Ракетный высотный разведчик DFS 346

[is2006]

DFS 346
Ракетный высотный разведчик

Немецкий институт исследований в области планеризма DFS (Deutsches Forschungsinstitut für Segelflug) в годы войны разработал несколько экспериментальных летательных аппаратов с ракетным движителем. Одним из самых выдающихся германских проектов, вплотную приблизившихся к преодолению скорости звука, стал DFS 346. Еще осенью 1944 г. Техническое Бюро Люфтваффе (RLM) составило задание на разработку самолета, способного достигнуть крейсерской скорости М=2 и высоты 35000 м. Экспериментальный DFS 346, оснащенный двухкамерным ракетным двигателем Walter HWK 109-509C тягой 2000 кгс (19,6 кН), предназначался для ведения разведки. Заказ выполняла фирма "Зибель" (Siebel).
По расчетам доктора Феликс Кратча, главного конструктора проекта, DFS 346 на высоте 20 км мог достичь скорости М=2,6. Пилот должен был находиться в положении лежа, лицом вниз в герметичной отделяемой кабине.
Шасси DFS-386 не имел и должен был садиться на центральную лыжу. Запас топлива обеспечивал лишь непродолжительное время работы двигателя. Для увеличения продолжительности полета можно было отключить одну из камер двигателя, что, хотя и не сильно, но сказывалось на скорости.

Немцы успели построить несколько моделей и даже приступили к созданию самолета. Единственный экземпляр этого самолета на конечной фазе постройки был уничтожен в апреле 1945 года.

В 1946 г. по указанию Советского правительства группа немецких конструкторов под руководством Г. Рессинга продолжила эту работу. 29 сентября 1946 г. первый экземпляр самолета выкатили из сборочного цеха авиационного завода в Галле. После наземных испытаний его демонтировали и отправили в СССР.

В октябре 1946 года немецкие специалисты фирм "Юнкерс" (г. Дессау) и "Зибель" (г. Галле) прибыли на завод № 458 - поселок Иваньково Кимрского района Калининской области (почтовое отделение Подберезье; ныне - г.Дубна). Основными задачами созданных здесь ОКБ было продолжение проектных и экспериментальных работ, начатых еще в Германии в 1945-1946 годах; разработка новых типов реактивных самолетов и экспериментальной сверхзвуковой летающей лаборатории. В частности, ОКБ-2 - по проектированию и освоению экспериментальных самолетов с жидкостным ракетным двигателем во главе с главным конструктором Гайнцем Рессингом и его заместителем А.Я.Березняком.

ОКБ-2 занималось разработкой, изготовлением и испытанием экспериментального самолета 346 с двухкамерным ЖРД с целью достижения околозвуковых скоростей и изучения поведения самолета в этой области, исследования нагрузок и их распределения. Для этой цели самолет 346 оснащался большим количеством различных датчиков, многие из которых создавались в лабораториях ОКБ-2.
Самолет "346" представлял собой моноплан с крылом стреловидностью 45°. Конструкция - металлическая, за исключением герметической кабины летчика, имевшей деревянный каркас.

На самолете не было привычного, выступающего из фюзеляжа фонаря кабины. Для максимального снижения лобового сопротивления летчика решили расположить в фюзеляже в лежачем положении. Кроме уменьшения поперечных размеров фюзеляжа, эта компоновка позволяет пилоту переносить большие перегрузки, чем при обычной схеме.
Пилотский отсек был отделен от основной части фюзеляжа воздухонепроницаемой перегородкой. Прозрачный фонарь из плексигласа выдвигался вперед, чтобы летчик мог попасть в самолет.
Самолет имел оригинальную систему аварийного спасения летчика. Гермокабина соединялась с фюзеляжем на взрывных болтах и, в случае необходимости, могла быть отделена от самолета. К задней стенке кабины был прикреплен парашют, стабилизирующий ее падение после отделения. На высоте 3000 м автоматически включалась система катапультирования человека, фонарь отделялся и летчик вместе с ложем выбрасывался из кабины. На высоте 1500 м раскрывался парашют летчика.

Система спасения обеспечивала покидание самолета даже в том случае, если летчик был без сознания. В этой ситуации отделение гермокабины осуществлялось автоматически - включался электрозапал взрывных болтов.
Крыло самолета имело постоянный профиль NACA с относительной толщиной 12%. Конструкция крыла - однолонжеронная, с толстой работающей обшивкой. На задней кромке располагались закрылки и двухсекционные элероны.
Стабилизатор - с изменяемым в полете углом установки (+ 2°)
Шасси было сделано в виде убираемой в фюзеляж лыжи. Отсутствие обычного колесного шасси объясняется тем, что самолет должен был подниматься на высоту подвешенным к самолету-носителю.

На "346" стояли два ЖРД фирмы "Вальтер" 509-109, смонтированные на общей раме. Топливные баки вмещали 552 л горючего и 1100 л окислителя. Из-за большого расхода топлива ракетным двигателем этого запаса хватало всего на несколько минут полета.
В СССР к испытаниям самолета готовились весьма тщательно. В связи с тем, что летчик должен был управлять самолетом в лежачем положении, в ЛИИ провели предварительные опыты по изучению особенностей пилотирования при такой компоновке, Для этого был использован серийный немецкий планер "Краних", переконструированный под лежачее положение пилота. По воспоминаниям летчика-испытателя М.Л.Галлая, летавшего на этой машине, горизонтальное положение оказалось весьма неудобным для пилотирования. Тем не менее возвращаться к обычной посадке пилота и делать выступающий из фюзеляжа фонарь кабины на "346" не стали, так как это заставило бы почти полностью перестроить самолет и, кроме того, вызвало бы увеличение аэродинамического сопротивления.
Там же, в ЛИИ, провели испытания отделяемой кабины и катапультирующего устройства. С этой целью кабину от "346" с манекеном летчика подвешивали под фюзеляжем бомбардировщика B-25 и сбрасывали в полете. Испытания прошли успешно.
Аэродинамические исследования в натурной трубе Т-101 ЦАГИ, начатые в марте 1947, показали, что на больших углах атаки происходит интенсивный срыв потока с концов крыла, быстро распространяющийся на всю его поверхность и приводящий к потере устойчивости. Этого следовало ожидать, так как по всему размаху стояли профили одного типа, что нежелательно для стреловидного крыла. Для устранения указанного недостатка на верхней поверхности крыла второго экземпляра "346" установили четыре вертикальных гребня, препятствующих перетеканию потока вдоль размаха.

Модель самолета была испытана также в первой в СССР скоростной аэродинамической трубе Т-106. Выяснилось, что на околозвуковых скоростях возможна потеря эффективности органов управления. Поэтому было рекомендовано не превышать М = 0,8.
После окончания аэродинамических экспериментов экземпляр, доставленный в 1946 г. из Германии, прошел испытания на статическую прочность.
Во второй половине 1948 г. в ОКБ-2 была завершена постройка планерного варианта самолета - "346-П". Он имел упрощенную конструкцию - без гермокабины, двигателя, топливных баков. Применение балласта позволяло изменять массу аппарата. С помощью "346-П" отрабатывалась техника отделения от самолета-носителя, проверялись устойчивость и управляемость аппарата при различных центровках, накапливался опыт пилотирования в лежачем положении и особенности посадки на лыжу. Испытывал "346-П" летчик-инженер Вольфганг Цизе (Wolfgang Ziese), бывший шеф-пилот на авиазаводе Зибеля, имевший 20-летний стаж полетов.
В 1946-1949 гг. на "346-П" были выполнены 4 полета. Аппарат подвешивали к самолету-носителю В-29, который поднимал его на заданную высоту, затем происходило расцепление, летчик-испытатель планировал к земле. Испытания проходили успешно, за исключением одного случая, когда Цизе не проконтролировал положение элеронов перед отделением от самолета-носителя. В результате "346-П" перевернулся через крыло, летчик с трудом смог выровнять машину.

Весной 1949 г. завод передал на испытания самолет "346-1". Он полностью соответствовал проекту, только вместо настоящего двигателя был установлен его макет. Масса самолета без топлива равнялась 3125 кг.
Все лето ушло на подготовку "346-1" к испытаниям на аэродроме в Теплом Стане. Первый полет состоялся 30 сентября 1949 г. Самолет подвесили под крылом В-29 и подняли на высоту 9700 м. После отсоединения от носителя, который пилотировали летчики А.А. Ефимов и Н.А. Замятин, В. Цизе начал полет со снижением. На высоте 2500...3000 м он выдвинул из фюзеляжа посадочную лыжу и начал приземление. Однако расчет на посадку был сделан неточно и самолет подошел к аэродрому со скоростью, значительно больше расчетной. При приземлении лыжа от удара сложилась и самолет начал скользить по полосе на фюзеляже. Система привязных ремней летчика оказалась ненадежной - Цизе бросило вперед, он ударился головой о каркас фонаря и потерял сознание. Травма оказалась не очень тяжелой, и после лечения в госпитале В. Цизе вновь вернулся к летной работе.
Поврежденный самолет отремонтировали. Пока В. Цизе находился на лечении, испытания "346-1" продолжил летчик П.И.Казьмин. В первом же полете лыжа не зафиксировалась в выпущенном положении и в момент касания земли сложилась. Однако на этот раз посадка производилась на снег и все закончилось благополучно. Некоторое время спустя Казьмин совершил второй полет. Посадка опять была неудачной, так как летчик приземлился до начала взлетно-посадочной полосы. Вновь потребовался ремонт.

Несмотря на сложности с приземлением, было сделано заключение, что пилотажные свойства самолета в целом удовлетворительные и можно приступать к основной части программы: полетам с включением двигателя. Для этого был подготовлен второй летный экземпляр - "346-3" с настоящим ЖРД.
Сборка "346-3" завершилась в мае 1950 г. От первого экземпляра он отличался измененной формой горизонтального оперения с уменьшенной толщиной профиля и большей стреловидностью. В результате этих мероприятий допустимая скорость "346-3" возросла до величины, соответствующей М = 0,9.
Специально для испытаний "346-3" примерно в 100 км к юго-востоку от Москвы, вблизи города Луховицы, началось строительство нового заводского аэродрома. Строительные работы, изготовление необходимого для испытаний оборудования и перевозка на новое место авиатехники заняли несколько месяцев.

В период подготовки самолета к полету с работающим двигателем ЖРД 109-510 была обнаружена коррозия баков, трубопровода и арматуры Т-окислителя. Поэтому были проведены большие исследовательские работы по выявлению причин появления коррозии и мерам борьбы с ней:
- произведена замена материалов,
- введена специальная антикоррозийная обработка деталей, арматуры, трубопровода и баков.
Необходимо отметить, что испытания экспериментального самолета 346 проводились в сложных полевых условиях на необорудованном аэродроме "Третьяково" (Луховцы) при отсутствии ангарных производственных помещений, отсутствии должного снабжения электроэнергией, водой, крайне необходимых для испытаний, и недостаточном качестве и размерах летного поля. Все эти обстоятельства затрудняли и усложняли эксплуатацию самолета, увеличивая возможность отказа его материальной части.
В начале 1951 г. оправившийся от травмы В. Цизе начал тренировочные полеты на планере "346-П", а 6 апреля совершил полет на "346-3" без включения двигателя. 15 августа 1951 г. Цизе впервые выполнил полет на "346" с использованием двигателя. Из-за ограничений по максимальной скорости использовалась только одна камера ЖРД, максимальная тяга двигателя при этом составляла 1570 кгс. Силовая установка была включена на высоте 7000 м через 1 мин 40 с после отделения от самолета- носителя. ЖРД проработал полторы минуты, затем были произведены планирующий полет и посадка.

Пилотирование самолета происходило в очень трудных условиях. При полете с работающим двигателем обнаружилась сильная боковая неустойчивость. И Цизе приходилось постоянно выравнивать крены элеронами. Ситуация усложнилась еще тем, что из-за плохой работы регулятора обогрева температура в кабине достигала 40° С и управлять самолетом в таких условиях было крайне трудно. По словам В. Цизе, он был на грани обморока.
После установки в кабине вентиляционных клапанов следующий полет (2 сентября) прошел вполне благополучно. Однако в третьем полете с включением двигателя произошла авария. Это случилось 14 сентября. Цизе отсоединился от самолета-носителя на высоте 9300 м. Включив двигатель, летчик продолжал набирать высоту, одновременно росла и скорость. После двух минут работы ЖРД скорость полета превысила 900 км/ч. Вскоре после этого Цизе сообщил по радио, что самолет потерял управление и падает. По приказу с земли он покинул самолет. Система спасения сработала безупречно. Отделение кабины произошло на высоте 6500 м, раскрылся стабилизирующий парашют, на высоте 3000 м катапультное устройство выбросило летчика из кабины, он приземлился на парашюте, повредив при этом ногу. Самолет же упал и сгорел вблизи деревни Смоленские Борки. (Летчик вскоре тяжело заболел и скончался. Его похоронили на кладбище поселка Иваньково. Впоследствии мать Цизе произвела его перезахоронение в Германии.)

Специалисты, занимавшиеся изучением причин аварии, не пришли к единому мнению. По одной версии, самолет попал в штопор из-за ошибки пилота, согласно мнению других, Цизе превысил допустимую максимальную скорость и в результате перераспределения давления на крыле и оперении потерял контроль над машиной.
В связи с тем, что при использовании менее чем половины максимальной тяги двигателя самолет развивал скорость более 900 км/ч, можно предположить, что при включении обеих камер сгорания он мог бы превысить скорость звука. Но несовершенство аэродинамической схемы не позволяло провести такое испытание

Несмотря на аварию самолета 346, поставленная при его испытаниях цель, с учетом ограничений ЦАГИ по скорости (до М=0,9), была достигнута. Проведенные испытания показали:
1 - хорошую безотказную работу жидкостного ракетного двигателя как у земли, так и в воздухе;
2 - безупречную работу средств спасения;
3 - возможность пилотирования летчика в лежачем положении, допускающем значительно большие перегрузки на организм летчика по сравнению с обычным положением;
4 - возможность посадки самолета с лыжным шасси на малоподготовленный аэродром на скорости до 330 км/час;
5 - высокую скороподъемность на всех высотах полета.
В процессе испытаний были достигнуты следующие показатели: максимальная высота полета - 12000-13000 метров максимальная скорость - 950 км/ч; максимальная скороподъемность - 100 м/с; предполагаемая скорость пикирования во время последнего полета с работающим ЖРД была сверхзвуковой.
После катастрофы с "346-3" испытательная программа была сначала приостановлена, а затем прекращена. По заключению экспертов продолжение полетов на имеющемся летном экземпляре самолета 346-1 не могло уже дать новых результатов, а совершенствование машины не представлялось возможным из-за старой материальной части.
Разработка самолета "346" явилась самой дорогостоящей программой опытного завода № 1. За период с апреля 1946 г. по сентябрь ">1951 г. на нее было затрачено 55 млн.руб. ОКБ-2 в апреле 1951 года переводится на завод №492 (Савелово). К концу 1953 г. ОКБ-2 было распущено, а все немецкие инженеры репатриированы в Восточную Германию.
http://www.aviarmor.net/aww2/aircraft_exp/germany/dfs346.htm

Тактико-технические данные экспериментального высотного разведчика DFS.346:
Длина - 11,85 м
Размах крыла - 8,98 м
Площадь крыла - 14,00 м (?)
Высота - 3,54 м
Вес пустого \ взлетный - ? \ 4300 кг
Скорость - 2270 км\ч
Дальность - 50 км
Потолок - 30500 метров
Двигатель - один ЖРД Walter 109-509C, тягой 2000 кгс
Экипаж - 1 человек

Потолок - 30 километров в 40-вые года - вот это да!!!
Интересно он реально поднимался на эту высоту, ведь это был бы мировой рекорд.