Сергей КУЛИКОВ
РАКЕТНЫЙ БИ

На снимках: БИ-1 до и после полета. схема стр. 4. схема стр. 5. Принципиальная схема питания самолета БИ-1 1 — воздушные баллоны, короткие (11 шт.); 2 — сепаратор для керосина (1); 3 — коллектор (1); 4 — воздушный фильтр (1); 5 — запорный кран (2); 6 — редуктор (1); 7 — обратные клапаны (3); 8b— манометр давления в воздушных баллонах (1); 9 — манометр давления в керосиновых баллонах (1); 10 — аварийный сброс давления (2); 11 — большие кислотные баллоны (2); 12 — сепаратор для кислоты (1); 13 — большой керосиновый баллон (1); 14 — малый керосиновый баллон (1); 15 — сигнализатор расхода азотной кислоты (1); 16 — сигнализатор расхода керосина (1); 17 — дренаж азотной кислоты (4); 18 -дренаж керосина (4); 19 — пробковые краны (3); 20 — жидкостные фильтры (3+2); 21 -рубашка камеры (1); 22 — рубашка сопла (1); 23 — термометр (1); 24 — термореле (1); 25 — дроссельный кран (1); 26 — манометр давления в камере сгорания (1); 27 — сектор газа (1); 28 — воздушный кран на три положения (1); 29 — пусковой кран (1); 30 — редуктор Т-50 (1).

Испытания первого нашего ракетного самолета БИ-1, спроектированного под руководством В.Ф.Болховитинова, — до сих пор весьма загадочная история. Поэтому ответы непосредственного участника А.В.Палло на вопросы "КР" должны помочь в ней разобраться.

Арвид Владимирович вспомнил, как в 1936 году после армии пришел работать в РНИИ (позже — НИИ-3) и сразу включился в работу над ракетопланом С. П. Королева РП-318-1. После успешных летных испытаний с ЖРД РДА-1-150 в 1940 году было принято решение о создании авиационных ракетных двигателей с большей тягой. Осенью 1940 года представители КБ Болховитинова ознакомились с возможностями КБ Л.С.Душкина и создаваемыми образцами ЖРД. В августе 1941-го вышло подписанное Сталиным постановление, которым КБ поручалось создание истребителя-перехватчика с ЖРД, НИИ-3 (главный инженер — А.Г.Костиков) — обеспечение этого самолета жидкостным ракетным двигателем. Палло в то время работал у Душкина в должности ведущего инженера-испытателя и на него возложили обязанности по установке и испытаниям ЖРД Д-1А на самолет БИ.

БИ означает — "ближний истребитель".

О работах КБ Л.С.Душкина вообще известно мало. Самого конструктора вместе с А.Г.Костиковым до недавних пор считали якобы косвенно виновными в арестах С.П.Королева, В.П.Глушко и других сотрудников РНИИ. Это, конечно, ерунда, что убедительно доказал "КР". А вот технически задача по разработке двигателя для коллектива Душкина была новой и сложной. Опыт по созданию ЖРД с использованием в качестве топлива крепкой азотной кислоты и керосина ранее сосредоточен в отделе, руководимом Глушко. Но в РНИИ тот уже не работал, опыта по созданию ЖРД с тяговыми характеристиками в 1000 кгс и больше — вообще не имелось.

Не менее сложным, чем разработка двигателя, было решение проблемы подачи топлива. По принятому распределению работ, создание топливных баков и всей системы питания ЖРД возлагалось на Болховитинова по принципиальной схеме, выдаваемой НИИ-3. Первые опыты экспериментальной отработки насосной системы подачи для ЖРД показали невозможность использования поршневых и коловратных типов насосов.

Арсенал используемых материалов был весьма ограничен, поэтому в самолетных проектах приняли вытеснительную схему подачи топлива. Это не являлось оптимальным вариантом, но позволяло существующими средствами создать двигательную установку с ЖРД.

Согласно техническому заданию, КБ Душкина должно было обеспечить переменный режим работы двигателя от 400 до 1100 кг тяги при постоянном давлении топлива и с многократным его запуском. Тут пригодилась используемая на РДА-1-150 схема ступенчатого запуска с переходным пусковым режимом.

Жидкостный ракетный двигатель Д-1А состоял из 3 основных частей: головка шатрового типа с форсунками, расположенными концентрическими кругами с распылом от ее поверхности в сторону сопла, пусковым блоком с пусковыми форсунками и свечой накаливания; камеры сгорания с рубашкой проточного охлаждения окислителем и соплового блока с рубашкой проточного охлаждения горючим. Из-за отсутствия нержавеющей стали в конструкции двигателя применялась углеродистая сталь С-54 с хромированием внешней и внутренней поверхностей. Межблочные уплотнения — жесткие (медные и алюминиевые кольца), тепловое расширение компенсировалось двойным сальниковым уплотнением рубашки камеры сгорания у головки двигателя и рубашки сопла по венчику диффузора.

В качестве воспламенителя в первом варианте использовалась калильная свеча (нихромовая нить накаливания). Позже ее, как не оправдавшую доверия, заменили на селитовый пуговичный элемент, причем последовательно с ним был включен еще один на приборной доске, для контроля.

В ходе испытаний двигатель и его система питания совершенствовались.

Первоначально испытания ЖРД шли по двум направлениям. Сам двигатель отлаживался на стенде в КБ Душкина, а система питания — на "самолетном" стенде у Болховитинова.

Первой задачей было отладить герметичность всей системы и снять гидравлические ее характеристики. В целях сокращения времени отладку системы совмещали с отладкой элементов двигателя, в частности, зажигания пускового расхода топлива.

Отработку зажигания производили на открытой головке двигателя без сопла. На этих испытаниях первоначально не всегда четко происходило воспламенение пускового расхода, часто перегорала нить накаливания, а случалось и так, что внутри топливного жгута вспыхивал факел, не воспламеняя основную массу горючего.

Позже на этом стенде стали проводить огневые испытания двигателя, в ходе которых произошла авария. Это случилось в эвакуации, в поселке Билимбай Свердловской области. До этого времени все запуски в процессе отработки проводились Палло. Наступила пора тренировки летчика-испытателя к запускам и к эксплуатации ЖРД. 20 февраля 1942 года прилетевший из НИИ ВВС капитан Григорий Яковлевич Бахчиванджи зашел на испытательный стенд. Палло ему предложил, на всякий случай, заменить свое кожаное пальто на спецовочную тужурку. Он отказался.

Палло произвел первые три запуска ЖРД с кратковременным переходом на рабочий режим. Бахчиванджи находился рядом, слева от кабины, и внимательно присматривался к действиям Арвида Владимировича, слушал его пояснения. Потом занял место в кабине, спокойно и уверенно проверил напряжение в электросети, поднял давление в баках, произвел дренажирование топлива, затем включил накал селитового элемента, сектором газа открыл пусковой расход топлива, и двигатель вышел на пусковой режим. Послышался ровный глухой шум от горения пускового расхода топлива.

Затем по сигналу контрольной лампочки передвинул заблокированный до этого сектор газа на включение основного расхода топлива. Двигатель перешел на рабочий режим, и через 3-4 секунды произошел взрыв. При взрыве Бахчиванджи убрал сектор, чем перекрыл топливные краны. Но трубопровод окислителя был перебит головкой двигателя. Струя азотной кислоты облила Палло лицо и одежду. Все окуталось кислотными парами. Сопловый блок отбросило далеко на покрытый снегом водоем.

Палло собирался выскочить из бокового выхода. Но что с летчиком? Протянув руку в направлении кабины, на ощупь обнаружил меховой воротник его кожанки и сильно потянул за него. Вытолкнул пилота в передние входные ворота постройки. Там его подхватили механики и стали обмывать содовым раствором.

Палло глубоко вдохнул свежий воздух, почувствовал сильное жжение лица и с головой окунулся в снежный сугроб. Ему стало легче. Механики стенда вытащили его оттуда, увидели вместо лица зеленовато-желтую маску, опустили голову в бак с содовым раствором. И все это происходило в течение нескольких минут. Тут прибежали руководители КБ, пострадавших срочно отправили в больницу, находившуюся в избе. Только здесь Палло понял, какой величайшей опасности избежал, надев очки в последний момент.

Комиссия пришла к выводу: случилось усталостное разрушение металла камеры сгорания под воздействием интеркристаллитной коррозии. Ведь двигатель давно исчерпал свой ресурс (всего изготовили два, один из них использовался на отладочных испытаниях, второй предназначался к установке на самолет для летных).

Стенд вскоре восстановили с внесением некоторых коррективов в систему питания ЖРД, и подготовка к первому полету была продолжена. Хронология ее подробно описывалась, в том числе и в "КР". И вот наступило утро 15 мая сорок второго, ясное, холодное. Полет назначили на 12.00. Вся бригада обслуживания и подготовки самолета с рассветом приступила к контрольному осмотру и устранению замечаний. На аэродроме стояла тишина. Летное поле освободили от лишней техники. Параллельно основной бетонке укатали грунтовую полосу для посадки. Полеты запретили. Пока заправили БИ компонентами топлива, погода стала портиться, появились облака. Синоптики обещали ее улучшение только во второй половине дня.

Вместе с ведущим инженером НИИ ВВС А.Н.Сорокиным Григорий Яковлевич на самолете У-2 вылетел на разведку погоды. Вернувшись, сообщили, что фронт ненастья отодвигается. Поступило указание вывести самолет на ВПП и ожидать дальнейшей команды. Машину заправили топливом: 240 кг азотной кислоты и 60 кг керосина. Бахчиванджи провел внешний осмотр, занял место в кабине. В этот момент Палло оторвал от дела полковник из "органов" и спросил, уверен ли он в благополучном полете. Тот ответил, что уверен. Вернулся, Бахчиванджи спросил, зачем, мол, вызывали? Ответил общими фразами. Проконтролировал давление в топливных баках, герметичность соединений по внешнему осмотру и проверил накал зажигательного устройства.

Палло дал согласие на запуск двигателя на пусковой режим. Убедился, что на нем работает устойчиво, отбежал за консоль крыла. Самолет пошел на взлет, быстро набрал скорость, поднялся энергичным набором высоты. Взлет зафиксировали в 21 час 02 мин московского времени.

Выполнен левый разворот. Гул от работающего ЖРД слышался ясно. Наконец, исчезла в небе светящаяся точка от работающего двигателя, и появилось небольшое желтого цвета облако. Самолет в режиме планирования стал заходить на посадку, но почему-то слишком высоко. Бахчиванджи заметил это и стал выполнять попеременное скольжение на правое и левое крыло. Однако скорость оказалась недостаточной для выравнивания, машина приземлилась на повышенной вертикальной скорости, ударилась о землю шасси. Ось одного колеса разрушилась и оно покатилось вперед. Шасси подломилось. Самолет поднял столб пыли и остановился.

Все произошло быстро и неожиданно. Все бросились со старта к распластанному на земле самолету. Палло подсел на обгонявшую пожарную машину. Увидел: из самолета вылезает Бахчиванджи. Вид у него был явно обескураженным и растерянным. Почти одновременно подъехали члены летной комиссии П.И.Федоров и В.Ф.Болховитинов. Они усадили Григория Яковлевича в автомашину и уехали на командный пункт.

Обслуживающий состав слил и завесил остатки топлива, сбросил давление из баллонов, снял приборы, обесточил машину и дегазировал незначительный розлив кислоты из поломанной при посадке (а не в полете, как иногда пишут) трубки в хвостовой части самолета. Склонялись к тому, что неудача постигла Бахчнванджи из-за отсутствия опыта планерных полетов на БИ.

Вскоре Палло направили ответственным представителем от НИИ-3 на завод в Нижний Тагил. Там поручили изготовление серии ЖРД для последующих самолетов БИ. Там же решили пересмотреть технологичность изготовления ряда трудоемких деталей двигателя, в частности сопла. Пересматривалась профилировка оребрения проточной части сопла по конффузору, тору и диффузору с тем, чтобы оребрение это проходило по нормали к контуру сопла, а не перпендикулярно оси двигателя, как было ранее.

Тем временем произошла трагическая гибель самолета БИ, о которой написано достаточно много.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖРД Д-1А

Тяга у земли, кг/с 1100

Тяга удельная, кг/с 204

Объем камеры сгорания, л 19

Расход горючего, кг/с 1,05

Расход окислителя, кг/с 4,35

Соотношение компонентов топлива 4,14

Давление в камере сгорания, кг/см² 16

Масса двигателя, кг 48

Время непрерывной работы

на первом режиме, с 200

на максимальном режиме, с 70

Ресурс двигателя, мин 20