные, почти немыслимые аппараты, испытаниями которых и исследованиями с их помощью небывалых ещё в мире скоростных и высотных режимов, неопробованных аэродинамических схем занимались американские специалисты на самом острие тогдашней аэрокосмической науки.

Конечно, и у нас делалось что-то подобное. Но, во-первых, скорее всего, не в таких масштабах – страна ещё только отстраивалась после Великой Войны. А во-вторых, всё равно знать об аналогичных советских исследованиях нам было не положено по крайней мере до конца 1980-х годов.

Здесь изображены собранные в лётно-исследовательском центре Мюрок где-то, видимо, в середине 1950-х годов (начинаем от нижней левой машины и идём по часовой стрелке):

– ракетный самолёт Белл Х-1А, установивший 12.12.53 абсолютный мировой рекорд скорости для атмосферного аппарата: 2655 км/ч (М=2,5);

– Дуглас D-558-I «Скайстрик» со смешанной турбореактивно-ракетной установкой, завершивший первый этап своей программы установлением 25 августа 1947 абсолютного мирового рекорда скорости полёта: 1047,5 км/ч (не пропустите: это случилось на 6 с лишним лет раньше рекорда Х-1А, о котором сказано в предыдущем абзаце);

– Конвэр XF92A – экспериментальный аппарат для исследования схемы бесхвостки с треугольным крылом большой стреловидности, отдалённый прототип истребителей ПВО Конвэр F-102 «Дельта Деггер» и F-106 «Дельта Дарт», на протяжении многих лет, до появления F-15, являвшихся основой противосамолётной обороны Североамериканского континента;

– Х-5 фирмы Белл, построенный для исследования концепции стрела с изменяемой стреловидностью, первый в мире реактивный аппарат, на котором этой проблемой занялись всерьёз в расчёте на перспективу практического использования – как мы теперь знаем, впоследствии этот принцип широко использовался почти всеми ведущими авиационными державами.

– Дуглас D-558-II «Скайрокет», самолёт второго этапа программы D-558, уже без ТРД; 21.11.53 стал первым аппаратом, превысившим двойную скорость звука: 2120 км/ч (М = 2,01). Правда, через месяц лавры самого быстрого самолёта у него перехватил Х-1А, о чём сказано чуть выше;

– экспериментальная стреловидная бесхвостка Нортроп Х-4. В конструкциях Нортропа всегда была заложена какая-то принципиальная новизна, порой и не очевидная для неискушённого наблюдателя; Х-4 строился специально для изучения поведения на околозвуковых скоростях стреловидного самолёта без горизонтального оперения, управляемого элевонами – поверхностями, выполняющими обязанности одновременно и элеронов, и рулей высоты;

– наконец, в центре – самолёт Дуглас Х-3 с чрезвычайно высокой нагрузкой на крыло, на котором рассчитывали достичь числа М = 3 при использовании только турбореактивного двигателя, без помощи ракетной тяги. «Фокус» не удался, но не потому, что самолёт был «неправильный», а потому, что в приемлемое время двигателисты не смогли дать обещанный ТРД с нужными характеристиками.

Вот такая уникальная фотография…

О некоторых из этих самолётов мы расскажем в этой статье. Давайте вернёмся к нашей хронологии. Напоминаю, что эта статья – третья в серии; а есть ещё первая и вторая.

Самые быстрые самолёты своего времени

Часть 3. Ракетные, турбореактивные…

…Первый в мире успешно летавший самолёт, приводимый в движение не пропеллером, а силой реакции истекающей газовой струи, построил в Германии Эрнст Хейнкель. Его экспериментальный Не-176 с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) Вальтер HWK R.1 тягой 500 кГ впервые взлетел в июне 1939 года. Причём взлетел с земли, самостоятельно, чем отличается от советского реактивного первенца – РП-318 конструкции С.П. Королёва, который представлял собой планер с ЖРД и, как таковой, взлетал на буксире за самолётом.

He-176 был спроектирован для достижения скорости более 1000 км/ч, но в нескольких полётах, в целом успешных, к этому результату приблизиться не удалось. Его показывали самой верхушке Третьего рейха, и он им понравился.

А 27 августа того же года состоялось, как представляется, ещё более важное событие: в воздух поднялся другой самолёт Хейнкеля, Не-178, уже с турбореактивным двигателем (ТРД). Двигатель Хейнкель-Хирт HeS-3В с тягой 500 кГ позволял рассчитывать на максимальную скорость 700 км/ч.

Началась эра реактивной авиации.

В годы войны реактивные самолёты создавались в Германии, Англии, США, СССР и Японии. Наибольших успехов добились немцы, строившие серийно и применявшие в боевых действиях ракетный перехватчик Мессершмитт Ме-163 (стреловидная бесхвостка с двумя 30-миллиметровыми пушками), турбореактивный многоцелевой истребитель Ме-262 (два ТРД с тягой по 800 – 900 кГ под крылом небольшой стреловидности), бомбардировщик Арадо Ar-234 (высокоплан с двумя или четырьмя ТРД). Ещё один серийный самолёт, Не-162 – «фольксягер», народный истребитель», – был специально спроектирован для изготовления из недефицитных материалов силами неквалифицированного персонала. Из этих машин уже были сформированы боевые эскадрильи, но к этому времени война как раз закончилась.

Единственным воевавшим реактивным истребителем Британии стал перехватчик Глостер G.41 «Метеор» (прямокрылый среднеплан с двумя ТРД по 755 – 900 кГ на крыльях), сыгравший заметную роль в борьбе с немецкими Фау-1. Первенцы реактивной авиации США, равно как и несколько типов немецких и английских машин, поступивших на испытания или даже запущенных в серийное производство, на войну не успели. Советские и японские работы по реактивной авиации к концу войны не вышли за стадию малоуспешных экспериментов.

Германия успела построить порядка двух тысяч реактивных машин, Англия – несколько сотен. Конечно, они относились к наиболее скоростным самолётам своего времени: турбореактивные развивали около или немного больше 800 км/ч, а у ракетного Ме-163 была зафиксирована скорость 1004 км/ч. Вспоминая о названии статьи, стоит сказать, что лётчик-испытатель Ханс Дитмар, пилотировавший ракетный «мессершмитт» в этом полёте, стал первым пилотом в мире, преодолевшим тысячекилометровый рубеж скорости. Его 1004 км/ч почти на 250 км/ч превысили официальный мировой рекорд скорости 755,138 км/ч, установленный 26 апреля 1939 года Фритцем Венделем на Ме-209.

Me-163

Правда, такой результат был достигнут путём доставки заправленного перехватчика на буксире на нужную высоту, то есть он не расходовал топливо на взлёт. Вообще же, исходя из располагаемого запаса компонентов и по соображениям прочности, допустимую эксплуатационную скорость сочли необходимым ограничить величиной около 900 км/ч).

…Эти машины принято относить к первому поколению дозвуковых реактивных самолётов. Строго говоря, ракетный Ме-163 выходит за рамки этой группы, так как большинство классификаторов при определении поколений рассматривают только машины с воздушно-реактивными, прежде всего, турбореактивными двигателями. Но ведь мы говорим не о поколениях боевой авиации, а о достижении всё более высоких значений максимальной скорости горизонтального полёта. Поэтому главными героями этой статьи станут как раз ракетные и гибридные самолёты, преимущественно американские – именно Соединённые Штаты, и именно на экспериментальных машинах с ракетными двигателями, устанавливали в эти годы всё новые и новые абсолютные мировые рекорды.

Но нельзя не отдать должное первому поколению турбореактивных самолётов, которые, уступая ракетным рекордсменам, решили, может быть, менее гордую, но зато более насущную задачу – продвинули практическую авиацию в область околозвуковых скоростей полёта.

К этому поколению принадлежат советские Як-15/17, МиГ-9 (серийные) и Су-9/11 (первые машины Сухого с таким обозначением, их построили совсем немного), малосерийные американские Белл Р-59А «Эркомет» и Мак-Доннел FH-1 «Фантом» (не путать с F-4 «Фантом»-2 конца 1950-х годов) и многие другие, ряд английских, французских, итальянских опытных машин и даже одна шведская. Но это ещё были, можно так сказать, переходные типы, недостаточно надёжные и эффективные для того, чтобы стать реальной основой боевой авиации своих стран.

Это был период великого многообразия, своего рода технического плюрализма. Начиная со второй половины 1940-х годов, когда появились более мощные и достаточно надёжные ТРД, первое реактивное поколение «вошло в силу», и его представители стали выпускаться действительно крупными сериями, вытеснив вскоре из состава воздушных сил последние поршневые самолёты. В этом «зрелом периоде» 1-го дозвукового – наши Як-23 (с некоторой всё же натяжкой); американские Локхид Р-80 «Шутинг стар», Р-94 «Старфайр», Рипаблик «Тандерджет» (о нём было впервые объявлено, что этот истребитель может нести тактическую атомную бомбу) и морские Мак-Доннел «Бэнши», Грумман F9F-1 «Пантера» и F9F-6, -7, -8, -9 «Кугуар»; английские «Вамиры» и «Веномы» Де Хевилленда и палубные «Си Хоки» фирмы Хоукер; французский Дассо МD-450 «Ураган»; и ещё довольно много других. Скорости этих самолётов, в подавляющем своём большинстве ещё прямокрылых, перешагнули через 900 км/ч и продолжали постепенно расти.

Повторяю, в «хит-параде» предыдущего абзаца речь идёт о серийных самолётах, почти исключительно истребителях; если включить сюда экспериментальные машины и опытные, не получившие развития, то список увеличится много-многократно.

А вообще-то вторая половина 1940-х и первые годы 1950-х применительно к авиации так и напрашиваются на аналогию с эпохой развития парового броненосного флота в 1860–1880-х годах – там тогда тоже наблюдалось невообразимое разнообразие типов, обусловленное бурным развитием технических средств при изрядной сумятице в тактических взглядах… чрезвычайно романтический период. Я его люблю как минимум не меньше, а может быть, и больше, чем те времена развития авиации, о которых идёт речь в этой статье и ещё пойдёт в следующей. Даже жалко, что не могу найти повода разместить эту маринистически-военно-историческую тему на страницах этого блога.

Но вернёмся к аппаратам тяжелее воздуха, получившим, наконец, средство для преодоления ограничений, вызывавшихся наличием воздушного винта, – некогда столь много полезного сделавшего для аэронавтики, но теперь ставшего засадой на пути дальнейшего наращивания скоростей и высот полёта.

На рубеже 1940-х и 1950-х годов развитые страны подошли к созданию 2-го дозвукового поколения истребителей. В СССР это были, конечно, МиГ-15 и -17, а также Ла-15 и Як-25. В США – прежде всего Рипаблик F-84F «Тандерстрик» и его разведывательная модификация «Тандерфлэш», Норт Америкен F-86 «Сейбр», палубный Дуглас F-4D (F-6) «Скайрэй» – предтеча чрезвычайно популярного штурмовика А-4 «Скайхок». Английское второе дозвуковое поколение наиболее достойно представляли Хоукер «Хантер», Супермарин «Свифт» и не столь крупносерийные Глостер «Джэвелин», а также палубные Де Хевилленд «Си Виксн» и Супермарин «Симитэр». Французы массово строили Дассо MD.452 «Мистер» II и MD.454 «Мистер» IV, а для авианосцев – палубный штурмовик и разведчик «Этандар» IV (тоже Дассо); шведский концерн СААБ – истребители J-29 и штурмовики А-32. Эти машины, со стреловидным крылом («Скайрей» и «Джэвелин» – с треугольным, бесхвостки), «перешли через тысячу» и остановились у звукового барьера.

Это была столбовая дорога развития боевой истребительной авиации. Многие из упомянутых машин, а также и не упомянутых, но относящихся к рассматриваемому периоду, в своё время ставили мировые рекорды скорости в своём классе; чтобы привести их здесь, нужно слишком много места. А главное – абсолютно максимальные скорости полёта в это период достигались несколько в стороне от этой самой столбовой дороги.

Во второй половине 1940-х годов, сменив – а отчасти и «употребив в дело» – немецких конструкторов, пионерские практические исследования в области больших скоростей полёта стали вести американцы. В рамках совместных программ НАСА (1) ВВС и ВМС в 1940-х – 50-х годах было создано несколько типов пилотируемых самолётов, показавших результаты, о которых ещё недавно нельзя было и мечтать.

(1) Прим. авт.: Русская аббревиатура НАСА относится к современному названию этой организации – Национальное управление по аэронавтике и исследованию космоса. Управление образовано 29 июля 1958 года на базе Национального консультативного совета по аэронавтике, для которого в русскоязычной литературе использовалась аббревиатура НАКА. Поскольку в настоящей статье упоминания об этой организация относятся к периодам времени и до, и после преобразования, здесь употребляется обозначение, действующее на сегодняшний день.

X-1

Первенцем программы стал ракетный самолёт Х-1, построенный в январе 1946 года фирмой Белл Эркрафт Корпорейшн. Его четырёхкамерный ЖРД XLR-11-RM-5 фирмы Риэкшн моторз, работающий на спирте и жидком кислороде, развивал тягу 2722 кГ. Фюзеляж круглого сечения имел минимальное количество выходящих за контур «архитектурных деталей», небольшое прямое крыло с ламинарным профилем установлено по схеме среднеплана, поверхности хвостового оперения также были прямыми. Чаще всего самолёт стартовал с подвески носителя – тяжелого бомбардировщика В-29; отдельные полёты, с уменьшенным запасом топлива, проводились с самостоятельным разбегом. Посадка осуществлялась по-самолётному, горизонтально, на трёхопорное убирающееся шасси с носовым колесом. Х-1 был довольно невелик: длина 9,45 м, размах крыла 8,54 м, взлётная масса 6354 кг.

14 октября 1947 года на первом опытном экземпляре пилот Чарльз Игер, ставший вскоре знаменитым, впервые в мире превысил скорость звука, достигнув числа М = 1,05. А в 1948 году на этом же самолёте был установлен новый рекорд – 1556 км/ч на высоте 14 000 м (М = 1,46).

Несколько позднее программы Х-1 свои практические исследования, тоже в сотрудничестве с НАСА, начала фирма Дуглас, построив аппарат D-558-I «Скайстрик». Машина была похожа на Белл Х-1, за исключением двух важных моментов. Во-первых, все её аэродинамические поверхности были стреловидными (35°); во-вторых, её силовая установка была комбинированной: для взлёта, посадки и околозвуковых режимов использовался турбореактивный двигатель Вестингауз J-34 с тягой 1360 кГ, а выход на сверхзвук обеспечивал четырёхкамерный ЖРД Риэкшн моторз 6000С с тягой 2667 кГ. Взлётный вес составлял 9000 кГ, длина 13,8 м, размах крыла 7,62 м. Самолёт взлетал с помощью сбрасываемых ускорителей, имел трёхстоечное убираемое колёсное шасси.

«Скайстрик»

Первый этап исследований по программе D-558-I увенчался установлением 25 августа 1947 абсолютного мирового рекорда скорости полёта: 1047,5 км/ч. Для второго этапа была построена модификация D-558-II «Скайрокет», которая сначала догнала Х-1, а затем и перехватила у него лидирующую позицию. В августе 1951 года Бриджмен довёл значение рекорда до 1980 км/ч (М = 1,875), в октябре 1953 года он же достиг 2040 км/ч (М = 1,96) и, наконец, 21 ноября 1953 года D-558-II под управлением Кроссфилда впервые в истории пилотируемых полётов превысил двойную скорость звука: 2120 км/ч (М = 2,01).

«Скайрокет»

Однако программа Х-1 тоже не стояла на месте. В апреле 1953 года начались испытания варианта Х-1А, предназначенного для достижения более высоких скоростей полёта, чем у его предшественника. При том же размахе крыла новая машина получила более тонкий его профиль, а также более «толстый» фюзеляж увеличенной на 1,4 м длины, взлётная масса возросла до 8165 кг. Вытеснительная система подачи топлива, с ее тяжёлыми шаробаллонами высокого давления, была заменена более лёгкой турбонасосной. В результате запас топлива увеличился более чем в два раза, почти пропорционально этому увеличилось время работы двигателя на максимальной тяге – и результат не заставил себя ждать: 12 декабря 1953 года, через один месяц и один день после последнего рекорда D-558-II, Чарльз Игер совершил на Х-1А полет с максимальной скоростью 2655 км/ч (М = 2,5). Новый мировой рекорд!

Ещё в 1949 году, после получения первых результатов испытаний Х-1, фирма Белл начала работать над самолётом для исследования явлений при полётах со скоростями, близкими к трём звуковым. Облёт новой машины, Х-2, провели в 1953 году. И 25 июля 1956 года, на втором экземпляре Х-2, проектная скорость была получена: летчик Милберн Апт установил новый абсолютный рекорд скорости в горизонтальном полёте, развив 3360 км/ч, что примерно соответствует числу М = 3,2 для той высоты, на которой проводился полёт.

Кстати, параллельно с рекордными скоростями, машины Х-1, D-558-II, Х-1А и Х-2 покоряли и рекордные высоты. И в этом отношении последнее слово среди них осталось тоже за Х-2: 38 430 м в сентябре 1956 года.

Самолёт был несколько больше Х-1 (длина 13,4 м, размах 9,76 м), тяжелее (13 000 кг); но главное его отличие – низкорасположенное стреловидное (40°) крыло и значительно более мощный двигатель: восьмикамерный ЖРД XLR-25CW фирмы Кёртисс-Райт с максимальной тягой 7250 кГ. Старт осуществлялся из бомбоотсека стратегического Боинга В-50, посадка производилась на убираемые лыжи.

X-2

Для полноты картины надо упомянуть, что в этот период ракетные двигатели ставились на самолёты не только в США. Так, французская фирма Сюд-Уэст строила и испытывала прототипы перехватчика «Тридан» – претендента на звание «еврофайтера» 1950х годов. Эта машина в модификации S.O. 9050 «Тридан» II имела в качестве основного двигателя двухкамерный ЖРД SEPR.631 тягой 3000 кГ и два ТРД Турбомека «Габизо» тягой по 1100 кГ на концах короткого прямого крыла – рассчитывали, что их мощности хватит для для взлёта и посадки, а компоненты топлива для ЖРД на этих режимах будут сберегаться. В испытательных полётах были достигнуты: практический потолок 19,5 км, динамический потолок 26 км и скорость, соответствующая М = 1,9 (по другим данным – М = 2, а также 2000 км/ч). В серию «Тридан» не пошёл: тактические взгляды менялись, техника совершенствовалась взрывообразно, и в конце концов для дальнейшей разработки и развёртывания массовой постройки были выбраны предтечи будущего «Миража» III…

Англичане также предпринимали попытки достичь высоких лётных данных при помощи гибридной силовой установки. Их Саундерс Ро SR.53 – среднеплан с треугольным крылом с обрезанными законцовками и Т-образным хвостовым оперением – снабжался ЖРД Де Хевилленд «Спектр» (3630 кГ тяги) и ТРД Армстронг-Сиддли «Вайпер» ASV-8 (800 кГ, для крейсерского полёта). По аэродинамике и суммарной тяге машина, в соответствии с расчётами, могла достигнуть скорости, соответствующей М = 3; но по соображениям кинетического нагрева в эксплуатации предполагалось ограничиться М = 2. Есть данные, что в случае проведения всех планировавшихся усовершенствований максимальная скорость серийного самолёта должна была составить 2400 км/ч. Но SR.53 так и остался экспериментальным – примерно по тем же причинам, что и французский «Тридан». То же произошло с многими другими проектами «гибридных» истребителей, среди которых, например, и наш МиГ-19 модификации СМ-50 с дополнительным ЖРД У-19 тягой 3200 кГ.

Для ясности: и «Тридан», и SR.53, и Миг-19/СМ-50 – всё это уже машины сверхзвуковых поколений. В этой статье они появились только потому, что здесь мы рассказываем о самолётах с ракетными двигателями и не собираемся к ним возвращаться в следующих сериях цикла.

…Чтобы завершить рассказ о ракетных самолётах НАСА, придётся немного забежать вперёд. Последним рекордсменом, чьи достижения до сего дня остаются непревзойдёнными, стал экспериментальный самолёт Х-15А фирмы Норт Америкен. Его программа началась в 1954 году, когда НАСА понадобился аппарат уже для космических исследований. Соответственно, Х-15 проектировался для достижения максимальных скоростей до М = 7, то есть гиперзвуковых.

В отличие от описанных выше изделий фирм Белл и Дуглас, Х-15 уже трудно назвать самолётом, хотя бы даже и ракетным. И, хотя за ним и записаны рекорды скорости горизонтального пилотируемого полёта, представляется, что более всего ему подходит не совсем академическое название «ракетоплан». Судите сами.

У Х-15 было крыло, но такое маленькое, что нагрузка на него при старте составляла от 1243 до 1418 кг/кв. м – совершенно «не самолётный» показатель; у Х-2, например, он равнялся 535 кг/кв. м, что тоже изрядно много, особенно для того времени. Тяга двигателя Х-15 при даже максимальной загрузке топливом заметно превышала взлётную массу, по мере выработки топлива это превосходство становилось более чем трёхкратным. То есть Х-15, имея тяговооружённость, всегда большую единицы, в принципе мог взлетать вертикально, по-ракетному, – другое дело, что его конструкция, скорее всего, не была рассчитана на такой старт. У предыдущих же ракетных самолетов НАСА тяговооружённость не достигала единицы ни при каких условиях – «сухая» масса их конструкции всегда превышала максимальную тягу двигателя. Коротко: при отсутствии крыла они не могли бы набирать высоту, а Х-15 теоретически, по энергетике – мог бы.

Далее, все «иксы» и D-558-II управлялись вполне по-самолётному, то есть аэродинамическими рулями. У Х-15 аэродинамические рули дополнялись реактивной системой с соплами для управления по всем трём осям. Иначе и не могло быть: на тех высотах, которые и являлись целью этого ракетоплана, воздух настолько разрежен, что уже никакая скорость не сможет сделать аэродинамические рули хоть сколько-нибудь эффективными. И это тоже «антисамолётный» аргумент: всё-таки аэропланы летают в атмосфере…

X-15A

Для полноты картины стоит сказать, что по завершении в 1968 году программы исследований на Х-15 все три пилота, в ней участвовавшие, получили такие же награды, как астронавты США.

И тем не менее констатируем: существующий ныне абсолютный мировой рекорд скорости горизонтального пилотируемого полёта установлен 3 октября 1967 года пилотом-ипытателем НАСА Р. Уайтом на экземпляре Х-15А-2 и составляет М = 6,72 (порядка 7260 км/ч). Максимальная высота, достигнутая на аппаратах программы Х-15, равна 107 960 м.

Следующая статья серии

2 комментариев

  1. Леонид Анцелиович:

    Замечательная статья. Очень информативная, полезная и читается легко.

  2. master:

    Спасибо на добром слове. Эх, найти бы кого-нибудь, кто б хорошо платил за такие вещи!

Написать отзыв

CAPTCHA изображение
*