Березняк-Исаев BI-1
 | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Июль 2015 г. ) |
| БИ-1 | |
|---|---|
 | |
| БИ-1 | |
| Роль | Перехватчик |
| Производитель | ООН-293 |
| Дизайнер | AYБерезняк и АМИсаев |
| Первый полет | 15 мая 1942 г. |
| Ушедший на пенсию | 9 марта 1945 г. |
| Основной пользователь | Советские ВВС |
| Количество построенных | 9 |
Березняк -Исаев БИ-1 — советский ракетный перехватчик ближнего действия, разработанный во время Второй мировой войны.
Ранний дизайн
[ редактировать ]Советские исследования и разработки самолетов с ракетными двигателями начались с проекта Сергея Королева ГИРД -6 в 1932 году. Его интерес к стратосферным полетам разделял также маршал Михаил Тухачевский, который поддержал эту раннюю работу. После длительной серии беспилотных испытаний аппаратов Королевский ракетный самолет РП-318-1 поднялся в воздух 28 февраля 1940 года. Весной того же года в ЦАГИ ( ЦАГИ – Центра́льный аэрогидродинамический институт – Центральный аэрогидродинамический институт Центральный аэрогидродинамический институт) прошла конференция главных конструкторов самолётов. тема прямоточного воздушно-реактивного двигателя и ракетного движения. 12 июля Совет Народных Комиссаров призвал к разработке высокоскоростного стратосферного самолета.
Авиаконструктор и руководитель ОКБ-293 Виктор Федорович Болховитинов присутствовал на конференции ЦАГИ вместе с двумя своими ведущими инженерами А.Я. Березняк и А.М. Исаев . Молодой Березняк произвел впечатление в 1938 году конструкцией высокоскоростного самолета, который, как считалось, мог побить мировой рекорд скорости. Березняк и Исаев были увлечены идеей создания самолета с ракетным двигателем, а их «покровитель» Болховитинов одобрил. удалось показать К осени 1940 года коллеге-инженеру Борису Чертоку эскизный проект «Проекта Г». Конструкция, изготовленная в основном из фанеры и дюралюминия , имела взлетную массу 1500 кг (3300 фунтов), и планировалось использовать новый ракетный двигатель мощностью 13,734 кН (3088 фунтов силы), разрабатываемый в РНИИ ( «Ракетный научно-исследовательский институт»). ский институт – НИИ реактивных двигателей). Черток был поражен тем, что самолет мог подниматься почти вертикально.
Березняк, Исаев и Черток посетили РНИИ в марте 1941 года, но новый ракетный двигатель еще не работал. Двигатель спроектировал Леонид Душкин , изготовивший РД-А-150 для королевовского РП-318-1 . Приводимый в движение тракторным керосином и дымящей красной азотной кислотой , он не достиг ожидаемой тяги в 13,74 кН (3090 фунтов силы), а D-1-A-1100 должен был достичь 10,8 кН (2400 фунтов силы). Буква «А» обозначала азотную кислоту («Азотнокислотный» по-русски), а К — жидкий кислород («Кислородный» по-русски), что имело необычайную важность и вызывало споры среди советских ракетчиков. Турбинный топливный насос Душкина вызывал серьезные проблемы, приводимый в движение горячим газом и паром из небольшой камеры сгорания, питаемой ракетным топливом, смешанным с водой, но через несколько лет эта система была усовершенствована для двигателя РД-2М .
Д-1-А-1100 изготовлен из стали S54 (сплав с содержанием хрома 12%). На тот момент российские ракетные двигатели строились по типичной технологии производства авиационных поршневых двигателей, их масса составляла 48 кг (106 фунтов), их можно было разбить на отдельные секции из кованой стали - коническую головку с 60 центробежными форсунками, цилиндрическую часть. камера и сопло – соединены болтами и медными прокладками. Он воспламенялся с помощью нихромовой свечи накаливания, позже замененной на карбид кремния, и охлаждался регенеративно обоими порохами, стенки камеры - спиральным потоком поступающего топлива (керосина), а секция сопла - потоком окислителя (азотной кислоты).
Развитие военного времени
[ редактировать ]21 июня Исаев предложил новую конструкцию, использующую сжатый воздух вместо насоса для подачи топлива в двигатель. На следующий день операция «Барбаросса» привела Советский Союз во Вторую мировую войну, и ракетный перехватчик внезапно приобрел важное значение. Березняк и Исаев приступили к новому, более детальному проектированию, которое закончили за три недели. 9 июля Болховитинов и его команда проекта G встретились с Андреем Костиковым главой РНИИ . Душкин не был в восторге от идеи обойти конструкцию топливного насоса, но они поддержали этот 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 был датирован 1 августа, но работы начались в конце июля. Инженерам дали отпуск навестить свои семьи, а затем они буквально жили на заводе, пока самолет не был закончен.
Новая конструкция получила название «БИ» (от «Ближнего истребителя »), но все понимали, что буквы обозначают ее 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 моноплан с низкорасположенным крылом длиной 6,4 м (21 фут), размахом крыла 6,5 м (21 фут) и расчетной взлетной массой 1650 кг (3640 фунтов) (сухая масса 805 кг (1775 фунтов). и имел максимальную загрузку топлива 705 кг (1554 фунта). Двигатель Д-1-А-1100 мог дросселировать от 400 до 1100 кг, а при 705 кг (1554 фунта) топлива двигатель мог гореть в течение почти две минуты. [1]
Для создания первых двух прототипов (БИ-1 и БИ-2) круглосуточно работали местные мебельщики. Обшивка представляла собой фанеру толщиной 2 мм (0,08 дюйма) с проклеенным тканевым покрытием. Элероны, рули высоты и рули направления были обтянуты тканью, закрылки — дюралюминиевыми. В носовой части располагались 5 баллонов со сжатым воздухом и 2 баллона с керосином. В кормовой части находились 5 баллонов со сжатым воздухом и три баллона с азотной кислотой.
Резервуары, находящиеся под давлением 60 бар (6000 кПа), были изготовлены из высокопрочной хромомарганцево-кремниевой стали (« Хромансил »), не отличавшейся особой устойчивостью к коррозии. Таким образом, резервуары с кислотой приходилось периодически заменять. Сжатый воздух также использовался для уборки и раскрытия шасси, а также для питания встроенной пушки.
1 сентября 1941 года БИ-1 был завершен и готов к планирующим испытаниям летчиком Борисом Кудриным, поскольку двигатель Душкина еще не был готов. Несколько недель спустя,Конкурирующий авиаконструктор А. С. Яковлев взял на себя задачу отбуксировать прототип в ЦАГИ для испытаний в аэродинамической трубе. Это встревожило команду Болховитинова, поскольку у их покровителя была непростая история с Яковлевым, но Александр Сергеевич и авиаконструктор Илья Флоров изучили результаты испытаний и дали им дельные советы по улучшению. Неустойчивость по рысканью была исправлена за счет увеличения руля направления и добавления двух круглых пластин к хвостовому горизонтальному стабилизатору.
Тестовые полеты на Урале
[ редактировать ]В октябре ОКБ-293 и РНИИ были эвакуированы на Урал вместе с большей частью московской военной промышленности. Команда Болховитинова дислоцировалась в Билимбае, а команда Душкина - в Свердловске, примерно в 60 км (37 миль) от него. На берегу замерзшего озера Билимбай был построен испытательный стенд с динамометрической станиной для удержания БИ-1 во время испытаний двигателя. новый летчик-испытатель Григорий Яковлевич Бахчиванджи В команду был назначен . Душкин все больше был поглощен другой работой, в том числе собственным проектом РНИИ ракетного самолета Костиков-302 . Он поручил своему инженеру Арвиду В. Палло наблюдать за установкой и испытаниями ракетного двигателя. [2]
Азотная кислота представляла собой постоянную проблему, разъедая детали, вызывая ожоги кожи и раздражение дыхательных путей. Рядом стояли резервуары с раствором карбоната натрия для нейтрализации разливов кислоты. 20 февраля 1942 года двигатель взорвался во время полного испытания системы. Секция сопла вылетела в озеро, а головка двигателя ударилась о спинку сиденья пилота, отбросив Бахчиванджи о приборную панель и слегка травмировав его. Азотная кислота под давлением из сломанной линии пороха залила Палло. К счастью, сообразительные механики окунули его с головой в бак 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 толщиной 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) на малой тяге.
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) (загружено всего 240 кг (530 фунтов) азотной кислоты и 60 кг (130 фунтов) керосина), а мощность двигателя была снижена до 4,9 кН (1100 фунтов). фунт-сила). Пилот выключил ракетный двигатель примерно через минуту, когда загорелся индикатор, указывающий на его перегрев. При приземлении самолет снизился слишком быстро из-за недостаточной скорости движения, в результате чего при приземлении сломалось основное шасси. Пилот не пострадал и сообщил, что, если не считать жесткой посадки, самолет справился хорошо. Полет продолжался всего 3 минуты и 9 секунд.
В июле Душкин отозвал Палло для помощи в работе над проектом ракетного самолета «302», а Болковитинов попросил Исаева взять на себя и освоить технологию жидкотопливных ракетных двигателей. Исаев получил разрешение на посещение Валентина Глушко , ведущего советского специалиста по ракетным двигателям, работавшего тогда в специальной лаборатории для политзаключенных . Глушко научил Исаева сложным методикам расчета теплопередачи в стенках камеры и конструкции двигателей, разработанным 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 расходования сжатого воздуха. Болковитинов и его инженеры боролись с этой проблемой, сконструировав регуляторы давления и даже поршневой топливный насос с приводом от сжатого воздуха, но ни одно из этих усовершенствований не было реализовано.
Слишком поврежденный кислотой для безопасного полета, БИ-1 был списан, и был готов второй прототип БИ-2. Бакчиваджи совершил второй полет 10 января 1943 года, достигнув высоты 1100 м (3600 футов), но с двигателем, который все еще был дросселирован, до максимальной скорости 400 км / ч (220 узлов; 250 миль в час). Первый полет выполнялся с опущенным шасси, и наблюдалась некоторая вибрация. Во втором полете шасси было убрано, и на той же скорости вибрации не наблюдалось.
Третий полет совершил 12 января (по некоторым данным, 10 февраля) временный летчик-испытатель Константин Груздев, когда Бахчиванджи консультировал Костикова по проекту "302". На этот раз двигатель был открыт до полной тяги 10,79 кН (2430 фунтов- футов ), была достигнута скорость 675 км/ч (364 узлов; 419 миль в час) и максимальная высота 2190 м (7190 футов). Зимой шасси было переведено с колес на лыжи. В одном из полетов Груздева при взлете сломалась одна лыжа, но он смог благополучно приземлиться. Бахчиванджи вернулся для совершения полетов на третьем прототипе БИ-3 11, 14 и 21 марта, достигнув максимальной высоты 4000 м (13 000 футов) с максимальной скороподъемностью 83 м / с (16 300 футов / мин). .
Полет 21 марта проходил с полной загрузкой боеприпасов, однако большинство БИ не имели оружия, и хотя в некоторых сообщениях утверждается, что БИ-4 использовался для испытаний боевыми патронами, из орудий ни разу не было произведено стрельбы в полете. Сообщается, что модель БИ-4 также должна была быть использована в качестве образца для серийного производства от 30 до 50 самолетов БИ-ВС на заводе Андрея Москалева , при этом Москалев дополнит спаренную пушку ШВАК боекомплектом из десяти термитных бомб.
27 марта во время испытательного полета на малой высоте БИ-1, пилотируемый Бахчиванджи, вошел в пикирование под углом 45 градусов и врезался в землю, в результате чего Бахчиванджи погиб. [3] Авария положила конец летным испытаниям, и началось длительное расследование. В конце концов, после испытаний в аэродинамической трубе было установлено, что БИ-1 потерял управление из-за околозвукового воздействия на органы управления/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 записывающие приборы были слишком повреждены в результате крушения 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 было присвоено звание Героя Советского Союза .
Возвращение в Москву, паровоз Исаева
[ редактировать ]В мае 1943 года ОКБ-293 вернулось из эвакуации и развернуло работу в подмосковных Химках. 18 мая Болховитинов написал подробный доклад «О ракетной авиации и дальнейших перспективах». Он подчеркнул необходимость изучения опасного режима « шокового сваливания », а также безопасного перехода через околозвуковую скорость и за ее пределы. Он предложил 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 на БИ-6 установили пару Игоря А. Меркулова прямоточных воздушно-реактивных двигателей ДМ-4 . Он не содержал 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 доставили в ЦАГИ для дальнейших испытаний в аэродинамической трубе Т-101. Вспомогательный двигатель ДМ-4 также испытывался на истребителе Як-7б .
После утраты двигателя Д-1-А-1100 Исаев приступил к проектированию нового двигателя. РД-1 был закончен и испытан в октябре 1944 года. Общий вид двигателя был такой же, как у Душкина, но с многочисленными усовершенствованиями. Исаев изготовил секции из нержавеющей хромистой стали 12Х13 (13% хрома, 0,12% углерода). Головка имела 85 закрученных форсунок, расположенных в виде сот, что способствовало улучшению топливно-окислительной смеси. Вместо свечи накаливания здесь также использовался более надежный электродуговой стартер. Исаев также улучшил регенеративное охлаждение, увеличив скорость потока вокруг сопла.
БИ-7 дважды летал 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: увеличен руль направления, меньший фалькиль, иные галтели крыла. Во время испытательных полетов летчик Борис Кудрин заметил некоторое флипение хвостового оперения . 29 мая летчик М.К. Байкалов испытал БИ-7 в планерном режиме, без запуска двигателя, флаттера не обнаружено. В этот момент самолет был слишком разъеден азотной кислотой, чтобы снова летать, и 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 воспроизводилась.
После отправки БИ-6 в ЦАГИ на вооружение был принят в качестве замены БИ-9 (обозначен цифрой «6» на хвосте). Пилотируемый Борисом Кудриным и М.А. Байкаловым, он использовался в испытаниях планера с увеличенной полезной нагрузкой. Судьба БИ-8 неизвестна.
С началом появления в середине 1940-х годов турбореактивных самолетов стала очевидной бесперспективность дальнейшего развития ракетной авиации вообще и БИ в частности, прежде всего, из-за ограниченности полетного времени.
Однако опыт, накопленный ОКБ Болховитинова, оказался неоценимым, а выпускники ОКБ стали видными деятелями советской ракетно-космической техники. Два инженера БИ стали основателями двух конструкторских школ: Березняк основал ОКБ-155, которое было головным конструкторским бюро СССР по разработке крылатых ракет , а Исаев стал основателем ОКБ-2, специализировавшегося на жидкостных ракетах малой и средней тяги. ракетные двигатели для ракет и космических аппаратов.
Полеты с электроприводом
[ редактировать ]БИ совершил 12 полетов на тяге: семь раз с двигателем Д-1-А-1100 Душкина, трижды с прямоточными воздушно-реактивными двигателями 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 | Bakhchivandzhi | 4,9 кН (1100 фунтов силы) | 13 | 1 м (3 фута 3 дюйма) | – | – |
| 15 мая 1942 г. | БИ-1 | Bakhchivandzhi | 5,886 кН (1323 фунта-силы) | 66 | 840 м (2760 футов) | 400 км / ч (220 узлов; 250 миль в час) | 23 м/с (4500 футов/мин) |
| 10 января 1943 г. | БИ-2 | Bakhchivandzhi | 7,848 кН (1764 фунта-силы) | 63 | 1100 м (3600 футов) | 400 км / ч (220 узлов; 250 миль в час) | – |
| 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 в час) | – |
| 11 марта 1943 г. | БИ-3 | Bakhchivandzhi | 10,79 кН (2430 фунтов силы) | 80 | 4000 м (13000 футов) | 600 км / ч (320 узлов; 370 миль в час) | 82 м/с (16 100 футов/мин) |
| 14 марта 1943 г. | БИ-3 | Bakhchivandzhi | 10,79 кН (2430 фунтов силы) | 84 | 3000 м (9800 футов) | ~ 650 км / ч (350 узлов; 400 миль в час) | – |
| 21 марта 1943 г. | БИ-3 | Bakhchivandzhi | 10,79 кН (2430 фунтов силы) | 30 | 3000 м (9800 футов) | 550 км / ч (300 узлов; 340 миль в час) | 160 м/с (31000 футов/мин) |
| 27 марта 1943 г. | БИ-3 | Bakhchivandzhi | 10,79 кН (2430 фунтов силы) | 89 | 2000 м (6600 футов) | > 800 км / ч (430 узлов; 500 миль в час) | – |
| 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 в час) | 87 м/с (17 100 футов/мин) |
| 09 марта 1945 г. | БИ-7 | Baykalov | 10,79 кН (2430 фунтов силы) | 73 | 3500 м (11500 футов) | 550 км / ч (300 узлов; 340 миль в час) | – |
Операторы
[ редактировать ]
Технические характеристики
[ редактировать ]Данные из [4]
Общие характеристики
- Экипаж: 1
- Длина: 6,40 м (21 фут 0 дюймов)
- Размах крыльев: 6,48 м (21 фут 3 дюйма)
- Высота: 2,06 м (6 футов 9 дюймов)
- Площадь крыла: 7 м 2 (75 кв. футов)
- Вес пустого: 805 кг (1775 фунтов)
- Максимальный взлетный вес: 1650 кг (3638 фунтов)
- Силовая установка: 1 Душкин Д-1А-1100 , тяга 10,79 кН (2430 фунтов силы). жидкотопливный ракетный двигатель
Производительность
- Максимальная скорость: расчетная 800 км/ч (500 миль в час, 430 узлов).
- Практический потолок: 12 000 м (39 000 футов)
Вооружение
- Орудия: две носовые 20-мм пушки ШВАК, боезапас 45 снарядов на ствол.
- Ракеты: две РС-82. ракеты
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Барт Хендрикс, «Энергия-Буран: Советский космический челнок», 2010, стр.6.
- ^ Черток, Борис (2005). Ракеты и люди . п. 172. ИСБН 0-16-073239-5 .
- ^ Гордон, Ефим (1998). Советские боевые самолеты Второй мировой войны. Том первый: Одномоторные истребители . Лестер, Англия: Midland Publishing. п. 184. ИСБН 1857800834 .
- ^ Барт Хендрикс, «Энергия-Буран: советский космический челнок», 2010, стр.6-9.
- Черток, Борис, Ракеты и люди: Том 1 , Серия истории НАСА, 2005.
- Душкин Леонид С., «Экспериментальные исследования и проектирование в области жидкостных ракетных двигателей», Очерки истории ракетной техники и космонавтики , НАСА, 1977.
- Isaev, A.M., Pervye Shagi k Kosmicheskii Dvigatelyam (First Steps of Space Engines) , Mashinostroenie, 1978.
- Loktev, A., "Chetyre Vstrechi c Arvidom Pallo (Four Interviews with Arvid Pallo)", Vestnik , No 18, 1999.
- Pallo, Arvid, "Raketnyi Istrebitel BI-1 (Rocket Fighter)", Kosmonavtika proshlogo
- Евтифьев, д.м.н., Огненные крылья: История реактивной авиации СССР 1930–1946 гг. , Москва, 2005.
- Salakhutdinov, G.M., Razvitne Metodov Teplozashchity Zhidkosthykh Raketnykh Dvitatelei (Development of Methods of Thermal Protection of Liquid Propellant Rocket Engines) , Nauka, 1984.
- Иллюстрированная энциклопедия самолетов (частичная работа 1982–1985), 1985, Orbis Publishing.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Ле Березняк-Исаев Б.И. Статья (на французском языке) с коллекцией фотографий.
- Статья BI (на русском языке) с фотографиями, включая изображения приборной панели и пушек.
- Арвид Палло Посвящение Российскому архивному институту (РГАНТД) Арвиду Палло. С таблицей стартовых событий.
- Видеозапись испытательных полетов BI.