Березняк-Исаев БИ-1 - Bereznyak-Isayev BI-1
| БИ-1 | |
|---|---|
|
|
| БИ-1 | |
| Роль | Истребитель |
| Производитель | ОКБ-293 |
| Дизайнер | AYBereznyak и AMIsayev |
| Первый полет | 15 мая 1942 г. |
| На пенсии | 9 марта 1945 г. |
| Основной пользователь | Советские ВВС |
| Количество построенных | 9 |
БИ-1 был советским ближним с ракетным двигателем перехватчиком во время Второй мировой войны.
Ранний дизайн
Советское исследование и разработка ракетного двигателя самолет начались с Сергеем Королев «s ГИРДОМ-6 проектом в 1932 г. Его интерес к стратосферному полету также совместно с маршалом Михаилом Тухачевским , который поддерживал эту раннюю работу. После долгой серии беспилотных испытаний транспортных средств ракетный самолет Королева РП-318-1 поднялся в воздух 28 февраля 1940 года. Той весной в ЦАГИ состоялась конференция главных конструкторов самолетов ЦАГИ ( ЦАГИ - Центр́льный аэрогидродинами́ческий институт́т - Центральный аэрогидродинамический институт). тема ПВРД и ракетных двигателей. 12 июля СНК ( Совет Народных Комиссаров - совет народных комиссаров) призвал к разработке высокоскоростного стратосферного самолета.
Конструктор самолетов, начальник ОКБ-293 Виктор Федорович Болховитинов посетил конференцию ЦАГИ вместе с двумя его ведущими инженерами А.Я. Березняк и А.М. Исаев . Молодой Березняк произвел впечатление в 1938 году своей конструкцией высокоскоростного самолета, который, как считали некоторые, мог побить мировой рекорд скорости. Березняк и Исаев были в восторге от идеи создания ракетного самолета, и их «покровитель» Болховитинов одобрил. К осени 1940 года они смогли показать товарищу-инженеру Борису Чертоку эскизный проект «Проекта G». Конструкция, состоящая в основном из фанеры и дюралюминия, имела взлетную массу 1500 кг (3300 фунтов), и они планировали использовать новый ракетный двигатель 13,734 кН (3088 фунтов силы), разрабатываемый в РНИИ ( Ракетный научно-исследовательский центр). Skiy Institut - НИИ реактивных двигателей). Чертока поразило то, что самолет почти вертикально набирал высоту.
Березняк, Исаев и Черток посетили РНИИ в марте 1941 года, но новый ракетный двигатель еще не работал. Двигатель был разработан Леонидом Душкиным , создавшим РД-А-150 для Королевского РП-318-1 . Оснащенный тракторным керосином и красной дымящей азотной кислотой , он не дотягивал до ожидаемой тяги в 13,74 кН (3090 фунтов силы), а D-1-A-1100, как ожидалось, достигал 10,8 кН (2400 фунтов силы). Буква «А» обозначала азотную кислоту («Азотнокислотный» по-русски), а буква «К» - жидкий кислород («Кислорода» по-русски), различие необычайной важности и противоречия среди советских ученых-ракетчиков. Топливный насос турбинного двигателя Душкина приводил в движение горячим газом и паром из небольшой камеры сгорания, питаемой ракетным топливом, смешанным с водой, но эта система была усовершенствована несколько лет спустя для двигателя РД-2М .
D-1-A-1100 изготовлен из стали S54 (12% -ный хромовый сплав). В то время российские ракетные двигатели создавались по типичной для авиации технологии изготовления поршневых двигателей, весили 48 кг (106 фунтов), их можно было разбить на отдельные секции из кованой стали - коническая головка с 60 центробежными форсунками, цилиндрическая камера, а сопло - соединены болтами и медными прокладками. Он зажигался нихромовой свечой накаливания, позже замененной карбидом кремния, и регенеративно охлаждался обоими порохами, стенки камеры - спиральным потоком поступающего топлива (керосина), а секция сопла - потоком окислителя (азотной кислоты).
Развитие военного времени
21 июня Исаев предложил новую конструкцию с использованием сжатого воздуха вместо насоса для подачи топлива в двигатель. На следующий день в результате операции «Барбаросса» Советский Союз вступил во Вторую мировую войну, и ракетный перехватчик внезапно стал важным. Березняк и Исаев приступили к новому, более детальному проектированию, которое они закончили за три недели. 9 июля Болховитинов и его команда project-G встретились с Андреем Костиковым, руководителем РНИИ. Душкину не понравилась идея обойтись без топливного насоса, но они поддержали план и подписали письмо, которое в конечном итоге было показано Иосифу Сталину . После доклада в Кремле им было приказано построить самолет, и на это было дано всего 35 дней. Официальный заказ датирован 1 августа, но работы начались в конце июля. Инженеры получили отпуск к семьям, а потом буквально жили на заводе, пока самолет не был закончен.
Новый дизайн назывался «БИ» от « Ближний Истребитель», но все понимали, что буквы обозначают его изобретателей: Березняка и Исаева. Первоначальный план включения четырех пулеметов был заменен конструкцией с парой 20-мм (0,79 дюйма) пушек ШВАК . Новый самолет представлял собой низкоплан длиной 6,4 м (21 фут) с размахом крыла 6,5 м (21 фут) и расчетной взлетной массой 1650 кг (3640 фунтов) (сухая масса 805 кг (1775 фунтов). и имел максимальную пороховую нагрузку 705 кг (1554 фунта). Двигатель D-1-A-1100 был способен дросселировать от 400 кг до 1100 кг, а с 705 кг (1554 фунта) топлива двигатель мог работать в течение почти две минуты.
Для создания первых двух прототипов (БИ-1 и БИ-2) работали круглосуточно местные мебельные рабочие. Обшивка представляла собой фанеру толщиной 2 мм (0,08 дюйма) со склеенным тканевым покрытием. Элероны, руль высоты и руль направления были обтянуты тканью, а закрылки - дюралюминиевыми. В носовой части находились 5 баллонов со сжатым воздухом и 2 баллона с керосином. В кормовой части находились 5 баллонов со сжатым воздухом и 3 баллона с азотной кислотой.
Созданные под давлением 60 бар (6000 кПа) резервуары были изготовлены из высокопрочной хромомарганцево-кремнистой стали (« Хромансил »), которая не была особенно стойкой к коррозии. Таким образом, емкости для кислоты приходилось периодически заменять. Сжатый воздух также использовался для втягивания и развертывания шасси и для питания встроенной пушки.
1 сентября 1941 года БИ-1 был закончен и готов к планирующим испытаниям летчиком Борисом Н. Кудриным, так как двигатель Душкина еще не был готов. Спустя несколько недель конкурирующий авиаконструктор А.С. Яковлев взял на себя задачу отбуксировать прототип в ЦАГИ для испытаний в аэродинамической трубе. Это встревожило команду Болховитинова, потому что у их покровителя сложная история с Яковлевым, но Александр Сергеевич и авиаконструктор Илья Флоров изучили результаты испытаний и дали им дельные советы по улучшению. Нестабильность по рысканью была исправлена за счет увеличения руля направления и добавления двух круглых пластин к хвостовому стабилизатору.
Испытательные полеты на Урале
В октябре ОКБ-293 и РНИИ были эвакуированы на Урал вместе с большей частью военной промышленности Москвы. Команда Болховитинова находилась в Билимбае, а команда Душкина - в Свердловске, примерно в 60 км (37 миль). На берегу замерзшего озера Билимбай был построен испытательный стенд с динамометрической опорой для удержания БИ-1 во время испытаний двигателя. В команду был передан новый летчик-испытатель Григорий Яковлевич Бахчиванджи . Душкин все больше увлекался другой работой, в том числе собственным проектом РНИИ - ракетным самолетом Костиков-302 . Он поручил своему инженеру Арвиду Палло наблюдать за установкой и испытаниями ракетного двигателя.
Азотная кислота представляет собой постоянную проблему, разъедая детали, вызывая ожоги кожи и раздражение дыхательных путей. Резервуары с раствором карбоната натрия стояли поблизости для нейтрализации пролитой кислоты. 20 февраля 1942 года двигатель взорвался во время полного испытания системы. Секция сопла попала в озеро, а головка двигателя ударилась о спинку сиденья пилота, в результате чего Бахчыванджи ударился о приборный щиток и получил легкие травмы. Азотная кислота под давлением из сломанной линии пропеллента залила Палло. К счастью, сообразительные механики с головой окунули его в емкость с содовым раствором. Его лицо было желтым от характерных кислотных пятен, но очки спасли его от ослепления. Чтобы защитить пилота в будущем, к спинке сиденья была добавлена стальная пластина 5,5 мм (0,22 дюйма).
К апрелю 1942 года БИ-1 был готов к испытаниям на близлежащем аэродроме Кольцово. Была сформирована испытательная комиссия из представителей ОКБ-293, РНИИ и НИИ ВВС . 2 мая пилот позволил самолету подняться на высоту 1 м (3 фута 3 дюйма) с малой тягой.
15 мая в 19:02 (UTC) Бахчиванджи совершил первый настоящий полет БИ-1, достигнув высоты 840 м (2760 футов) и максимальной скорости 400 км / ч (220 узлов; 250 миль в час). Масса самолета была уменьшена до 1300 кг (2900 фунтов) (только 240 кг (530 фунтов) азотной кислоты и 60 кг (130 фунтов) керосина), а мощность двигателя была понижена до 4,9 кН (1100 фунтов). фунт-сила). Пилот выключил ракетный двигатель примерно через одну минуту, когда загорелся свет, который указывал на перегрев. При посадке самолет слишком быстро снизился из-за недостаточной скорости движения, сломав при приземлении основные стойки шасси. Пилот не пострадал и сообщил, что, за исключением грубой посадки, самолет справился хорошо. Полет длился всего 3 минуты 9 секунд.
В июле Душкин отозвал Палло для участия в работе над проектом «302», а Болковитинов попросил Исаева взять на себя и освоить технологию ракетных двигателей на жидком топливе. Исаев получил разрешение посетить Валентина Глушко , ведущего советского специалиста по ракетным двигателям, который тогда работал в специальной лаборатории для политзаключенных . Глушко обучил Исаева сложной методике расчета теплообмена камеры и конструкции двигателя, разработанной им самим и Фридрихом Цандером в начале 1930-х годов. Система подачи топлива Исаева была простой, но она создавала неравномерное давление топлива, которое уменьшалось по мере использования сжатого воздуха. Болковитинов и его инженеры боролись с этой проблемой, создав регуляторы давления и даже поршневой топливный насос, приводимый в действие сжатым воздухом, но ни одно из этих усовершенствований не было реализовано.
Слишком поврежденный кислотой, чтобы летать безопасно, БИ-1 был списан, и был подготовлен второй прототип БИ-2. Бакчиваджи совершил второй полет 10 января 1943 года, достигнув высоты 1100 м (3600 футов), но с дросселированием двигателя до максимальной скорости 400 км / ч (220 узлов; 250 миль в час). Первый полет проходил с опущенным шасси, и наблюдалась некоторая вибрация. Для второго полета шасси убирали, вибрации на той же скорости не наблюдалось.
Третий полет совершил 12 января (по некоторым источникам 10 февраля) временный летчик-испытатель Константин Груздев, пока Бахчиванджи консультировал Костикова по проекту «302». На этот раз был открыт двигатель до полной тягой 10,79 кН (2430 фунтов ф ) и со скоростью 675 км / ч (364 кН; 419 миль / ч) была достигнута и максимальная высота 2190 м (7190 футов). Зимой шасси меняли с колес на лыжи. В одном из полетов Груздева при взлете сломалась одна лыжа, но он смог благополучно приземлиться. Бахчиванджи вернулся, чтобы совершить полеты на третьем прототипе БИ-3 11 марта, 14 марта и 21 марта, достигнув максимальной высоты 4000 м (13000 футов) с максимальной скоростью набора высоты 83 м / с (16300 футов / мин). .
Полет 21 марта проходил с полной загрузкой боеприпасов, однако на большинстве БИ не было оружия, и хотя в некоторых отчетах утверждается, что БИ-4 использовался для испытаний боевых боеприпасов, стрельба из оружия в полете не производилась. Также сообщается, что модель БИ-4 должна была использоваться в качестве шаблона для серийного производства от 30 до 50 самолетов БИ-ВС на заводе Андрея Москалева , при этом Москалев усилил спаренную пушку ШВАК зарядом в десять термитных бомб.
27 марта во время маловысотного испытательного полета БИ-1, пилотируемый Бахчиванджи, совершил пикирование на 45 градусов и врезался в землю, убив Бахчиванджи. Авария остановила летные испытания, и началось длительное расследование. В конце концов, после испытаний в аэродинамической трубе было определено, что БИ-1 потерял управление из-за трансзвукового воздействия на регуляторы / стабилизаторы тангажа. Оценки конечной скорости Бахчиванджи варьируются от 800 до 900 км / ч (от 430 до 490 узлов; от 500 до 560 миль в час), но регистрирующие приборы были слишком повреждены аварией для надежного измерения. 27 марта считается черным днем в истории советской авиации, а также датой гибели Юрия Гагарина в результате крушения МиГ-15УТИ . В 1973 году Бахчиванджи посмертно присвоено звание Героя Советского Союза .
Возвращение в Москву, паровоз Исаева
В мае 1943 года ОКБ-293 вернулось из эвакуации и развернуло работу в Химках, пригороде Москвы. 18 мая Болховитинов написал подробный доклад «О ракетных самолетах и дальнейших перспективах». Он подчеркнул необходимость изучения опасного режима «шокового сваливания» и безопасного перехода через околозвуковую скорость и за ее пределы. Он предложил цель создать новый ракетный самолет, способный развивать скорость 2000 км / ч (1100 узлов; 1200 миль в час).
В следующем году Болховитинов выпустил еще пять самолетов, от БИ-5 до БИ-9. Весной 1944 года БИ-6 был оснащен парой прямоточных воздушно-реактивных двигателей ДМ-4 Игоря Александровича Меркулова . В нем не было ракетного двигателя, поэтому его буксировали в воздух. Пилот Борис Кудрин трижды летал на БИ-6, но так и не смог запустить оба ПВРД одновременно. Самолет доставлен в ЦАГИ для дальнейших испытаний в аэродинамической трубе Т-101. Вспомогательный двигатель ДМ-4 испытывался также на истребителе Як-7б .
С потерей двигателя Д-1-А-1100 Исаев приступил к проектированию нового двигателя. РД-1 был закончен и испытан в октябре 1944 года. По общему виду двигатель был такой же, как у Душкина, но с многочисленными улучшениями. Исаев вылепил профили из нержавеющей хромистой стали 12Х13 (хром 13%, содержание углерода 0,12%). Головка имела 85 закрученных форсунок, расположенных в виде сот, что способствовало улучшению смеси топлива и окислителя. Также вместо свечи накаливания использовался более надежный электродуговый стартер. Исаев также улучшил регенеративное охлаждение, увеличив скорость потока вокруг сопла.
БИ-7 летал дважды с двигателем РД-1, 24 января и 9 марта 1945 года. Палло сообщает, что во время январского полета произошла авария с шасси. Помимо нового двигателя, в конструкцию самолета были внесены различные изменения: увеличенный руль направления, меньший ложный киль и другие галтели крыла. Во время испытательных полетов летчик Борис Кудрин заметил трепетание хвоста . 29 мая летчик М.К. Байкалов провел испытания БИ-7 в режиме планера, без запуска двигателя, флаттер не обнаружен. В этот момент самолет был слишком разъеден азотной кислотой, чтобы снова летать, и он был списан. Для дальнейшего исследования проблемы флаттера БИ-5 был модифицирован так же, как БИ-7 (но без двигателя), и испытан в полетах на планере; однако проблема не была воспроизведена.
После отправки БИ-6 в ЦАГИ БИ-9 был принят на вооружение в качестве замены (обозначен цифрой 6 на хвосте). На нем летали Борис Кудрин и М.А. Байкалов, он участвовал в испытаниях планеров с увеличенной массой полезной нагрузки. Судьба БИ-8 неизвестна.
С появлением турбореактивных самолетов в середине 1940-х годов стала очевидной бесперспективность дальнейшего развития ракетной авиации в целом и БИ в частности, в первую очередь из-за ограниченного времени полета.
Однако опыт, накопленный КБ Болховитинова, стал бесценным, а выпускники КБ стали видными деятелями советской ракетно-космической техники. Два инженера БИ стали основоположниками двух конструкторских школ: Березняк основал ОКБ-155, ведущее конструкторское бюро СССР по разработке крылатых ракет , а Исаев стал основателем ОКБ-2, специализирующегося на жидкостном топливе малой и средней тяги. ракетные двигатели для ракет и космических аппаратов.
Полеты с питанием
БИ 12 раз пролетел с двигателем, семь раз - с двигателем Душкина Д-1-А-1100, трижды - с ПВРД ДМ-4 и дважды - с ракетным двигателем Исаева РД-1.
| Дата | Модель | Пилот | Тяга, кгс | Время горения, с | Высота, м | Скорость, км / ч | Набор высоты, м / с |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 мая 1942 г. | БИ-1 | Бахчиванджи | 4,9 кН (1100 фунтов-силы) | 13 | 1 м (3 фута 3 дюйма) | - | - |
| 15 мая 1942 г. | БИ-1 | Бахчиванджи | 5,886 кН (1323 фунт-силы) | 66 | 840 м (2760 футов) | 400 км / ч (220 узлов; 250 миль / ч) | 23 м / с (4500 футов / мин) |
| 10 января 1943 г. | БИ-2 | Бахчиванджи | 7,848 кН (1764 фунта-силы) | 63 | 1100 м (3600 футов) | 400 км / ч (220 узлов; 250 миль / ч) | - |
| 12 января 1943 г. | БИ-2 | Груздев | 10,79 кН (2430 фунтов-силы) | 58 | 2190 м (7190 футов) | 675 км / ч (364 узлов; 419 миль / ч) | - |
| 11 марта 1943 г. | БИ-3 | Бахчиванджи | 10,79 кН (2430 фунтов-силы) | 80 | 4000 м (13000 футов) | 600 км / ч (320 узлов; 370 миль / ч) | 82 м / с (16100 футов / мин) |
| 14 марта 1943 г. | БИ-3 | Бахчиванджи | 10,79 кН (2430 фунтов-силы) | 84 | 3000 м (9800 футов) | ~ 650 км / ч (350 узлов; 400 миль / ч) | - |
| 21 марта 1943 г. | БИ-3 | Бахчиванджи | 10,79 кН (2430 фунтов-силы) | 30 | 3000 м (9800 футов) | 550 км / ч (300 узлов; 340 миль / ч) | 160 м / с (31000 фут / мин) |
| 27 марта 1943 г. | БИ-3 | Бахчиванджи | 10,79 кН (2430 фунтов-силы) | 89 | 2000 м (6600 футов) | > 800 км / ч (430 узлов; 500 миль / ч) | - |
| Весна 1944 г. | БИ-6 | Кудрин | - | - | - | - | - |
| Весна 1944 г. | БИ-6 | Кудрин | - | - | - | - | - |
| Весна 1944 г. | БИ-6 | Кудрин | - | - | - | - | - |
| 24 января 1945 г. | БИ-7 | Кудрин | 10,79 кН (2430 фунтов-силы) | 72,3 | 1250 м (4100 футов) | 587 км / ч (317 узлов; 365 миль / ч) | 87 м / с (17100 футов / мин) |
| 9 марта 1945 г. | БИ-7 | Байкалов | 10,79 кН (2430 фунтов-силы) | 73 | 3500 м (11500 футов) | 550 км / ч (300 узлов; 340 миль / ч) | - |
Операторы
Характеристики
Данные из
Общие характеристики
- Экипаж: 1
- Длина: 6,40 м (21 фут 0 дюймов)
- Размах крыла: 6,48 м (21 фут 3 дюйма)
- Высота: 2,06 м (6 футов 9 дюймов)
- Площадь крыла: 7 м 2 (75 кв. Футов)
- Пустой вес: 805 кг (1775 фунтов)
- Максимальный взлетный вес: 1650 кг (3638 фунтов)
- Силовая установка: 1 жидкостный ракетный двигатель Душкин Д-1А-1100, тяга 10,79 кН (2430 фунтов силы)
Спектакль
- Максимальная скорость: 800 км / ч (500 миль / ч, 430 узлов) оценочно
- Диапазон: 1000 км (620 миль, 540 миль)
- Практический потолок: 12000 м (39000 футов)
Вооружение
- Орудия: две носовые 20-мм пушки ШВАК, 45 выстрелов на пушку, две ракеты РС-82.
Смотрите также
Рекомендации
- Черток, Борис, Ракеты и люди: Том 1 , Серия истории НАСА, 2005.
- Душкин, Леонид С., «Экспериментальные исследования и планирование проектирования в области жидкостных ракетных двигателей», Очерки истории ракетной техники и космонавтики , НАСА, 1977.
- Исаев А.М. Первые шаги к космическим двигателям // Машиностроение.
- Локтев А. Четыре встречи с Арвидом Палло (Четыре интервью с Арвидом Палло), Вестник , № 18, 1999.
- Палло, Арвид, «Ракетный Истребитель БИ-1 (Ракетный истребитель)», Космонавтика прошлого
- Евтифьев М.Д. Огненные крылья. История реактивной авиации в СССР 1930–1946. Москва, 2005.
- Салахутдинов Г.М., Развитне Методов Теплозащиты Жидкостных Ракетных Двигателей , Наука, 1984.
- Иллюстрированная энциклопедия воздушных судов (часть работы 1982-1985), 1985, Orbis Publishing.
внешняя ссылка
- Ле Березняк-Исаев Б.И. Статья (на французском языке) с коллекцией фотографий.
- BI Статья (на русском языке) с фотографиями, в том числе картинками приборной панели и пушки.
- Арвид Палло Российский архивный институт (РГАНТД) - дань уважения Арвиду Палло. С таблицей запусков событий.
- Видео Видеоматериал испытательных полетов BI.