 He-112 с ЖРД в хвостовой части фюзеляжа  Me-163A, испытывавшийся в полёте с жидкостно-реактивным двигателем HWK R.II.  Me-163V-6 с жидкостно-реактивным двигателем Вальтер 109-509С.  "Хоукер" Р.1072 с ЖРД "Снарлер" в хвостовой части фюзеляжа.  Самолёт S.O-6026 "Эспадон" с жидкостно-реактивным двигателем SEPR 251  J8M1(Ki-200) "Сюсуй" с ЖРД "Току" (или KR-10) |
РАЗВИТИЕ АВИАЦИОННЫХ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Хотя принцип действия реактивного двигателя был известен по крайней мере 2000 лет тому назад и был продемонстрирован александрийским философом Героном, тем не менее его практическое применение должно было ожидать своего времени. Только в текущем столетии стало возможным претворить на практике мечты многих изобретателей об использовании реактивной силы в качестве движущей силы для летательных аппаратов.
Газовая турбина была первоначально разработана как силовая установка промышленного типа, однако ее применение в авиационных турбореактивных и турбовинтовых двигателях мало обязано этой более ранней работе. Первые промышленные и авиационные газовые турбины имели между собой мало общего, за исключением принципа действия, и конструкторы авиационных газотурбинных двигателей различных стран по существу создавали новый тип двигателя, а не приспосабливали двигатели существовавших типов к условиям работы на самолете.
Кто был первым создателем авиационного реактивного двигателя? На этот вопрос не может быть дан простой ответ. Ниже дается обзор развития реактивных двигателей в каждой стране с самого начала, откуда видно, что работы над созданием реактивных двигателей были начаты одновременно и независимо в ряде стран в период между первой и второй мировыми войнами, однако только некоторые из этих начинаний были успешными и сохранились до настоящего времени.
К началу второй мировой войны, в 1939 г., наибольший прогресс в развитии реактивных двигателей 12 был достигнут в Англии и Германии. Интересно отметить, что в обеих этих странах развитие шло по двум независимым направлениям.
Хотя работы над созданием реактивных двигателей в Германии были начаты несколько позднее, чем в Англии, тем не менее первый успешный полет реактивного самолета с газотурбинным двигателем в Германии был осуществлен почти на два года раньше, чем в Англии, а самолет с ракетным двигателем в Германии совершил первый полет еще раньше.
Кроме Германии и Англии, следует отметить еще ряд стран, где проведены подобные работы. В Швеции газовая турбина конструкции Лисхольма была запатентована в 1933 г., а в 1934 г. был уже испытан небольшой турбореактивный двигатель. Во Франции Ледюк проводил эксперименты с прямоточными воздушно-реактивными двигателями начиная с 1929 г. и в 1940 г. приступил к строительству самолета с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. В Венгрии Ендрассик построил и испытал авиационный турбовинтовой двигатель в 1941 г. В США к 1940 г. над созданием реактивных двигателей работали две самолетостроительные фирмы. Однако все эти работы были прекращены, за исключением работ Ледюка, которые продолжались во время и после войны.
В настоящее время в каждой стране авиационная промышленность работает над развитием реактивных двигателей и лишь немногие моторостроительные фирмы не переключились с производства поршневых двигателей на производство реактивных двигателей. Ниже приводится обзор развития авиационных реактивных двигателей по странам. Обзор учитывает только действительно созданные двигатели, а не предполагавшиеся их проекты.
Ракетные двигатели.
ГЕРМАНИЯ
В Германии были проведены большие работы по созданию ракетных двигателей для авиации независимо от их разработки для Фау-2 и других реактивных снарядов. Еще в 1935 г. государственные научно-исследовательские учреждения разрабатывали жидкостно-реактивный двигатель с тягой 295 кг. Этот двигатель был успешно испытан на стенде в Куммерсдорфе. Позднее двигатель был установлен под фюзеляжем самолета Юнкерс «Юниор» с целью испытаний на центрифуге в имитированных летных условиях.
Первые летные испытания двигателя были проведены на самолете He-112 весной 1937 г. Двигатель устанавливался в хвостовой части фюзеляжа. Летные испытания прекратились после аварии самолета при вынужденной посадке.
Работы над созданием ракетных двигателей продолжались в научно-исследовательском институте в Пеенемюнде, где Дальмайером был сконструирован жидкостно-реактивный двигатель с тягой 1000 кг при продолжительности работы 30 сек. Этот двигатель предполагалось использовать в качестве стартового ускорителя. В связи с тем, что в качестве окислителя применялся жидкий кислород (А-штофф), двигатель не был принят на вооружение, хотя в 1939— 1940 гг. он прошел серию летных испытаний в Пеенемюнде на самолете He-111, на котором устанавливались два двигателя. В качестве стартового ускорителя был принят двигатель фирмы «Вальтер», в котором использовалась перекись водорода (Т-штофф).
Следующей ступенью в развитии ракетных двигателей явилось создание жидкостно-реактивного двигателя для истребителя с продолжительностью работы 5 мин., обеспечивающего набор высоты 12 000 м в течение 2 мин. Двигатель фирмы «Вальтер» , удовлетворяющий этим требованиям, оказался более пригодным дли производства, чем двигатель научно-исследовательского института в Пеенемюнде. Двигатель фирмы «Вальтер» был установлен на самолете He-176, который совершил первый полет в июне 1939 г. Двигатель научно-исследовательского института в Пеенемюнде был установлен на самолете He-112, на котором он имел продолжительность работы около 2 мин. Этот самолет совершил несколько полетов, прежде чем разрушиться при аварии.
Г. Вальтер приступил к разработке жидкостно-реактивных двигателей в 1937г. Первый двигатель, разработанный н качестве основной силовой установки для самолетов, развивал тягу 500 кг и имел обозначение HWK.R.I. Как уже упоминалось, этот двигатель в начале 1939г. был установлен на самолете He-176. Двигатель HWK.R.I работал на монотопливе — перекиси водорода. В качестве катализатора использовался калий или перманганат кальция. Двигатели головной серии, получившие обозначение HWK.R.II, были испытаны на самолете Me-163V-l и Me-163V-2. Однако этот двигатель был опасен в эксплуатации, в связи с чем он был полностью переделан. Для нового двигателя в качестве горючего использовался С-штофф (гидрат гидразина и метиловый спирт). Двигатель работал при более высоких температурах. Он был запущен в серийное производство и получил обозначение 109-509А. Двигатель применялся на истребителе Me-163B и развивал тягу в пределах 200—1700 кг. Дальнейшим развитием данного двигателя явился двигатель 109-509С, имевший вспомогательную крейсерскую камеру сгорания и развивавший «максимальную тягу 2000 кг. Этот двигатель был испытан в 1944 г. на самолете Me-163V-6, являвшемся опытным образцом самолета Ме-163С. Кроме того, в серийном производстве находились ракетные двигатели 109-500, 109-501 и 109-502, имевшие соответственно тягу 545, 1000 и 1450 кг, которые использовались в качестве стартовых ускорителей.
Фирма BMW также принимала участие в разработке жидкостно-реактивных двигателей. Фирмой был построен двигатель BMW 718, работающий на двухкомпонентном топливе с тягой 1230 кг в течение 3 мин. Двигатель BMW 718 применялся в комбинации с турбореактивным двигателем BMW 003A на опытном истребителе Ме-262В-1. Комбинированная силовая установка имела обозначение BMW 003R.
АНГЛИЯ
Фирма "Армстронг-Сиддли"В 1946 г. фирма получила заказ на разработку ракетного двигателя с тягой 910 кг для применения в качестве ускорителя при наборе высоты. В соответствии с этим заказом фирмой был разработан жидкостно-реактивный двигатель «Снарлер», работающий на смеси метилового спирта с водой и окислителе — жидком кислороде. Первые испытания двигателя «Снарлер» на стенде были начаты 11 ноября 1947 г., а его испытание с автоматической системой управления топливными помпами имело место в феврале 1950 г.
Для проведения летных испытаний двигатель «Снарлер» был установлен в хвостовой части фюзеляжа самолета «Хоукер» Р.1072. Этот самолет совершил первый полет 20 ноября 1950 г. Двигатель «Снарлер» увеличивал скороподъемность самолета Р. 1072 на высоте 9200 м в пять раз. Разработка двигателя «Снарлер» была закончена в 1952 г., после чего фирма приступила к разработке более совершенного жидкостно-реактивного двигателя, предназначенного для применения в качестве ускорителя при взлете и наборе высоты и получившего наименование «Скример». По-видимому, на этом двигателе в качестве топлива используется керосин, а в качестве окислителя — жидкий кислород, комбинация, первоначально применявшаяся на двигателе «Снарлер». Применение керосина и жидкого кислорода позволило бы получить высокое значение удельной тяги.
ЯПОНИЯ
В 1944 г. Япония получила от Германии право на производство жидкостно-реактивного двигателя Вальтер 109-509, который был пущен в производство и получил обозначение Кг-10 или Току Mk 2. Двигатель устанавливался на пилотируемом самолете-снаряде Ока 11 и истребителе Мицубиси Ki 200 или J8M1.
ФРАНЦИЯ
Фирма SEPR
(Общество по исследованию реактивных двигателей).Французские успехи в области ракетных двигателей для истребителей-перехватчиков и управляемых снарядов почти полностью зависят от фирмы SEPR, специализирующейся на жидкостно-реактивных двигателях, работающих на двухкомпонентном топливе. Для управляемых снарядов фирмой создан ЖРД с тягой 1250кг и временем работы 14 сек. Этот двигатель применяется на экспериментальном снаряде Матра М.04, имеющем максимальную скорость 1760 км/час.
Первым ЖРД для применения на истребителях-перехватчиках является двигатель SEPR-251, проходивший летные испытания на истребителях SO-6025 и SO-6026 «Эспадон». В качестве горючего для этого двигателя используется этиловый спирт или керосин, а в качестве окислителя — азотная кислота. Двигатель имеет максимальную тягу 1360 кг. На истребителе SO-9000 «Тридан», проходящем в настоящее время | летные испытания, применена строенная установка из двигателей SEPR-251.
США
Фирма "Райт"
Филиал фирмы «Райт»—фирма «Кертисс-Райт», производящая воздушные винты, — занят разработкой ЖРД с регулируемой тягой, предназначенного для установки на экспериментальный самолет Белл Х-2. Этот двигатель, получивший обозначение XLR-25, развивает тягу 5450 кг.
Фирма "Риэкшн Моторс"
Фирма «Риэкшен моторе» была создана в декабре 1941 г. с целью продолжения предвоенных работ четырех членов американского ракетного общества. Она, по-видимому, имеет наибольший опыт в области создания жидкостно-реактивных двигателей, чем какая-либо другая фирма в мире. Фирма построила большое количество опытных ЖРД. Для различных типов топлив и осуществляет серийное производство двигателей как для управляемых снарядов массового производства, так и для экспериментальных реактивных снарядов, как Мартин «Викинг» и Конвэр МХ-774 (последний имеет ЖРД с тягой 3640 кг).
На самолетах наибольшее применение нашел двигатель модели 6000С4, имеющий в ВВС обозначение XLR-11. Этот двигатель работает на этиловом спирте и жидком кислороде. Он имеет четыре камеры сгорания, которые могут включаться одновременно или отдельно, независимо друг от друга. Максимальная тяга двигателя составляет 2720 кг на всех высотах. Двигатель XLR-11 установлен на экспериментальных самолетах Белл Х-1 и Рипа-блик XF-91.
Другим самолетным жидкостно-реактивным двигателем является двигатель XLR-8 с тягой 2720 кг, установленный на экспериментальном самолете Дуглас «Скайрокет». Наиболее мощным является двигатель XLR-10, имеющий одну камеру и развивающий тягу 9300 кг. Этот двигатель используется на экспериментальном реактивном снаряде Мартин «Викинг». С другой стороны, наиболее маломощным является разработанный фирмой в последнее время двигатель XLR-32-RM, имеющий вес всего 5 кг. Он установлен на лопастях несущих винтов вертолетов Роторкрафт RH-1 «Пинуил» и Келлет КН-15. Двигатель устанавливался также на концах лопастей несущих винтов вертолета Сикорский HRS-2 с целью увеличения мощности силовой установки при взлете.