Экспериментальные самолёты России. 1912-1941 гг.

На планере — в стратосферу

В начале 1930-х годов человек достиг стратосферных высот. Для этого использовались стратостаты — специальные аэростаты с герметической кабиной экипажа. В 1933 г. «СССР-1» поднялся на рекордную высоту 19000 м. В начале следующего года на стратостате «Осоавиахим-1» этот показатель был превышен на 3 км, но из-за большой скорости спуска гондола оторвалась от оболочки и экипаж погиб.

Катастрофа «Осоавиахим-1» привела к поиску новых, более безопасных методов полёта на большие высоты. Одним из оригинальных предложений был проект «стратопланопоезда» инженера авиазавода № 18 в Воронеже Алексея Яковлевича Щербакова, подготовленный им 12 марта 1935 г. Идея основывалась на хорошо освоенном в нашей стране опыте полётов на планерах за самолётом-буксировщиком[183].

«Если длину буксировочной гибкой связи между планером и самолётом в полёте увеличивать, — писал позднее Щербаков, — то планер не только будет удаляться от самолёта, но и по желанию лётчика сможет подниматься выше самолёта-буксировщика.

Как известно, каждый самолёт имеет свой практический потолок, который ограничивается мощностью мотора. Мощность мотора на большой высоте, где количество кислорода уменьшается, падает, для полёта планера кислород не требуется. Ему необходимо для поддержания полёта на большой высоте сообщать лишь определенную скорость.

Расчёты показали, что превышение планера над самолётом в полёте может достичь нескольких километров. По существующим в то время характеристикам самолётов и планеров можно было планер с пилотом поднять таким способом на высоту до 30 км, что значительно превышало максимальную высоту, достигнутую на стратостатах. Кроме того, этот способ обеспечивал повышенную, по сравнению с полётом на стратостатах, безопасность и позволял летать в стратосферу регулярно и осуществлять посадку планера на заданный аэродром. Однако реальные буксировочные связи имели невысокую прочность и большое аэродинамическое сопротивление. По этой причине осуществить полёт одним звеном планера на очень большую высоту не представлялось возможным. Пришлось в этот метод вводить промежуточные планеры, с которыми заданная высота полёта согласно расчёту могла быть достигнута»[184].

Проект «стратопланопоезда» А.Я. Щербакова.

«Планерный поезд» ТБ-1 с планерами Г-9 на буксире.

27 апреля 1935 г. на воронежском заводе была создана бригада по высотной буксировке планеров. В июле Щербакову удалось встретиться с Ворошиловым и получить его поддержку. Вскоре Щербакова перевели в Москву на авиазавод № 1, где он возглавил конструкторскую бригаду, преобразованную затем в Отдел специальных конструкций (ОСК). Для опытов были предоставлены самолёт П-5 и планеры конструкции В.К. Грибовского — одноместный Г-9 и двухместный Г-14.

Начали с разработки буксировочной лебёдки, которою необходимо было установить на самолёт П-5 и на второе место планера Г-14. Барабан лебёдки должен был вмещать до 7 км проволоки марки ОВС диаметром от 1,2 до 2 мм. Вес этой стальной нити составлял около 70 кг, то есть равнялся весу человека. В начале проволоки закреплялся трос длиной в 100 метров и диаметром 6 мм. При взлёте буксировочного поезда, когда в связи появляются повышенные нагрузки, использовался этот участок троса, затем планер удерживался на стальной проволоке. Лебёдка должна была иметь надёжный тормоз и устройство для измерения усилий в буксировочной связи.

Лётные испытания начались летом 1935 г. Первый буксировочный поезд состоял из самолёта П-5 и планера Г-9. В полёте на высоте 1000 м была опробована лебёдка, выпущена проволока на 300–400 м и дана команда планеристу набирать максимальное превышение над самолётом. Эффект был поразительный: планер летел почти в зените над самолётом, имея 300 м превышения. В следующих восьми полётах техника буксировки совершенствовалась и высота полётов увеличивалась. В сентябре 1935 г. лётчик К.М. Венслав на Г-9 достиг высоты 7000 м, при этом он поднялся над буксирующим его самолётом на рекордные 4000 м. На этой высоте Венслав отцепил трос и спланировал к месту взлёта.

Планер Г-14.

2 апреля 1936 г. был проведён полёт с двумя планерами: за самолётом-буксировщиком Р-6 находился двухместный Г-14, а за ним — Г-9. На Г-9 (лётчик В.В. Шевченко) предполагалось достичь 14 000 м, но из-за обрыва буксировочных тросов Г-14 поднялся только на 6000 м, Г-9 — на 7000 м. Планеры благополучно приземлились, один — в Москве, другой — в посёлке Клязьма.

Наиболее выдающимся был полёт 29 июня 1937 г. за самолётом P-Z, который поднялся на высоту 8000 м, а планер Г-9 — на 4105 м выше, то есть фактически вошёл в стратосферу[185]. Это был рекорд высоты для планера, но, к сожалению, по формальным причинам полёт не был зарегистрирован как рекордный. До этого рекорд принадлежал лётчику-испытателю П.М. Стефановскому, который в 1936 г. достиг на планере Г-9 за истребителем И-15 высоты 10 360 м. Этот полёт проходил на обычном тросе, без подъёма над самолётом-буксировщиком.

Некоторые подробности испытательного полёта, состоявшегося 29 июня, можно почерпнуть из заметки «Планер в стратосфере», опубликованной в газете «Правда» 30 июня 1937 г. «Вчера над Москвой был снова проведён высотный буксировочный полёт на планере. В 9 час. 28 мин. утра двухместный самолёт под управлением лётчика П.E. Логинова (летнаб А.Н. Кузнецов) забуксировал в воздух одноместный планер „Г-9“ конструкции тов. Грибовского. Планер пилотировал лётчик-планерист В.П. Фёдоров. На 92-й минуте после вылета планер достиг высоты 12 105 метров. На этой высоте планерист начал снижаться и через полчаса произвёл посадку на месте старта.

Планерист тов. Фёдоров поделился с сотрудником „Правды“ подробностями полёта. „Я был хорошо подготовлен к полёту в стратосферу, — рассказывает он. — Долгое время мы проходили тренировку в барокамере. Перед вылетом я надел комбинезон на гагачьем пуху, унты и специальные перчатки. На высоте 4500 метров начал пользоваться кислородным прибором. Отцепился от самолёта на высоте 12 105 метров в районе реки Истры. Термометр показывал 40 градусов ниже нуля“».

Щербаков пишет, что после возвращения из полёта Фёдоров заявил, что он мог бы ещё набирать высоту, но малейшее усилие, затрачиваемое на управление планером, сильно его утомляло. Сказывались недостаточность кислорода, большая разрежённость воздуха и очень низкая температура окружающей атмосферы[186].

Чтобы подняться выше, требовалась гермокабина. В ОСК занялись разработкой одноместной вставной герметической кабины регенерационного типа. После создания нескольких пробных образцов такая кабина была испытана с человеком (инженер Шанин) в барокамере, а затем установлена на планер Г-14 и истребитель И-15. В 1938 г. прошли её испытания в полёте.

Гермокабина представляла собой мешок из нескольких слоёв прорезиненной ткани и утеплителя. Сверху находилось металлическое кольцо, к нему крепился дюралюминиевый колпак с несколькими иллюминаторами. В кольце имелись краны для сброса избыточного внутреннего давления на высоте и подачи кислорода из баллона. Углекислый газ и влага поглощались с помощью ёмкостей с адсорбирующим материалом. Рычаги управления были введены в мягкую оболочку через уплотнительные манжеты.

Схема вставной гермокабины.

Планер СП-1.

21 марта 1939 года Щербаков писал наркому обороны Ворошилову:

«В настоящее время нами (ОСК завода № 1 НКАП) построен специальный высотный планер СП-1, который в мае этого года будет проходить лётные испытания. По имеющимся у нас расчётам, построенный планер может быть забуксирован на высоту 17000-18000 м при условии, если самолёт-буксировщик будет обладать достаточной мощностью. У нас в ВВС таким буксировщиком может быть самолёт ДБ-3 (ЦКБ-30). На указанном самолёте необходимо лишь установить буксировочное устройство, что мы (ОСК) вполне могли бы провести своими силами.

Сообщая Вам об этом, прошу Вашего разрешения на подготовку и совершение высотного полёта по методу буксировки и выделить из фондов ВВС один самолёт ДБ-3 (ЦКБ-30) для указанной цели.

Для обеспечения жизни лётчика при подъёме на высоту на планере будет установлена герметическая кабина, прошедшая госиспытания на самолёте И-15 в НАМ (Институте авиационной медицины. — Д.С.) ВВС и НИИ ВВС нашей конструкции»[187].

СП-1 имел бипланное крыло с наклонными стойками и монококовый фюзеляж, кабина — на двух человек (на начальном этапе испытаний гермокабину решили не устанавливать). Конструкция была из дерева и фанеры, с полотняной обшивкой крыла.

Высотный полёт разрешили, для буксировки кроме одномоторного П-5 выделили двухмоторный бомбардировщик СБ. Заводские испытания СП-1 начались 30 мая на аэродроме завода № 1 где с 30 мая по 10 июня провели пять полётов, и продолжились на лётном поле КБ-29 в Подлипках. Во время 19-го буксировочного полёта стратопланер потерпел аварию. В документе по расследованию аварии сообщалось:

«1 августа 1939 г. в 4 часа 50 мин. планер СП-1, буксируемый самолётом П-5, пошёл в 18-й полёт по программе лётных испытаний, составленной начальником ОСК тов. Щербаковым.

Полёт прошёл нормально, и в 7 час. 32 мин., после наружного осмотра планера, последний был выпущен в новый полёт с экипажем: лётчик — тов. Фёдоров и летнаб инженер Щербаков, на буксире самолёта СБ, экипаж: лётчик тов. Фиксон, летнаб — мл. инженер тов. Кальченко.

Отрыв от земли и взлёт до высоты 100–120 м прошёл нормально, причём на этой высоте превышение планера над самолётом составляло 8-10 м. На указанной высоте возникла вибрация концов крыла, которая происходила с нарастающей амплитудой и в течение 2–3 секунд вызвала облом концов верхнего крыла с внешней частью элеронов. Скорость к моменту аварии по показаниям экипажей планера и самолёта СБ была порядка 160 км/ч, т. е. меньше тех скоростей, которые достигались в предыдущих полётах.

При возникновении вибрации была произведена двухсторонняя отцепка планера от самолёта СБ. После облома концов крыла планер с креном на левое крыло вошёл в левую спираль и управляемый лётчиком Фёдоровым с помощью хвостового оперения после разворота в воздухе примерно на 200° достиг земли, ударившись левой полукоробкой крыла. Вследствие удара произошло полное разрушение планера… Экипаж СП-1 невредим»[188].

Характер разрушения крыла в воздухе можно было бы принять за флаттер, но так как в прежних буксировочных полётах скорость доводилась до 180 км/ч и никаких вибраций при этом не наблюдалось, от данной версии отказались. Пришли к выводу, что авария произошла в результате нарушения клеевого соединения деталей крыла из-за некачественной склейки или неправильного хранения планера (он стоял на аэродроме под открытым небом).

Проект стратопланера П.И. Гроховского. А — самолет-буксировгцик Р-5; Б — буксировочный трос; В — скользящий блок; Г — кабина лётчиков; Д — трос блока, прикрепленный к замкам отцепления планера; Е — киль; Ж — руль поворота; 3 — элерон; И — руль высоты; К — реактивный мотор; Л — струя газов; М — подкрыльевой костыль.

11 сентября 1939 г. были утверждены тактико-технические требования на постройку нового стратопланера. Он предназначался для изучения условий работы конструкции, вооружения и аппаратуры на больших высотах и проведения разного рода испытаний и научно исследовательских работ в стратосфере. Стратопланер должен был иметь герметические кабины для лётчика и двух наблюдателей с кисло родным и регенерационным оборудованием, обеспечивающим 10-часовой полёт в стратосфере. Предполагалось достижение высоты 17–23 км. Максимальная скорость на этой высоте оценивалась в 500 км/ч, посадочная скорость — 40 км/ч. Так как новый летательный аппарат был значительно больше и тяжелее СП-1, для его буксировки намечалось использовать четырёхмоторный бомбардировщик ДБ-А или ТБ-7[189].

Проект остался нереализованным из-за загруженности КБ-29 другими работами (реактивные самолёты, гермокабины для истребителей и бомбардировщиков и др.), хотя в планах НКАП он фигурировал вплоть до конца 1941 г.

Алексей Яковлевич Щербаков был не единственным, кто хотел использовать планеры для полётов в стратосферу. В 1935 г. известный изобретатель П.И. Гроховский предложил свой вариант стратопланера[190]. Предполагалось, что летательный аппарат типа «летающее крыло» будет забуксирован на высоту самолётом Р-5 с мотором М-34 с нагнетателем, а затем, отсоединившись, планерист продолжит полёт с помощью двух «реактивных моторов». Как обычно, ни технических расчётов, ни описания двигателей Гроховский к заявке на изобретение не приложил, ограничившись красивым рисунком.