Германии в период 1941—45 гг., были проведены обширные исследования соосных воздушных винтов в аэродинамической трубе DVL, которые практически совпали с советскими результатами. Однако, как известно, немцы также не успели внедрить соосные винты в практическую жизнь.
В разгар Второй мировой войны, когда мощности авиационных поршневых двигателей возросли до 2000 л. с. и более, установки соосных воздушных винтов достаточно активно начали использоваться в Англии и США.
Английская фирма «Ротол», создавшая в 1942 г. опытный образец силовой установки с соосными винтами, к концу войны оснастила ею истребитель «Сифайр». Подобные установки с успехом были реализованы на двух других опытных истребителях: МВ-5 и Хоукер «Торнадо».
В США в тот же период соосные воздушные винты применялись на опытных истребителях XP-75, XF- 14C и XB-42. Впрочем, успех оказался запоздалым. Триумфальное восшествие газотурбинных двигателей, сулящих гораздо более высокие полетные скорости, в значительной степени сузило возможности применения воздушных винтов вообще.
И все-таки воздушные винты с противоположным вращением нашли применение. В начале 1950–х годов КБ А. Н. Туполева в поисках увеличения дальности полета при сохранении высокого показателя скорости создает стратегический бомбардировщик Ту-95. Эта выдающаяся машина,
которая впоследствии была трансформирована в пассажирский Ту-114, а еще позднее в модифицированный боевой Ту-142, летает и по сей день. Установленные на Ту-95
(Ту-142) четыре двигателя НК-12 конструкции Н. Кузнецова развивают мощность по 15 000 л. с. каждый и вращают соосные воздушные винты. Мощнейшая силовая установка в сочетании с такими винтами позволила во время заводских испытаний Ту-95 достичь полетной скорости свыше 900 км/ч, что превосходит скорость любого когда-либо поднимавшегося в воздух винтового самолета.
Ракетный истребитель «БИ»
Небольшой деревянный самолетик, обычно называемый БИ-1, явился вполне частным эпизодом в многолетнем процессе создания советской реактивной и ракетной техники. Тем не менее своим первым полетом, состоявшимся 15 мая 1942 г, именно БИ-1 открыл, как было принято в свое время говорить, «эру реактивной авиации в СССР». Проект истребителя – перехватчика, снабженного жидкостным реактивным двигателем (ЖРД), разрабатывался в инициативном порядке конструкторами А. Я. Березняком и А. М. Исаевым со второй половины 1940 г. Появлению интереса к теме подобного скоростного самолета способствовала общая направленность работ КБ-293, которым руководил В. Ф. Болховитинов и сотрудниками которого являлись Березняк и Исаев. В частности, здесь разработали и построили самолет «С» со спаренными двигателями и соосными воздушными винтами, предназначенный для достижения высоких значений максимальных скоростей. Совершенствуя «С», в КБ Болховитинова для дальнейшего повышения скорости установили в хвостовой части этой машины прямоточный воздушно – реактивный двигатель (ПВРД) конструкции Меркулова. Однако испытания таких двигателей в сочетании с поршневыми двигателями внутреннего сгорания (на И-15бис и И-153) показали малый прирост максимальной скорости, поэтому развития это направление не получило. Одновременно появилась идея создания истребителя – перехватчика со смешанной силовой установкой, включающей ЖРД и ПВРД. В начале 1941 г. прикидки велись уже только под жидкостный реактивный двигатель Д-1–А конструкции Л. С. Душкина с расчетной максимальной тягой 1400 кг. Инициатором проекта явился конструктор КБ-293 А. Я. Березняк, разработка самолета велась совместно с А. М. Исаевым.
Деятельность по созданию жидкостных ракетных двигателей для установки на летательные аппараты (ракетопланы) развернулась в СССР в начале 1930–х годов. Пионерами нового направления стали две организации – Группа изучения реактивного движения (ГИРД) и Газодинамическая лаборатория (ГДЛ) при Научно – исследовательском институте Реввоенсовета СССР. В 1933 г. упомянутые организации объединили в Реактивный научно – исследовательский институт (РНИИ), который продолжил проектно – изыскательские работы по созданию ракетного самолета.
Первый практический полет с использованием ЖРД в Советском Союзе осуществили на ракетоплане РП-318–1
28 февраля 1940 г. Это был специально оборудованный спортивный планер СК-9 конструкции С. П. Королева, в хвостовой части которого установили ракетный двигатель РДА-1–150. Двигатель, развивающий тягу 150 кг, разработали инженеры Л. С. Душкин и А. В. Палло на базе более раннего «опытного ракетного мотора» ОРМ-65 конструкции В. П. Глушко. Особенностью силовой установки, используемой на РП-318, являлась подача топливных компонентов (керосина и азотной кислоты) в камеру сгорания при помощи сжатого воздуха.
После проведения успешных полетов РП-318 информация о возможности использования ЖРД была доведена до всех конструкторов, занимающихся проектированием новых перспективных самолетов. А 12 июля 1940 г. постановлением Комитета Обороны СССР определили направленность использования таких ракетных двигателей для создания специального истребителя – перехватчика. Задание на его разработку получила группа инженеров РНИИ под руководством М. К. Тихонравова.
Изучив различные варианты схем и компоновок, в РНИИ приступили к проектированию истребителя – перехватчика «302», в котором поначалу предполагалось использовать ЖРД в сочетании с ПВРД. Старт самолета «302» должен был осуществляться при помощи ЖРД, затем, на режиме крейсерской скорости, включались ПВРД, позволяющие осуществить атаку нескольких воздушных целей. В дальнейшем от использования прямоточных двигателей отказались, перехватчик «302» проектировался и строился под двухкамерный ракетный двигатель РД-2М. Запас топлива составлял 1365–1735 кг, что обеспечивало непрерывную работу РД-2М на взлетном режиме в пределах 5 минут. Считалось, что этого времени вполне достаточно для выполнения старта, набора высоты и перехвата противника.
Работы по созданию перехватчика «302» и совершенствованию его силовой установки велись до 1943 г. За три года удалось построить и вполне успешно провести испытания самолета в варианте планера. Однако сам ракетный двигатель довести до требуемых показателей конструкторы не смогли. В частности, не удалось разрешить проблему создания турбонасосных агрегатов для подачи компонентов топлива в камеру сгорания двигателя. Построить насосы, которые могли работать в агрессивной среде азотной кислоты, на тот момент оказалось непреодолимой задачей. По этой причине работы по ракетному самолету «302» были прекращены.
Как уже говорилось выше, в конструкторском бюро Болховитинова ракетный самолет проектировали под двигатель Д-1–А. Как и в случае с самолетом «302», конструкторы рассчитывали на подачу топлива при помощи насосов – такой вариант позволял заметно увеличить длительность работы двигателя. Однако с началом войны для ускорения работ по созданию истребителя от разрешения «насосной проблемы» решили отказаться. Вернулись к опробованному на РП-318 принципу вытеснения кислоты и керосина сжатым воздухом. По причине большого объема и веса воздушных баллонов выбранный вариант ограничивал количество бортового топлива, и время непрерывной работы двигателя не превышало двух минут. Принятое решение значительно уменьшало радиус действия и практическое использование перехватчика сузилось до околоаэродромных полетов. Отсюда и еще одно из его названий – «истребитель обороны точки».
Эскизный проект ракетного самолета был готов и представлен в Наркомат авиапромышленности в первых числах июля 1941 г. Он был совсем небольшим: длина фюзеляжа около 7 м, а размах крыла чуть более 6 м. По схеме представлял собой нормальный низкоплан деревянной конструкции, с убираемым шасси и пилотской кабиной, закрытой обтекаемым прозрачным колпаком (фонарем). Вооружение состояло из двух крупнокалиберных пулеметов Березина 12,7–мм и двух пулеметов ШКАС 7,62–мм. Согласно расчетам взлетный вес машины составлял 1500 кг, длина старта 350 м, максимальная скорость у земли 900 км/ч, скороподъемность 180 м/с.
Особое место в сопроводительной документации занимали схемы атаки целей на различных высотах и время, необходимое для уничтожения воздушного противника. Во всех вариантах это время не превышало длительность работы двигателя – 2 минуты. Казалось, что такая продолжительность активного участка
