Ракетоплан БИ-1

В начале 1940-х годов самолеты с поршневыми двигателями и воздушными винтами подошли к пределу своего развития. Дальнейшее наращивание энерговооруженности и совершенствование аэродинамики давались все труднее и приносили все меньший эффект. Увеличение мощности силовых установок на сотни лошадиных сил приводило к весьма незначительному росту летных данных, поскольку одновременно росла масса и габариты машины, а КПД винта снижался на больших скоростях и высотах. Выход из этого тупика сулила радикальная смена принципа создания тяги - переход от винтовых силовых установок к реактивным.

В то время уже были известны несколько типов авиационных реактивных двигателей - турбореактивный (ТРД), прямоточный воздушно-реактивный (ПВРД), пульсирующий воздушно-реактивный (ПуВРД) и жидкостный ракетный (ЖРД). Наиболее перспективными считались турбореактивные двигатели (именно на них летают все современные реактивные самолеты), но они являются и наиболее сложными. ПВРД и ПуВРД, напротив, очень просты, но обладают малым диапазоном тяги, относительно низким КПД, а главное, в силу их конструктивных особенностей для включения им необходим сильный воздушный напор. Поэтому самостоятельный взлет самолета с таким двигателем невозможен, ему нужен либо внешний носитель, либо стартовый ускоритель.

Советский ракетоплан БИ-1 в полете

Ракетный двигатель легок, довольно прост, он может обеспечить очень большую тягу, поэтому самолет с таким двигателем обладает исключительной скоростью и скороподъемностью, но и у него есть серьезный недостаток - огромный расход топлива, из-за которого время полета ракетопланов ограничено буквально несколькими минутами. Кроме того, топливо ЖРД двухкомпонентное - оно состоит из горючего и окислителя, который представляет собой чрезвычайно агрессивную и ядовитую жидкость.

Советский ракетоплан БИ-1 на взлете

Тем не менее, накануне Второй мировой войны руководство советских ВВС считало, что есть класс боевых самолетов, для которых недостатки ЖРД не являются критичными. Этот класс - истребители-перехватчики. 12 июля 1940 года Государственный комитет обороны принял постановление о создании первых отечественных самолетов с реактивными двигателями. Непосредственной разработкой ракетного перехватчика занялась бригада конструкторов из ОКБ В.Ф. Болховитинова под руководством инженеров Александра Яковлевича Березняка и Алексея Михайловича Исаева. Березняк проектировал сам самолет, а Исаев - его силовую установку на базе двигателя Душкина. Так начиналась история создания первого в России и одного из первых в мире реактивных самолетов, получившего индекс БИ, что означало "Березняк-Исаев" или "Ближний Истребитель".

Макет советского ракетного самолета серии БИ

Описание ракетоплана БИ-1

Самолет БИ-1 - цельнодеревянный одноместный свободнонесущий моноплан с убирающимся шасси и закрытой кабиной.

Фюзеляж: фанерный полумонокок, оклеенный полотном. В носовой части размещено вооружение, а под ним - баллоны с горючим и сжатым воздухом. Далее - кабина пилота, закрытая сдвижным фонарем и защищенная передней и задней бронеплитами толщиной 5,5-мм, а также лобовым бронестеклом. За ней стояли баллоны с окислителем и еще два баллона со сжатым воздухом. В крайнем заднем отсеке фюзеляжа размещался двигатель, укрепленный на сварной раме из стальных труб.

Крыло: многолонжеронное деревянное с коробчатыми лонжеронами и фанерной обшивкой, подкрепленной стрингерами. Вдоль задней кромки на шарнирах подвешены металлические посадочные щитки и элероны с дюралевым каркасом и полотняной обшивкой. Левый элерон снабжен триммером.

Оперение: также деревянное с обшивкой из фанеры. Интересной особенностью машины являлись небольшие круглые дополнительные кили, укрепленные на концах стабилизатора. Они были установлены после продувок макета самолета в аэродинамической трубе для улучшения путевой устойчивости.

Двигатель: ракетный однокамерный типа Д-1-А-1100, что означало "двигатель первый азотнокислый с тягой 1100 кг". Из названия видно, что окислителем являлась концентрированная азотная кислота, а горючим служил керосин. Поскольку в контакте с кислотой он мгновенно вспыхивал, для безопасности их емкости разнесли по фюзеляжу: баки с горючим установили перед кабиной, а с окислителем - сзади, за бронеспинкой. Первоначальным проектом силовой установки предусматривалась турбонасосная подача топливных компонентов, но затем для ускорения работ остановились на более простой - вытеснительной, то есть горючее и окислитель подавались в двигатель под давлением воздуха, сжатого до 145 атмосфер. При этом все баки пришлось делать в виде массивных сварных баллонов из никелированной стали толщиной 3-мм. Двигатель расходовал до б кг топлива в секунду, поэтому его запасов хватало для работы в течение 3-5 минут в зависимости от развиваемой тяги. Этого было достаточно, чтобы взлететь, набрать высоту и атаковать вражеский бомбардировщик.

Шасси: трехстоечное с хвостовой опорой. Основные стойки убирались с помощью пневмосистемы в ниши на нижней поверхности крыла и закрывались дюралевыми створками. Хвостовое колесо неубирающееся, а его стойка была закрыта большим плоским обтекателем. Зимой колесное шасси можно было заменить на лыжное, при этом возможность его уборки сохранялась.

Вооружение: устанавливалось не на всех экземплярах машины. Штатный комплект вооружения состоял из двух автоматических пушек ШBAK калибра 20-мм, установленных на деревянном лафете под съемной металлической крышкой в верхней передней части фюзеляжа, перед кабиной. Боекомплект пушек был очень мал, всего по 45 снарядов на каждую, но это не удивительно, если учесть, что самолет рассчитывался всего на одну атаку в боевом вылете. С учетом скорострельности пушек ШBAK, составлявшей 800 выстрелов в минуту, 45 снарядов могло хватить на ведение огня в течение примерно 3-4 секунд.

Хвостовое оперение. Кабина пилота. За лобовым стеклом виден довольно грубо сделанный макет прицела. Внутренние щитки и ниши для уборки шасси. Хорошо видно, что глубина ниш не соответствуют оригиналу (стойки в них просто не поместятся), а тяга воспроизведена условно.

Постройка и испытания

Истребитель БИ так и не удалось ввести в эксплуатацию. Эскизный проект истребителя БИ был сделан в начале лета 1941 года всего за 12 дней. 9 июля его послали на рассмотрение в Кремль. В сопроводительном письме указывалось, что на детальную проработку проекта и постройку прототипа требуются, как минимум, три месяца. Вскоре вышло постановление Государственного комитета обороны, подписанное Сталиным, в котором проект был одобрен, разработчикам выделялось все необходимое, но прототип предписывалось сдать через 35 дней. Поскольку перечить Сталину никто не решился, коллективу КБ и опытного завода пришлось буквально перейти на казарменное положение и работать круглосуточно с короткими перерывами на сон. На изготовление бумажных рабочих чертежей не было времени, поэтому их вычерчивали прямо в заводском цеху на листах фанеры, из которых тут же вырезали заготовки деталей.

Различные ракурсы советского ракетного истребителя БИ-1

35-дневный срок выдержать все же не удалось, но уже через 40 дней готовый прототип был представлен. Такие темпы работ, да еще по абсолютно новой уникальной машине, являлись просто фантастическими и небывалыми в истории мировой авиации. 1 сентября ракетный перехватчик БИ-1 отправили на аэродром. Это был самолет очень малых размеров и чистых аэродинамических форм. В первых полетах он стартовал на буксире за бомбардировщиком Пе-2, после набора высоты отцеплялся и совершал посадку "по-планерному". Согласно отчету испытателя Б.Н. Кудрина, БИ-1 в качестве планера оказался устойчивым, хорошо управляемым, пилотировать его было легко и приятно, почти никаких доработок не требовалось.

Вид спереди на советский самолет-ракетоплан БИ-3

Наземные тесты силовой установки давали меньше поводов для оптимизма. Работа с азотной кислотой была очень сложна и опасна. 16 октября Народный комиссариат авиационной промышленности принял решение о срочной эвакуации КБ Болховитинова и его опытного завода, а также всего, что было связано с программой БИ, на Урал. Это заставило надолго прервать испытания. На новом месте создатели реактивного истребителя разместились в наскоро сколоченных деревянных бараках в поселке Билимбай под Свердловском (ныне Екатеринбург). В январе 1942 года после монтажа самого необходимого оборудования и несмотря на 40-градусные морозы, работы возобновились. Новым летчиком-испытателем взамен заболевшего Кудрина стал Григорий Яковлевич Бахчиванджи.

Вид сверху на советский самолет-ракетоплан БИ-3

Приближался момент первого "ракетного" старта, но 20 февраля во время очередной "прогонки" двигателя на наземном стенде в камере сгорания произошел взрыв. К счастью, никто серьезно не пострадал, но выяснение и устранение причины аварии снова отодвинуло начало полетов. В апреле БИ-1 доставили на свердловский аэродром Кольцово. Именно там 15 мая 1942 года капитан Бахчиванджи поднял в воздух первый в России и второй в мире (после немецкого Me-163) истребитель на ракетной тяге. Полет продолжался всего три минуты, но это было знаменательное событие. В отчете Государственной комиссии по испытаниям говорилось: "Взлет и полет самолета БИ-1 с ракетным двигателем, впервые примененным в качестве основного двигателя самолета, доказал возможность практического осуществления полета на новом принципе, что открывает новое направление развития авиации".

Вид сбоку на советский самолет-ракетоплан БИ-3

Было принято решение о постройке еще двух прототипов уже с вооружением, а также небольшой серии в 30 машин для войсковых испытаний в строевых частях. Но БИ-1 больше не летал, поскольку вскоре выяснилось, что за время многочисленных наземных проб двигателя пары азотной кислоты разъели конструкцию машины, и она потеряла прочность. Между тем боевые действия на фронтах Великой Отечественной войны показали, что советская истребительная авиация способна бороться с вражескими бомбардировщиками и без применения ракетных перехватчиков. Это отразилось на темпах работ: от создателей ракетоплана БИ уже не требовали "авральной" спешки, а потому второй и третий прототипы были готовы только к концу года.

10 января 1943 года Бахчиванджи выполнил на БИ-2 второй ракетный полет, а 12 января подключившийся к испытаниям летчик К.А. Груздев совершил третий полет. Как и первый полет, он закончился поломкой шасси на посадке. Пилот не пострадал, но самолет исключили из программы испытаний. Бахчиванджи продолжил облетывать третий экземпляр. В шестом полете 21 марта он установил мировой рекорд скороподъемности - 160 метров в секунду. К сожалению, из-за секретности этот рекорд так и не был официально зарегистрирован на международном уровне.

На 27 марта был намечен седьмой полет с целью достижения и замера максимальной скорости, которую способна развить машина. Он оказался роковым как для летчика, так и для всей программы БИ. Сразу после отключения двигателя, когда скорость БИ-3 была наивысшей, истребитель вдруг опустил нос, перешел в крутое пикирование и через несколько секунд врезался в землю. Причина катастрофы долго оставалась невыясненной. Одни предполагали отказ системы управления, другие - внезапную потерю сознания летчиком, но все это были лишь домыслы. Большинство же склонялось к тому, что по мере приближения к звуковому барьеру с самолетом начинает происходить нечто неведомое, но как с этим бороться никто не знал, поскольку аэродинамика трансзвуковых скоростей была еще совсем неизученной. И только к концу года, после запуска первой в СССР высокоскоростной аэродинамической трубы Т-106 и продувки в ней макета БИ, ученые узнали об эффекте затягивания в пикирование самолетов с прямым крылом и "дозвуковым" профилем на скоростях свыше 800 км/ч. Тогда стало ясно, что для таких режимов полета аэродинамическая схема советского реактивного "первенца" не пригодна.

В результате постройка войсковой серии была прекращена, хотя примерно 20 самолетов уже находились в высокой степени готовности. Прототипы с номерами от 4 до 7 "по инерции" все-таки достроили для испытаний двигателя РД-1 и других исследований на относительно малых скоростях. В начале 1945 года летчики Кудрин и Байкалов совершили на БИ-7 еще два полета, но при этом их скорость не превышала 600 км/ч, а скороподъемность - 87 метров в секунду. В том же году все экземпляры БИ списали и отправили на слом. К сожалению, ни одного из них не сохранилось до наших дней, а в Монинском авиамузее стоит натурный макет, который лишь в общих чертах воспроизводит внешний облик машины.

Источники:

• Ростислав Виноградов, Александр Пономарев. Развитие самолетов мира.
• Симаков Б.Л. Самолеты страны Советов. 1917-1970.
• Е. Подрепный. Реактивный прорыв Сталина.
• Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950 гг.